生物矿化在重金属污染治理领域的研究进展

生物矿化通过生物代谢影响金属及类金属物质的形态分布,进而改变金属及类金属物质的生物有效性及毒性,在环境污染治理领域成为研究热点.文献计量学结果显示,2007—2017年生物矿化研究以微生物为主要对象,在纳米颗粒物和矿区修复等方面形成热点,并在环境学、生物学、化学和工程学等领域形成交叉学科.结合典型矿化菌与重金属间的矿化关联规律和微界面反应对微生物矿化中重金属的钝化机制进行归纳:①依据矿化菌与矿化产物的关联性对矿化菌进行分类,从碳酸盐、铁锰氧化物、硫化物和磷酸盐4类矿化产物角度汇总了碳酸盐矿化菌、铁锰氧化菌、硫酸盐还原菌及磷酸盐溶解菌的代表微生物;②矿化菌通过诱导矿化的方式固定重金属离子,其中碳酸盐矿化菌、硫酸盐还原菌及磷酸盐溶解菌可以直接促进金属矿物的形成,铁锰氧化菌生成的矿物间接吸附金属离子;③微生物矿化是由外及内的过程,细胞壁及胞外多聚物具有丰富基团,在矿化初期提供吸附和成核位点,原生质体也可以提供矿化场所,在矿化中后期继续固定游离离子.但是,由于微生物复杂的细胞结构及独特的生理习性,矿化过程的微界面反应机制研究尚显不足,需要利用生物学、矿物学、环境科学等领域的先进技术进一步的探索;同时也应开展宏观生态水平的生物矿化研究,并结合实际问题完善生物矿化在环境污染治理中的理论,为重金属污染地区的治理提供新的思路和技术.      

微生物诱导碳酸盐沉淀及其在固定重金属领域的应用进展

生物矿化已受到化学、物理、生物、材料、医学、生命及环境等多学科的广泛关注,其中,以尿素为底物的MICP（微生物诱导碳酸盐沉淀）技术是生物矿化领域的研究热点之一.在分析MICP过程中的酶解机理和生物大分子在微生物矿化过程中的作用基础上,通过对重金属离子的矿化产物和碳酸盐矿化菌的成矿因素分析,揭示MICP矿化产物的特征及形成条件.碳酸盐矿化菌主要产生脲酶分解尿素,增加土壤CO₃2-饱和度,其代谢产生的胞外聚合物具有多种功能团组合和键能连接,起着调控生物矿化的作用.MICP技术可用于固定土壤和水体中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属,重金属主要以共沉淀的形式被固定,阴阳离子型重金属以类质同象置换方式分别占据方解石中的CO₃2-位和Ca2+位,从而促使污染土壤中的可交换态重金属向碳酸盐结合态转移.但是,MICP技术主要针对减少重金属的生物可利用性,不能满足以全量来计算的现行土壤环境质量标准,且MICP技术在长期有效性、生物安全性和土壤理化性质等方面存在诸多隐患.因此,由试验条件转向实际应用具有一定挑战.建议寻找更稳定的方法以阻止碳酸盐矿物中的重金属溶出,且有必要将开发高效的土著微生物复合菌剂作为未来MICP研究的方向之一.      

微生物燃料电池及其在环境领域的应用

当前在环境污染和能源短缺的双重压力下,微生物燃料电池以其高效、清洁、环保的独特优点得到人们重视,并成为环境领域的研究热点。介绍其在处理废水机制的前景,在相关领域的多功能应用,以期望这一环保技术不但能在未来水污染治理中发挥功效,而且在此过程中伴随能源的产生能够为解决能源问题做出一定贡献。     

探究分子生物技术在环境工程微生物领域中的应用

随着社会经济进步与技术创新,分子生物技术在环境污染修复领域中得到了广泛的关注及应用。本文主要阐述与环境污染治理相关的分子生物技术,并对其在环境工程微生物领域上的应用做出综合分析。     

仿生SiC陶瓷材料的制备和性能

仿生SiC陶瓷材料是一种新兴的环境友好材料,因其具有密度低、强度高、耐腐蚀、耐磨损、抗氧化和生物相容性好等优点,在机械、化工、催化、生物医学等领域都有着广阔的应用前景。就仿生SiC陶瓷材料的多种制备工艺和其机械性能、热性能、电性能、生物相容性等进行了综述,并对其存在的问题进行了分析,对其发展趋势进行了展望。     

环境有益微生物的开发、应用及产业化

微生物在污染物的降解转化,资源的再生利用,无公害产品的生产开发,生态环境的建设保护等方面都能发挥重要作用,一些发达国家在环境有益微生物的开发,应用等领域进行了大量的研究,取得了巨大的经济、环境和社会效益,本文结合我国的实际情况探讨了今后在环境有益微生物的开发应用及产业化方面的发展方向,包括建立环境有益微生物菌种库,促进其产业化应用;水污染综合防治中微生物技术的应用;固体废弃物的微生物处理技术;高新     

产絮凝剂微生物的制备及其絮凝成分分析

取北京某污水处理厂的活性污泥,经过富集培养、分离纯化和筛选,得到5株具有较好絮凝效果的菌株,选取具有代表性的MB-5进行提纯,得到微生物絮凝剂晶体样品MBF-5,通过透射电镜、紫外、红外及多糖含量分析等途径对其进行成分分析,结果显示MBF-5是一种以多糖为主的高分子絮凝剂.     

茶渣生物炭制备及其在环境领域的应用研究进展

近年来,生物炭制备和应用引起了极大的关注。生物炭的制备不仅能使废弃物得到充分的资源化利用,还可以有效应用于环境污染控制领域。文章以茶渣废弃物为对象,综述了茶渣生物炭的制备、理化性质及其在环境领域的研究进展。重点阐述了茶渣生物炭去除废水中的重金属离子、无机污染离子和有机污染物;修复土壤和沉积物中的重金属污染物;吸附气态中汞、氮氧化物等污染物的效果和机制。最后对茶渣生物炭的制备及应用进行了展望,以期为茶渣生物炭的资源化利用提供借鉴和指导。     

磁性分子印迹聚合物的制备及在环境领域中的应用

磁性分子印迹聚合物是近年发展起来的一种新型多功能材料,具有良好的超顺磁性和高选择性特征。磁性分子印迹聚合物可以在外加磁场的作用下进行分离,从而达到主动识别和方便分离的目的。本文综述了磁性分子印迹聚合物微球的制备方法和环境领域中的应用,并提出了存在的问题和发展趋势。     

光催化记忆材料在环境领域的应用研究进展

光催化技术作为一种新兴的高效可持续技术,在环境领域具有广泛的应用前景.然而,多数光催化材料在失去外界光源的能量供应后,短时间内不再产生电子空穴对,从而迅速丧失催化反应活性.但光催化记忆材料具有独特的催化记忆效应,即在黑暗条件下仍可表现出一定的催化活性,进而克服了以上难题.主要概述了光催化记忆材料的基本工作原理,将现有的...     

集约化养殖场中类固醇雌激素的环境行为与处理途径

随着我国集约化禽畜养殖场规模和数量逐渐增加,"养-沼-灌"的禽畜生态模式导致集约化养殖场已成为仅次于城市污水处理厂的第二大类固醇雌激素(steroid estrogens,SE)污染源,其产生的SE对水生动、植物及周边环境造成了严重的影响。综述了SE近年来的研究进展,主要包括SE在土壤中的环境行为(吸附、降解和迁移行为),以及禽畜养殖场中SE处理方法。分析表明:随着对SE研究的不断深入,集约化养殖场沼液灌溉方式产生的SE环境行为得到越来越多的关注。集约化养殖场土壤中SE的归趋变化、硝化菌与SE降解偶联机制,以及溶解性有机物对SE吸附的影响机制是今后需要重点关注的研究方向。     

钙同位素方法在环境地球化学研究中的应用与进展

概述了钙同位素分馏机理、分析测定以及在环境地球化学研究中的应用。自然界中钙同位素组成及其分馏过程与生成环境密切相关,可以很好地反映其地质成因及地质作用过程。近年来,随着钙同位素的测量技术的创新和改进,钙同位素地球化学的研究领域不断拓宽:它在研究环境生态系统中钙同位素变化规律、海洋钙循环、示踪古海洋和古气候等方面取得初步成效。先前的研究表明不同的样品中的44Ca /40Ca比值变化较小,δ44 Ca的变化在-2.88‰~+ 0.92 ‰之间。     

我国战略环境影响评价及其规范化初探

简析了我国目前战略环境影响评价的内涵、原则、工作程序和发展情况;以及战略环评在理论和实践中存在的问题;针对战略环评实施过程中存在的规范化问题,提出一点建议。     

地下水数值模拟的研究与应用进展

地下水数值模拟逐渐成为研究分析地下水各种问题的重要手段。对地下水数值模拟的模型求解方法和软件平台进行简要介绍;分析阐述了地下水数值模拟的应用进展情况,从广泛应用于研究水量评估、水资源管理、地下水动态变化等"水量问题",逐步发展为研究水源地、规划地等水资源评估及加油站渗漏场、石油渗漏场、垃圾填埋场、工业废料填埋场、矿区、核废料处置场等污染场地评估的"水质问题",并愈加广泛,逐渐成熟;最后,提出地下水数值模拟的发展趋势,并进行展望,对地下水数值模拟的应用推广具有一定的借鉴意义。     

选煤厂环境污染及其防治

对选煤厂环境污染来源、类型及可能造成的危害进行了阐述，并针对不同类型的污染提出了具体防治措施，为创建优美的选煤厂环境提供一定的借鉴。     

土壤氮素生物地球化学循环的研究现状与进展

氮素的生物地球化学循环不仅影响土壤生产力。还会引起全球环境变化,其过程主要包括氮素矿化、固氮、氮素硝化和反硝化、铵离子的吸附和释放。文章全面综述了氮素生物地球化学过程研究的现状与进展及其可能存在的问题。     

土壤氮素生物地球化学循环的研究现状与进展

氮素的生物地球化学循环不仅影响土壤生产力,还会引起全球环境变化,其过程主要包括氮素矿化、固氮、 氮素硝化和反硝化、铵离子的吸附和释放。文章全面综述了氮素生物地球化学过程研究的现状与进展及其可能存 在的问题。     

铁同位素方法在环境地球化学研究中的应用与进展

由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪的使用,近年来Fe同位素地球化学研究有了很大进展,成为国际地学领域的一个热点研究方向。Fe在自然界广泛存在,分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。自然界中各类无机过程(从高温到低温)、生物及有机过程均能使Fe同位素发生分馏,δ56Fe值约为-1.62‰～+0.91‰。文章系统介绍了Fe同位素研究的最新进展,包括Fe同位素测试方法简介、样品前处理、质谱测定、Fe同位素分馏机理和应用前景展望等,着重对该技术在环境地球化学、生物示踪、古海洋学研究等领域中的应用及前景做了阐述。     

垃圾焚烧烟气中氯化氢产生机理及其脱除技术研究进展

焚烧处理已经成为我国许多城市的主要垃圾处理方式之一。垃圾中PVC塑料和餐厨垃圾等含氯组分在焚烧过程释放出氯化氢气体。介绍了垃圾焚烧过程氯化氢气体产生机理,分析了氯化氢气体对有机氯代污染物生成及重金属气化的影响以及氯化氢气体对焚烧设备造成的严重危害,综合论述了国内外氯化氢气体脱除技术研究进展。最后指出高温烟气中HCl控制技术在我国具有很好的应用前景。     

污染场地水平修复井技术的研究进展及应用实践

常用的污染场地原位修复技术主要通过竖直井实现,但竖直井修复技术存在单井接触范围小、精准度低、难以在地表设施较多的场地实施等问题。污染场地水平修复井技术通过水平定向钻进手段协同化学氧化/还原、气相抽提、地下水抽出处理等修复方式靶向去除场地土壤/地下水污染区域的污染物,克服了竖直井修复技术的不足,适用于在产设施和构筑物下方的土壤/地下水修复。针对该技术的应用原理、技术优势及局限性、国内外研究进展等方面进行探讨。该技术在J省N市某石油烃污染场地进行了工程示范,并结合软件模拟论证,采用水平修复井技术协同碱活化的过硫酸钠药剂注入。结果表明：该技术的实施不受修复区域地表市政设施的限制,对场地及周边环境扰动小,单井接触范围大,修复精度更高,工期100 d内石油烃浓度降低了96.47%,达到修复目标值。该技术的成功示范可为我国原位修复技术的发展提供切实可行参考,其推广和使用前景广阔。