In situ stabilization remediation of cadmium contaminated soils of wastewater irrigation region using sepiolite

The effects of immobilization remediation of Cd-contaminated soils using sepiolite on soil pH, enzyme activities and microbial communities, TCLP-Cd （toxicity characteristic leaching procedure-Cd） concentration, and spinach （Spinacia oleracea） growth and Cd uptake and accumulation were investigated. Results showed that the addition of sepiolite could increase soil pH, while the TCLP-Cd concentration in soil was decreased with increasing sepiolite. The changes of soil enzyme activities and bacteria number indicated that a certain metabolic recovery occurred after the sepiolite treatments, and spinach shoot biomass increased by 58.5%-65.5% in comparison with the control group when the concentration of sepiolite was ~ 10 g/kg. However, the Cd concentrations in the shoots and roots of spinach decreased with an increase in the rate of sepiolite, experiencing 38.4%-59.1% and 12.6%--43.6% reduction, respectively, in contrast to the control. The results indicated that sepiolite has the potential for success on a field scale in reducing Cd entry into the food chain.

天然矿物修复剂筛选及其对镉固持性能研究

对湖南省14个产地、4类矿物材料的镉固持性能进行对比,优选出4种天然高效镉修复材料(宁乡县喻家坳的石灰石、湘潭县楠木冲的低品位锰矿石、桃源县马宗岭的膨润土和石门县新岗的海泡石)。4种天然矿物材料对镉的固持动力学速率从快到慢排序为:膨润土>石灰石>海泡石>锰矿石。各矿物材料对镉的吸附量随着镉初始质量浓度增大而增大,镉质量浓度不高于10.0 mg/L时,各矿物材料对镉的吸附量从大到小排序为:石灰石>膨润土>锰矿石>海泡石;镉质量浓度高于10.0 mg/L时,各矿物材料对镉的吸附量从大到小排序为:膨润土>石灰石>锰矿石>海泡石。吸附行为均符合Langmuir吸附模型,膨润土、石灰石、锰矿石、海泡石对镉的最大吸附容量分别为29.38、14.51、9.67、5.27 mg/g。溶液pH=6~9时,各矿物材料对镉的去除效率排序为:石灰石>膨润土>锰矿石>海泡石。天然矿物材料对镉的固持效果与矿物的化学组分、初始镉质量浓度、pH值有关。

固定化微生物技术修复镉污染红黏土的室内试验研究

为了探究固定化微生物技术对镉(Cd)污染红黏土物理力学性质和环境污染的修复效应,以活性炭为载体,菌种选取巴氏芽孢杆菌,开展基本物理试验、无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验和重金属形态提取试验。试验结果表明:巴氏芽孢杆菌对镉离子有较强的耐受性;对比单加微生物或活性炭,固定化微生物技术的修复效果更显著;14%活性炭微生物土样的无侧限抗压强度为229.7 kPa,较镉污染土提升174.7%;修复21 d后,10%活性炭微生物土样的镉离子浸出浓度降低到0.002 mg/L,较镉污染土样降低99.8%;修复后,土中的镉从弱酸态向可还原态和残渣态转化。总的来说,固定化微生物技术对镉污染红黏土具有良好的修复效果,活性炭的掺量以10%为宜。研究成果可为贵州省镉污染红黏土的治理提供参考。

生物炭-壳聚糖复合材料对镉污染土壤的修复效果研究

[目的]探讨生物炭-壳聚糖复合材料(CBC)对镉(Cd)污染土壤的修复效果。[方法]以黑麦草为供试植物进行盆栽试验,探究向酸性低镉土壤、中性高镉土壤和碱性高镉土壤中分别添加0、0.5%、1.0%和3.0%(W/W)的CBC时,土壤pH、全镉含量、有效态镉含量、黑麦草根和茎叶的生物量以及其中的全镉含量变化情况。[结果]施用CBC可以提高酸性和中性土壤的pH。随着CBC施用量的增加,土壤中有效态镉含量降低,当施加量至3.0%时达到显著水平。CBC可以钝化土壤中的镉活性,其钝化效果与土壤污染程度、酸碱性密切相关。随着CBC施加量的增加,黑麦草根和茎叶中镉含量降低,尤其植物地上部分降低效果明显,也证明了CBC对土壤中镉具有钝化作用;黑麦草的富集系数(BCF)和转运系数(TF)随CBC施用量的增加而减小,表明施用CBC能够减弱土壤中的镉向植株体内的迁移,从而达到缓解镉毒害的作用。[结论]CBC可以用于镉污染土壤的修复,尤其是在污染程度严重的酸性土壤中效果更加显著。

比较三种稳定剂对FeS纳米颗粒的稳定效果及对水土中镉的固定与去除性能的影响

本研究评估了三种多糖稳定剂(羧甲基纤维素钠(CMC)、羧甲基淀粉钠(CMS)和一种水溶性淀粉)用于稳定FeS纳米颗粒的有效性,并测试了相应稳定化纳米颗粒在水和土壤中固定Cd^(2+)的性能。使用0.010 wt%CMC、0.025 wt%CMS或0.065 wt%淀粉可获得完全稳定的FeS纳米颗粒(100 mg/L FeS)。CMC-FeS表现出较高的zeta负电位,淀粉-FeS保持中性,而CMS-FeS则表现出中等负电位。CMCFeS对Cd^(2+)的吸附速率最快,吸附容量也最高。当用100 mg/L CMC-FeS或CMS-FeS处理一种含Cd土壤(58.3 mg/kg Cd)后,Cd的TCLP浸出率分别降低了88.4%和68.0%。CMC-FeS和CMS-FeS均可在模型土壤中运移,显示出其在土壤中原位固定Cd^(2+)方面的潜力。土壤穿透曲线实验表明,CMC-FeS在4.5个孔体积,CMS-FeS在约25个孔体积处几乎完全穿透。柱实验结果表明,当用55个孔体积的CMC-FeS或CMS-FeS悬浮液(100 mg/L)处理该含Cd土壤后,Cd的水浸出率分别降低了98.2%和98.0%。根据目标污染物、材料在土壤中的传输特性和材料成本,可找到这三种稳定剂在土壤修复中的最佳应用。

磷酸盐修复重金属污染土壤的研究进展

从研究方法、反应机理以及风险评价等方面综述了磷酸盐修复重金属污染土壤的研究进展,分析和讨论了其中存在的问题和不足,提出了今后加强研究的重点。目前磷酸盐修复重金属污染土壤时,使用的主要研究方法有化学形态提取法、化学平衡形态模型法和光谱及显微镜技术,各个方法都有其优缺点,应该结合使用并探索新方法。磷酸盐稳定重金属的作用机理主要有3个:磷酸盐诱导重金属吸附、磷酸盐和重金属生成沉淀或矿物和磷酸盐表面吸附重金属,但磷酸盐与重金属反应的机理十分复杂,人们尚不完全清楚,因此难以有效区分和评价诱导吸附机理和沉淀机理或其它固定机理,相应地对磷酸盐修复重金属的长期稳定性难以预测。磷酸盐修复重金属污染土壤时由于其较高的施用量可能会造成磷的积聚从而引发一些环境风险,如磷淋失造成水体富营养化,营养失衡造成作物必需的中量和微量元素缺乏以及土壤酸化等。所以应该谨慎选择磷肥种类和用量,最好是水溶性磷肥和难溶性磷肥配合、磷肥与石灰物质等配合施用。今后应着重研究磷酸盐与重金属相互作用的机理区分和评价;关注磷酸盐修复重金属污染土壤时存在的潜在风险,特别是加强植物长期不断吸收磷或其它环境条件变化致使土壤磷素持续减少过程中稳定的重金属溶解性和移动性的研究,磷酸盐修复重金属污染土壤的长期田间实践等。

多金属污染农田土壤固化/稳定化修复研究进展

固化/稳定化剂修复农田土壤重金属污染简单易行、成本低廉且不破坏土壤结构,但不同的固化/稳定化剂对土壤、作物及重金属离子的修复效果各不相同。文章概述了几种固化/稳定化剂的修复效果及优缺点,探讨了固化/稳定化修复重金属污染的作用机制以及影响重金属固化/稳定化修复效果的主要因素,分析了固化/稳定化修复农田土壤重金属污染的局限性,并从不同角度提出了今后的发展方向。

玉米和小麦秸秆生物炭对土壤重金属污染修复实验研究

为揭示不同秸秆生物炭对土壤中重金属污染修复的效果和机理,文章取矿山附近农田酸性土壤,以质量比5%分别施加玉米秸秆生物炭(maize biochar,MBC)和小麦秸秆生物炭(wheat biochar,WBC),并在培养10、25、40、55 d后取样分析土壤物理、化学性质和重金属形态变化,比较2种生物炭对Hg、Cd、Pb单一和复合污染土壤的修复效果。结果表明:施加2种生物炭均使土壤pH值、电导率显著提升;WBC对Hg的修复效果更好,MBC对Cd、Pb的修复效果更好,说明对Hg固化的主要作用可能是与官能团的络合反应,对Cd、Pb固化的主要作用可能是沉淀与阳离子交换吸附作用;Hg、Cd在单一污染土壤中修复效果更好,Pb在复合污染土壤中修复效果更好,3种重金属元素复合污染土壤的修复中,竞争吸附对Hg、Cd起抑制作用,对Pb起促进作用。

电池企业铅污染土壤稳定化修复实验研究

采用电池企业的场地土壤进行实验,研究了铅污染土壤中混合施加过磷酸钙(C)、膨润土(B)和腐殖酸(H)后对土壤中铅形态及浸出毒性的影响,同时研究了在相同固定剂组合中改变单一固定剂投加量对土壤修复效果的影响。结果表明,(1)经不同配比的C+B、B+H、和H+C组合方式处理后,土壤中铅的有效态质量分数明显降低,而有机结合态和残渣态质量分数增加。固定时间为40 d时,其修复效果优于25 d。修复后土壤的有效态铅大部分转化为有机结合态,其中经过20%B+20%H和10%H+6%C处理后,有效态铅质量分数降低幅度较大,分别从331.3 mg·kg-1降至91.8 mg·kg-1和96.57 mg·kg-1;相应地,有机结合态铅质量分数增加幅度也较大,分别从57.19 mg·kg-1升至264.28 mg·kg-1和267.99 mg·kg-1;(2)C+B组合投加处理中,土壤修复效果随膨润土投加量增加而降低,B+H组合投加处理中,土壤修复效果随着腐殖酸投加量的增加而增加,H+C组合投加处理中,随过磷酸钙投加量增加,土壤修复效果也呈增加趋势。(3)经不同处理固定修复后,土壤浸出液中铅的质量浓度大幅降低,对周周水环境的风险降低。

堆肥污泥复合载体固定化微生物修复石油污染土壤

为了修复石油烃污染土壤并实现堆肥污泥的有效利用,以堆肥污泥和海藻酸钠作为复合载体,固定实验室筛选出的高效石油烃降解菌群制成复合载体固定化小球,用于修复石油烃污染土壤。考察了堆肥污泥质量分数、粒径大小对固定化小球性能的影响,通过扫描电镜观察堆肥污泥添加前后固定化小球中菌群的变化,比较了不同处理方法修复石油烃污染土壤的方案,确定了最佳修复方法。结果表明:当添加堆肥污泥的质量分数为1%时,固定化小球传质性能达到56%;当堆肥污泥的粒径从0.60 mm减小到0.25 mm时,石油烃的吸附率提高了17.14百分点;添加堆肥污泥制备的固定化小球处理土壤后,其内部可观察到的菌体数量明显增多,且降解后土壤中碳数≤15的石油烃占比增加,微生物群落丰度更高,是最佳的污染土壤修复方法。

污染土壤中铅和镉稳定化修复效果评估方法比较

在重金属污染土壤稳定化修复实践中,通常采用不同的浸提方法测定土壤中重金属由高活性态向低活性态的转化情况,进而评估污染土壤中重金属的稳定化修复效果。采用硫酸硝酸(AA)法、TCLP法、DTPA法和连续分级提取法评估了污染土壤中重金属铅和镉的稳定化修复效果,比较了不同浸提方法评估结果的差异及相关性。结果表明:AA法、TCLP法和DTPA法对污染土壤中铅和镉的浸提量均随着稳定化材料投加量的增加而下降,采用不同浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的浸提量表现为DTPA法>TCLP法>AA法,且采用3种浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的浸提量与重金属活性态(B1)均呈极显著的正相关关系,与重金属潜在活性态(B2)和稳定态(B3)均呈极显著的负相关关系,污染土壤中铅和镉的浸提量变化可反映土壤中铅和镉由活性态向潜在活性态和稳定态的转化情况;随着稳定化材料投加量的增加,不同浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的稳定化率有一定的差异,但变化趋势基本相似。

原位化学钝化技术在重金属污染土壤修复中的研究进展

原位化学钝化修复技术是一种简单可行的修复技术,在重金属污染修复技术的推广中具有不可替代的作用。目前使用的钝化剂可以分为无机、有机和复合类新型三种,探讨了不同钝化剂钝化重金属的机理。从影响钝化效果的主要因素、评价指标、钝化机理、污染土壤的修复标准等方面分析了原位钝化技术研究现状和存在的问题。

Cr污染土壤原位固定化修复技术研究进展

土壤原位固定修复是通过添加不同外源物质固定土壤中重金属元素,达到降低重金属迁移能力和生物有效性的一种有效的土壤污染修复技术。由于该技术具有操作方便、效果快速,处理成本低廉等优点,使得其在土壤污染防治过程中具有不可替代的作用。本文较为系统的综述了铬土壤的原位固定化修复的几种常见方法及其作用原理,分析了固定化修复技术的局限性,提出了该技术未来的发展方向。

环境胁迫因子对固定菌修复污染土壤效果的研究

通过对环境胁迫因子参数的不同设定,对固定菌修复污染土壤效果进行了研究。结果显示,当环境胁迫因子温度(高温40℃和低温15℃)、酸碱度(pH=4和pH=9)及重金属(Cd和Pb)存在时,对固定菌降解污染物的影响并不大,而游离菌降解率却有一定的下降趋势。进一步观察了固定化载体内部微观结构,为固定菌用于有机污染土壤的异位修复提供了一定的理论基础。

重毒性铅污染土壤清洁高效修复研究进展

在介绍了铅元素污染背景、现状与危害的基础上,对土壤中铅的来源、赋存形式及其提取方法进行了详细介绍.结合土壤修复技术研究现状,对三大修复方法如物理、化学及生物修复法进行了系统综述,并从效率、适用性、经济性等方面评估了3种修复方法的优势与劣势,发现化学修复最适合重毒性铅污染治理.随之对化学淋洗法和固定化/稳定法作了详细介绍,探讨并评价了不同种类淋洗剂和固化剂的修复机制、修复效果、适用性和应用前景等.最后对未来重毒性铅污染土壤清洁高效修复提出了展望,修复方法应尽量减少对土壤的破坏;对高铅污染土壤来说联合修复技术的发展是土壤修复富有潜力的发展方向;应当尽可能地确定铅污染土壤修复机制,实现定向修复;同时应加强多功能复合材料的研发.

土壤重金属钝化效果评估——基于大田试验的研究

采用野外大田试验,研究了钙镁磷肥(Calcium-magnesia phosphate fertilizer)、麦饭石(Medical stone)、氧化铁吸附剂(Ferric oxide adsorbent)、氧化铝复合材料(Alumina composite)、植物型有机肥(Plant-based organic fertilizer)、牛粪(Cow dung)、骨炭(Bone char)对某地重金属污染农田的钝化修复效果,并利用动态加权评估方法评估了这几种钝化材料的综合适用性。试验结果表明:几种材料对土壤pH影响均较小,钙镁磷肥、麦饭石微量提高了土壤pH,与对照组相比分别增加0.68和0.74个单位;施加植物型有机肥、牛粪和骨炭提高了土壤有机质含量,与对照组相比分别增加了3.19、2.64 g·kg-1和1.17 g·kg-1(10.04%、8.31%和3.68%)。几种材料在0.6%的投加量下,除植物型有机肥外均有较好钝化效果,土壤有效态镉降低18%以上,且显著减少糙米中镉蓄积量(0.062~0.087mg·kg-1),低于国家食品安全标准限值。为综合评估几种材料的效果及适用性,以土壤重金属有效态含量、糙米镉含量、修复成本和产量为指标构建动态加权函数综合评估模型,评估结果表明,钙镁磷肥的综合修复效果最好,其次为骨炭和植物型有机肥。

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。

两种钝化剂对污染土壤上生菜吸收重金属和养分的影响

为明确分子筛、硅灰石作为钝化剂修复粤北Cd污染农田土壤的效果,采用盆栽生菜(Lactuca sativa)试验,评估钝化剂应用潜力和对作物营养元素吸收可能的负面效应。结果表明,高剂量(≥660 mg Si/kg)分子筛和硅灰石分别降低了土壤Cd和Pb的有效性,而低剂量(220 mg Si/kg)反而使土壤Cd和Pb有效性上升,添加≥660 mg Si/kg的钝化剂使生菜对Cd和Pb积累具有显著抑制效应。硅灰石通过显著提高土壤有效Ca,增强Ca-Cd竞争吸收来抑制生菜Cd累积,而非通过降低土壤Cd有效性起作用。施用分子筛会降低生菜的Ca、Mg、Mn和Zn含量,小幅增加Cu含量。施用硅灰石则降低生菜的Mn、Zn含量,小幅增加Ca、Cu含量。高剂量(880 mg Si/kg)的分子筛会使生菜产量降低29%,而添加≥660 mg Si/kg硅灰石可使产量提高10%~12%。因此,硅灰石具增产抑Cd效能,在大面积Cd污染土壤的修复中有应用前景,但需适度补充Zn、Mn养分。

降低水稻镉吸收原位钝化修复技术及其作用机理

重金属镉原位钝化修复是指向土壤中施加一些活性钝化修复材料,通过改变镉在土壤中的赋存状态,降低土壤中镉的生物有效性。该文对重金属镉污染土壤原位钝化修复中不同来源的钝化剂进行了分类,概述了它们各自对重金属镉污染土壤的作用机理及其钝化修复效果。全面分析了目前该领域存在的主要问题,并对其发展前景进行了展望。

固化/稳定化技术应用于重金属污染土壤修复的研究进展

有害重金属对土壤的污染是全球亟待解决的环境问题。固化/稳定化作为一种相对成熟、经济、有效的土壤修复技术,是目前我国土壤重金属修复的最主要技术。固化/稳定化修复技术通过向土壤中添加固化/稳定化剂,从而将污染物封存或改变其形态,达到减少其迁移性、生物有效性及浸出毒性的目的。本文介绍了固化/稳定化技术修复重金属污染土壤,总结常用的固化/稳定化剂种类及其对重金属污染土壤的修复机理和影响因素,并归纳了几种用于固化/稳定化修复效果评价的方法,最后针对固化/稳定化修复过程中存在的问题,提出今后发展的方向。