表面活性剂强化修复NAPLs污染土壤机理研究进展

表面活性剂强化修复(SEAR)是一项通过表面活性剂来有效修复多孔介质中的NAPLs污染的技术。表面活性剂对NAPLs污染土壤的修复机理主要包括增流作用、增溶作用和乳化作用,通过增加NAPLs在水相中的溶解性及可移动性,从而提高修复NAPLs污染土壤的效率。增流作用主要体现在通过表面活性剂增强截留在孔隙中的NAPLs的流动性,修复游离相NAPLs;增溶作用主要以胶束增溶为主,通过形成包含污染物的纳米级团聚体来增强多孔介质中NAPLs到水相的传质,减小残余相NAPLs在土壤中的含量;乳化作用由油相和水相之间的密度差引起,通过将NAPLs分散为微滴,增加其向液相的传质,从而达到强化修复的效果。在总结表面活性剂对NAPLs污染土壤的各类修复作用机理及其影响因素的基础上,对该技术的未来发展进行了展望。

土壤多环芳烃污染生物表面活性剂强化修复的研究进展

主要针对生物表面活性剂强化降解多环芳烃(PAHs)污染土壤的生物修复技术进行综述。介绍了PAHs的污染现状及毒性效应,对生物表面活性剂的来源与分类进行了总结,重点从生物表面活性剂强化微生物修复技术、植物修复技术、微生物-植物联合修复技术三个方面介绍了近年来PAHs生物修复技术的最新研究进展,讨论了生物和非生物因素对强化生物降解PAHs的影响,分析了生物表面活性剂强化PAHs降解机理以及目前存在的技术缺陷和瓶颈,并指出今后的研究方向。

表面活性剂强化重金属污染植物修复的可行性

表面活性剂因具有亲水亲脂的两亲性,已被广泛用来治理环境污染。利用表面活性剂强化植物萃取土壤重金属的可行性,是建立在表面活性剂、重金属、土壤、植物等四者之间的关系基础上的。文章根据乳化液膜分离、胶团强化超滤、金属液泡吸收等技术探讨了表面活性剂与重金属的关系。表面活性剂在其浓度超过临界胶束浓度时,在溶液中形成胶团,通过静电吸附与超滤,去除溶液中的重金属。超滤技术与ξ电位的试验结果确定了表面活性剂与土壤的关系,即土壤界面的吸附和金属缔合后,通过降低表面张力和增流作用解吸被吸附的金属。细胞膜透性学说揭示了表面活性剂与植物的关系,即表面活性剂改变生物膜的结构和透性,促使植物对重金属的吸收。开发环境友好性的生物表面活性剂是该研究领域的前沿方向。

螯合型表面活性剂强化黑麦草修复Cd污染水体

采用水培试验,研究了新型螯合型表面活性剂N-十二酰基乙二胺三乙酸钠(LED3A)强化黑麦草修复Cd污染水体的效果,探讨了Cd或/和LED3A存在下黑麦草的生理响应以及LED3A对黑麦草除Cd性能的影响.结果表明:Cd显著抑制黑麦草生物量和光合色素含量,添加LED3A后抑制作用略有增强,CL100处理叶绿素和类胡萝卜素含量较CL0分别降低了15.50%和8.18%.LED3A对黑麦草的生长无显著影响,对黑麦草细胞的相对电导率(REC)有一定的提高,可使细胞膜渗透性增加以利于黑麦草对Cd的吸收.Cd胁迫下适量添加LED3A,能提高黑麦草植株超氧化歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,起到清除活性氧(ROS)、缓解Cd毒害和抑制丙二醛(MDA)积累的作用.最佳LED3A添加量下(50mg/L),黑麦草植株的总Cd累积量和转移系数较Cd单独处理时分别提高了74.39%和67.96%,Cd的去除率达到55.98%.研究表明添加LED3A可有效提高植物对Cd的修复效率.

有机物料及表面活性剂对植物修复菲污染土壤的影响

采用盆栽试验方法，研究了外源有机物料及表面活性剂加入菲污染土壤后黑麦草对土壤中菲的修复作用。结果表明，有机物料（绿肥和猪粪堆肥）施入土壤后，黑麦草地上部和地下部的生物量比对照增加了13．54—24．18％，而表面活性剂（T80、SDS、CTAB）的加入却降低了黑麦草的生物量；结果还显示，有机物料和表面活性剂加入都可以提高植株体内菲的含量，但植株吸收积累菲的量占土壤菲总损失量的比例不足0．1％。本研究表明，植物从土壤中吸收菲不是植物修复菲污染土壤的主要机制。

表面活性剂辅助植物修复重金属污染土壤研究进展

介绍了常用表面活性剂的种类和特点,分析了其辅助植物修复重金属污染土壤的作用机理,综述了表面活性剂在植物修复重金属污染土壤中的应用,总结了影响重金属在植物体内累积的因素,并展望了表面活性剂辅助植物修复重金属污染土壤的研究方向。

不同生物表面活性剂强化油菜修复镉污染土壤

以油菜为修复植物,生物表面活性剂(β-环糊精、皂角苷、槐糖脂、聚天冬氨酸)作为强化剂对Cd污染土壤进行修复,考察了强化剂种类、浓度及施加时间对植物修复效果的影响。结果表明:皂角苷、槐糖脂、聚天冬氨酸通过促进土壤中重金属Cd向有效态转化,促进植物吸收利用,β-环糊精与重金属Cd的作用机理有待进一步探讨。从植物吸收Cd含量角度分析,在第3周施加0.6 g/kg聚天冬氨酸,植物根吸收Cd含量达到最大为551.53 mg/kg,在此时期土壤中Cd有效态含量及植物根、叶生物量均达到最大值分别为(17.75 mg/kg、0.031 g、0.62 g),可见聚天冬氨酸对Cd污染土壤具有很好的修复潜能。

表面活性剂Tween 80对植物修复土壤芘污染的影响

为了评估表面活性剂对植物修复持久性有机污染物(POPs)的强化作用,研究了Tween 80对高羊茅修复土壤芘污染的影响效应,探讨了Tween 80对植物修复的强化机理.结果表明,实验浓度(20.24~321.42 mg/kg)范围内,Tween 80的存在促进了土壤中芘的去除,在70 d表面活性剂强化植物修复(SEPR)实验间,种植高羊茅的土壤中芘的去除率为66.52%(53.99%~80.18%),无植物土壤中芘的去除率为14.32%(11.28%~20.23%);添加4%Tween 80时,种植植物的土壤中的芘去除率为75.73%(60.96%~86.39%),无植物土壤中仅为18.43%(14.24%~25.79%).所有的芘去除途径中,植物—微生物相互作用的贡献最为显著,无论有(45.67%)、无(51.56%)Tween 80存在,都是污染物芘去除的主要手段.可见,表面活性剂Tween 80的存在强化了高羊茅对芘污染土壤的修复效果,SEPR技术是改善植物修复POPs修复效果的有效途径.

生物表面活性剂强化降解土壤中PAHs研究进展

从生物降解有机污染物多环芳烃(PAHs)的限制因素入手,介绍了生物表面活性剂(BS)强化生物降解效果的研究进展。总结了近年来代表性成果,解释BS对生物降解过程强化作用机理,包括增溶作用、增加细胞吸附PAHs、促进微生物摄取PAHs等;讨论了BS的生物毒性、生物降解性和吸附性对降解过程的抑制效果。分析出强化效果受多污染物相互作用、环境因子、BS体系、土壤构成等因素影响。但值得关注的是这些科学研究大多只在实验室规模上进行,应用到场地修复之前仍需要许多改进。场地修复时使用合理复配体系可提高去除效率,非常具有应用前景。

生物表面活性剂强化疏水性有机污染物生物降解研究进展

介绍了生物表面活性剂的类型、理化性质、生物表面活性剂提高疏水性有机污染物生物可利用性的机理及其在污染场地生物修复中应用方面的研究进展。生物表面活性剂不仅具有乳化、增溶、降低表/界面张力等功能,而且低毒、对环境友好、易于生物降解,因而在环境污染的生物治理方面具有极大的应用潜力。

表面活性剂强化技术修复石油类污染土壤

介绍了表面活性剂强化修复技术(SER)的原理,并开展SER修复饱和带石油类污染土壤室内研究。经过20d的SER修复,模拟受石油类污染的饱和带土壤,已接近修复终点,土壤中总石油烃(TPH)平均浓度,由初始的13.25g/kg降至4.30g/kg,去除率达到67.54%。表面活性剂强化修复技术对砂土层中石油污染物去除有显著效果。

表面活性剂与螯合剂对植物吸收Cd及Cu的影响

通过盆栽试验研究了表面活性剂与螯合剂,在强化植物吸收土壤重金属中的作用结果表明,表面活性剂SAA和螯合剂EDTA的使用能显著增加土壤有效态重金属的含量,有利于植物对重金属的吸收,同时还促使重金属由植物根部向地上部转移,强化重金属的植物修复。从植物体内重金属浓度考虑,强化效果的最优组合条件为在污染土壤中种植雪菜,播种前添加1mmol/kgTX-100,收获前10d添加5mmol/kgEDTA(即A2B2C1D2E2);从植物吸收总量考虑,则以在相同条件下种植玉米为最佳(即A2B2C1D2E1),即作为C4植物的玉米有更高的生物量,而作为C3植物的雪菜则更容易积累重金属。

产表面活性剂根际菌协同龙葵修复镉污染土壤

从某矿区重金属污染的土壤中分离筛选出一株能产生物表面活性剂的根际细菌LKS06,经生理生化特征及16S rDNA序列分析,将其鉴定为假单孢菌属（Pseudomonas sp.LKS06）。生物学特性的测定表明,菌株LKS06对多种重金属有很高的耐受性,且具有分泌吲哚乙酸、产铁载体和ACC脱氨酶活性的能力,并对土壤重金属具有很好的活化效能。利用盆栽试验研究了接种菌株LKS06对超累积植物龙葵在含镉0、10、25、50和100 mg/kg的土壤中的生长及累积镉能力的影响。结果表明,菌株LKS06在促进龙葵的生长同时显著地提高了对镉的富集能力,其根、茎、叶的干重分别比未接菌的对照增加6.3%~11.9%、10.0%~18.8%和4.8%~23.7%,根和地上部镉的总累积量最高的分别比对照增加了36.7%和42.4%。研究利用微生物与植物的协同作用来提高植物修复效率,为土壤重金属污染修复提供了新途径。

生物表面活性剂对芥菜重金属镉和铅的修复效果

采用盆栽试验研究不同浓度生物表面活性剂对芥菜(Brassica juncea)重金属镉(Cd)和铅(Pb)修复效果。结果表明:表面活性剂均显著提高了土壤重金属Cd和Pb的解吸率,而对于不同浓度的表面活性剂,其对重金属的解吸率呈现不同的效果。低浓度的表面活性剂对芥菜的生长表现出促进作用,高浓度的表面活性剂对芥菜的生长有轻微的抑制作用,4~6 g/L可能是其临界值,芥菜地上部生物量反应较为敏感,说明芥菜能够发挥其地上部生物量大的优势,对重金属具有较强的抗耐性。芥菜地上部、地下部和籽实Cd和Pb含量均随着表面活性剂浓度的增加呈先增加后降低趋势,在芥菜体内分布均表现为根部>地上部>籽实;而土壤Cd和Pb含量随着表面活性剂浓度的增加呈先降低后增加趋势,均显著低于对照(P<0.05),说明表面活性剂促进了芥菜各器官对于土壤重金属Cd和Pb的吸收。添加表面活性剂后,芥菜对土壤Cd和Pb的吸收能力较强,富集系数和位移系数均高于对照,相比可知,芥菜对Pb的富集效应高于Cd。相关性分析表明,芥菜各部分器官之间Cd和Pb含量均呈显著的线性相关,这表明在表面活性剂处理下芥菜不同器官重金属Cd、Pb含量具有一定的相关性,各个器官之间具备统一性。

表面活性剂与EDTA对雪菜吸收镉的影响

采用表面活性剂与螯合剂处理,强化雪菜吸收土壤镉的盆栽试验表明,影响植物吸收镉的主要因子是表面活性剂类型。阴离子型与非离子型表面活性剂的强化修复效果要优于阳离子型表面活性剂,其中以十二烷基硫酸钠和Tween80为好。表面活性剂与EDTA复合使用,可以降低土壤对镉的吸附(顺序依次为EDTA/DBSS>EDTA/TX-100>EDTA/CTAB>EDTA>DBSS>TX-100>CTAB),增加土壤对镉的解吸,进而促使土壤镉向植物转移,有利于强化镉污染土壤的植物修复。

表面活性剂对南瓜消解土壤中DDT的影响

采用盆栽试验方法,研究了两种常用表面活性剂SDBS和Tween60对土壤中的DDT植物修复作用的影响。结果表明,表面活性剂SDBS可明显加速土壤中DDT的消解,为空白对照的3倍,而且SDBS可以促进南瓜对DDT的富集。在临界束胶浓度时,表面活性剂SDBS的作用效果优于Tween60。DDT在植物体中浓度分布最高为根部,南瓜可很好地去除土壤中的DDT。

阴–非离子混合表面活性剂对紫花苜蓿吸收土壤中有机氯农药的影响

采用盆栽试验法,研究了阴–非离子混合表面活性剂 SDBS-TX100、SDBS-TW80的配比与浓度对紫花苜蓿吸收有机氯农药(OCPs)的影响。结果发现,在SDBS与TX100、SDBS与TW80质量比(以下简称“配比”)为0:10,1:9,5:5,9:1时,总浓度在50~1000 mg?L?1能促进紫花苜蓿吸收积累OCPs,土壤OCPs去除率分别保持在50%、45%以上。混合表面活性剂对增强紫花苜蓿吸收OCPs的程度与混合表面活性剂类型、配比及浓度等密切相关。SDBS-TX100配比1:9对紫花苜蓿吸收OCPs有最大促进作用,且对植物生长无明显危害。SDBS-TW80在浓度50~300 mg?L?1时促进紫花苜蓿吸收OCPs且对植物无胁迫。去除土壤OCPs的研究中,施加SDBS-TX100系列表现优于SDBS-TW80系列。

油污土壤的植物修复及其非微生物强化措施研究进展

石油污染土壤的修复不仅需要去除污染物以保障农产品质量安全,还需要恢复土壤的物理、化学和生物属性,保障农作物正常生长和土壤生态环境。植物修复,具有生态、经济、美观等优点,已成为石油污染土壤修复的一种有前景的替代方法。植物修复可以与各种强化措施相结合进行联合修复,提高修复效率。文章简要总结近期石油污染土壤的修复植物筛选及添加营养物质、堆肥、添加生物表面活性剂等非生物强化措施的研究进展。

多环芳烃污染土壤生物联合强化修复研究进展

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是广泛存在于环境中的一类有毒有机污染物。在PAHs污染土壤修复领域中,运用一些生物化学的方式来强化生物联合修复技术可以有效缩短生物修复的时间,大大提高修复效率,最具发展前景和应用价值。本文主要以植物-微生物、植物-微生物-土壤动物两种生物联合修复方式为对象,结合各自的特点、机理和实例,推断了其修复机制的内在原因,总结了影响土壤中PAHs降解效率的主要因素(包括:PAHs的浓度水平、根系分泌物的种类、外源添加降解菌和土壤动物的数量和种类、菌属或土壤动物之间的种间竞争和部分环境因素等);同时通过综述近年来国内外强化生物联合修复PAHs污染土壤的技术原理、应用成果和存在的一些问题,指出了不同情况下制约PAHs强化降解进程的潜在限制因子(包括:表面活性剂和固定化微生物的添加量、不同表面活性剂的适度混合、载体材料的性质、固定化方式的选取、土壤养分和水分含量等);并强调在进行强化修复的过程中,要注重现场应用和安全性评价,为多环芳烃污染土壤的生物联合强化修复研究提供了理论依据和技术参考。

植物和微生物修复石油污染土壤的研究进展

阐述了植物和微生物降解环境中石油污染物及PAHs的重要作用和最新进展。国内外大量实验室研究表明,不同植物和微生物(细菌、真菌和放线菌)联合修复石油污染土壤均得到了较为理想的效果,在某种程度上微生物菌群要优于单一菌株;土壤中植物根系与微生物形成根际效应对污染物的降解起到了促进作用;生物表面活性剂较合成表面活性剂具有更好的生态适宜性和石油污染土壤修复能力;土壤中多组分污染物共同修复虽处于起步阶段,其作用机理也有待进一步研究,但是,发展前景值得期待。目前该领域的研究仍存在一些问题有待解决:植物–微生物菌群降解石油污染物过程中,微生物菌群间协同和竞争机制及试验结果的可重复性尚需证实;实验室研究与大田环境条件的差异,使得目前的研究成果尚需田间试验的验证和支持;根据土壤类型和气候特点,研究极端(高含盐量;氮、磷等营养元素缺乏;低温)条件下的石油高效降解菌株/群,制备有效的便于大田应用的固体菌肥意义重大;同时在确定石油污染物对环境致害的限值的基础上,建立石油污染土壤评价体系也势在必行。