铁系物还原稳定化技术修复铬污染土壤应用研究

铁系物还原与稳定化是修复铬(Cr)污染土壤的重要手段。采用硫化亚铁(FeS)、硫酸亚铁(FeSO_(4))、四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))和纳米零价铁(nZVI)4种铁系物对Cr(Ⅵ)污染土壤进行修复,优化修复条件,并进一步联用3种稳定剂(石英砂、高岭土和石灰石)对Cr(Ⅵ)污染土壤进行修复。结果表明,4种铁系物对土壤Cr(Ⅵ)的还原效果为FeSO4>nZVI>Fe_(3)O_(4)>FeS,3种稳定剂对土壤总Cr和Cr(Ⅵ)的稳定化效果为高岭土>石灰石>石英砂。其中,nZVI-石英砂和nZVI-高岭土联用对土壤Cr(Ⅵ)的还原率超过99%,修复后,土壤中可交换态和碳酸盐结合态的Cr含量减少,残渣态Cr含量增加。

铬还原菌Microbacterium sp.CR-H4的还原性能和机制探究

从某铬污染土壤中分离出来的铬还原菌Microbacterium sp.CR-H4具有较高的Cr(Ⅵ)还原能力,本研究对其在不同培养条件下对Cr(Ⅵ)的还原性能和还原机制进行了探究.结果表明:菌株CR-H4在较宽的初始pH(7~10)、温度(20~40℃)和Cr(Ⅵ)浓度(50~400 mg·L^(-1))范围条件下均能生长良好,并能有效还原Cr(Ⅵ).100 mg·L^(-1 )Fe^(3+)和Cu^(2+)的存在增强了菌株CR-H4的还原效率,而Zn^(2+)、Ni^(2+)、H_(2)PO_(3)^(-)则抑制了其还原能力.甘油、乳酸钠和葡萄糖均能作为电子供体促进CR-H4对Cr(Ⅵ)的还原.此外,细胞变性结果表明,CR-H4对Cr(Ⅵ)的去除主要通过酶还原而非吸附作用.细胞质组分对Cr(Ⅵ)的去除率为44.8%,显著高于细胞膜组分,表明Cr(Ⅵ)的还原主要发生在细胞内,由胞内还原酶介导.还原48 h后的Cr主要以可溶性Cr(Ⅲ)形式分布在细胞外悬浮液(94%)中,少量在细胞内累积(6%).以上研究结果可为Cr(Ⅵ)污染环境的微生物修复应用提供理论依据.

活性炭及硫化双因素改性纳米零价铁去除溶液中Cr(Ⅵ)的特性及条件优化研究

采用两步液相还原法制备了活性炭及硫化双因素改性的纳米零价铁材料(S-nZVI@AC),并采用SEM-EDS、BET、XPS对材料表面形貌、元素特征等进行了表征分析.结果表明,纳米零价铁优先负载于活性炭较小孔洞中,而硫化则以材料表面纳米零价铁为主.以2 g·L^(-1)的投加量处理200 mL浓度为50 mg·L^(-1)的Cr(Ⅵ)溶液,探究了S-nZVI@AC的反应特性.结果表明双因素改性协同促进了材料中铁的高效稳定溶出,反应过程受化学吸附限速.在一定范围内,Cr(Ⅵ)的去除率随Fe/C质量比、S/Fe物质的量的比及溶液初始pH各因素水平的上升,呈现出先升高后降低的趋势.采用响应面法探讨上述3个因素的交互作用并进行条件优化,结果表明:各因素对材料去除Cr(Ⅵ)效率均有显著影响,强弱顺序为S/Fe物质的量的比>Fe/C质量比>pH.其中,Fe/C质量比与pH的交互作用以及S/Fe物质的量的比与pH的交互作用对材料去除Cr(Ⅵ)效率影响显著.在最佳条件下(Fe/C质量比为1.16,S/Fe物质的量的比为0.12,pH为5.92),S-nZVI@AC对Cr(Ⅵ)去除率6 h内可达97.3%.以上研究结果可为S-nZVI@AC的实际应用提供参考.

基于形态与in vitro方法的铬污染土壤生物可给性研究

铬(Cr)是电镀类场地的主要污染物.开展土壤中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的生物可给性研究对于准确评估Cr污染场地风险,克服污染场地过度修复问题十分关键.本研究采集我国栗钙土、红壤、潮土3种典型土壤,通过添加相同浓度污染物的方式制备成Cr(Ⅲ)或Cr(Ⅵ)污染土壤.随后利用5种体外方法(in vitro),对3种土壤经口摄入的Cr生物可给性进行比较与健康风险评估.进而从土壤理化性质、Cr赋存形态、土壤矿物组成方面,对不同土壤在溶解度生物可给性研究联盟(SBRC)方法中的生物可给性差异进行分析.结果表明,基于生物可给性的Cr污染土壤健康风险评估能够显著降低风险水平,提高风险控制值,其中,SBRC方法在评估中更具有保守性.3种土壤在相同的Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)污染浓度下,栗钙土相较于红壤和潮土在肠期具有更高的生物可给性和健康风险.此外,土壤黏粒、有机质含量及迁移系数能够影响土壤Cr的生物可给性,土壤矿物种类赋存不同也是造成Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)在不同土壤中生物可给性差异的重要因素.