固定化微生物技术修复重金属污染土壤的研究进展

土壤修复产业在推进双碳行动、提高土壤碳汇能力上有着举足轻重的地位，而重金属污染具有的隐蔽性、持久性和不可逆性使得我国土壤重金属污染持续积累，影响了双碳目标的实现。固定化微生物技术作为生物修复法的一种，既可以减少传统的物理法、化学法在修复过程中产生的能源消耗和二次污染，又可以提高微生物密度、维持微生物活性，因此在修复重金属污染土壤方面具有广阔的发展前景。本文从固定方法、载体种类、微生物种类3个角度介绍了固定化微生物技术的分类，总结了该技术修复重金属污染的机理。根据不同的应用场景选择适配的载体和微生物可以达到事半功倍的效果。本综述汇总了固定化微生物技术在近五年内的研究发展现状，研究表明该技术可以有效修复重金属污染土壤，新型载体和新型微生物可以满足多种应用需求，还可以与植物修复技术联用以达到更加绿色低碳的修复效果。考虑到该技术未来的发展潜力，提出了固定化微生物技术的发展方向，旨在为固定化微生物技术修复重金属污染土壤的发展提供参考。     

固定化细胞技术在重金属废水处理中的应用研究进展

作为生物吸附技术的一种,固定化细胞技术用于重金属废水处理虽然时间不长,但已表现出良好的应用前景.通过分析固定化细胞技术的概念、固定化方法、可利用生物种类、吸附机理及其在生产实践中的应用情况,探讨了该技术目前存在的问题及研究方向.     

改良型固定化Pseudomonas oleovorans DT4降解四氢呋喃的研究

成功构建出了新型的海藻酸钠-活性炭纤维复合固定化Pseudomonas oleovorans DT4来去除四氢呋喃,并优化了该复合固定化载体组分的含量,发现在海藻酸钠含量为3%,活性炭纤维含量为1.5%条件下,制备成细胞浓度为6×109g-1的协同固定化细胞在初始THF浓度为360 mg·L-1时的降解速率达到最大为24.0 mg·(L.h)-1,同时其机械强度也得到了显著的提升.此外与游离菌体相比,该固定化细胞在不同温度和pH条件下的降解速率表现得更加稳定,且去除效果均能稳定在80%以上.在改进的反应体系中,协同固定化小球高效降解THF的重复利用次数达到80批以上,显示出该载体良好的可行性.     

用于生物降解酚类毒物的固定化细胞性能改进的研究

在获得了一种耐酚能力达915mg/L的菌种的基础上,进一步研究了以海藻酸钠包埋法制得的该菌种固定化细胞的性能。同时,采用了2种方法,即添加硅藻土和用己二胺-戊二醛对固定化细胞表面进行化学处理,使固定化细胞的机械强度,降酚活性,稳定性均得到了提高。实验证明这2种方法都有令人满意的效果。      

固定化细胞处理废气的应用研究

本文介绍了固定化细胞的制备方法、载体选择及在SO2、H2S、NH3、VOC、NOx、硫醇类恶臭废气治理的最新研究,并阐述了固定化细胞技术在废气污染控制的应用前景、研究方向.     

改良PVA包埋固定化活性污泥的特性研究

对比实验发现聚乙烯醇（PVA）中少量添加海藻酸钠包埋微生物效果较好，重点研究了PVA与海藻酸钠混合载体包埋固定化活性污泥系统降解有机物运行过程中凝胶体凝胶溶出特性、包埋工艺对微生物活性的损伤和恢复情况，以及凝胶的物理特性和抗持久性能变化情况。结果表明，包埋固定化微生物小球在反应器中运行时，其物理特性、微生物活性、降解能力及载体本身都要有一定程度的变化；对这些特性的探讨不但能为研究固定化后微生物微观特性打下基础，同时能为工程应用提供理论指导。     

不同载体固定化藻菌共生系统的脱氮除磷效果

分别以聚乙烯醇(以下简称PVA)和海藻酸钠为固定化载体,在包埋蛋白核小球藻的基础上, 研究了固定化小球的制备方法;将小球用于城市污水的脱氮除磷过程中比较了 PVA和海藻酸钠的传质效果,并对各自的脱氮除磷效果进行了评价。结果表明,PVA是比海藻酸钠更为合适的固定化载体材料。     

壬基酚降解酶的固定化及特性研究

用海藻酸钠包埋法对壬基酚(NP)降解酶进行了固定化研究,并对固定化酶的最适反应温度和最适pH、及其稳定性进行了探讨。实验结果表明,用3%海藻酸钠、2%CaCl2溶液固定化的酶活力最高;固定化NP降解酶的最适反应温度为35℃,最适pH为7.0,其热稳定性和pH稳定性都有一定程度的提高。。     

海藻酸钠和聚乙烯醇作为固定化微生物包埋剂的研究

分别以海藻酸钠和聚乙烯醇为包埋剂,包埋固定微生物,采用正交试验法,以固定化微生物对TOC的去除率为主要指标,强度为辅助指标,确定包埋条件,并对其性能进行比较。研究结果表明,用聚乙烯醇为包埋剂的固定化小球强度及稳定性比用海藻酸钠的高,较适用于废水处理,但其传质性能有待进一步改善。     

土壤中重金属污染修复的研究进展

首先介绍了土壤重金属污染特点及对环境造成危害的途径,详细论述了各种土壤重金属污染的修复方法,最后提出土壤重金属污染治理技术的发展前景.     

铜、锌、镉对固定态和悬浮态小球藻的除磷效果比较

采用海藻酸钙凝胶包埋固定,对人工污水进行静态模拟净化试验,研究了在pH为4,5,6,7和8的条件下,无重金属及ρ(Cu2+),ρ(Zn2+)和ρ(Cd2+)分别为0.05,0.5和5 mg/L时,固定态和悬浮态蛋白核小球藻对污水中磷的净化效率.结果表明:①相对于悬浮态,固定态小球藻由于海藻酸钠的包埋稳定性较强,磷的去除率较高;②小球藻磷的去除率受ρ(重金属)影响,随着ρ(重金属)的升高,磷的去除率降低,重金属产生的胁迫作用增强;③Cu2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用较Zn2+和Cd2+大,而Zn2+和Cd2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用随着ρ(重金属)的变化而有所差异;④pH对小球藻磷的去除率的影响随重金属种类、质量浓度及时间的变化而不同,Zn2+和Cd2+存在时,小球藻磷的去除率最高一般出现在pH为8的弱碱条件下,而Cu2+存在时小球藻磷的去除率受pH的影响差异不显著(P>0.05).     

大气中重金属污染现状及来源研究

总结了近年来的研究成果,通过文献调研对中国大气中重金属污染现状、大气中重金属来源和重金属在环境中的迁移转化途径进行综述,提出为缓解重金属污染的高发态势,保护人群健康,应建立完善的环境污染防治体系,强化大气污染源颗粒物控制来减少重金属在大气环境中的暴露浓度,切断重金属在环境中的污染途径以减少大气传输和沉降,降低由大气-土壤-动植物-人体的重金属暴露健康风险.     

环境pH对微生物生物膜吸附重金属的影响研究进展

重金属污染以其强毒性、富集性和持久性成为全球性的环境难题.在现有的重金属污染治理技术中,基于微生物生物膜的修复技术因其高效、低成本、可持续等优势,在预防、控制和修复重金属污染等方面被广泛应用,成为了新兴研究热点技术.为了进一步揭示微生物生物膜与重金属之间的内在关系.本文通过对最近二十年微生物生物膜吸附重金属等方面的文献...     

海洋沉积物中重金属污染防治研究进展

重金属污染是海洋沉积物污染的一个重要方面。文章概述了近几年来国内外对研究海洋沉积物中重金属样品的预处理、污染元素的测定以及其研究方法中的一些特点,以期进一步推动海洋沉积物中重金属污染防治的深入发展。同时结合现代生物修复和化学治理技术,提出一些预防和治理海洋沉积物中重金属污染方面的设想。化学治理技术中,较详细介绍了壳聚糖在治理海洋沉积物中重金属污染的潜在应用价值。     

中国大气重金属污染研究进展与趋势

大气重金属污染是当前环保工作中的重点、难点、热点以及突发性环境事件的高发领域。简要介绍了大气重金属污染的特征、危害及来源,综述了近年来中国大气重金属污染研究方面的进展。当前,中国大气重金属的研究主要有以下几个方向,(1)大气颗粒物中重金属分析检测方法的研究,(2)大气颗粒物中重金属的污染行为特征研究,(3)大气颗粒物中重金属的化学形态分析与生物危害性研究,(4)大气颗粒物中重金属的来源解析,(5)大气颗粒物中重金属的生物有效性研究等,并取得了一定的研究成果。最后,对今后的主要研究趋势进行了展望。     

Immobilization study of biosorption of heavy metal ions onto activated sludge

Activated sludge was immobilized into Ca-alginate beads via entrapment, and biosorption of three heavy metal ions, copper(Ⅱ), zinc(Ⅱ), and chromimum(Ⅱ), from aqueous solution in the concentration range of 10-100 mg/L was studied by using both entrapped activated sludge and inactivated free biomass at pH≤5. A biphasic metal adsorption pattern was observed in all immobilized biomass experiments. The biosorption of metal ions by the biosorbents increased with the initial concentration increased in the medium. The adsorption rate of immobilized pre-treated activated sludge(PAS) was much lower than that of free PAS due to the increase in mass transfer resistance resulting from the polymeric matrix. Biosorption equilibrium of beads was established in about 20 h and the adsorbed heavy metal ions did not change further with time. No significant effect of temperature was observed in the test for free biomass while immobilized PAS appeared to be strong temperature dependent in the test range of 10 and 40℃.Besides, the content of activated sludge in the calcium alginate bead has an influence on the uptake of heavy metals. The sorption equilibrium was well modeled by Langmuir isotherm, implying monomolecular adsorption mechanism. Carboxyl group in cell wall played an important role in surface adsorption of heavy metal ions on PAS.     

淡水沉积物中重金属生物有效性的研究进展

淡水重金属污染已成为全球关注的热点环境问题之一。沉积物作为重金属的重要储库与污染内源,可对水环境质量及水生态系统产生严重危害。生物有效性是评价重金属生物可利用性及其毒性效应的关键指标,研究淡水沉积物中重金属的生物有效性与调控机制,有助于阐明重金属的污染机理及其生态环境效应,可为重金属的污染防治提供科技支撑。本文回溯了沉积物重金属生物有效性的定义内涵、发展历史,重点介绍了重金属生物有效性评价的主要方法、适用性及其优缺点,归纳了影响重金属生物有效性的主要因素与内在机制,概述了目前国内外典型河流、湖泊和水库等淡水水体沉积物中相关研究的最新进展。本文进一步指出,在今后研究中亟需整合现有分析方法,形成统一的沉积物重金属生物有效性评价指标与方法体系,并开展权威实验室比对研究。同时,应考虑不同淡水生态系统的区域差异性,采用生物监测方法与原位被动采样技术相结合,将生物配位体模型纳入重金属的生态毒理效应研究中。最终,依据不同淡水环境的特性,尽快建立相应的沉积物重金属质量基准,加强重金属环境污染的科学管理。     

重金属捕集剂的应用进展研究

从源头减少重金属排放是控制重金属污染的重要途径,采用重金属捕集剂处理含重金属废水时,不仅可有效去除重金属,得到的沉淀渣可进一步回收处理,具有广泛的应用前景.重金属捕集剂结构可分为线性结构及空间立体架桥结构,捕集剂的作用机理主要通过官能团与重金属离子配位结合,生成不溶性螯合物沉淀,均对废水重金属具有良好的去除效率.生产成本较高是制约其广泛应用的一个主要因素,开发成本低廉、高效、工艺简单的重金属捕集剂,并寻求与其他改性技术联用,是重金属捕集剂的重要研究方向.     

演马矿煤矸石堆周围环境中重金属分布特征

以焦作市演马矿煤矸石堆为对象,检测分析其周围土壤、地下水和植物中的重金属含量,并结合当地的地形地貌、土壤性质和地下水动力条件,研究煤矸石堆放与环境污染之间的联系. 根据地形地貌、地下水流向和风向,在演马矿煤矸石堆周围布置土壤、地下水和植物采样点,检测分析pH和重金属(如Pb,Mn,Zn,Cu,Cr和Cd)含量及分布规律. 结果表明:煤矸石堆放是造成周围环境污染的重要因素,煤矸石释放的重金属大部分被土壤所吸附,所检测的6种重金属在土壤中均被检出,其中部分点位的Zn和Cd含量已经超过土壤环境质量标准(GB15618-1995)中的二级标准;土壤中重金属可以进一步向地下水和植物传递,地下水中Mn含量与煤矸石堆的距离呈负相关,植物叶中Pb的含量最高,叶和茎中重金属含量表现出与煤矸石堆的相关性;矿坑排水、锅炉房飘尘也是造成周围环境重金属污染的重要来源.      

大气PM2.5载带重金属的区域污染特征研究

PM_2.5载带的重金属元素对人体健康具有重要影响,为了明确PM_2.5中重金属的污染水平以及区域性污染特征,收集并总结近30年中国不同地区大气重金属污染的研究成果,对PM_2.5载带的As、Zn、Cr（Ⅵ）、Pb、Cd、Mn以及Ni等7种重金属元素的区域污染特征进行分析.研究显示:①我国对部分重金属〔Pb、Cd、Hg、As、Cr（Ⅵ）〕的质量浓度增设限值规定,但未涉及Ni和Mn等有毒重金属.②全国范围来看,不同背景点PM_2.5中重金属质量浓度相差较大,自然背景点重金属质量浓度低于乡村背景点和近城市背景点的40.7%~97.6%.大气PM_2.5重金属区域污染高值区主要集中在华北、华东、华南等经济发达地区.《大气污染防治行动计划》等政策的实施使PM_2.5中重金属质量浓度明显下降,2013年前（1980—2013年）与2013年后（2013—2018年）相比,全国大气PM_2.5中ρ〔Cr（Ⅵ）〕、ρ（Ni）、ρ（Pb）、ρ（Mn）和ρ（As）均有所下降,但ρ（Zn）、ρ（Cd）略有上升.③典型城市PM_2.5中重金属污染特征各不相同.北京市需考虑Cd、As排放情况,强化对燃煤源的管控;上海市和广州市应关注Cr（Ⅵ）和Ni的排放,加严工业污染治理,加强对港口的排放管控.研究显示,对于大气颗粒物中重金属的治理,建议进一步关注对As、Cr（Ⅵ）排放的控制,同时对不同区域的大气重金属污染需要选择差异化的污染控制措施.