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。     

红壤和磷灰石对沉积物重金属稳定化的影响

利用磷灰石、红壤及两者复配组合对污染沉积物中重金属进行稳定化处理,通过TCLP和改进的BCR连续提取法对稳定化效果进行分析和评价。结果表明,在稳定化试验中,对Cu、Cd和Zn的稳定效果由大到小为红壤+磷灰石、磷灰石、红壤;其中,红壤+磷灰石对Pb的稳定效果与磷灰石单独添加相近,显著大于红壤。5%磷灰石+5%红壤添加3个月后,Cu、Cd、Zn和Pb的稳定效率分别达到59.83%、29.43%、31.00%、96.06%。添加5%磷灰石时,Cu、Cd、Zn和Pb的稳定效率分别为52.46%、24.67%、25.23%、96.06%。红壤的添加不同程度地促进了磷灰石对Cu、Cd和Zn的稳定效率。连续提取试验结果表明.磷灰石单独和复配添加均使Cu、Zn和Pb的生物可利用态和潜在生物可利用态占比降低,生物不可利用态占比增大。5%磷灰石+5%红壤处理中,Cu、Cd、Zn和Ph的生物可利用态和潜在生物可利用态的比例总和分别降低了19.31%、5.11%、20.11%和68.97%。相比磷灰石单独处理,复配处理进一步促进了Cd和Zn的酸溶态向残渣态转化。磷灰石和红壤+磷灰石复配处理能有效降低沉积物中重金属的危害。     

不同来源重金属在土壤中的形态分布差异

试验表明：不同来源的Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ复合污染物在土壤中的形态分布有明显的差异，在废矿水和尾矿砂污染的土壤中，Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ主要以残渣态存在，而添加土壤中的Ｐｂ主要以弱专性吸附态和有机结合态存在，Ｚｎ和Ｃｄ主要以交换态存在，大豆苗对添加土壤中Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ的富集能力较强，而对废矿水污染和尾矿砂污染土壤中Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ的富集能力相对较弱。     

温度和砷酸根对砖红壤中Cd(Ⅱ)吸附动力学的影响

土壤中砷和镉同时存在的现象普遍存在,但目前对砷酸根与Cd(Ⅱ)在可变电荷土壤表面协同作用的机制还了解不多.用一次平衡法研究了288 K和308 K温度条件下Cd(Ⅱ)在昆明砖红壤表面的吸附动力学,比较了加入砷酸根对Cd(Ⅱ)吸附动力学的影响.结果显示,加As(V)和升高温度均不仅增加Cd(Ⅱ)的吸附量,而且提高了吸附反应的速率.Cd(Ⅱ)在砖红壤表面的吸附反应进行的特别快,几乎在30 min内达到准平衡,假二级动力学方程能很好拟合30 min内的吸附动力学数据(r2》0.9995).从反应速率常数计算得到的活化能的结果表明,加As(V)显著降低了Cd(Ⅱ)吸附反应的活化能,这是As(V)促进可变电荷土壤吸附Cd(Ⅱ)的根本原因.     

沉积底泥中重金属的释放

分析数据表明,苏州河市区段沉积底泥主要由细砂和淤泥组成.它所含有的重金属Cu,Cd,Ph,Zn的含量均大为超过上海市农业土壤背景值和JENSEN底泥污染评价值.Cu,Ph,Zn和Cd存在着明显地正相关关系,Zn和Cd比值变动在420—880. 试验结果表明,水相pH值对底泥中重金属的解吸溶出有显著影响,水相的温度和两相间的交换时间影响并不显著.重金属的交换溶山能力的排列顺序为Zn>Cd>Pb.由于底泥中含有的重金属的解吸溶出,导致上复水的水质恶化.     

徐州市北郊农田土壤重金属污染趋势面分析及其容量研究

本文把趋势面分析的数学方法应用于土壤重金属污染调查研究中,使重金属含量分布、污染情况等众多信息集中反映在一张图上,结果令人满意。同时结合当地重金属输入、输出情况,建立了动态平衡模式,计算出该区重金属的土壤环境动容量,并进行了土壤环境预测,为综合治理土壤污染提供了科学依据。