镉污染土壤淋洗剂研究进展

随着工农业的发展,土壤重金属污染问题日益突出,土壤污染治理已成为农业和环境等相关领域的研究热点。以土壤重金属污染中最严重的镉污染治理为研究目标,以化学淋洗剂为研究对象,综合评述了不同类型淋洗剂的洗脱机理、淋洗效果和影响因素,推荐了适用于不同镉污染土壤的淋洗剂,并对现阶段国内外镉污染土壤淋洗剂研究中存在的问题和研究方向进行了总结和展望。研究认为土壤镉污染复合淋洗技术的机理研究,淋洗技术的示范和推广,适用低渗透土壤的淋洗剂研发,淋洗下土壤及环境的变化研究,淋洗剂投放后土壤修复的数值模拟研究,低成本、高效率生物表面活性剂、螯合剂、土壤缓冲剂的开发,以及开展多学科的交叉融合研究等是未来镉污染土壤淋洗技术研究的主要方向。     

利用EDTA溶液淋洗修复重金属污染土壤

通过室内模拟实验,采用振荡淋洗的方法研究了不同浓度、pH值、淋洗时间的EDTA溶液对污染土壤中Ph、Cu、Ni、Zn、Cr的去除,并利用一级反应动力学模型对实验数据进行拟合。结果表明：在实验条件下,EDTA为0．05mol／L、pH值=7、液土比为10：1、淋洗时间为18h的条件下能达到对污染土壤重金属最大去除率,去除率分别为zn85．26％、Cu21．65％、Pb16．76％、Ni7．83％、Cr6．29％。模型拟合结果表明,转移系数最大的是Cr,其次是Cu、Pb、Zn,最后是Ni,说明在土壤淋洗过程中Cr最先达到质量转移的平衡状态,然后是Cu、Pb、Zn,最后是Ni。     

EDTA和CA复配淋洗剂对重金属复合污染土壤的淋洗条件研究

采用不同浓度的乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸(CA)混合的淋洗方法对重金属复合(Zn、Cu、Pb、Cr、Ni)污染土壤的最佳淋洗方式进行研究,探讨了pH值、液固比、淋洗时间和淋洗顺序对其淋洗效果的影响,并分析了0.08mol/L EDTA+0.4 mol/L CA混合淋洗处理前后土壤中重金属各种形态的变化。结果表明:采用0.08mol/L EDTA+0.4mol/L CA按复配体积比为5∶5混合淋洗对多种重金属污染土壤的淋洗效果最佳,且对土壤中5种重金属的去除率明显高于同等条件下单独使用CA和EDTA的淋洗效率,去除率分别为Zn 94.7%、Cu 95.0%、Pb 91.1%、Cr 53.8%、Ni 58.1%;采用0.08mol/L EDTA+0.4mol/L CA按复配体积比为5∶5混合淋洗,当混合淋洗液pH值为4.0、淋洗时间为14h、液固比为10∶1时,Cu、Pb、Zn、Ni、Cr的洗脱率分别为93.0%、85.3%、99.0%、50.5%、45.1%;采用0.08mol/L EDTA+0.4mol/L CA混合淋洗能很好地将土壤中重金属从稳定态向不稳定态转化,进而使得土壤中重金属得以去除。     

砷污染土壤磷酸盐淋洗修复技术研究

淋洗修复技术是治理砷污染土壤的一种高效快速方法.本研究通过砷污染土壤批量振荡淋洗实验,筛选出环境友好且高效的淋洗剂磷酸钾,系统分析液固比、淋洗时间、淋洗液浓度、p H对土壤中砷的去除效果的影响,确定磷酸钾的最佳淋洗条件.进一步以磷酸钾为基本淋洗剂,采用不同试剂和磷酸钾进行组合二步淋洗,探究最佳复合淋洗组合.结果表明,磷酸钾在浓度为0.5 mol·L-1、液固比为4 m L·g-1、淋洗时间为8 h及p H为4.3的淋洗条件下,单独使用磷酸钾进行淋洗时,土壤砷的去除率达到74.03%.当采用0.5 mol·L-1Na OH+0.5 mol·L-1KH2PO4进行复合二步淋洗时,可使土壤中砷的去除率提高到82.60%.     

复合淋洗剂土柱淋洗法修复Cd、Pb污染土壤

选取三氯化铁和有机酸(柠檬酸、苹果酸、酒石酸)复合淋洗,采用土柱淋洗的方法对Cd、Pb污染土壤进行淋洗实验,研究了复合淋洗剂浓度配比、淋洗剂用量和淋洗次数对重金属去除效果的影响,并测定了土壤淋洗前后Cd、Pb形态的变化。结果表明:三氯化铁浓度为10 mmol/L,有机酸浓度为20 mmol/L时,淋洗率Cd为72.15%,Pb为30.26%,与使用单一淋洗剂相比均有大幅提升。复合淋洗剂能有效地去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态重金属,而对有机态和残余态部分重金属作用效果不明显;Cd比Pb容易去除是由于污染土壤中Cd的存在形态主要是可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态,而Pb的存在形态主要是有机结合态和残渣态。淋洗后土壤中Cd和Pb均达到土壤环境质量标准。     

石油污染土壤异位淋洗修复研究进展

石油污染土壤异位淋洗修复是一种新兴的、经济高效的修复技术,是对生物修复的一种补充.异位淋洗修复有望促成石油污染土壤修复的系统化.本文讨论了石油污染土壤异位淋洗修复的原理、特点及其影响因素,阐述了石油污染土壤异位淋洗修复的最新研究进展,并对该领域今后的研究重点进行了展望.     

砷污染土壤复合淋洗修复技术研究

土壤砷污染问题日益严重,淋洗法是修复砷污染土壤的一种有效方法.本研究以砷污染土壤为研究对象,通过批量振荡淋洗实验,将5种常用淋洗剂进行组合复合淋洗,探索最佳复合淋洗组合,对淋洗前后土壤进行形态分析,并通过3种不同污染程度土壤的修复效果比较,研究复合淋洗的适用性.结果表明,复合淋洗效果优于单一淋洗效果,能够很好地提高砷的去除率.当采用4 h 0.5 mol·L~(-1)Na OH+4 h 0.1 mol·L~(-1)EDTA进行复合二步淋洗时土壤砷的去除率从66.73%提高到91.83%,砷含量由186 mg·kg~(-1)降至15.2 mg·kg~(-1),为最佳淋洗组合.其次,研究结果还表明,淋洗前后土壤中砷的形态发生改变,有效态比例得到有效降低,0.5 mol·L~(-1)Na OH+0.1 mol·L~(-1)EDTA适用于铝型砷含量较高的砷污染土壤,0.5 mol·L~(-1)OX+0.5 mol·L~(-1)Na OH适用于铁型砷含量较高的砷污染土壤.     

还原增溶强化EGTA淋洗修复重金属污染土壤

采用还原剂调控土壤中重金属的活性,旨在强化其对乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)洗脱土壤重金属的洗脱效果.分析了EGTA投加量、还原剂类型、液固比、淋洗时间等对土壤重金属的影响,以及不同淋洗条件下土壤重金属浸出浓度与化学形态的差异,采用SEM-EDS和FTIR对处理前后土壤样品进行表征.结果表明,硫代硫酸钠(Na_2S_2O_3)可显著提高EGTA对重金属的洗脱率,当液固比为7.5∶1、淋洗时间为2 h、EGTA与Na_2S_2O_3投加量均为5 g·L~(-1)时,Cu、Zn、Pb和Cd洗脱率分别达85.0%、 60.7%、 88.6%和66.4%.与EGTA单独处理相比,EGTA/Na_2S_2O_3联合处理后, 4种重金属的浸出浓度均降低,Pb的降幅最大,土壤颗粒变小,团粒结构被破坏,O和Al含量减少,Si含量增加,降低了土壤矿物组分的吸附性;土壤有机质含量大幅降低,—OH振动显著减弱,配位能力较强的有机官能团减少,降低了土壤有机组分的吸附性.土壤中吸附性较强组分含量的降低是Na_2S_2O_3强化EGTA洗脱重金属的重要机制.     

不同淋洗剂对镍污染砂土的柱淋洗研究

比较了去离子水、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）、盐酸和柠檬酸对模拟污染砂土中镍（Ⅱ）的柱淋洗作用。SDS浓度为500、1000、1750、2500和3250mg／L,盐酸溶液pH值为0．8、1、2和3,柠檬酸溶液浓度为0．01、0．04、0．1和0．4mol／L。结果表明,几种淋洗剂对土柱中镍的淋洗曲线规律相似,即在淋洗液孔隙体积数为0．5时开始有镍淋出,随着累计孔体积数目的增大,淋洗液中镍的浓度逐渐开始增大,迭到峰值时又开始减小。在去离子水淋洗过程中,镍最大淋出浓度为90．8mg/L;五种不同浓度SDS淋洗过程中,镍最大淋出浓度分别为92．4、90．2、94．1、51．0和53．7mg／L;四种不同pH值的盐酸溶液对应的镍最大淋出浓度分别为959．5、753．3、56．3和23．9mg／L;四种不同浓度的柠檬酸对应的镍最大淋出浓度分别为318．6、793．4、930．1和1464．4mg／L。pH=1的盐酸溶液对镍的淋洗去除率最高为87．3％,其次是浓度为0．1mol／L的柠檬酸溶液,去除率为83．2％;SDS的淋洗效率低,与去离子水相当。0．1mol／L的柠檬酸溶液可为污染土壤重金属镍淋洗用试剂。     

洗涤剂组合两步洗涤修复重金属污染土壤研究

本文以某化工厂受As、Cd、Cu和Pb污染场地土壤为研究对象,将EDTA分别与柠檬酸、鼠李糖脂和草酸组合进行2轮搅拌洗涤修复,考察实验室条件下不同洗涤剂组合对重金属提取能力差异和形态分布的影响,研究多金属污染土壤的最佳洗涤方式.结果表明,与单轮洗涤相比,两轮洗涤处理明显提高了As、Cd、Cu和Pb的去除率,增幅范围在8.45%~36.81%.经过EDTA+草酸组合的洗涤,As和Cu的去除率分别可达24.04%和29.25%;EDTA+鼠李糖脂和鼠李糖脂+EDTA组合对Cd和Pb的去除效果显著,洗脱率分别为47.83%和30.59%.柠檬酸和EDTA组合能有效削减4种重金属有效态比例,使As、Cd、Cu和Pb的有效态分别降低了8.61%、9.37%、14.12%和25.16%.实际工程应用中对多种洗涤剂进行选配,并对多重金属污染土壤进行多轮洗涤修复,应充分考虑重金属去除量以及有效态削减情况,确定洗涤剂最优组合,确保治理修复后土样残留重金属的稳定性以减少对环境后续影响.     

重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展

由根际分泌物介导的根际效应表现为根际土壤中微生物种类和活性、土壤理化性质（如酶、pH、有机质等）显著不同于非根际土壤。根际效应受土壤类型、植物种类等影响较大,在农业生产、林业防护等领域被广泛研究,并被投入到实际应用中。近年来,根际效应在土壤修复领域的研究取得了一定进展,但对其修复机制、影响因素等尚缺乏系统性的认识。综述了受重金属污染土壤中根际效应的修复机制、影响因素,并提出加强修复效果的措施,以期利用根际效应提高土壤生物修复效率。根际效应驱动根际土壤与非根际土壤中重金属的形态和分布差异显著,受土壤类型、植物功能性状、重金属性质等因素影响,土壤改良、接种外源微生物等措施可强化植物根际对重金属污染土壤的修复效果。然而目前相关研究时间较短、规模较小,忽略了多年生植物不同生长阶段的根际效应对重金属修复效果的影响,植物生长发育周期长导致筛选特异性修复植物也存在一定的挑战。随着根际效应在土壤修复领域研究的深入,建议展开更系统、全面、长期的指标监测研究,从而明确影响根际效应修复重金属的主次因素,同时筛选出针对不同重金属污染土壤的特异性修复植物,以便于建立土壤生物修复的植物资源库。     

淋洗与电化学还原联用处理镉-铅污染土壤

为探究螯合剂淋洗与电化学还原联用能否提高土壤重金属去除效率,提出了一种基于两种技术联用的处理方法.比较了淋洗与联用技术Cd和Pb的去除效率,探究了使用联用技术时土壤悬为重金属的传质机制,分析了不同螯合剂处理的成本效益.研究发现,联用技术能有效地提高重金属的去除效率,协同增强效应与螯合剂的螯合能力及再生能力有关.氨基多羧...     

鼠李糖脂对林丹-重金属复合污染土壤的同步淋洗效果研究

选取典型有机氯农药林丹及典型重金属Pb、Cd为目标污染物,以模拟污染土壤为对象,考察了鼠李糖脂对林丹/重金属的增溶/配合作用及其影响因素,同时分析了淋洗前后土壤重金属的形态变化,并深入研究了鼠李糖脂对林丹-重金属复合污染土壤的淋洗效果.结果表明,林丹溶解度随鼠李糖脂浓度及离子强度的提高显著增大,但随pH(5.0~10.0)的提高而逐渐降低.鼠李糖脂对Pb的配合能力大于Cd,两种重金属的配合浓度随鼠李糖脂浓度的增加而增加;pH提高对Pb的配合有抑制作用,而对Cd有所促进.鼠李糖脂在土壤上的吸附符合线性等温吸附.当鼠李糖脂浓度高于5000 mg·L-1时,其对3种污染物的淋洗开始有显著效果;当鼠李糖脂浓度为40000 mg·L-1时,其对林丹、Pb及Cd的去除率分别达到76.9%、18.0%和100%,且pH为7.0时淋洗效果最好.同时,鼠李糖脂对不同形态Pb和Cd的去除能力有差异,其中,对可交换态重金属的去除最为有效.     

不同淋洗剂淋洗对镉污染农田土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物群落对重金属污染土壤修复效果有较好的响应.为评价不同淋洗剂淋洗对镉（Cd）污染农田土壤微生物群落结构的影响,选用Cd污染土壤常用的乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMP）和乙二胺四乙酸（EDTA）作为供试淋洗剂,对采自矿区周边Cd重度污染农田土壤进行室内浸提试验,分别测定了浸提后土壤微生物群落结构、Cd的化学形态和部分理化性质.结果表明,EDTMP和EDTA浸提对土壤Cd都具有一定的去除效果,其单次浸提率分别为14.23%和38.93%.浸提后土壤优势菌群结构发生明显变化,经EDTMP浸提土壤变形菌门相对丰度显著提高,而土壤酸杆菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度则显著降低;经EDTA浸提土壤拟杆菌门相对丰度显著降低.经EDTMP浸提土壤的变形菌门、拟杆菌门和浮霉菌门的相对丰度显著高于经EDTA浸提土壤,芽单胞菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度则显著低于经EDTA浸提后的土壤（p<0.05）.冗余分析（RDA）结果表明,2种淋洗剂主要通过降低土壤Cd含量、改变土壤pH及主要养分含量来影响微生物群落结构.     

Microbial diversity of soil bacteria in agricultural field contaminated with heavy metals

In this study we evaluated the bacterial diversity in a soil sample from a site next to a chemical industrial factory previously contaminated with heavy metals. Analysis of 16S rDNA sequences amplified from DNA directly extracted from the soil revealed 17 different bacterial types （genera and/or species）. They included Polyangium spp., Sphingomonas spp., Variovorax spp., Hafina spp., Clostridia, Acidobacteria, the enterics and some uncultured strains. Microbes able to tolerate high concentrations of cadmium （500μmol/L and above） were also isolated from the soil. These isolates included strains of Acinetobacter （strain CD06）, Enterobacter sp. （strains CD01, CD03, CD04 and CD08） （similar strains also identified in culture-independent approach） and a strain of Stenotrophomonas sp. The results indicated that the species identified from direct analysis of 16S rDNA of the soil can be quite different from those strains obtained from enrichment cultures and the microbial activities for heavy metal resistance might be more appropriately addressed by the actual isolates.     

提高植物修复效率的技术途径与强化措施

通过物理、化学或生物学手段,从土壤、植物及其生境3个方面着手来提高植物去除土壤重金属能力是植物修复技术应用研究的重要方向.对国内外植物修复过程中所应用的强化手段与辅助措施进行了一定的研究,分别阐述了施肥、水分管理、耕作栽培、修复剂、生物技术等方法的作用机制及应用效果.今后,植物修复技术需针对有应用前景的超富集植物进行生境特征的系统研究,并着重开发高效、低风险的土壤修复剂,注重植物修复成套技术的工程应用研究.     

Extraction of heavy metals from e-waste contaminated soils using EDDS

Environmental contamination due to uncontrolled e-waste recycling activities is drawing increasing attention in the world. Extraction of these metals with biodegradable chelant [S,S]-ethylenediaminedisuccinic acid (EDDS) and the factors influencing extraction efficacy were investigated in the present study. Results showed that the addition of EDDS at low pH (5.5) produced higher metal extraction than that at high pH (8.0) solution. Metal speciation analysis indicated that Cu was completely complexed with EDDS at different pH conditions with various amounts of EDDS applied. For Pb and Zn, at low EDDS dose of 0.304 mol/kg soil, they were present as Pb- and Zn-EDDS. However, at high EDDS dose of 1.26 mol/kg soil, most of Pb was bound with dissolved organic matter. Ca and Al were found to be strong competitors for trace metals to EDDS at low application dose and low pH condition.     

Risk assessment of heavy metal contaminated soil in the vicinity of a lead/zinc mine

Heavy metal contamination of soils through anthropogenic activities is a widespread and serious problem confronting scientists and regulators throughout the world. In this study we investigated the distribution, chemical species and availability of lead, zinc, cadmium and copper in nine surface（0 to 20 cm） soils from near an abandoned lead/zinc mine tailings located in Shaoxing, Zhejiang, China. Total heavy metal contents ranged from 5271 to 16369 mg/kg for Pb, 387 to 1221 mg/kg for Zn, 3.0 to 9.3 mg/kg for Cd and 65 to 206 mg/kg for Cu. In general, all heavy metals exceeded China National Standards for Soil Environmental Quality of Heavy Metals by a factor of 3-65 times. Comparison of the heavy metal concentrations（Pb, Zn, Cd and Cu） with clay content revealed a strongly significant relationship while significant relationship（ P 〈 0.001 ） was also obtained between Cd ＋ Zn and Pb ＋ Cu. Solid phase speciation of the soils using Tessier procedure showed that the heavy metals were distributed in the order： residual 〉〉 organically complexed-Fe-Mn oxides occluded 〉 carbonate bound 〉 exchangeable 〉 water soluble. In the organic matter fraction, the ratio of Pb（29.1% ） to its total concentration in the soils was higher than those of Zn（4.70% ）, Cd（3.16% ） and Cu（9.50% ）. The percentages of the water soluble and the exchangeable fractions of Pb（1.80% ） and Cd（2.74% ） were markedly greater than those of Zn（0.10% ） and Cu（0.15% ）, suggesting that Pb and Cd are relatively more mobile and hence more toxic in the contaminated soils. Strongly significant relationships between H20-Pb, H20-Zn and H20-Cu, strong positive correlations between H20-Pb, H20-Zn, H20-Cu and organic matter in soil were found. The content of H20-Pb, H20-Zn, H20-Cu was negatively correlated with pH values. The similar negative relationships between pH values and exchangeable heavy metals were also recorded. It is suggested that increasing soil pH or liming the soil could decrease bioavailability of heavy metals in the soil.