底泥重金属污染现状及修复技术进展

底泥是水体中重金属的主要富集地,底泥中重金属是水生环境中潜在的危险污染物,对水体生态环境具有重要的影响。当今,水体底泥重金属污染日益严重,河流、湖泊等水体底泥重金属污染问题已引起全世界的广泛关注。介绍了我国水体底泥重金属污染的现状,分析表明我国河流、湖泊等水体底泥已受到不同程度的重金属污染。总结了物理修复、化学修复、生物修复技术对底泥重金属修复的优点和缺点,以及国内外各学者对物理、化学、生物修复技术的研究进展,以期为我国水体底泥重金属污染治理提供一定参考。     

污染水体底泥中重金属治理研究现状

河流、湖泊等水体底泥污染问题已引起全世界的广泛关注,尤其重金属污染问题。目前国内对河流、湖泊底泥重金属的研究偏重于重金属的分布、污染特征以及重金属对生物、生态的影响,对底泥重金属的治理研究相对较少。分析了底泥中重金属的释放机理,简单介绍治理底泥重金属的一些生物技术,着重讨论当今处理底泥重金属的化学方法。     

氧化石墨烯固化土壤中重金属离子的有效性及界面能特征

以修复土壤中重金属污染物为目标,开展以石英砂为多孔介质材料,氧化石墨烯为吸附剂,在改变重金属种类、重金属污染物浓度、注入氧化石墨烯浓度和渗流速度条件下的土柱穿透试验.首先,对单一重金属的迁移特性及氧化石墨烯对重金属的去除效果和固化机制进行研究.试验表明,改变渗流速度对单一重金属离子(Pb²⁺和Cd²⁺)的迁移影响较小.氧化石墨烯穿透污染土柱时,低重金属污染浓度和高渗流速度会促进氧化石墨烯的迁移,进而促进重金属污染物的迁移.氧化石墨烯对重金属离子(Pb²⁺和Cd²⁺)有很好的去除及固化效果,对铅离子和镉离子的最大固化率为88.2%和63.9%.其次,通过SEM、FTIR、Zeta电势试验发现,氧化石墨烯对重金属离子的吸附机理主要是静电吸引、离子交换和表面络合.通过DLVO理论计算结果可知,负载重金属的氧化石墨烯相较于未负载重金属的氧化石墨烯更易固化在土壤中,其中负载镉离子的氧化石墨烯比负载铅离子的氧化石墨烯更容易固化在土壤中.     

生物淋滤技术修复重金属污染河流底泥研究进展

近年来生物法修复重金属污染河流底泥已成为研究热门,其中生物淋滤技术逐渐得到诸多研究者的青睐。结合最新的文献综述了国内外生物淋滤技术修复重金属污染河流底泥的研究进展和成果,重点介绍了生物淋滤法采用的微生物以及影响淋滤技术的主要因素,如p H、ORP、有机质、硫添加量、含固率等,并展望了生物淋滤技术在河流底泥重金属污染治理方面的应用前景。     

螯合剂处理重金属污染底泥研究进展

河流湖泊等水体底泥污染问题已引起全世界的关注,尤其重金属污染问题。本文在综述底泥的重金属污染现状的基础上,重点论述了重金属螯合剂处理污染底泥的机理,从螯合剂、螯合剂诱导植物修复处理重金属污染底泥中的应用两个方面论述了国内外螯合剂的研究现状,并指出螯合剂应用研究中存在的问题。最后对未来的研究重点进行了展望。     

环境中生物氧化锰的形成机制及其与重金属离子的相互作用

微生物参与形成的锰氧化物是环境中一种高活性的锰氧化物.研究表明,锰氧化菌主要通过分泌多铜氧化酶来氧化Mn(Ⅱ)而形成锰氧化物.微生物形成锰氧化物过程的主要初级产物是与δ-MnO₂或与酸性钠水锰矿类似的层状锰酸盐.生物氧化锰是环境中重要的吸附剂、氧化剂和催化剂.通过吸附、氧化作用,生物氧化锰影响着重金属离子在环境中的迁移转化,在重金属元素生物地球化学循环中起重要作用.研究锰氧化物的生物形成过程、生物氧化锰的结构特征及其与重金属离子之间的相互作用,对于了解生物氧化锰在重金属元素生物地球化学循环过程中的作用以及在重金属污染修复中的应用有着重要意义.本文综述了环境中生物氧化锰的形成机制、性质、结构特点及其吸附、氧化重金属离子的机制.     

重金属污染土壤原位固定修复研究进展

本文深入研究了原位固定修复技术,它是一项至关重要的土壤治理方法,旨在削减土壤中重金属的生物有效性,减轻其对生态系统和人类的潜在危害。我们探讨了重金属污染的特性和多方面影响,涵盖了重金属的不同形态、生态传播、食物链中的积累,以及与此相关的土壤酸化、水体污染和生态系统破坏等问题。此外,我们详细介绍了主要的原位固定修复技术,包括氧化还原法、石灰固化法、生物修复法和离子交换树脂法。特别值得关注的是,新一代高效修复技术如生物炭和石墨烯氧化物也在取得显著进展。这些技术提供了有力的工具,为处理重金属污染土壤问题提供了希望,同时为未来的研究方向开辟了新的前景。     

竺山湾重金属污染底泥环保疏浚深度的推算

调查了太湖竺山湾表层底泥重金属水平空间分布特征,在重金属污染区域采集底泥柱状样,并将样品由上至下依次分为氧化层(A)、污染层(B)、污染过渡上层(C1)、污染过渡下层(C2)和正常湖泥层(D);测定并分析了各分层底泥中重金属(Cu、Zn、Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb)总量及生物可利用性形态含量随深度的变化趋势;利用潜在生态风险指数法对底泥中的重金属进行生态风险评估;最后,结合拐点法推算出底泥环保疏浚深度.结果表明,竺山湾表层底泥中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的含量分别为30.56～216.58、24.07～59.95、16.71～140.30、84.31～193.43、3.39～22.30、0.37～1.59、0.00～0.80和9.67～99.35 mg.kg-1,平均含量分别为79.74、37.74、44.83、122.39、10.39、0.77、0.14和40.08 mg.kg-1,主要分布在太湖西岸及太滆运河、殷村港和环山河入湖河口处,其中Cd污染相对严重;底泥中重金属存在累积效应,其生物可利用性随底泥深度的增大而减小;氧化层和污染层中Cd生态风险等级为高风险,其余各分层底泥中重金属的综合潜在生态风险等级为中低风险;环保疏浚层为氧化层和污染层,疏浚平均深度为0.39 m.     

白洋淀底泥重金属形态及竖向分布

为了解白洋淀底泥沉积物中重金属含量及其潜在生态危害程度,选取白洋淀淀区具有代表性的7个样点,通过无扰动重力采样器采集0～14 cm表层底泥,用优化的BCR连续萃取法对底泥中重金属进行不同形态提取,对不同形态以及不同深度的重金属含量进行测定,分析不同形态重金属与底泥中总有机碳(TOC)之间的关系,并通过地累积指数(Igeo)法对底泥重金属污染程度进行评价.结果表明,Co、Fe、Mn、Pb、Zn的形态分别以残渣态、酸可溶态、铁锰氧化态以及有机结合态为主;有机结合态重金属与底泥TOC结合的趋势大于其他形态;Co、Pb、Zn含量随着深度增加总体呈降低的趋势,它们在0～2 cm底泥的含量最高,Mn的含量在6～8 cm达到最小,14 cm时含量达到最大;白洋淀淀区底泥中Co、Mn污染程度主要为无污染或轻度污染,Pb、Zn除府河入口外主要为轻度污染,府河入口处的Pb、Zn为中度污染.     

污染底泥的原位钝化技术研究进展

底泥是湖泊重要的内源污染来源,关于底泥污染控制的研究近年来受到广泛重视。目前对底泥污染的控制技术主要包括原位处理技术和异位处理技术。原位处理技术主要包括钝化、覆盖、生物修复等。钝化技术是一种高效的湖泊内源污染控制技术,它通过抑制内源营养盐的释放来控制水体营养盐含量。文章综述了底泥原位钝化技术的研究及其应用情况;分析了原位钝化技术的特点及主要功能;介绍了常用底泥钝化剂的应用情况以及新型钝化剂的研究进展;并对原位钝化技术的未来发展进行了展望。     

碳纳米材料去除水中重金属研究进展

碳纳米材料具有极大的比表面积,经氧化处理后的原子结构层上含有大量的羟基,羧基等含氧功能团,增强了它们与水中重金属污染物的离子交换能力和络合作用,是一类高效的水中重金属去除材料。文章介绍了碳纳米材料的种类、结构特点,总结了碳纳米材料去除水中重金属的研究现状,分析了去除重金属的机理。指出碳纳米材料在水处理实际应用中存在的问题,展望了应用前景,为开发新型重金属废水处理和供水处理工艺提供理论依据。     

亚氨基二琥珀酸修复重金属污染土壤及环境风险削减评估

以亚氨基二琥珀酸（ISA）为洗脱剂,考察ISA投加量、洗脱液pH值、反应时间和土液比对Cd、Pb和Zn去除率影响,通过Box-Behnken多因素设计法优化最佳洗脱条件,并采用涵盖土壤重金属残留量、浸出浓度和毒性的综合环境风险法评估修复效果.结果表明,ISA对Cd、Pb和Zn去除率随其浓度增加而增加;ISA浓度为50mmol/L时,对矿山污染土壤中Cd、Pb和Zn去除率达到11.83%、34.26%和20.96%;对污染农田土壤中Cd、Pb和Zn去除率达到48.89%、57.08%和81.80%.增加反应时间和洗脱液酸性有助于提高ISA对Cd、Pb和Zn去除率.随土液比减低,Cd、Pb和Zn去除率呈上升趋势.ISA去除Cd、Pb和Zn最佳条件为：ISA浓度70mmol/L、洗脱液pH4.0和反应时间120min,预测矿山土壤和污染农田土壤中Cd、Pb和Zn总去除率最大分别为32.58%和93.16%.ISA大幅度降低水溶态、可交换态和碳酸盐结合态Cd、Pb和Zn残留量,从而削减矿山土壤和污染农田土壤中Cd、Pb和Zn总环境风险达50.81%和87.13%.亚氨基二琥珀酸可有效去除污染土壤中重金属并降低残留重金属的环境风险,是一种潜在材料可用于土壤重金属污染修复.     

亚氨基二琥珀酸修复重金属污染土壤及环境风险削减评估

以亚氨基二琥珀酸（ISA）为洗脱剂,考察ISA投加量、洗脱液pH值、反应时间和土液比对Cd、Pb和Zn去除率影响,通过Box-Behnken多因素设计法优化最佳洗脱条件,并采用涵盖土壤重金属残留量、浸出浓度和毒性的综合环境风险法评估修复效果.结果表明,ISA对Cd、Pb和Zn去除率随其浓度增加而增加;ISA浓度为50mmol/L时,对矿山污染土壤中Cd、Pb和Zn去除率达到11.83%、34.26%和20.96%;对污染农田土壤中Cd、Pb和Zn去除率达到48.89%、57.08%和81.80%.增加反应时间和洗脱液酸性有助于提高ISA对Cd、Pb和Zn去除率.随土液比减低,Cd、Pb和Zn去除率呈上升趋势.ISA去除Cd、Pb和Zn最佳条件为：ISA浓度70mmol/L、洗脱液pH4.0和反应时间120min,预测矿山土壤和污染农田土壤中Cd、Pb和Zn总去除率最大分别为32.58%和93.16%.ISA大幅度降低水溶态、可交换态和碳酸盐结合态Cd、Pb和Zn残留量,从而削减矿山土壤和污染农田土壤中Cd、Pb和Zn总环境风险达50.81%和87.13%.亚氨基二琥珀酸可有效去除污染土壤中重金属并降低残留重金属的环境风险,是一种潜在材料可用于土壤重金属污染修复.     

1株嗜酸硫杆菌的分离鉴定及其对污染底泥中重金属的去除效果

采用常规细菌分离方法,从河流底泥中筛选到1株细菌FD97,通过序批式摇瓶培养考察了不同温度下(22~40℃)该菌株对污染底泥中Zn、Cu和Cr的去除效果.结果表明,形态学和16S rDNA序列同源性分析鉴定菌株FD97为嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillussp.).在22~40℃条件下,以Acidithiobacillussp.FD97为主要菌株的生物沥浸作用可有效去除污染底泥中Zn、Cu和Cr.沥浸处理16 d,Zn、Cu和Cr的去除率可分别达70%、90%和25%.从底泥pH值变化、SO42-产生以及重金属去除率角度衡量不同温度的底泥沥浸处理效果依次为:34℃28℃≈40℃22℃.控温28℃较适宜今后的实际应用.底泥重金属生物沥浸去除率的大小与底泥pH值变化密切相关,与温度无直接关系.当底泥pH值降至5.0、3.5和2.5时,底泥中Zn、Cu和Cr分别开始溶出,pH值降为2.0,重金属去除率达最大.     

Removal of heavy metals and arsenic from a co-contaminated soil by sieving combined with washing process

Batch experiments were conducted with a heavy metals and arsenic co-contaminated soil from an abandoned mine to evaluate the feasibility of a remediation technology that combines sieving with soil washing.Leaching of the arsenic and heavy metals from the different particle size fractions was found to decrease in the order: 0.1,2–0.1,and 2 mm.With increased contact time,the concentration of heavy metals in the leachate was significantly decreased for small particles,probably because of adsorption by the clay soil component.For the different particle sizes,the removal efficiencies for Pb and Cd were75%–87%,and 61%–77% for Zn and Cu,although the extent of removal was decreased for As and Cr at 45%.The highest efficiency by washing for Pb,Cd,Zn,and As was from the soil particles 2 mm,although good metal removal efficiencies were also achieved in the small particle size fractions.Through SEM-EDS observations and correlation analysis,the leaching regularity of the heavy metals and arsenic was found to be closely related to Fe,Mn,and Ca contents of the soil fractions.The remediation of heavy metal-contaminated soil by sieving combined with soil washing was proven to be efficient,and practical remediation parameters were also recommended.     

中国主要湖泊表层沉积物重金属污染特征与评价分析

为了解我国主要湖泊沉积物中重金属的污染特征,通过搜集整理已公开发表的文献资料数据,分析了我国31个主要湖泊表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属含量的平均值及其分布特征,并运用地累积指数法、潜在生态风险指数法对其污染程度进行评价。结果显示:我国31个湖泊的沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn平均含量分别为16.39,0.497,6.29,36.89,0.076,35.37,99.52 mg/kg,大部分元素含量平均值的最大值分布区域较为分散。地累积指数评价结果表明:8种重金属的平均污染程度由高到低依次为Cd>Hg>Cu>Zn>As>Ni>Zn>Cr,Cd和Hg在多个湖泊沉积物中达中度到重污染。潜在生态风险指数评价结果表明:8种重金属的潜在生态风险系数从高到低依次为Cd>Hg>As>Cu>Pb>Ni>Cr>Zn。8种重金属的总地累积指数和综合潜在生态风险具有显著的地域差异(P0.05),表明我国主要湖泊具有各自不同的重金属污染特征。     

菌根真菌重金属耐性机制研究进展

菌根真菌在自然界中广泛存在,能与大多数陆地植物形成共生体,菌根共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要意义.在重金属污染土壤中通常也能发现菌根真菌,某些菌根真菌对重金属表现出较强的耐受性,在污染土壤修复方面显示出应用潜力.本文从生境选择、生理适应、功能基因表达调控等层面综述了菌根真菌重金属耐性机制方面的最新研究进展,并对今后的研究方向进行了展望,旨在推进相关机制研究及菌根技术在重金属污染土壤修复中的应用.     

北方湖库沉积物重金属区域特征及生态风险评价

以白洋淀、衡水湖、于桥水库、松花湖、大伙房水库和小兴凯湖沉积作为研究对象,通过对北方六湖库沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Ni等重金属元素进行分析,并与国内外其他水域重金属污染情况进行多因素比较,探讨了六湖库主要重金属污染源的差异性,区域分布特征以及与国内外其他水域污染的相似性和区别.结果表明,六湖库沉积物重金属污染处于中等偏下水平.六湖库之间主要重金属污染源存在差别.沉积物重金属含量未出现明显上升的趋势.其中Zn、Pb存在富集现象,但Pb含量与历史数据相比出现下降,Zn的含量与其他地区相比整体偏高.大伙房水库沉积物重金属污染较重,Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量平均值分别为56.28,142.3,17.44,97.9,44.44mg/kg.小兴凯湖沉积物重金属含量最低,Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量平均值分别为2.41,63.90,13.37,56.36,26.09mg/kg.六湖库综合风险评价结果为大伙房水库>于桥水库>白洋淀>衡水湖>松花湖>小兴凯湖,重金属整体潜在生态风险指数为低.     

江西崇义县小江流域重金属污染现状及评价

在采样和分析测试的基础上,对江西崇义县小江流域水体、河道表层沉积物、农田土壤和农作物中重金属的污染现状进行了研究,对河道表层沉积物和农田土壤中的重金属进行了潜在生态风险评价. 结果表明:小江流域水体中主要污染物为As和Pb,ρ(As)和ρ(Pb)最高值分别为0.241和0.054 mg/L;河道表层沉积物中主要污染物为As和Cd,w(As)和w(Cd)最高值分别为1 815.71和19.23 mg/kg;农田土壤中主要污染物为Ni、Cu、Zn、As和Cd,w(Ni)、w(Cu)、w(Zn)、w(As)和w(Cd)最高值分别为74.47、428.08、393.05、1 599.71和28.53 mg/kg;农作物中w(Cr)、w(As)、w(Cd)和w(Pb)较高,其最高值分别为15.15、58.45、6.77和13.98 mg/kg. 沉积物中各重金属生态风险大小依次为As＞Cd＞Cu＞Zn＞Cr,重金属总体生态风险程度表现为下游＞中游＞上游,具有大于“强”的生态风险程度. 农田土壤中各重金属生态风险大小依次为Cd＞As＞Cu＞Zn＞Cr,整体生态风险除3号采样点为“中等”外,其他采样点均为“强”及以上. 总体而言,小江流域As污染极为严重. 针对小江重金属污染特征,提出采取污染源源头控制、河道生态修复、加强重金属监测与管理等治理措施.