重金属污染土壤修复技术的现状和展望——以江西贵溪冶炼厂周边区域土壤修复示范项目为例

正一、项目由来江西铜业集团贵溪冶炼厂(以下简称江铜贵冶)于上世纪80年代初期落户贵溪,由于早期没有合理控制冶炼过程中所产生的废渣、废水和废气的排放,经过30多年的累积,已经给周边环境造成了不同程度的污染,严重影响到周边群众的正常生产和生活。其主要污染物是重金属铜(Cu)和镉(Cd)。2007年6月12日《人民日报》报道了江铜集团贵溪冶炼厂对周边村     

应用X射线吸收近边结构谱研究东北农耕土壤中的氯种态及含量

建立了应用X射线吸收近边结构谱(XANES)测定土壤中氯种态及含量的方法并应用该方法对东北地区3种典型农耕土壤(黑土、沼泽土和暗棕壤)进行了分析.本研究以氯化钠、3-氯丙酸以及氯酚红这3种模型化合物谱图作为标准谱图,采用最小二乘法拟合进行定性分析,用一系列不同浓度氯化钠标准谱在2854.80 eV的绝对荧光强度和氯元素浓度线性关系做定量总氯浓度.方法检出限为2 mg·kg-1,相对标准偏差为0%~5%(n=5),回收率为77%~133%.结果表明,研究区土壤总氯含量均值为19 mg·kg-1,其中有机氯平均相对含量高达61%,是无机氯浓度的1~2倍.不同类型土壤中总氯、无机氯和有机氯含量趋势皆为:沼泽土>暗棕壤>黑土.结果表明,XANES法可以无损、全面地测定真实土壤样品中的氯种态及含量,将为进一步研究氯素的地球化学循环提供一定的基础数据.     

沉积物固定态铵纳氏试剂分光光度法测定

采用Silva-Bremner法前处理方法,对照蒸馏滴定法,以纳氏试剂分光光度法测定了标准土和北方典型受污染河道沉积物固定态铵。经F检验和t检验,2种方法的测定结果无显著性差异,纳氏试剂分光光度法适用于沉积物固定态铵的测定。     

浮水植物型表面流人工湿地低温除硝氮研究

以硝态氮(NO-3-N)为主要氮组分的富营养化水体为研究对象,采用批量培养方式对比研究了5.1～11.5℃水温下浮水植物系统(水葫芦和浮萍)、泡沫板系统(无生命覆盖系统)及空白系统(无覆盖物系统)中氮的转化与去除,并探讨了浮萍系统中不同起始COD水平(28～148mg/L)下浮萍系统中污染物的去除情况。结果表明:溶解氧(DO)和起始碳源水平是反硝化脱氮的重要限制因子。浮萍系统、泡沫板系统和空白系统中的硝态氮去除率均达到96%以上,两种水葫芦系统相对较弱,去除率分别为66%和57%。而不同系统中有机物去除率相差不大(58%～63%)。随着起始COD浓度的上升,浮萍系统中水体缺氧状况加剧,NO-3-N去除率由21%上升到99%,TN去除率也由23%提高至90%。     

一株碳酸盐矿化菌的分离鉴定及其对Cu的固定作用

有机肥的大量使用使得菜田土壤重金属含量呈快速的累积趋势,对蔬菜安全生产构成了严重的威胁.本文从长期施加鸡粪猪粪等农家肥的大棚蔬菜根际土壤中筛选出了一株能降解尿素释放碳酸根,进而通过生物矿化作用固结重金属的细菌,系统发育分析和生理生化特征表明该菌株为氧化木糖无色杆菌,将其命名为LAX2.菌株LAX2可在含尿素的培养基中快速生长,所产脲酶的活力可达140 U·m L~(-1),发酵液的pH可达9.06.菌株LAX2可耐受浓度高达115 mg·L~(-1)的铜离子.X-射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析表明菌株LAX2可通过生物矿化作用形成微球形的Cu_2(OH)_2CO_3,其直径可达2μm.菌体细胞吸附、生物矿化和化学沉淀对溶液中Cu~(2+)的去除率分别为93%、85%和72%.菌株LAX2对土壤中有效态Cu的固定作用呈现适应-快速-慢速3个阶段,培养5、10和30 d后土壤有效态Cu的含量分别下降了52.3%、73.7%和87.4%.与菌体细胞吸附和化学沉淀相比,生物矿化作用固定的Cu对短期内的淹水和反复冻融具有很强的抗性作用.以上结果表明菌株LAX2可通过生物成矿作用形成性质较稳定的碳酸铜矿物,在土壤铜污染修复方面具有重要的应用价值.     

生物炭和有机肥对华北农田盐碱土N2O排放的影响

基于山东滨州地区冬小麦-夏玉米轮作大田试验,探究了施用生物炭和有机肥对夏玉米季土壤氧化亚氮(N_2O)排放的影响,为盐碱土壤N_2O增汇减排提供理论依据.试验按照不同处理氮、磷、钾含量相同原则,设置对照CK[N:0.2t·(hm~2·a)~(-1),P_2O_5:0.12 t·(hm~2·a)~(-1),K_2O:0.2 t·(hm~2·a)~(-1)]、C1[5 t·(hm~2·a)~(-1)生物炭]、C2[10 t·(hm~2·a)~(-1)生物炭]、C3[20 t·(hm~2·a)~(-1)生物炭]、M1[7.5 t·(hm~2·a)~(-1)有机肥]、M2[10 t·(hm~2·a)~(-1)有机肥]这6个处理.结果表明,施加生物炭和有机肥对土壤N_2O排放影响趋势基本一致,排放高峰均出现在施肥(基肥和追肥)后,累积排放量占整个生育期排放量的近一半;与CK相比,C1、C2分别降低N_2O排放的45.3%、31.6%,而C3、M1、M2分别增加了17.3%、37.4%、27.6%.施加生物炭和有机肥均会对土壤N_2O排放产生影响,施加生物炭可以降低N_2O排放,而施加有机肥则促进了N_2O排放.因此,生物炭对减少农田N_2O排放具有巨大潜力.     

铁改性热处理凹凸棒颗粒对水体磷的去除效果

传统粉末态除磷材料颗粒过细,从而导致其难与水分离,这极大限制了其在实际工程中的应用。以热处理颗粒态凹凸棒黏土为载体（1~2 mm）,采用氯化铁（FeCl₃）活性负载的方法制备颗粒态吸附磷材料,并详细研究了吸附材料除磷的最佳改性条件、反应时间、影响因素及其效率。结果表明:2 mol/L氯化铁溶液改性的凹凸棒达到最佳改性条件,且磷的吸附能较好地被朗格缪尔方程模拟,其最大吸附量为4.27 mg/g,是原状黏土固磷容量的2倍左右。铁改性凹凸棒土除磷效率受pH值的影响较大,当水体pH值从4提高到11,去除率下降了10%左右。吸附动力学表明,铁改性凹凸棒土对磷的吸附符合拟二级动力学方程,24 h内可以去除84.46%的磷。0.2 mol/L的盐酸对铁改性凹凸棒的再生效果最优,再生后吸附剂对磷的吸附效率下降40%左右。以上研究结果表明,铁改性凹凸棒土可以作为低浓度水体磷去除材料,具有较大的应用前景。     

铅锌矿区土壤中有效态重金属的稳定化研究

为研究铅锌矿区土壤中重金属的稳定化方案,实地采集了四川省攀枝花市米易县某铅锌矿区污染土壤,采用稻壳、秸秆-木材和动物粪便3种不同来源的生物炭对土壤中弱酸提取态Pb、Zn、Cd、Cu和水溶态Zn进行了静态实验,并在此基础上选择动物粪便炭添加到污染土壤中进行了35 d的培育实验。结果表明:动物粪便炭对矿区污染土壤中弱酸提取态Zn、Cd、Pb、Cu稳定化性能最好,去除率分别为13.16%、15.68%、96.33%、65.39%,3种来源生物炭对水溶态Zn去除率均>90%;培育实验中施用30%动物粪便炭的土壤中弱酸提取态Pb降低了97.36%,水溶性Zn也得到了有效降低。因此动物粪便炭的施加可降低矿区污染土壤中重金属的迁移能力,对于铅锌矿区土壤重金属污染的防范与治理提供了参考。     

ANAMMOX-UASB反应器启动特性

该文以厌氧消化污泥为接种污泥启动ANAMMOX-UASB工艺,研究了ANAMMOX-UASB工艺启动运行特性。结果表明:ANAMMOX-UASB启动时长仅为85 d,启动期NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率均维持在97%以上,且TN去除率维持在90%以上,厌氧氨氧化容积氮去除负荷可达2.05 kg/(m³·d)(以N计)。启动成功后ΔNO₂^--N/ΔNH₄⁺-N为1.01,低于理论值;ΔNO₃^--N/ΔNH₄⁺-N为0.25,已接近理论值。启动中氨化作用、反硝化作用逐步减弱直至消失,分别由177.86 mg/(L·d)与230.30 mg/(L·d)最终均降至0,厌氧氨氧化作用逐步显现并稳步至1 200 mg/(L·d)。     

ABR-MABR耦合工艺处理畜禽养殖废水的同步启动

为评价采用ABR-MABR（厌氧折流板反应器-膜曝气生物膜反应器）耦合工艺处理畜禽养殖废水的可行性,采用模拟畜禽养殖废水,通过在ABR的厌氧格室接种厌氧颗粒污泥和MABR的好氧格室接种活性污泥,逐步升高进水负荷进行反应器的同步启动,并通过PCR-DGGE技术研究了反应器中微生物群落结构.结果表明:48 d后反应器OLR（有机负荷,以COD_Cr计）达到5.0 kg/（m3·d）,此时,耦合反应器对COD_Cr、NH₄+-N的去除率分别可达89%、60%,反应器成功启动;成功启动之后反应器中厌氧颗粒污泥的浓度在14.0~35.0 g/L之间,直径由1.18~1.58 mm增至1.62~2.37 mm.ABR-MABR中的污泥主要由杆状菌和少量丝状菌、球状菌以及胞外聚合物组成;反应器中微生物群落结构丰富,厌氧格室中存在优势的具有产氢、产甲烷功能菌群或反硝化功能的菌群,曝气格室中存在硝化细菌[uncultured Nitrospira sp.、uncultured Nitrospira sp.（Nitrospirae）]与反硝化细菌（Thauera sp.）,同时也发现了与厌氧消化产甲烷相关的菌群.研究显示,采用接种厌氧颗粒污泥与逐步升高进水负荷的方式可以快速实现ABR-MABR的同步启动.