两株耐铬菌的分离鉴定及对Cr(Ⅵ)污染土壤的治理

为实现高质量比铬污染场地的微生物修复,从华北某废弃铬盐厂取土样分离出两株高效铬还原菌,并对两株菌进行16S rRNA鉴定,分别命名为Agrobacterium sp. Cr-1(Cr-1)和Lysinibacillus sp. Cr-2(Cr-2)。将两菌株分别投入高质量比铬污染土壤中,通过分析土壤Cr(Ⅵ)质量比、pH值、铬形态的变化,探究两菌株对高质量比Cr(Ⅵ)污染土壤的治理能力。通过细菌多样性和代谢组学分析,根据细菌种类、代谢物和代谢物通路的差异分析了两菌株的Cr(Ⅵ)解毒及还原的原理。当反应42 d后,投加Agrobacterium sp. Cr-1和Lysinibacillus sp. Cr-2的土壤Cr(Ⅵ)质量比分别由1 100 mg/kg降至33.49 mg/kg和92.29 mg/kg。研究显示:两种菌株均能够实现对高质量比Cr(Ⅵ)污染土壤的高效修复。

化学还原-生物刺激对高质量比Cr(Ⅵ)污染土壤治理及稳定化

为提高Cr(Ⅵ)污染土壤治理后的稳定性,采用化学还原剂联合乙酸钠生物刺激对高质量比Cr(Ⅵ)污染土壤进行治理和稳定化。通过测定Cr(Ⅵ)质量比、Cr形态及含量并结合XRD分析,同时对生物刺激过程中Cr(Ⅵ)污染土壤的细菌多样性变化进行监测,对比多硫化钙(Calcium polysulfide,CPS)、硫酸亚铁(FeSO4)、零价铁3种化学还原剂以及乙酸钠用量对高质量比Cr(Ⅵ)污染土壤的治理能力及稳定化效果。结果表明:质量分数为10%的FeSO4与质量比为7 g/kg的乙酸钠联用,在生物刺激50 d时对高质量比Cr(Ⅵ)的去除及稳定化效果最佳,还原率为93.58%,且能够将毒性较大的生物有效态铬全部转化为其他稳定形态的铬。XRD结果表明,两种方法联用后土壤中Cr主要以Cr(Ⅲ)的形式存在。生物刺激过程中土壤细菌群落物种分布变化明显,生物刺激50 d时,富集的细菌类群最多。

好氧条件下铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的土著微生物还原（英文）

生物修复是一种环境友好型的修复技术,在铬污染土壤修复中发挥着越来越重要的作用。为了研究土著微生物对土壤中Cr(Ⅵ)的还原过程,在生物反应器里进行一系列微生物好氧培养实验。结果显示:在土著微生物存在情况下,在铬污染土壤中添加培养基使Cr(Ⅵ)浓度在66h内从1521.9降低至199.2mg/kg,而灭菌土壤中Cr(Ⅵ)浓度稍微降低,表明Cr(Ⅵ)的还原归因于土著微生物的作用。在微生物修复过程中,Cr(Ⅵ)的生物还原发生在NO3-、Mn4+和Fe3+的还原后,而先于SO42-的还原。Cr(Ⅵ)还原过程可分为两个阶段,分别以生物还原作用的指数方程模型和主要离子综合效应的线性方程模型为特征。土著Cr(Ⅵ)还原菌在Cr(Ⅵ)污染土壤的原位修复中具有潜在的应用前景。

纳米零价铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的研究进展

随着铬盐生产、金属加工、电镀、皮革等工业活动以及污水灌溉和施用污泥等农业活动的进行,六价铬(Cr(Ⅵ))不断进入土壤中,严重污染土壤环境。纳米零价铁由于其比表面积大、反应活性高及还原能力强等优点,已日渐用于Cr(Ⅵ)污染土壤的修复中。本文概述了纳米零价铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的最新研究进展,总结了主要修复机理及影响因素,最后指出了纳米零价铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的发展前景及研究方向。

水稻秸秆用于修复Cr(Ⅵ)污染土壤的研究

为寻找来源广且易得廉价的Cr(Ⅵ)污染土壤的修复材料,研究水稻秸秆对Cr(Ⅵ)污染土壤的修复效果。Cr(Ⅵ)污染土壤采用2份模拟污染土壤和2份电镀厂地下土壤,水稻秸秆和污染土壤以不同质量比混合,在20~38℃含水率30%~60%条件下培育修复不同时间,测定培育修复前后土壤pH值、有机质和Cr(Ⅵ)浓度。结果表明,随着水稻秸秆量和培育时间的增加,土壤Cr(Ⅵ)浓度降低,有机质的含量增加,p H有所改善。该方法具有修复材料来源广且易得廉价、修复效果好、周期短、无二次污染、增加土壤有机质和改善土壤pH等优点。

Microbacterium sp.BD6在Cr(Ⅵ)污染农田土壤修复中的应用研究

旨在探究Cr(VI)还原菌在Cr(VI)污染土壤中的修复条件及效果,为实际Cr(VI)污染农田土壤的修复提供借鉴。采用单因素实验、盆栽实验、高通量测序及qPCR等方法研究了菌株Microbacterium sp.BD6修复Cr(VI)污染土壤的最佳条件、修复前后对于植物的毒性以及对土壤中微生物群落的影响。实验表明菌株BD6在土壤含水率为30%及以上,温度为25-40℃的条件下,96 h对土壤中100 mg Cr(VI)/kg土壤的Cr(VI)还原率可达90%以上。菌株BD6在其它重金属离子存在的条件下仍然可以对Cr(VI)进行还原,但还原效果会受到影响。Cr(VI)会对黄豆植株高度、发芽率等指标产生负面作用;经菌株BD6修复后的土壤,降低了Cr(VI)的毒性,明显改善植株的生长状况,且植株体内铬含量显著降低。Cr(VI)污染土壤中微生物丰度和多样性明显低于未污染的土壤;经菌株BD6修复后的Cr(VI)污染土壤,微生物多样性随着修复时间的增长呈恢复趋势。因此,菌株BD6可作为修复Cr(VI)污染土壤潜在候选菌株,在今后的实际污染土壤修复中具有一定的应用价值。

药剂配伍对铬污染土壤的稳定效果及应用研究

以湖南某铬盐厂铬污染土壤为对象,研究了多硫化钙(CPS)、硫酸亚铁以及葡萄糖3种还原剂单一/配伍组合对Cr(Ⅵ)污染土壤的还原稳定化效果及作用机理,并根据小试实验效果和前期修复经验,选定最优药剂配伍组合开展规模化中试试验并研究了不同环境条件下Cr(Ⅵ)的长期稳定性。结果表明:小试试验中,相比单一药剂,3种药剂通过配伍组合是1种提高药剂Cr(Ⅵ)还原稳定效果的有效手段,具有成本、效果及pH调控的优势。在规模化中试中,配伍药剂在干燥和淹水的不同环境下对Cr(Ⅵ)含量控制及Cr(Ⅵ)还原效率具有较好的效果,360 d后Cr(Ⅵ)还原效率可维持在98%以上;配伍药剂在180 d内对Cr(Ⅵ)保持了较好的稳定性,但Cr(Ⅵ)稳定效率在跟踪后期逐步下降,且360 d时淹水条件下的Cr(Ⅵ)稳定效率(93.98%)较干燥条件(97.70%)更低。在后续同类Cr污染场地土壤还原稳定化修复后的养护过程中,应尽量使土壤保持干燥环境,控制Cr(Ⅵ)的溶出。

土壤特征对Cr(Ⅵ)修复的动态土柱研究

通过静态批试验与动态土柱试验,研究了壤质砂土、壤土、壤质黏土、黏土的特性对Cr(Ⅵ)修复的影响规律。该试验针对污染土壤的多样性,研究了不同土壤种类对试验的影响。试管批试验证明,当土壤pH值为6时,CMC-nZVI修复土壤的效果最好,Cr(Ⅵ)的去除率达97.9%。通过动态土柱试验证明,CMC-nZVI在土柱中的穿透能力很强,在土壤中的穿透能力的顺序为壤质砂土>壤土>壤质黏土>黏土,在壤质砂土中的穿透率达89%,在黏土中穿透率为45%。在壤质砂土土柱中,当CMC-nZVI浓度为0.12 g/L,用量为6 BV时,Cr(Ⅵ)的最大去除率和还原量分别为98%和181.4 mg/g,而在黏土中其去除率和还原量为65%和108 mg/g。壤质砂土经过修复后Cr的TCLP溶出浓度减小了92%。研究表明CMC-nZVI作为Cr(Ⅵ)污染土壤原位修复的分散还原体系是适宜的。

氧化条件下铁基材料还原Cr(Ⅵ)产物稳定性研究

化学还原稳定化是铬污染土壤修复中应用最广泛的技术,但修复后存在再氧化“返黄”的长效安全风险。研究考察了氧化条件下典型铁基材料(包括FeS_(2)/Fe^(0)复合材料、纳米零价铁和硫酸亚铁盐)还原Cr(Ⅵ)产物稳定性和再氧化机制。FeS_(2)/Fe^(0)处理后的土壤中Cr(Ⅵ)的去除率最高达到99.83%,铬的稳定态比例达到96.88%。在MnO_(2)存在条件下,3种铁基材料还原产物中的Cr(Ⅲ)均发生了再氧化,FeS_(2)/Fe^(0)还原产物的氧化速率明显低于FeSO_(4)和nZVI的还原产物。由于FeS_(2)/Fe^(0)的还原产物Cr_(x)Fe_(1-x)(OH)_(3)稳定性高于FeSO_(4)和nZVI的还原产物Cr(OH)_(3),同时还原产物中的低价态Fe先于Cr(Ⅲ)参与了再氧化转化为Fe(Ⅲ),从而有效抑制了Cr(Ⅲ)的再氧化。因此,FeS_(2)/Fe^(0)复合材料可作为应用于铬污染土壤修复的理想材料。

多硫化钙对铬污染土壤处理效果的长期稳定性研究

稳定化修复技术逐渐成为我国现阶段重金属污染土壤修复的主要技术,其修复后验收主要通过分析土壤重金属的浸出浓度来评价修复效果,然而该验收指标未反映土壤重金属在不同情景下的长期稳定性.本研究以经稳定化药剂多硫化钙(CPS)处理前后的某电镀厂铬(Cr)污染土壤为对象,开展多pH浸出、模拟酸雨淋溶、冻融循环和干湿交替作用下土壤重金属Cr的长期稳定性研究.结果表明:在多pH浸出实验中,稳定化处理后达标土壤(CPS-D-3)在pH大于6.92时,Cr(Ⅵ)浸出浓度大于0.05 mg·L^(-1).在整个试验模拟酸雨淋溶作用的过程中(30年),稳定化处理可以有效抑制Cr向环境中释放,CPS-D-3中的总Cr和Cr(Ⅵ)的累积释放量比未经稳定化处理的Cr污染土壤(CPS-D-1)分别显著减少了91.86%和99.61%.在冻融循环的过程中,稳定化处理可有效降低土壤中浸出总Cr的含量.经过15次干湿交替后CPS-D-1和CPS-D-3分别比未经过干湿交替作用时浸出总Cr浓度减少了99.96%和96.88%.多pH浸出试验可以作为检验土壤安全的较为敏感的指标,冻融循环、模拟酸雨淋溶和干湿交替评估方法可协助评价重金属的长期稳定性.

铬污染土壤稳定化处理对蚯蚓的毒性效应

浸出毒性测试是评价重金属污染土壤稳定化处理效果的主要方法,但该方法不能准确反映稳定化处理后土壤的生物毒性变化.本研究以多硫化钙(CPS)稳定化处理的电镀厂铬(Cr)污染土壤为对象,以赤子爱胜蚓为指示生物,研究评估土壤稳定化处理的生物毒性效应.结果表明,在Cr污染土壤中,随着CPS投加量的增加,蚯蚓的毒性效应逐渐减弱随后增强.高浓度Cr污染土壤经过CPS稳定化处理后仍然具有明显的生物毒性,CPS与土壤中Cr(VI)投加比(物质的量比,下同)为3时土壤浸出毒性虽满足浸出标准,但对蚯蚓的7 d致死效应高达100%,且暴毒期间出现肉眼可见的外部形态变化,回避率为83.3%,在暴毒第5 d时蚯蚓体内总Cr含量为20.9 mg·kg^(-1).CPS对蚯蚓具有较强的生物毒性作用,在不含Cr污染的对照组土壤中,CPS投加量与稳定化处理Cr污染土壤中稳定化药剂投加比为5相同时,蚯蚓的7 d急性毒性致死率为100%.蚯蚓的致死率和外部形态变化可快速直观地反映重金属污染土壤的生物毒性,可为土壤稳定化处理的安全性与生物毒性评估提供参考依据.