氧化环境中FeS修复重金属的稳定性变化与机制

硫化亚铁(FeS)是良好的重金属修复剂,但它对氧化环境敏感.当环境氧气浓度升高时,FeS对重金属的固定效果可能发生改变.本研究考察了氧化环境中FeS与重铬酸根、铅和镉离子的反应规律和结合机制变化.结果表明,环境氧气浓度升高可促进Fe~(2+)的释放,且增加FeS表面S(-II)氧化态的比例(与Pb~(2+)反应:从24%增加到44%,与Cd~(2+)反应:从60%增加到78%).延长反应时间至30 d,虽然PbS和CdS结晶度提高,但两者表面出现Pb—O和Cd—O氧化形态,预示着重金属再释放的风险.有氧干燥条件下FeS表面矿物相转变为纤铁矿,对Cr(VI)的还原能力大幅下降.与未干燥FeS(FeS-Cr-3h)相比,当有氧干燥的FeS与Cr(VI)反应时,总铬的去除量下降约96%(由约100 mg·g~(-1)降至(3.74±1.12) mg·g~(-1)),Cr(VI)去除量下降约57%(由约100 mg·g~(-1)降至(43.28±0.46) mg·g~(-1)).FeS及重金属硫化物的氧化显然不利于重金属的长期稳定.如何延缓或抑制FeS与重金属硫化物的氧化因此成为未来研究需回答的问题.     

凹凸棒石及其改性材料对土壤镉生物有效性的影响与机制

采用室内盆栽实验和吸附平衡实验,研究了凹凸棒石及其改性材料对土壤镉移动性和生菜吸收镉的影响,并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)探讨了其机制.结果表明,凹凸棒石及其改性材料均可显著降低生菜体内的Cd含量,改性材料作用优于未改性材料,分别使生菜地上部分Cd含量最大降低41.0%和56.5%.凹凸棒石及其改性材料在投加量为1%时均可显著降低土壤CaCl_2提取态Cd含量,最大降低幅度分别为34.2%和34.3%.凹凸棒石改性后对镉的饱和吸附容量明显提高.凹凸棒石主要是通过表面的硅羟基与Cd~(2+)发生配位反应形成络合物来固定土壤镉,而改性凹凸棒石材料能够通过其表面的硅羟基和羧基与Cd~(2+)发生配位反应形成络合物,从而降低Cd~(2+)在土壤中的移动性,进而达到钝化修复Cd污染土壤的效果.因此凹凸棒石及其改性材料均可被用于镉污染农田土壤修复,但机制不同.     

铊污染地下水的微生物修复研究

铊(Tl)是一种高毒性的重金属,具有生物蓄积性,自然界中常以Tl(I)形式存在。铊通过各种途径进入水体、土壤和沉积物等,会对环境造成严重的危害。本研究利用好氧微生物处理技术对铊污染地下水进行了修复研究。以乙酸钠为碳源,初始Tl(I)浓度为100μg/L,周期为6 d时,总铊去除率达到了63.50%。总铊去除率随着pH的升高先升高后降低,随着初始Tl(I)浓度的升高而降低。16S rRNA基因测序分析表明了铊抗性或铊氧化细菌的存在,如Stenotrophomonas、Acidovorax、Rhodococcus等,这些细菌的共同作用实现了铊的氧化与原位沉淀。本研究为铊污染地下水的微生物修复提供了理论基础,也为微生物技术修复其他重金属污染地下水提供了新的思路。     

氧化木糖无色杆菌(Achromobacte rxylosoxidans)LAX2对Cu、Pb和Cd复合污染土壤的生物矿化修复研究

我国土壤重金属复合污染较为突出,是目前亟待解决的土壤环境问题之一.本文研究了一株氧化木糖无色杆菌LAX2对Cu、Pb和Cd共存体系的生物矿化作用及其复合污染土壤的矿化修复作用.结果表明,菌株LAX2的发酵液、无菌发酵液和菌体细胞对3种重金属的去除能力大小顺序均为Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+).X-射线衍射、扫描电镜、红外光谱和能谱分析表明,3种重金属共存时菌株LAX2发酵液可诱导形成PbCO_3和CdCO_3晶体,而Cu不能单独成矿,混合矿物晶体呈长杆状.菌株LAX2发酵液能够明显降低黑钙土和白浆土中Cu、Pb和Cd的有效态含量,矿化修复30 d后,黑钙土中Cu、Pb、Cd的有效态含量分别降低了48.0%、71.4%、62.8%,白浆土中Cu、Pb、Cd的有效态含量分别降低了42.0%、63.2%、53.6%;碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量明显增加,可交换态和有机物结合态含量明显降低.矿化修复后的土壤中重金属的浸出毒性随修复时间的增长而降低,黑钙土中Cu、Pb、Cd浸出量分别降低了90.3%、93.2%、92.8%,白浆土中Cu、Pb、Cd浸出量分别降低了82.5%、86.1%、84.3%.以上结果说明,菌株LAX2可通过碳酸盐矿化作用固定土壤中的复合重金属,且在相同条件下对黑钙土的修复效果好于白浆土.     

石墨烯类材料在水处理和地下水修复中的应用

作为一种性质优异的吸附材料,石墨烯类材料对有机物和重金属等多种水污染物均有出色的吸附能力,因此其在水处理和地下水修复工作中的应用前景在近几年备受关注.当前的研究总体上尚停留在实验室模拟阶段,在提高材料饱和吸附量的同时,研制出低成本、稳定性强、易于再生利用且环境友好的石墨烯类材料是今后的发展趋势.本文对石墨烯类材料的种类及制备方法进行了归纳总结,对他们在水处理和地下水修复中的应用研究情况进行了综述,对当前研究中存在的问题进行了分析,最后对未来的研究和应用前景进行了总结和展望.     

乳化纳米铁浆液在含水层中的迁移特征研究

本文主要研究地下水修复试剂乳化纳米铁（EZVI）在含水层中的迁移特性和影响因素.一维模拟柱实验考察EZVI的穿透曲线和模拟柱中分布情况.结果表明：乳化植物油对纳米铁的改性显著提高了纳米铁在含水层中的迁移能力,EZVI的迁移距离为未改性纳米铁的2~3倍;EZVI中的乳化植物油会随水流迁移,分别形成纳米铁反应带和植物油反应带;岩性对迁移的影响表现为介质粒径越大,越有利于EZVI的迁移,且EZVI在粗砂中的迁移能力是细砂的1.9倍;注入速率通过影响纳米铁迁移到含水层介质表面的几率影响迁移行为,注入速率越大,迁移距离越长;共存离子对乳化纳米铁的迁移性能影响不大,会引起微量的铁的损失.最佳迁移效果的条件是3cm/min的注入速度,2g/L的注入浓度.     

多级驯化嗜酸菌淋滤电子废弃物拆解地土壤重金属的效果

冶金用嗜酸性硫杆菌的驯化材料多为单一重金属,为了解决驯化后菌种在处理多种类重金属污染的土壤时存在效果不佳的问题,将电子废弃物拆解地实际污染的土壤作为驯化材料,分析了不同驯化周期内嗜酸性硫杆菌对污染土壤中重金属的去除效果。结果表明,电子废弃物拆解地土壤以Zn、Cu、As、Cd、Pb、Ni污染为主。经不同代时的驯化,嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxi-dans,A. f菌)和嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxi-dans,A. t菌)的生长pH值下降幅度不同,培养液中氧化还原电位(φ)均有所上升,表明其生物活性有所提高。重金属质量比对菌种的生物活性和产酸能力有一定的影响,多级驯化可提高菌种对重金属的去除能力。A. f菌对Zn、Ni、Cd、Cu、As的去除率均优于A. t菌,其中A. f菌对Cd的去除率高于A. t菌2倍以上,为79. 2%,但A. t菌对Pb的去除率优于A. f菌,可达66. 6%。     

汞矿山废弃地土壤汞污染研究

中国是世界上第3大产汞国,而主要的供应源是汞开采,尽管多数矿山开采活动已经关闭,但大规模遗留下来的矿山废弃地会引发许多生态环境问题,尤其是矿山废弃地土壤中汞污染已经成为严重的环境问题之一.文章通过对矿山废弃地的环境污染特征、土壤汞污染途径、迁移方式进行系统综述,介绍了土壤汞污染修复技术,并在此基础上提出了存在的问题以及有待进一步研究的方向.     

超声波-表面活性剂修复柴油污染土壤实验研究

采用超声波联合十二烷基苯磺酸钠(LAS)和烷基聚葡糖苷(APG1214)修复柴油污染土壤。考察了表面活性剂浓度、液固比、超声时间、超声波功率、超声温度等对柴油去除效果的影响。当表面活性剂浓度为4g/L,液固比为20∶1,超声波功率为500 W,在25℃下超声15 min,使用APG1214去除柴油效果优于LAS,对不同污染程度土壤柴油的去除率分别达到78.8%、88.1%及90.5%。     

电动力学-过硫酸钠氧化联用修复二氯苯污染土壤的研究

为解决氯苯污染场地的修复问题,尤其是受污染的低渗透介质的原位修复问题,以1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯为研究对象,采用电动力学-过硫酸钠氧化联用技术,并在阳极室添加Na2CO3/Na HCO3缓冲液来控制阳极p H,探讨了土壤中3种二氯苯的迁移和去除效果。实验结果表明:在外加1.5 V/cm恒定电压,以铁为阴阳电极,以5 mmol/L Na2S2O8溶液作阴阳电极液,阳极液含0.025 mol/L Na2CO3/Na HCO3缓冲液,运行5 d后,该联用技术对污染壤土中3种二氯苯的总去除效果较好且较为均匀,去除率均在75%以上。该方法对于原位修复受污染的低渗透介质具备可行性。