生物炭复合材料在土壤重金属污染修复领域的研究进展

当前,土壤重金属污染问题已成为了备受国内外关注的环境问题之一.相比于传统单一生物炭,生物炭复合材料具有循环利用性能更佳、吸附能力更强、修复选择性更广等优点,是一种稳定的、应用前景广的土壤重金属污染修复材料.系统性地综述了目前国内外生物炭改性优化方法以及吸附重金属相关机理,讨论了生物炭应用于土壤污染修复领域存在的潜在环境...     

垃圾焚烧过程中影响重金属分布因素的研究

在转式垃圾焚烧炉和固定床加热炉中,研究了有机垃圾焚烧过程中温度、水分、无机氯及有机氯对几种重金属分布的影响。研究结果表明,焚烧垃圾过程中焚烧温度对重金属分布特性的影响特性不一,重金属锌和铅容易转移到气相中去,而重金属镍和铬大部分是以固态形式残留在底渣中;水能与重金属及其化合物发生反应,引起物质转变,影响重金属的分布;氯的存在也影响重金属的分布特性,氯的参与使重金属更易向飞灰或烟气中迁移。     

石墨基复合材料负载零价纳米铁吸附重金属离子的研究进展

工业废水中重金属的存在威胁着环境和人类健康,有效去除环境中的重金属离子具有重要意义.论文简要介绍了近年来石墨基复合材料负载纳米零价铁(nZVI)去除废水中重金属离子的研究,探讨了多种石墨基负载nZVI复合材料对重金属离子的吸附特性和环境条件对吸附性能的影响因素,并对其未来的研究和应用进行了总结和展望.     

青霉菌和镰刀菌对重金属Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)和Pb~(2+)的吸附特性

研究了青霉菌和镰刀菌对重金属Cd2+、Cu2+、Zn2+和Pb2+的吸附特性,探讨了复合重金属和不同培养基对菌株吸附能力的影响.同时,采用察氏液体培养基(CDM)和马铃薯葡萄糖培养基(PDB)接种菌株,对不同种类和浓度的重金属进行吸附实验.结果表明,青霉菌和镰刀菌对Cd2+、Cu2+和Zn2+的吸附率随金属浓度的升高而下降,吸附量随金属浓度的增加先增大后减小;当浓度增加到较高值(300mg·L-1)时,Pb2+的吸附率开始下降,吸附量先逐渐增加后变化不大.菌丝体对重金属的吸附能力表现出一定的差异性,对Pb2+的吸附率和吸附量明显高于其他3种金属,CDM培养青霉菌对300mg·L-1Pb2+的最大吸附量达到34.80mg·g-1.多种重金属的复合抑制了菌丝体对重金属离子的吸附.不同菌丝体对复合重金属的吸附量差异性较大,PDB培养混合菌体对重金属离子的吸附率和吸附量均较大,并有明显的促进作用.CDM培养菌丝体对Pb2+的吸附量均高于PDB培养菌丝体.     

原始及铁改性生物质炭对污染土壤中As、Pb生物有效性和微生物群落结构的影响

为探讨原始和铁改性生物质炭对污染土壤中砷（As）和铅（Pb）生物有效性和土壤微生物群落结构的影响,利用As-Pb复合污染水稻土进行水稻盆栽试验,分别在土壤中施加3%（质量分数）的原始法国梧桐枝条炭（法桐炭）、铁改性法国梧桐枝条炭（Fe-法桐炭）、原始猪炭（猪炭）、铁改性猪炭（Fe-猪炭）.试验结束后测定土壤pH、有机碳等理化性质、土壤养分有效性、土壤有效态As和Pb、稻谷中As和Pb的含量及土壤微生物群落结构等指标.结果表明,与对照相比,施用Fe-法桐炭对土壤中As的钝化效果较好,降幅为39%;施用猪炭对土壤中Pb的钝化效果较好,降幅为19%;Fe-法桐炭的施用使稻谷中As含量降低了80%.施用两种原始生物质炭后,土壤中的微生物群落多样性指数（Chao1、Shannon）和OTUs总数均显著）增加（p<0.05）,但相较于原始生物质炭,施用铁改性生物质炭均提高了土壤中优势菌群的相对丰度,且两种铁改性生物质炭处理土壤中的优势菌属为Actinobacteria_unclassified、Gaiellales_unclassified和Nocardioides.冗余分析表明,土壤中微生物群落组成与土壤pH和有效态As关系密切.因此,施用生物质炭可以通过改变土壤pH和降低As胁迫等性质影响土壤微生物群落结构.综上所述,经过铁改性处理的法桐炭更适用于As污染土壤修复,而原始猪炭是一种比较理想的Pb污染土壤修复材料.     

济源市平原区农田重金属污染特征及综合风险评估

铅锌冶炼区农田重金属污染问题受到广泛关注.本研究通过区域调查和空间分析明确济源市东部平原区农田土壤-小麦重金属污染特征,应用富集因子、潜在生态风险指数法和Monte Carlo模拟方法评估区域土壤重金属生态风险以及小麦Cd和Pb健康风险.结果表明：土壤Cd、Pb、Cu和Zn平均含量分别为1.51、97.1、29.0和79.5 mg·kg^-1,均高于河南省土壤元素背景值.其中74.2%和10.8%的样点Cd、Pb含量分别超过农田土壤风险筛选值,61.3%和40.9%的样点小麦Cd、Pb含量分别超过国家食品安全限量标准.富集因子研究结果表明土壤Cd污染程度最高.高风险区主要分布在西南部、西北部和中东部以铅锌冶炼为主的工业区.健康风险评估结果显示研究区小麦Cd非致癌风险和致癌风险高于国际推荐安全值的概率分别高达27.5%和100%.济源市小麦田Cd、Pb累积显著,需引起当地有关部门足够关注.空间分析与风险评价结果相结合,可以有效辨识高风险区域,进而为研究区污染防治和管控提供理论依据.     

澳门城市垃圾焚烧底灰的重金属淋溶及其遗传毒性评价

应用美国国家环境保护局推荐的毒性特性溶出程序(toxicitycharacteristicleachingprocedure,TCLP),以及ICP-MS和ICP-AES技术研究了澳门城市垃圾焚烧底灰中重金属的淋溶,并结合蚕豆根尖微核试验评价了其潜在的生态与健康风险.结果显示,该底灰淋溶出来的重金属元素:铝(Al)、锰(Mn)、钴(Co)和汞(Hg)的浓度低于0.01mg·L-1,铁(Fe)、铜(Cu)和钼(Mo)的浓度低于0.1mg·L-1,而铬(Cr)、锌(Zn)、硒(Se)、锶(Sr)、钡(Ba)和铯(Cs)的浓度在0.11mg·L-1￣2.19mg·L-1之间.需要注意的是淋溶液中铅(Pb)的浓度异常高,最高可达19.06mg·L-1,超过了美国相关标准的上限(5mg·L-1);对比不同条件下底灰中重金属的淋溶情况,表明溶解作用和淋溶液的pH值是影响其淋溶的2个重要因素.蚕豆根尖微核试验显示各淋溶液处理组根尖细胞微核率明显升高,与阴性对照组相比具有显著性差异(p<0.05),表明各淋溶液具有遗传毒性;随着淋溶液中重金属浓度的增加,蚕豆根尖细胞所表现出来的毒性效应增强,表明重金属是淋溶液具有遗传毒性的重要原因.     

甘肃某冶炼厂区土壤重金属铅、镉污染特征及其对微生物群落结构的影响

长期受到重金属铅(Pb)和镉(Cd)污染的土壤生态危害指数较高,土壤微生物群落结构容易受到重金属的影响,重金属对土壤微生物的毒性与重金属的生物利用度直接相关。以白银市重金属污染土壤为样本,分析了土壤的理化性质、重金属Pb和Cd的污染状况及土壤微生物群落结构,探究它们之间的关联性。样本采自距离污染中心由近及远的4个位置(分别命名为S1、S2、S3和S4)。采用Hakanson指数法来评估该地重金属生态风险;选用改进的BCR顺序提取法分析Pb与Cd的组分分布情况;利用SPSS和Canoco 4.5对土壤性质、重金属和细菌群落进行相关性分析和冗余分析,探究微生物群落结构与土壤性质和重金属污染之间的相关性。结果表明:白银市该处重金属污染场地3 km以内的土壤均受到严重的Pb、Cd污染。Pb主要以弱酸可提取态和可还原态的形式存在于土壤中,Cd则以弱酸可提取态为主;土壤重金属的危害生态指数均已经达到极高污染风险程度,且危害程度S1>S3>S2>S4;微生物丰度和多样性可能受到土壤性质及重金属的共同影响,与Pb、Cd的污染程度大致呈负相关(S2相似文献   

砷尾矿污染土壤的细菌群落结构多样性及其相关环境影响因子分析

以湖南石门雄黄尾矿污染土壤为对象,研究纵向不同深度、横向不同距离土样中的重金属污染程度以及细菌群落结构变化规律,查明砷污染土壤的核心微生物组成并将其与土壤理化指标进行共存网络图分析。结果表明:该尾矿区的土壤各项重金属指标严重超标,尤以铅(626.54 mg·kg^?1,Ei=105.48)、砷(1804.75 mg·kg^?1,Ei=565.75)、镉(31.46 mg·kg^?1,Ei=7491.5)的生态危害性最强;土壤采样深度与重金属综合潜在生态风险指数(RI)呈显著正相关(r=0.79,P=0.000),而横向样品中RI与采样距离显著负相关(r=?0.85,P=0.000)。在污染土壤中,变形杆菌门(Proteobacteria,54.35%±17.16%)和放线杆菌门(Actinobacteria,22.39%±10.64%)占主导地位,属层级中假单孢杆菌属(Pseudomonas,16.47%±11.84%)、不动杆菌属(Acinetobacter,8.07%±7.11%)以及硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus,7.53%±14.68%)相对丰度较高;而26个共享类群占据了该尾矿污染土壤中微生物群落总平均相对丰度90%以上,尽管不同属的具体相对丰度在不同样品间的分布趋势差异较大。纵剖采集的污染土样中,铁原体属(Ferroplasma)、硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus)、硫化杆菌属(Sulfobacillus)、乳杆菌属(Lactobacillus)和硝化螺旋菌属(Nitrospira)占优势,与理化的共存网络图分析(相关系数|r|≥0.6,P<0.05)显示部分类群与亚铁、游离态砷和镉成显著正相关,而与pH成显著负相关;横向采集的土样中,以嗜酸菌属(Acidiphilium)、假单孢杆菌属(Pseudomonas)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、硫杆菌属(Thiobacillus)等为主,部分类群与总砷、铅成显著正相关,而与结合态或包蔽型砷成显著负相关。综上,该研究不仅对目标区域尾矿不同重金属污染程度进行了分析,同时探讨了污染土壤中核心响应类群的组成多样性,为筛选潜在重金属抗性菌群或工程菌群提供理论基础。     

Sewage sludge ditch for recovering heavy metals can improve crop yield and soil environmental quality

• Indirect use of sludge in ditches alongside plants was tested in field experiments. • The dried and stabilized sludge in ditches was recovered with heavy metals. • Cd, Pb, Cu and Zn in the planted soil were all in a safe range. • The indirect use of sludge increased plant yield, soil N content and C storage. The treatment and disposal of municipal sewage sludge (MSS) is an urgent problem to be resolved in many countries. Safely using the nutrients within MSS to increase crop yield and enhance the fertility of poor soil could contribute to achieving sustainable development. An indirect use of MSS in ditches alongside Pennisetum hybridum plants was studied in field plots for 30 months and the contents of heavy metals and macronutrients were monitored in soil, sludge and plant samples. We found that the yield of P. hybridum was significantly increased by 2.39 to 2.80 times and the treated plants had higher N content compared with no sludge. In addition, the organic matter (OM) and N contents in the planted soil increased significantly compared with the initial soil. The OM content in the planted soil of the MSS treatment was 2.9 to 5.2 times higher than that with no sludge, and N increased by 2.0 to 3.8 times. However, MSS had no significant effect on the N, P and K contents in the soil at the bottom of the MSS ditch, and the content of heavy metals (Cd, Pb, Cu and Zn) were also within the safe range. Moreover, the moisture content and phytotoxicity of MSS after this indirect use were reduced and the heavy metal contents changed little, which is favorable to the further disposal of recovered MSS. Therefore, this indirect use of MSS is beneficial to agricultural production, soil quality and environmental sustainability.