某典型铬盐厂污染场地Cr(VI)还原菌的筛选、鉴定及还原特性

从河南省义马市某典型铬盐厂污染场地3个典型区域获得污染土壤,以K2Cr2O7为供试物,用固体平板法筛选出8株菌,并进行Cr（VI）还原菌耐受性实验,挑选出耐受性较高的2株菌作为Cr（VI）的优势还原菌株,对这2株菌进行生长曲线的测定,用16S rRNA基因测序技术对其进行菌种鉴定,并研究了其在不同初始浓度、接种量、pH、温度条件下的还原特性,获得最佳还原条件。结果表明：YM4和YM7等2株菌对Cr（VI）具有高耐受性,其对50 mg·L-1和75 mg·L-1 Cr（VI）浓度的还原率均能达到97%以上。但Cr（VI）浓度提高到100 mg·L-1,YM4和YM7对Cr（VI）的还原率下降到了60%,说明100 mg·L-1 Cr（VI）对YM4和YM7产生了抑制作用。基因测序鉴定出YM4为芽孢杆菌,YM7为微小杆菌。在20～75 mg·L-1 范围内YM4和YM7均对Cr（VI）有较好去除效果。YM4的最佳还原条件是接种量为5%、pH为7.0～8.0、温度为35 ℃,YM7的最佳还原条件是接种量为5%、pH为7.0、温度为40 ℃。基于2株菌对Cr（VI）还原特性的研究,YM4和YM7可以用来作为微生物修复铬污染土壤的备选菌种。     

Cr(Ⅵ)污染土壤的热解还原无害化处理

提出了用热解还原法对含铬土壤进行无害化处理的新技术,研究了热解温度、热解时间及土壤有机质对铬无害化处理的影响,分析了热解前后土壤中铬的元素形态的变化.同时还探讨了热解还原过程中Cr(Ⅵ)的无害化机制.结果表明,土壤中的有机质在热解还原过程中产生的挥发分对Cr(Ⅵ)的无害化起核心作用;在200～600℃范围内,Cr(Ⅵ)的还原量随着热解温度升高而增大,500.0℃最适合于经济有效地实现Cr(Ⅵ)的热解还原处理;Cr(Ⅵ)的热解还原过程较快.铬的形态分析结果表明,热解后可交换态和碳酸盐结合态铬量大大降低,大部分铬转化成了活性低的残渣态,极大地降低了铬的危害.     

利用CPS还原稳定化修复Cr(Ⅵ)污染土壤

通过研究多硫化钙（CPS）与水溶液中六价铬（Cr（Ⅵ））中的反应,得出CPS与Cr（Ⅵ）的化学计量关系及主要反应产物;以CPS为修复剂,开展还原稳定化法对Cr（Ⅵ）污染土壤的修复实验,并用FeSO4作对比,比较两者的稳定化效果。结果表明：CPS与水溶液中Cr（Ⅵ）反应的化学反应计量比为3：2,对反应产物进行XRD表征,发现其主要成分为Cr（OH）3和单质S;CPS能够在短时间内大幅度降低砂土中总铬和Cr（Ⅵ）的浸出浓度以及土壤的Cr（Ⅵ）含量;经CPS处理之后的Cr（Ⅵ）污染土壤,pH值从原来的8.9下降至8.2,而经Fe2+处理的土壤明显酸化,其pH值降至7.5;土壤氧化还原电位（ORP）先显著下降,后期随着CPS的逐步消耗稍有上升;经CPS稳定化处理后,土壤可交换态铬和碳酸盐结合态铬均明显减少,铬的稳定性增强,环境风险显著减小。     

不同还原药剂修复Cr(Ⅵ)污染土壤的稳定性评估

针对目前铬污染场地修复后的长期稳定性问题,选用轻、重污染土壤和表层渣土混合物为研究对象,在分析其理化特性的基础上,对经CaS_4、FeSO_4·7H_2O和葡萄糖还原后土壤的长期稳定性进行评估,通过设置干燥和淹水2个条件,探究了水分对Cr(Ⅵ)污染土壤长期稳定性的影响。结果表明:针对3种不同类型铬污染土壤,投加CaS_4对土壤中Cr(Ⅵ)的还原效果较FeSO_4·7H_2O和葡萄糖好;在360 d的采样周期内,干燥条件下的3种土壤经CaS_4处理后Cr(Ⅵ)浓度均保持稳定,经FeSO_4·7H_2O和葡萄糖药剂还原后,渣土混合物中Cr(Ⅵ)波动幅度较大,其余2种土壤呈稳定状态;淹水密闭条件下的3种土壤中Cr(Ⅵ)浓度均有下降趋势,特别是渣土混合物在投加FeSO_4·7H_2O和葡萄糖药剂处理后,下降趋势更为明显;在长期稳定性方面,在360 d的实验周期内,与淹水密闭条件相比,经还原修复后的Cr(Ⅵ)污染土壤在干燥条件下的稳定性更强;Cr(Ⅵ)污染土壤经还原后,有效的过量还原剂能在一定程度上抑制土壤中Cr(Ⅵ)浓度变化,且在淹水密闭条件下,土壤中Cr(Ⅵ)浓度呈下降趋势。     

Cr(Ⅵ)污染的微生物修复技术及研究进展

Cr(Ⅵ)污染的防治与修复问题一直受到广大学者的高度关注,常规物理、化学修复技术去除Cr(Ⅵ)的经济性较差,易造成二次污染,微生物修复技术可将有毒的Cr(Ⅵ)还原为相对无毒的Cr(Ⅲ),是一种环保高效的修复技术。综述了Cr(Ⅵ)污染的来源及危害,介绍了目前所分离的Cr(Ⅵ)还原菌株及其修复Cr(Ⅵ)的影响因素,概述了国内外微生物修复Cr(Ⅵ)污染的研究进展,旨在为Cr(Ⅵ)微生物修复技术的实践应用提供理论依据。     

一株典型伯克氏菌对Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)复合污染的吸附转化

工业废水和环境污染中往往含有两种或以上的金属离子,因此筛选分离能吸附多种重金属的菌株是利用微生物技术治理环境重金属污染的关键。从剩余污泥中筛选获得一株能耐受重金属Cr和Cu的细菌,经鉴定为伯克氏菌(Burkholderia sp.),命名为Y-12,用于开展水体Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)复合污染微生物吸附转化研究。结果表明,Y-12对Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的吸附规律不同。随时间延长,Cr(Ⅵ)的去除率逐渐增大,但是共存Cu(Ⅱ)的去除率在2.00h达到最大值之后却又逐渐被解吸出来;Y-12去除Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)复合污染的最佳pH为6,强酸条件下,Y-12对Cr(Ⅵ)的吸附受到抑制,而当溶液pH为9时,Y-12主要通过还原作用对Cr(Ⅵ)进行解毒;Cr(Ⅵ)浓度越大越不利于Cr(Ⅵ)的去除,溶液中Cu(Ⅱ)浓度变化对Cr(Ⅵ)去除没有显著影响。由此可见,在适宜环境条件下,Y-12能有效去除水体中Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)复合污染,具有广泛的应用前景。     

EGCG-Fe配合物对水中Cr(Ⅵ)还原

通过实验对水溶液中EGCG-Fe（Ⅱ）、EGCG-Fe（Ⅲ）还原Cr（Ⅵ）进行了研究。结果表明,EGCG-Fe（Ⅱ）能高效的还原六价铬,其反应速率与EGCG-Fe（Ⅱ）的分布以及溶液pH有关。提高反应物浓度和pH有利于EGCG-Fe（Ⅱ）的形成从而提高Cr（Ⅵ）的还原速率;与之相反,EGCG-Fe（Ⅱ）与Cr（Ⅵ）的反应速率常数则随pH的升高而降低,在pH=3.75、4.02、4.32以及4.61的条件下分别为3 556.3、2 049.5、1 453.7和1 022.0 L·（mol·s）-1。在pH5的条件下由于水中溶解氧的竞争反应会降低EGCG-Fe（Ⅱ）对Cr（Ⅵ）的还原效率,而对于pH<4的情形则可忽略溶解氧的影响。     

还原剂作用下Cr(Ⅵ)污染土渗透淋滤特性及成分分析

以湖南某铬污染场地中典型污染土壤为对象,采用硫酸亚铁(FeSO₄)和多硫化钙(CaS_x)2种还原剂,开展土壤修复实验和渗透淋滤实验,探讨不同还原剂对铬污染土渗透淋滤特性的影响规律,利用BCR形态提取和X射线衍射分析方法,评估不同还原剂对铬污染土中Cr(VI)的还原效果。结果表明,FeSO₄修复试样的渗透系数随FeSO₄/Cr(Ⅵ)摩尔比的增加呈先增加后降低的趋势,CaS_x修复试样的渗透系数变化呈现相反规律。相同条件下,FeSO₄修复试样的渗透系数较CaS_x修复试样的渗透系数更大,表明CaS_x修复试样的抗渗效果更好。随着还原剂掺量增加,修复试样渗出液中Cr(Ⅵ)浓度随之降低,当FeSO₄/Cr(Ⅵ)摩尔比大于3时,渗出液中Cr(Ⅵ)浓度低于Ⅲ类地下水标准Cr(Ⅵ)浓度基准值0.05mg·L⁻¹。类似地,当CaS_x/Cr(Ⅵ)摩尔比大于3时,淋滤实验后期渗出液Cr(Ⅵ)浓度也降至0.05 mg·L⁻¹以下。修复土中铬的赋存形态随还原剂掺量的增大而发生变化,铬由弱酸提取态向可还原态和可氧化态转化,且还原剂摩尔比也会对修复土壤组成成分产生影响。本研究结果可为Cr(Ⅵ)污染场地土壤修复工程提供参考。     

粉煤灰对Cr(Ⅵ)的吸附特性

通过间歇实验研究了粉煤灰对重金属Cr(Ⅵ)的吸附特性.探讨了固液比、pH、反应时间、温度、离子强度和初始浓度等因素的影响.实验结果表明,固液比、pH、温度与离子强度都对去除率有较大影响.当温度为20℃、pH=1、Cr(Ⅵ)的初始浓度为10 mg/L,固液比为100 g/L时,去除率达到50.13%.动力学实验结果表明,粉煤灰对Cr(Ⅵ)的吸附为快速反应,在180 min内可达到平衡,伪二级动力学模型可较好地拟合实验结果.等温吸附实验结果表明,Freundlich模型与Langmuir模型均可较好地拟合等温吸附实验结果.低温有助于粉煤灰对Cr(Ⅵ)的吸附.     

热还原石墨烯对Cr(Ⅵ)离子的吸附性能

为了研究石墨烯对重金属铬的吸附性能,提出了以氧化石墨为前驱体,通过真空低温热还原制备热还原石墨烯(TRG)。利用红外光谱,比表面分析和扫描电子显微镜对制得的石墨烯进行表征。考察了石墨烯在静态吸附条件下对Cr-(Ⅵ)离子的吸附性能。通过单因素和正交实验优选吸附条件,结果表明,在30℃,p H为1,石墨烯用量0.025 g,振荡时间2.5 h时,吸附率可达99%,吸附类型符合Langmuir等温模型,吸附过程符合准二级反应动力学模型。在30℃时最大单分子层吸附量为50 mg·g~(-1)。     

生物铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的性能及机理

以活性污泥与生物铁作为修复剂,对比时间、pH、污泥投加量、Cr(VI)初始浓度对活性污泥、生物铁去除土壤中Cr(VI)的影响;考察生物铁对土壤中Cr(VI)的还原率;采用SEM、XRD、XPS对生物铁修复前后的Cr(VI)污染土壤进行表征分析。实验结果表明:在土壤中,生物铁对Cr(VI)的修复效果优于活性污泥,当pH为6.0,Cr(VI)初始浓度为300 mg·kg~(-1),生物铁和活性污泥的投加量均为19.57 mg·g~(-1),修复时间为45 d时,土壤中Cr(VI)经活性污泥与生物铁修复后浓度分别为31.42、19.69 mg·kg~(-1),去除率分别为89.52%、94.12%。生物铁修复土壤Cr(VI)以还原作用为主,吸附为辅。Cr(VI)污染土壤被生物铁修复后出现了FeOOH、Fe_3O_4以及Fe_3O_4与FeCr2O4的混合物,部分Cr(VI)被还原为Cr(III),铁被氧化为Fe~(2+)、Fe~(3+)。     

多硫化合物还原Cr(Ⅵ)的动力学及其影响因素

多硫化合物在地下水环境中具有稳定、持久的还原能力,近年来在土壤-地下水铬污染修复中得到了广泛的关注。在实验的基础上,研究了多硫化合物-Cr(Ⅵ)氧化还原反应体系的反应动力学(反应级数、速率常数),考察了土壤-地下水环境中有代表性的矿物质(蒙脱土、高岭土、Si O2、Al2O3和Ti O2),腐殖酸,以及溶解氧对多硫化合物还原Cr(Ⅵ)反应动力学的影响。结果表明,厌氧条件下,多硫化合物与Cr(Ⅵ)的氧化还原反应速率方程为r=-d[Cr(Ⅵ)]/dt=kobs[Cr(Ⅵ)]1.1[S2-x]0.8[H+]1.3,其中表观反应动力学常数kobs=(3.6±3.5)×1021L2.2·(mol2.2·min)-1。进一步研究表明,25℃和pH 9.5条件下,腐殖酸和溶解氧对多硫化合物还原Cr(Ⅵ)的反应有抑制作用,而蒙脱土、高岭土、Si O2、Al2O3和Ti O2对该反应的动力学没有显著的影响。     

光和TiO2对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用研究

研究了避光、可见光照及紫外光照条件和TiO2对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用及其作用机制.结果表明:(1)避光条件下,酒石酸对Cr(Ⅵ)的还原作用很微弱,外加TiO2对该反应也仅有微小变化.TiO2对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用只有在光照下才能产生.紫外光照下,仅酒石酸存在时,150 min后Cr(Ⅵ)即被反应完全,外加TiO2催化7 min后Cr(Ⅵ)即被反应完全.(2)光照能诱导并加速酒石酸还原Cr(Ⅵ)的光催化作用,紫外光照下的光催化还原反应速率远快于可见光照.(3)pH对TiO2光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的反应速率有明显的影响,pH越小,光催化还原反应速率越快.(4)酒石酸初始浓度的增大有利于Cr(Ⅵ)光催化还原.     

南方某典型矿冶污染场地健康风险评价及修复建议

矿区及周边土壤重金属污染不容忽视,砷、镉和铅等对周边人群造成较高的健康风险隐患。以南方红壤区某铅锌冶炼矿区污染场地为研究对象,开展危害识别、暴露评估、毒性评估及风险表征,并讨论场地修复目标值与修复技术。结果表明：土壤受到重金属复合污染,关注污染物为四类重金属,包括铅、砷、镉和锌,集中于表层土壤（0~0.6 m）,并呈现空间分布规律性;场地未来用地类型为工业用地,对比污染物（不包括铅）各层（第1层0~0.3 m、第2层0.3~0.6 m、第3层0.6~1.0 m）风险表征值,污染物（砷、镉）存在致癌风险与非致癌危害,研究区重金属污染累积风险水平不可接受;分析风险控制值及国内外相关标准限值等,初步建议砷、镉和铅的修复目标值分别为13.41、21.50和600 mg·kg-1;同时,针对场地污染现状及健康风险,建议源控制与修复技术并用,并与当地工业园区建设统筹开展。     

一株耐铬产碱菌的鉴定及其铬(Ⅵ)解毒特性

为了将微生物更好地应用于治理环境污染,从长期Cr(Ⅵ)污染区域筛选Cr(Ⅵ) 耐受细菌,并研究其去除Cr(Ⅵ)的特性。结果表明:筛选出1株产碱菌CQMU-1能高效除去培养体系中的Cr(Ⅵ),用于去除环境中Cr(Ⅵ)污染是可行的。7种细菌中菌株CQMU-1的Cr(Ⅵ) 耐受能力最强,经鉴定为粪产碱菌;当初始Cr(Ⅵ)浓度为100 mg/L、pH为6.0~8.0、温度为30℃、接种细菌浓度为0.5~2.0 g/L时,CQMU-1的Cr(Ⅵ)去除率最高,达94.6%;培养120 h后,培养液中Cr(Ⅵ)明显减少,总Cr无显著变化,菌体中Cr含量极少。     

不同条件下Fe(Ⅲ)催化有机酸光化学还原 Cr(Ⅵ)的比较研究

为开发含Cr(Ⅵ)废水处理工艺提供必要资料,对不同条件下Fe(Ⅲ)催化有机酸光化学还原Cr(Ⅵ)进行了比较研究.研究结果表明,Cr(Ⅵ)的还原不仅受pH、Fe(Ⅲ)或有机酸的起始浓度以及共存阳离子的影响,而且还与有机酸种类有关.低pH的酸性条件有利于cr(Ⅵ)的光化学还原,在pH 3.0条件下经3h后的还原率达89.9％,在pH 5.0经3h后其还原率为37.3％.Fe(Ⅲ)或有机酸起始浓度增高会促进Cr(Ⅵ)的还原,在pH3.0和Fe(Ⅲ)浓度高于Cr(Ⅵ)浓度条件下导致在3h后Cr(Ⅵ)的光化学还原率达100％.共存Al(Ⅲ)或Cu(Ⅱ)会抑制Cr(Ⅵ)的光化学还原.由Fe(Ⅲ)催化3种有机酸对Cr(Ⅵ)的光化学还原作用大小次序为:酒石酸＞柠檬酸＞苹果酸.还对不同条件影响Cr(Ⅵ)的光化学还原可能机制作了讨论.     

苍白杆菌还原Cr(Ⅵ)的最适条件及其豆渣培养基的优化

利用本实验室筛选的一株苍白杆菌进行还原Cr(Ⅵ)的实验,在LB培养中它对Cr(Ⅵ)具有很强的还原能力,其最适还原条件为pH 8,温度30℃,证明它是一种专性好氧偏碱性细菌.通过在豆渣培养基中培养,并对豆渣进行优化处理,证实苍白杆菌在优化后的豆渣培养基中对Cr(Ⅵ)具有良好的还原能力.这为利用苍白杆菌处理含铬工业废渣、废液提供了廉价的培养基和为其实现工程化提供了实验依据.     

铁碳微电解处理饮用水源中Cr(Ⅵ)污染

选用铁碳微电解处理水源中的Cr(Ⅵ),研究其对Cr(Ⅵ)的去除效果和各种因素的影响。结果表明,在不调p H的条件下(原水p H=5.8~6.4),反应时间为40 min,六价铬为1 mg/L,Fe/C=7/3,总量为14 g的铁碳,重复处理100m L的铬液可以利用6~8次,水样经该条件处理后去除率达95%以上,效果良好。在此基础上进行动态连续实验,流量为8m L/min,铬液为1 mg/L,不调节p H情况下,蒸馏水配铬液的可以运行60 d,出水浓度为0.007~0.012 mg/L,处理率都达95%以上,出水达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中六价铬的要求0.05 mg/L,总铁的要求0.3 mg/L。该技术在实验室实验的基础上,取得了较好的处理效果,对于研究水源水处理新技术有参考价值。     

某典型污染场地地下水中氯代烃类的污染分布及迁移转化分析

为探究氯代烃类在地下水中的污染分布和迁移转化规律,以天津某典型农药原料提纯场地为对象,通过地质勘察、监测采样与测试分析,对氯代烃类的水平和垂向分布特征及不同监测时间内的变化情况进行分析。结果表明,氯代烃类在研究区内水平分布不均,污染浓度较高的1,2-二氯乙烷和1,1-二氯乙烷主要集中在东侧办公室附近区域并随水流向四周扩散,点位检出率分别为66.67%和60.00%,点位超标率分别为40.00%和33.33%。污染物在垂向上不断向下运移,主要积聚在粉质黏土(4)₂、粉土(6)₃含水层中。在近一年的监测周期中,监测井Z17-2和Z9-2中氯代烃总浓度均呈现出先增加再降低的趋势,Z7-1中氯代烃总浓度呈现出逐渐升高的趋势,结合环境因子变化情况,表明该段时间内氯代烃浓度变化主要受到污染源和自然衰减两个因素影响,污染物浓度越高,自然衰减速率越慢。     

椰纤维生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附

为了研究不同裂解温度制备的椰衣生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能差异及其机理,并为制备高效吸附生物炭提供依据,采用Langmuir和Freundlich模型拟合分析了300、500和700℃ 3个裂解温度下制备的椰衣生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的等温吸附曲线,使用元素分析仪、Boehm 滴定法、扫描电子显微镜等研究了不同温度制备的生物炭的组成与理化性质。结果表明,Langmuir模型和Freundlich模型都能较好地拟合生物炭对这些重金属的吸附,提高生物炭的制备温度可增加其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量,同时降低其对As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附量;制炭温度升高引起的生物炭C含量、灰分含量、pH、CEC的升高和生物炭表面积增大是导致其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量增大的主要原因。而随着制炭温度的上升,O、H元素含量下降引起的碱性官能团的增加,和羟基和酚羟基官能团的减少是生物炭对As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)吸附量下降的主要因素。