重金属污染土壤的微生物生态效应及其修复研究进展

污染土壤微生物生物修复技术是一项非常有应用前景的环保新技术。本文综述了近年来重金属对土壤微生物生物量、种群及生化过程的影响以及微生物对重金属污染土壤的修复机理和修复研究进展,较全面的分析了重金属对土壤微生物的生态效应。     

农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物,动物和人体内累积,对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重,研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况,农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展,并针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点,重点论述了植物修复的机理和应用,提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率,为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上,提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点,可提高复合污染的修复效率、降低修复成本,未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理,以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。     

生物刺激法对石油污染荒漠土的修复效应

利用生物法修复有机物污染土壤是一种低成本、无二次污染物产生的绿色修复方法,受到国内外学者的极大关注.目前,国内对石油污染土壤生物修复技术的研究工作集中于中东部地区,对干旱区石油污染土壤修复工作非常欠缺.本研究以干旱区石油污染荒漠土为研究对象,通过投加不同水平的营养元素,以刺激土壤微生物活性,探讨生物刺激法修复干旱区石油污染土壤的可行性及修复效果,为建立面向干旱区的石油污染土壤生物修复技术提供科学依据和技术支撑.1材料与方法1.1土壤来源实验土样采自克拉玛依油田采油过程中污染的表层20 cm荒漠土.土壤基本理化性质为:pH 7.4,土壤有机质、总氮、总磷含量分别为1.3%、0.02%、0.03%.砂粒(0.05—2 mm)、粉粒(0.05—0.02 mm)、黏粒(<0.002 mm)含量分别为     

重金属与多环芳烃复合污染土壤的分布特征及修复技术研究进展

土壤中污染物通常以复合污染的形式存在,各种污染物之间的相互作用增加了修复的难度,仅针对单一污染物进行治理通常难以达到土壤修复的要求。该文对重金属与多环芳烃复合污染的分布特征及两者之间的交互作用进行了总结,综述了几种复合污染土壤修复技术(淋洗法、植物修复、微生物修复和电动法)的作用机理及适用条件,并对该类型复合污染土壤修复技术的研究方向提出了展望。     

土壤有机污染物生物修复技术研究进展

现代农业的发展改变了自然界的原有状况,为追求高产而大量使用的化肥、农药导致土壤有机物污染日趋严重。此外,工业生产、石油开采、交通运输、畜禽养殖及居民生活等也产生了大量有机污染物,使土壤有机物污染进一步加剧,土壤有机物污染的修复日益迫切。土壤污染修复是指通过物理的、化学的和生物的方法,吸收、降解、转移和转化土壤中的污染物,使污染物浓度降低到可以接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。包括污染土壤的物理修复技术、化学修复技术以及生物修复技术3种方式。在污染土壤修复技术中,生物修复技术因其安全、无二次污染及修复成本低等优点而受到越来越多的关注。因污染物修复主体的不同,有机污染物污染土壤生物修复技术可分为植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术及其联合修复技术。污染土壤微生物修复技术是土壤污染生物修复的重要技术之一,是最具应用和发展前景的生物修复环保技术。文章重点阐述了国内外有机污染物污染土壤的生物修复技术及其原理、取得的研究进展及存在的优缺点,并对污染土壤的动物修复技术研究进行了初步展望,可为土壤有机污染物的生物修复研究提供参考。     

基于专利申请分析的有机磷农药污染土壤修复技术研究进展

有机磷农药（organophosphorus pesticide,OPP）的生产量和使用量高,但回收率与利用率低,且毒性较强,土壤累积量大、污染面积大,已严重威胁人类健康与生态系统平衡,因此OPP污染土壤的修复是健康土壤行动的重要内容.以专利分析为切入点,分析我国2010-2021年OPP污染土壤修复相关申请专利,梳理该方面技术发展情况,综述生物、物理、化学主流技术修复OPP污染土壤现状.分析发现,专利时空分布、隶属分布等反映了该领域技术的现状与需求,利用磷酸水解酶、木霉属、假单胞菌属、芽孢杆菌属等微生物对OPP进行水解、共代谢的生物修复技术,应用生物刺激、化学氧化、光催化等化学修复技术,以及联合修复方法为当前OPP污染土壤的主流修复方法.现有修复技术受环境、修复材料与污染土壤的相互作用变化等影响,未来仍需进一步研究OPP在土壤-生物系统中的降解作用及其物理、化学、生物降解机理,明确OPP与其代谢产物的运输、扩散、转移途径;并将理论研究应用于实际修复工程,加大原位修复技术研发力度,根据污染场地环境、土著微生物、土壤污染程度选择合适的修复技术方案,以促进有机磷污染土壤修复行业的发展.（图...     

菌根技术在重金属污染修复中的研究与展望

菌根技术作为一种生物新技术对于重金属污染土壤的生物修复正在为全球环境工作者所关注。在土壤中菌根及其庞大的菌丝体网可以分泌大量的生物化学物质，改变植物根际环境及重金属的存在状态或降低重金属的毒性；还可以通过在植物体内的累积以及菌根真菌菌丝体的螯合等各种机制，实现对重金属的提取和固定，达到菌根重金属修复的目的。文章通过讨论菌根植物对重金属修复的作用机制，提出今后菌根技术在重金属植物修复中的新思路；认为应在通过广泛调查、筛选超积累菌根植物的基础上，不断探索植物一微生物一菌根体系修复问题，同时认为应将基因工程引入菌根植物的重金属修复研究中，以促进土壤重金属污染的生物修复。     

废铁屑修复汞污染土壤的实验研究

应用工厂废弃物—铁屑做原料,探讨不同铁屑投加量对修复不同土壤类型、不同程度汞污染土壤的能力,并与修复水体汞污染作了对比;另外,首次将淋滤法与国际上新兴的土壤、地下水修复技术-PRB技术结合,研究其修复土壤汞污染的效果。结果表明,废铁屑可很快去除水体中的汞,去除率可达93%;在铁屑存在下,能一定程度预防和修复土壤汞污染,在相同水体汞污染程度条件下,时间是影响土壤汞污染程度的主要因素;在CaCl2淋洗液作用下的模拟PRB实验中,土壤有效汞含量降低,同时淋洗液中汞质量浓度低于1μg·L-1。因此,用废铁屑能有效预防和修复土壤汞污染,且将淋滤法与PRB技术联用,与将铁屑直接撒入土壤中相比效果好得多,且不会引起后续的水体二次污染,是一种很有应用潜力、值得深入研究的土壤修复方法。     

锰污染土壤修复研究现状与展望

锰是生物体的必需微量元素,但是过量的锰会对生物体的生命代谢活动造成极大损害。土壤的锰污染被认为是酸性土壤的第二限制因素,因此,如何对锰污染土壤进行修复已成为当前农业生产发展亟需解决的重要问题。文章概括性地介绍了土壤锰污染对动植物和人体的潜在危害,同时简要回顾了国内外在锰污染土壤修复方面的研究动态,重点阐述了锰污染土壤的植物修复和微生物修复研究进展,简单介绍了土壤锰污染的其他修复技术,并在此基础上提出了土壤锰污染修复今后的发展趋势。随着公众环保意识的增强,生物修复由于绿色环保而具有很大的应用前景。但是,目前已发现的锰超富集植物及抗锰微生物资源极为缺乏,土壤动物在锰污染土壤修复中的应用也并不多见,基于此,作者认为未来应加大对锰超富集植物和抗锰微生物资源的开发力度,利用超富集植物、土壤微生物、土壤动物进行联合修复,并结合适当的土壤耕作管理措施等构建锰污染土壤的多维修复体系,实现锰污染土壤的绿色修复,以期为锰污染土壤修复提供参考依据,为食物质量安全提供保障。     

用于土壤及地下水修复的多相抽提技术研究进展

多相抽提技术(multi-phase extraction,MPE)是当前国外修复被挥发性有机物污染的土壤和地下水的主要技术之一,它通常通过同时抽取地下污染区域的土壤气体、地下水和非水相液体污染物(non-aqueous phase liquid,NAPL)至地面进行分离及处理,达到迅速控制并同步修复土壤与地下水污染的效果。为了加深对该技术的认识,列举了MPE技术的工艺特点和技术原理,总结了MPE系统的设计要点和思路,以及MPE技术相对于传统修复技术的优势和不足。针对MPE技术的特点,总结分析了针对土壤包气带、含水层性质和污染物特征的MPE技术适宜性评估方法。最后,列举了MPE技术在国内外的典型案例。     

Review on remediation technologies for arsenic-contaminated soil

• Recent progress of As-contaminated soil remediation technologies is presented. • Phytoextraction and chemical immobilization are the most widely used methods. • Novel remediation technologies for As-contaminated soil are still urgently needed. • Methods for evaluating soil remediation efficiency are lacking. • Future research directions for As-contaminated soil remediation are proposed. Arsenic (As) is a top human carcinogen widely distributed in the environment. As-contaminated soil exists worldwide and poses a threat on human health through water/food consumption, inhalation, or skin contact. More than 200 million people are exposed to excessive As concentration through direct or indirect exposure to contaminated soil. Therefore, affordable and efficient technologies that control risks caused by excess As in soil must be developed. The presently available methods can be classified as chemical, physical, and biological. Combined utilization of multiple technologies is also common to improve remediation efficiency. This review presents the research progress on different remediation technologies for As-contaminated soil. For chemical methods, common soil washing or immobilization agents were summarized. Physical technologies were mainly discussed from the field scale. Phytoextraction, the most widely used technology for As-contaminated soil in China, was the main focus for bioremediation. Method development for evaluating soil remediation efficiency was also summarized. Further research directions were proposed based on literature analysis.     

水土环境介质中阿特拉津修复过程研究进展

除草剂阿特拉津农用后的残留物会随地表径流或地下渗漏作用进入江河湖泊等自然水体,由于阿特拉津的环境内分泌干扰作用,其会造成水资源污染和水生态失衡。根据阿特拉津的生产和使用状况,将阿特拉津的污染对象分为土壤、市政污水、河流湖泊等地表水和地下水系统模块,分别阐述了这几种环境介质中阿特拉津的物理、化学和生物修复技术以及阿特拉津在修复过程中的变化特点,介绍了土壤在淋溶过程中阿特拉津的固定手段和今后污染水体中阿特拉津修复的研究重点。     

土壤中总石油烃污染（TPH）的微生物降解与修复研究进展

微生物降解和修复是处理土壤中总石油烃(TPH)污染最简单、有效的方法之一.论文阐述了土壤TPH污染的产生、危害以及物理、化学、生物等修复方法的各自特点,其中重点介绍了微生物修复方法,论述了土壤中TPH在微生物表面的吸附、转运,在微生物体内的降解以及相关降解酶及基因;详细介绍了电子受体、温度、pH、营养元素等外界因素对微生物修复TPH污染的影响,在此基础上对土壤TPH污染的微生物修复现状和发展趋势进行了讨论.     

Engineering practice of mechanical soil aeration for the remediation of volatile organic compound-contaminated sites in China: Advantages and challenges

In recent years, many industrial enterprises located in the urban centers of China have been relocated owing to the rapid increase in urban development. At the sites abandoned by these enterprises, volatile organic compounds have frequently been detected, sometimes at high concentrations, particularly at sites abandoned by chemical manufacturing enterprises. With the redevelopment of sites and changes in land-use type associated with these sites, substantial amounts of contaminated soils now require remediation. Since China is a developing country, soil remediation warrants the usage of techniques that are suitable for addressing the unique challenges faced in this country. Land shortage is a common problem in China; the large numbers of contaminated sites, tight development schedules, and limited financial resources necessitate the development of cost-effective methods for land reclamation. Mechanical soil aeration is a simple, effective, and low-cost soil remediation technique that is particularly suitable for the remediation of large volatile organic compound-contaminated sites. Its effectiveness has been confirmed by conducting laboratory studies, pilot tests, and full-scale projects. This study reviews current engineering practice and developmental trends of mechanical soil aeration and analyzes the advantages and disadvantages of this technology for application in China as an emerging soil remediation market. The findings of this study might aid technology development in China, as well as assist other developing countries in the assessment and implementation of costeffective hazardous waste site soil remediation programs.

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广东省农业生态环境问题与对策

随着社会经济和城市化的快速发展，以及人口的剧增，广东省的农业发展正面临一系列严重的生态环境问题。这些问题包括耕地资源日益缺乏，农业环境污染日益严重，土壤肥力退化和水土流失仍未遏止，地区性的洪旱灾害频繁，森林生态系统简单而脆弱，外来物种入侵猖獗，等等。文章对这些问题进行了讨论，并提出了若干治理对策。认为要使广东省农业可持续发展，必须合理开发利用农业自然资源，严格控制非农业用地与人口增长，加强农业环境污染的防治，加强土壤肥力退化和水土流失的综合治理，发展节水农业，改善林分结构和生态服务功能。此外，认为还应加强外来物种的安全防范工作和科学研究，防止外来物种对农业生态系统的组成、结构和功能的破坏。     

微生物修复土壤多环芳烃污染的研究进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性有机污染物,主要来源于煤、石油等燃料的不完全燃烧,易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质,化学结构稳定,能长期存在于自然环境,给人类健康和生态环境带来很大的危害。中国土壤多环芳烃污染严重,因此急需寻求有效的修复方法进行治理。在众多的多环芳烃污染修复方法中,微生物修复因其低成本、高效、污染少等优点成为研究热点。科学家们从自然界中分离出了多种细菌、真菌等具有降解多环芳烃能力的微生物,并对多环芳烃的降解机理进行了探索,结果表明,微生物在代谢活动过程中能够产生酶来实现对土壤中多环芳烃的降解。细菌主要通过产生双加氧酶来催化多环芳烃的加氧反应,而真菌可以通过分泌木质素降解酶系或单加氧酶来氧化多环芳烃。两种途径均是首先通过降低多环芳烃的稳定性,使之容易被进一步降解。目前,微生物修复技术正逐步应用于PAHs污染土壤的实地修复,且已取得一定成效。文章简要介绍了降解多环芳烃的微生物,对多环芳烃的微生物降解机制进行了综述,讨论了影响微生物修复过程的因素,列举了常见的微生物修复相关技术,展望了今后的研究趋势。     

Stabilization-based soil remediation should consider long-term challenges

Soil remediation is of increasing importance globally, especially in developing countries. Among available remediation options, stabilization, which aims to immobilize contaminants within soil, has considerable advantages, including that it is cost-effective, versatile, sustainable, rapid, and often results in less secondary pollution. However, there are emerging challenges regarding the long-term performance of the technology, which may be affected by a range of environmental factors. These challenges stem from a research gap regarding the development of accurate, quantitative laboratory simulations of long-term conditions, whereby laboratory accelerated aging methods could be normalized to real field conditions. Therefore, field trials coupled with long-term monitoring are critical to further verify conditions under which stabilization is effective. Sustainability is also an important factor affecting the long-term stability of site remediation. It is hence important to consider these challenges to develop an optimized application of stabilization technology in soil remediation.     

农田重金属污染原位钝化修复研究进展

污染土壤重金属原位钝化修复是通过向土壤中施加一些活性钝化修复材料,通过溶解沉淀、离子交换吸附、氧化还原、有机络合等反应来改变重金属在土壤中的赋存状态,降低土壤中重金属的有效浓度、迁移性和生物有效性。这种方法成本较低、操作简单、见效快且适合大面积推广,在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用。尤其对主要由污水灌溉、大气沉降等造成的农田土壤面源污染,一些具有吸附固定土壤中重金属离子特性的天然物质和工业副产品都可运用在实地的钝化修复中,且不同类型的钝化修复剂对重金属污染土壤的钝化修复效果各不相同。采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估钝化修复材料对污染土壤中重金属离子的固定效率;另一方面可以评估钝化修复材料对土壤理化性状、养分状况和生物活性的影响。对重金属污染土壤原位钝化修复中不同来源的钝化剂进行了分类,目前广泛使用的钝化修复剂主要包括硅钙物质、含磷材料、有机物料、黏土矿物、金属及金属氧化物、生物碳及新型材料等,概述了它们各自对重金属污染土壤的钝化修复效果。从研究方法、评价指标、环境影响因子、钝化机制以及环境风险评价等方面分析了该领域的研究现状以及存在的主要问题,今后应重点关注钝化修复剂对土壤-作物系统的潜在环境风险以及钝化材料修复效果的田间长期稳定性评价。     

钴在土壤和植物系统中的迁移转化行为及其毒性

钴是人与动植物必需的微量元素,但土壤环境中过量的钴可通过土壤-粮食/蔬菜-人与动物等途径进入人体或动植物体内,对其产生危害,因此有必要了解土壤中钴的含量,应该将钴纳入必须检测与掌控的指标。然而,我国目前对于土壤中钴的含量却没有一个明确的评价体系,致使无法有效地对土壤中钴的含量进行评价和管控,从而给土壤以及人和动植物的健康都带来一定的风险。本文通过整理近20多年的国内外文献资料,综述了钴的特点、应用、形态、含量、毒性、评估方法,指出了现行对土壤中钴污染风险评估体系中存在的问题,并提出了今后的研究方向。