多环芳烃污染土壤的植物与微生物修复研究进展

概括介绍了多环芳烃污染土壤的植物修复、微生物修复和植物-微生物联合修复的原理、优缺点、影响因素及国内外研究进展，并对生物修复的未来发展进行了展望。     

多环芳烃污染土壤生物修复的强化方法

生物降解是去除环境中多环芳烃(PAHs)的重要途径，通过采取一些强化措施，如使用表面活性剂，添加营养物质和提供共代谢底物等，可显著提高PAHs降解速度和程度，为生物修复技术的成功应用提供前提。在分析中，对近年来国内外在PAHs污染土壤生物修复强化方面的研究进展进行了综述。     

多环芳烃污染土壤生物修复的强化方法

生物降解是去除环境中多环芳烃(PAHs)的重要途径,通过采取一些强化措施,如使用表面活性剂,添加营养物质和提供共代谢底物等,可显著提高PAHs降解速度和程度,为生物修复技术的成功应用提供前提。在分析中,对近年来国内外在PAHs污染土壤生物修复强化方面的研究进展进行了综述。     

植物混种原位修复多环芳烃污染农田土壤

通过比较实验前后土壤微生物主要类群数量、PAHs降解菌数量、土壤PAHs含量和植物不同部位PAHs含量变化,评价植物单种和混种野外原位修复多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的效果。结果显示,150 d天生长期内,黑麦草/小麦混种及黑麦草/蚕豆混种修复效果最好,对土壤PAHs总量的降解率分别达到了59.4%和64.8%。同时,这2个混种处理土壤细菌、真菌和PAHs降解菌数量分别显著高于相应的小麦、蚕豆和黑麦草单种处理。植物不同部位PAHs含量高低次序为根部>茎叶≈籽粒。混种模式下,蚕豆和小麦不同部位PAHs含量比单种模式的不同程度降低,特别是籽粒部。植物混种模式不仅显著提高了土壤PAHs的降解率,还降低了农作物体内PAHs含量,实现了边生产边修复,在污染农田土壤修复领域有着广阔的应用前景。     

生物柴油基微乳液的制备及其对钢铁厂多环芳烃污染土壤的修复性能

针对场地土壤中高浓度多环芳烃较难去除的问题,利用微乳液具有界面张力低、增溶能力强和体系稳定的特点,制备了污染土壤淋洗修复剂。采用表面活性剂、助表面活性剂、生物柴油为主要组分制备微乳液,优化微乳液最佳组分配比及制备条件,并比较表面活性剂、复配表面活性剂、生物柴油和微乳液等不同类型淋洗剂对钢铁厂污染土壤中多环芳烃的去除效果。结果表明,最佳微乳液组分及pH条件为：7.7% Tween-80、7.7% TX-100、15.4%正丁醇、20.5%生物柴油、pH=7。在不同类型的淋洗剂中,微乳液淋洗剂对多环芳烃的去除率最高(89.7%),显著高于其他类型淋洗剂的效果。多环芳烃的去除率与淋洗剂和土壤的液固比、洗脱振荡时间等有关,确定的微乳液最佳修复条件为：液固比为4∶1、洗脱振荡时间为8 h。按混合表面活性剂与生物柴油比为6∶4制备的微乳液洗脱效果最佳。本研究结果可为高效去除污染土壤中多环芳烃打下基础。     

表面活性剂对焦化污染土壤中多环芳烃淋洗修复研究

异位土壤淋洗是一种高效修复污染土壤技术。以孝义市某焦化厂污染土壤为研究对象,采用批处理实验,探究表面活性剂曲拉通-100(TX-100)、吐温80(TW80)、烷基糖苷(APG)作为淋洗剂对土壤中16种多环芳烃(PAHs)的淋洗效果,并以TW80为代表,考察了淋洗剂浓度、淋洗时间、pH以及淋洗方式对污染土壤中PAHs的去除效果。结果表明,TW80、TX-100和APG对土壤中16种PAHs的总去除率分别为25.67%、18.89%和16.77%。TW80作为淋洗剂,3环PAHs的去除率低于高环(3环)PAHs,主要与焦化污染土壤中以3环PAHs为主有关;高环PAHs随着环数的增加,去除率降低。焦化污染土壤中PAHs的去除在240min达到平衡;大部分PAHs去除率随TW80浓度的增加而增大;pH可不作调整;在TW80用量相同情况下,建议采用单次淋洗。     

氧化石墨烯强化铜绿假单胞菌降解污染土壤多环芳烃的效果及其机制研究

微生物修复技术具有经济绿色、环境友好等特征,已成为多环芳烃(PAHs)污染土壤的主要修复手段之一。然而,针对经历长期老化的污染场地土壤,微生物修复效率偏低,生物强化技术亟待进一步提高。以PAHs高效降解菌铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PAE)为对象,研究了新型碳质纳米材料氧化石墨烯(GO)对PAE生长和PAHs降解的影响,探讨了GO强化PAE降解土壤PAHs的效果及其机制。结果显示：(1)50～100 mg/L GO可以显著促进PAE的生长和胞外聚合物(EPS)的分泌。(2)PAE及GO(100 mg/kg)的添加显著促进了老化土壤中PAHs的降解。(3)GO添加前期,土著微生物群落丰度下降,PAE丰度显著增加;处理后期,土壤细菌群落丰度恢复至对照组水平。适宜浓度GO的添加可以影响土壤微生物的多样性和丰度,促进PAHs的降解,然而,修复后期GO的影响力下降,土壤微生物群落呈现出“扰动—恢复”模式。研究结果有助于深入理解GO对环境微生物的效应,为PAHs污染土壤的微生物修复提供新思路。     

改性剂协同热脱附多环芳烃污染土壤效率提升研究

通过对多环芳烃(PAHs)污染土壤的异位热脱附实验,探究了碱基类(Ca(OH)₂、CaO、NaOH)、氧化类(过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过碳酸钠)和其他类(FeCl₃、CuCl₂、颗粒活性炭)改性剂对PAHs热脱附效率的提升作用,优选最佳改性剂及配比。3类改性剂的优选结果为2.0%(质量分数,下同)Ca(OH)₂、5.0%过氧化苯甲酰和5.0%FeCl₃。添加2.0%Ca(OH)₂在300℃下脱附10 min、添加5.0%过氧化苯甲酰在200℃下脱附60 min或添加5.0%的FeCl₃在150℃下脱附60 min均可使各PAHs组分残留量达到《场地土壤环境风险评价筛选值》(DB11/T 811—2011)的修复标准。添加2.0%Ca(OH)₂对土壤PAHs热脱附去除效果最好,300℃下PAHs热脱附去除率最高,可达96.31%,而5.0%过氧化苯甲酰对PAHs热脱附去除率提升更明显。     

PAHs污染土壤的热修复可行性

以某煤制气厂污染场地中16种US EPA优先控制多环芳烃（Σ16 PAHs）为目标污染物进行了热修复批量实验和可行性实验。热修复批量实验结果表明,当热修复温度为400 ℃、加热时间为8 h时,土壤中的Σ16 PAHs去除率达99.9%。热修复可行性实验选择重污染、中污染和轻污染土壤以400 ℃作为目标温度,恒温72 h进行实验。热修复前后不同程度污染土壤的Σ16 PAHs的总去除率均可达到99.9%,但重污染土壤浓度非常高,部分苯并类物质未达到修复目标值,需进一步延长加热时间或提高加热温度保证达到修复目标值。土壤土工参数影响分析结果表明,热修复后土壤颗粒粒径呈增大趋势,土壤稳定性、抗压强度均增强。此外,土壤中可溶性盐含量增多,盐渍化程度增大。     

石油污染土壤的植物与微生物修复技术

石油污染土壤的生物修复技术具有成本低、简便高效、对环境影响小等优点,正逐步成为石油污染治理研究的热点领域,具有广阔的发展前景.介绍了我国的石油污染概况及生物修复技术在石油污染治理中的应用,重点对石油污染土壤的微生物修复、植物修复、植物一微生物联合修复技术的研究进展及各自的优点、局限性进行了综述,并提出了石油污染土壤生物修复技术研究的重点领域.     

工业化规模生物堆修复焦化类PAHs污染土壤的效果

现场建立处理能力为450 m3工业化规模的生物堆对焦化类PAHs污染土壤进行为期8个月的修复,运行过程中控制土壤C∶N∶P=100∶10∶1、水分10%～20%(质量百分比)、堆内氧气不低于7%(体积百分比)。结果表明:O2与CO2浓度呈负相关。系统连续运行时,微生物数量增加至107数量级,高出自然状态下土壤中微生物数量1～2个数量级。除NO3-在运行后期显著增加外,其余土壤因子均无明显变化。PAHs的降解主要出现在前6个月,之后进入"拖尾"阶段,土壤中各PAH浓度基本不再降低。运行结束后,堆体0.5 m处土壤中含2、3、4、5和6个苯环PAHs的降解率分别介于56.3%～99.5%、34.8%～71.6%、30.7%～40.6%、28.6%～39.2%和39.3%,16种PAHs的平均去除率为65.1%。1.5 m处土壤中含2、3、4、5和6个苯环PAHs的降解率分别介于50.9%～99.8%、57.7%～60.9%、55.9%～63.0%、27.3%～57.1%和52.2%,16种PAHs的平均去除率为71.4%。     

污染土壤修复的技术再造与展望

污染土壤的面积在迅速扩大,迫切需要修复、治理;随着土壤污染组分的日益复杂化,等待着全面、高效的修复技术的研制。对污染土壤修复相关技术现状进行剖析表明,现有的各种污染土壤修复技术由于存在着许多技术上难以克服的问题,需要从技术的现有进展和技术构想进行整体意义上的创新,即如何把现有的技术进行参数优化、改造后进行最佳组合与综合,才能取得该技术领域的重大突破。污染土壤的生态化学修复,其实质在于技术的再造,代表了21世纪污染土壤修复技术的发展方向。     

生物强化修复石油污染土壤

筛选高效石油降解菌,考察菌株的降解性能及降解机理,进行花盆模拟高效外源菌强化修复石油污染土壤实验,在降解后期添加激活剂H2O2以及木屑来试图改善微生物的修复环境,减缓微生物的衰亡,并考察修复效果。结果表明,菌株L-1的降解效果较好,其对pH和温度有较大范围的适应性,能分泌较多的表面活性物质,细胞疏水性较强。将其应用于土壤修复中,经过50 d的修复,石油残留率达到50.6%左右,生物强化比自然修复残留率降低了8%左右。在第45天添加激活剂能有效改善修复效果,70 d时添加外源菌的土样最小石油残留率达到37.9%。     

污染土壤修复技术预测

土壤污染已成为世界性环境问题,我国土壤污染现状更为严峻。污染土壤修复技术已成为全球科技的研究重点。本研究基于该领域国内外的相关研究论文与专利,采用文献计量学的统计方法,结合国内外相关项目、计划和法规等信息,对比分析了国内外论文/专利发文量阶段变化、技术研究的首篇报道年、专利景观图等。研究结果表明,我国污染土壤修复技术研发起步较晚,与发达国家总体水平存在10~15年的差距,在产业化领域更为突出。提出了在兼顾系统集成与技术原创的条件下,我国污染土壤修复的重点研发技术,为我国土壤修复技术的发展布局与政策制定提供决策依据。     

场地污染土壤和地下水修复中受监控的自然修复/恢复技术的应用与研究进展

场地污染土壤和地下水的修复可以分为两个阶段,第1阶段是以消除对人体可能产生的健康风险为主要目标的工程修复,第2阶段是以消除对生态环境的影响为主要目标的自然修复/恢复.受监控的自然修复/恢复技术和强化自然修复/恢复技术具有成本低廉、修复作用持续等优点,在场地污染土壤和地下水的修复中具有广泛的应用潜力,其在消除生态影响和规避修复工程风险方面的作用是工程修复无法取代的.介绍了受监控的自然修复/恢复技术的4种主要途径及其在欧美国家污染土壤和地下水修复中的应用情况,提出了受监控的自然修复/恢复技术的方法步骤,以及这项技术在中国污染土壤和地下水修复中的应用潜力,以期为中国在受监控的自然修复/恢复技术上的科学研究和修复实践提供参考.     

EDTA在铅污染土壤治理中的优化处理方法

为了探究EDTA在土壤重金属污染治理中的优化处理方法,采用湿筛和水中重力沉降的方法,从人工Pb污染土壤（原土）中分离提取砂土、粉土和粘土,分析讨论了EDTA对土壤中Pb的去除效果,并从EDTA清洗前后土壤中Pb的BCR形态分布出发,分析了EDTA对不同粒径土壤中各形态Pb的去除效果。研究发现,实验用土壤中砂土、粉土和粘土含量分别为11.2%、75.6%和13.2%,EDTA浓度越高,土壤中Pb去除效果越好,且砂土中Pb最易被去除（~100%）,粉土与原土其次（88.66%~96.50%）,粘土最难被去除（64.78%~79.60%）,但随着EDTA浓度增加,粒径对去除Pb的影响减弱。在土壤修复实践中,可通过利用不同浓度EDTA处理不同粒径土壤的方法达到优化效果。BCR形态分布说明外源性Pb进入土壤后主要以弱酸提取态和可还原态存在,EDTA清洗主要去除弱酸提取态和可还原态,粘土中的各形态去除率均最小。