重金属-PAHs污染土壤植物微生物修复效果及机理

针对焦化厂等土壤中铬(Cr)、砷(As)重(类)金属和菲(Phe)、苯并[a]芘(BaP)等多环芳烃(PAHs)风险高、绿色低碳修复技术缺乏等突出问题,以黑麦草-玉米-食醚红球菌(Rhodococcus aetherivorans,BW2)开展植物微生物联合。结果表明,63 d后植物微生物联合修复组土壤中Cr、As、Phe和BaP浓度分别下降9.63%、5.28%、45.14%和26.87%,其中重金属的去除主要依赖于植物作用,而PAHs去除则在很大程度上取决于微生物与植物的共同作用;植物主要吸收可提取态重金属,63 d后不同修复组土壤中可交换态Cr平均下降2.19%,而As则由于降解作用使修复过程中可交换态增加;可交换态Cr和碳酸盐结合态Cr与土壤中放线菌门呈强正相关,2种形态As则与拟杆菌门、装甲菌门、FBP菌门和浮霉菌门呈正相关。污染物去除效率间存在明显的相互作用,同时受酶活性和不同功能微生物丰度的动态影响,反之土壤微生物群落结构和功能也在土壤污染物种类、浓度及理化性质等综合作用下发生改变。

焦化场地多环芳烃污染土壤修复技术研究进展

为明确焦化场地多环芳烃(PAHs)污染土壤修复技术研究现状及未来发展趋势,采用文献计量学方法统计分析了Web of Science(WoS)数据库中关于焦化场地PAHs污染土壤修复技术的文献资料,并从发文数量及其年度变化、发文国家及机构、发文作者、论文关键词、发文期刊以及共被引文献等方面进行分析。结果表明:WoS数据库中焦化场地PAHs污染修复技术研究型论文共419篇,近年来世界范围内该领域总体发文数量总体呈上升趋势;中国、美国和法国是该领域发文数量位居前三的国家,共计98家研究机构、1070名作者参与焦化场地PAHs污染修复领域研究;研究主要集中在自然科学领域,发文量排名前3的期刊分别是Science of The Total Envionment、Chemosphere和Environmental Science and Pollution Research;关键词分析表明,焦化场地PAHs的源解析、风险管控、修复技术将会成为未来主要研究方向。

表面活性剂在强化疏水性有机污染物土壤修复中的研究与应用进展

疏水性有机污染物(Hydrophobic organic contaminants,HOCs)在土壤环境中分布广泛。由于不易从土壤颗粒中解吸,迁移性和生物有效性低,化学、生物与物理修复技术对土壤中HOCs的修复效果常受到抑制。表面活性剂对HOCs具有增溶能力,常被用于强化其他修复技术的处理效率。本文对近20年来表面活性剂在强化土壤化学、生物或物理技术修复土壤HOCs污染领域的研究与应用情况进行了分类总结,并比较分析了各类表面活性剂强化技术的适用性及局限性,提出了联合修复技术和表面活性剂泡沫是表面活性剂强化土壤HOCs修复的未来研究方向。

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。

多环芳烃污染土壤化学氧化修复技术的应用分析

多环芳烃(PAHs)是一类常见的环境污染物,其对土壤生态系统和人类健康具有潜在危害。因此,开展土壤中PAHs的化学氧化修复技术研究具有重要的现实意义。本文通过综合分析国内外相关研究成果,总结了目前应用较为广泛的几种土壤化学氧化修复技术,并对其优缺点进行了评述。研究发现,Fenton氧化、高级氧化过程(AOPs)以及二氧化氯等技术在PAHs污染土壤修复方面表现出较好效果。然而,技术应用过程中仍存在一些挑战,如工艺参数的优化、反应产物的处理等。因此,研究人员在今后的研究中需要进一步完善相关技术,提高修复效率并降低成本。

螯合表面活性剂LED3A对镉-芘复合污染土壤的洗脱修复研究

通过批平衡振荡淋洗,研究了可生物降解螯合表面活性剂N-月桂酰基乙二胺三乙酸钠(sodium N-lauroyl ethylenediamine tetriacetate,LED3A)对复合污染土壤中镉、芘的洗脱性能,探讨了洗脱时间、LED3A浓度、温度、pH值、水土比和离子强度对污染物洗脱效率的影响,并对比分析了洗脱前后土壤中镉、芘赋存形态的变化.结果表明:LED3A可同时有效去除土壤中的镉和芘,准二级动力学模型最适合描述LED3A对两种污染物的解吸过程,镉、芘共存的交互作用使得各自的平衡洗脱率比相应的单一污染土壤分别降低了5.13%和9.91%.污染物的洗脱率随LED3A浓度(0~15000mg/L)、温度(15~35℃)和水土比(10:1~60:1)的升高而增大,最佳条件下(12000mg/L,25℃,30:1水土比)镉和芘的去除率分别为57.66%和51.07%.LED3A淋洗体系适宜在碱性(pH=11)条件下使用.适宜浓度的Na+(0.1mol/L)和Ca2+(0.005mol/L)对洗脱效果具有明显的促进作用.LED3A洗脱处理后,土壤中可交换态和可还原态镉的去除率分别为61.09%和26.35%,非吸附态和吸附态芘的去除率分别为17.26%和68.44%,污染物的生物有效性显著降低,其环境危害和生态风险相应减小.LED3A在重金属-有机复合污染土壤绿色修复方面具有良好的应用前景.

表面活性剂淋溶-化学氧化处理焦化场地高环多环芳烃污染土壤

为了探究表面活性剂淋溶-化学氧化技术对焦化场地有机污染土壤的修复效能,以安徽某焦化场地多环芳烃(PAHs)污染土壤为实验对象,分析了表面活性剂浓度、液固比、淋溶时间和淋溶次数等工艺参数对淋溶效果的影响,在优化工艺参数的基础上,进一步研究了化学氧化对PAHs的去除效能.结果表明:1)吐温80(TW80)对PAHs污染土壤的淋溶效果优于曲拉通和鼠李糖脂,用于后续实验;2)当TW80浓度为6g/L,液固比为10:1,淋溶时间为4h时为最佳工艺参数,此时ΣPAHs的淋溶效率为43.5%;3)多次淋溶有助于提高PAHs的淋溶效率,连续淋溶3次后ΣPAHs的淋溶效率为63.3%,淋溶5次时淋溶率升高至72.1%;4)TW80淋溶5次,采用10%的H_(2)O_(2)氧化处理后ΣPAHs去除率为79.4%,而采用10%KMnO_(4)氧化处理后ΣPAHs去除率为81.2%,其中苯并[a]芘去除率为98.3%;5)TW80淋溶处理后,H_(2)O_(2)或KMnO_(4)氧化处理均能提高PAHs的去除效率,淋溶5次+1%H_(2)O_(2)和淋溶3次+1%KMnO_(4)处理后苯并[a]芘含量分别为0.39和0.46mg/kg,均满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600-2018)第一类用地筛选值要求;6)表面活性剂淋溶+化学氧化技术对PAHs去除效果良好,该技术在PAHs污染土壤修复具有潜在的应用前景.

氧化铁矿物在微波修复多环芳烃污染土壤中的作用机制

多环芳烃(PAHs)是焦化污染场地中常见的污染物.微波修复具有加热均匀、能耗低、耗时短的特点,在土壤修复中有较好的应用前景.该研究选择氧化铁矿物含量低的污染土壤作为试验对象,分别添加10%的针铁矿、赤铁矿和磁铁矿,对添加前后土壤的吸波性能、升温特性及PAHs去除率进行研究,评价氧化铁矿物在微波修复PAHs污染土壤中的作用.结果表明:土壤中加入氧化铁矿物能够改善其吸波性能,提高复介电常数、复磁导率的实部值和复磁导率的虚部值,最大增幅分别为31.79%、12.24%和73.91%.氧化铁矿物的加入使得土壤产生自由基,促进土壤极化现象,增强吸波能力.氧化铁矿物还能够改善土壤的升温特性,当微波功率为600 W时,添加了针铁矿、赤铁矿、磁铁矿的土壤所达到的最高温度分别是原土壤的1.23、1.10和1.07倍.随着温度的升高,PAHs去除率随之升高,分别是原土壤的1.45、1.31和1.48倍.研究显示,氧化铁矿物的添加能够提高微波修复PAHs的效能.

生物泥浆技术修复多环芳烃污染土壤研究进展

生物泥浆技术作为一种污染土壤生物修复技术,具有修复效率高、修复时间短及修复成本低等优点。本文介绍了生物泥浆修复设备的结构及修复工艺流程,例举了生物泥浆技术修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的典型案例,探讨了生物泥浆技术修复PAHs污染土壤效果的主要影响因素:PAHs理化性质、PAHs污染浓度和污染时间、微生物、泥浆水土比、电子受体、传质过程等。展望了生物泥浆技术未来的发展方向:通过分子生物学工具监控、调节生物修复,促进泥浆内部微生物群落活动,有针对性地提高微生物对PAHs的修复能力。

腐植酸钠和十二烷基苯磺酸钠修复多菌灵农药类污染地块研究

杂环类农药是农药化工场地中一种有机污染物,其性质稳定,可长期吸附于土壤颗粒表面,导致受其污染的场地难以修复。为寻找杂环类农药污染地块的有效修复方法,以某多菌灵农药生产企业污染土壤为对象,研究了腐植酸钠和十二烷基苯磺酸钠两种表面活性剂对土壤中多菌灵、有机质以及淋滤液中CODCr、氨氮的增溶洗脱效应。结果表明:5 mg/L的腐植酸钠对土壤中多菌灵和有机质的增溶效果最显著,去除率分别可达81%和82%;十二烷基苯磺酸钠在780 mg/L时对土壤中多菌灵的增溶效果最为显著,去除率可达85%,在195 mg/L时对有机质的增溶效果最为显著,去除率可达72%。淋滤液中,15 mg/L的腐植酸钠在初始阶段和总淋滤过程中对CODCr的淋洗效果最佳;5 mg/L的腐植酸钠对氨氮的总淋滤效果最好。综合评估,15 mg/L的腐植酸钠淋滤效果优于十二烷基苯磺酸钠。

基于生命周期评价的焦化污染土壤淋洗技术环境影响研究

为综合评估土壤淋洗修复技术的环境影响,针对焦化场地多环芳烃(PAHs)污染土壤,利用绿色生物表面活性剂——鼠李糖脂及黄腐酸进行溶液及泡沫模拟淋洗修复,并应用全生命周期评价(LCA)方法对淋洗修复全过程进行评价。结果表明:在相同污染物去除效果的前提下,溶液及泡沫两种淋洗方式的环境影响由大到小排序均为:不可再生资源消耗(ADP)>全球变暖效应(GWP)>人体毒性效应(HTP)>富营养化效应(EP)>酸化效应(AP)>光化学臭氧形成潜值(POCP)。在使用不同淋洗剂时,均表现为溶液淋洗的环境影响大于泡沫淋洗。淋洗不同阶段的环境影响具有明显差异,淋洗后处理阶段75%的环境影响指标占全程的影响比例均超过60%。因此,绿色表面淋洗剂的优选及对淋洗后处理阶段的改进有助于加强淋洗修复技术的环境友好性。

表面活性剂清洗法在污染土壤修复中的应用

探讨了表面活性剂清洗法对土壤中芳烃类污染物的清除作用，并对常州市染化厂原址污染现场土壤样品进行了清洗研究．研究表明，表面活性剂对土壤中的芳烃类污染物有很好的去除效果，十二烷基苯磺酸钠溶液对土壤中苯酚、硝基苯洗脱率分别达９３．９７％ 和７８．７４％ ．对污染现场土壤样品中主要污染物的洗脱率达９０％

表面活性剂-微生物联合修复滴滴涕污染土壤的研究

以滴滴涕(DDT)为目标污染物,采用课题组前期研究所筛选出的滴滴涕降解菌——甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)菌液为供试菌液,选取混合表面活性剂[十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和吐温80(Tween80),比例为2∶3]及生物表面活性剂-鼠李糖脂(RL)作为供试表面活性剂,通过田间小区实验,研究了表面活性剂、DDT降解菌对土壤中DDT的去除、降解情况以及两者联合处理对土壤中DDT污染的修复效果。结果表明,在单独添加表面活性剂的处理中,H300、RL5和RL10的处理效果最好,土壤中DDT的降解率最高可达29.60%。单独接种降解菌处理的土壤中DDT残留量显著减少,5个月后降解率可达47.05%。混合表面活性剂与菌株联合处理1个月后,H70+N的DDT降解率最高,可达63.53%;生物表面活性剂-降解菌处理以RL20+N的DDT降解率最高,可达42.32%。随着处理时间延长,表面活性剂与菌株联合处理土壤中DDT降解率的增幅逐渐下降。在处理5个月后,混合表面活性剂-降解菌的处理中以H70+N的DDT降解率最高,可达63.98%;生物表面活性剂-降解菌的处理中以RL20+N的DDT降解率最高,可达45.64%;混合表面活性剂-降解菌的处理效果略优于生物表面活性剂+菌,其中H70+N的处理效果最好,为63.98%。

生物表面活性剂强化微生物修复多环芳烃污染土壤的初探

通过温室盆栽实验,单独或联合接种多环芳烃专性降解菌(DB)和添加生物表面活性剂-鼠李糖脂(RH),研究了生物表面活性剂强化微生物修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果。结果表明,添加RH和接种DB能明显促进土壤中PAHs总量和各组分PAHs的降解。经过90 d培养后,添加RH、DB和RH+DB处理的PAHs的降解率分别为21.3%、32.6%、36.0%,较对照分别提高了333.0%、563.3%、633.0%。此外,随着苯环数的增加,土壤中15种PAHs平均降解率逐渐降低。同时也发现DB、RH+DB处理土壤中脱氢酶活性、多酚氧化酶活性和PAHs降解菌数量显著高于CK、RH处理,但是CK与RH处理没有显著差异,说明DB、RH在促进土壤中PAHs的降解方面有不同的机制。

3种表面活性剂对有机氯农药污染场地土壤的增效洗脱修复效应

以有机氯农药生产企业工业场地污染土壤为对象,研究Tween80、TritonX-100和SDS这3种表面活性剂对土壤中氯丹(α-氯丹和γ-氯丹)、灭蚁灵、七氯、硫丹(α-硫丹和β-硫丹)的增溶洗脱效应。结果表明,3种表面活性剂对土壤中的有机氯农药均具有一定的增效洗脱作用,且洗脱去除率随表面活性剂添加量升高而逐渐增加。3种表面活性剂对土壤中氯丹、硫丹和七氯的去除率明显高于灭蚁灵,TritonX-100对灭蚁灵的去除率明显高于SDS和Tween80。Tween80和TritonX-100添加量为10 g·L-1、SDS添加量为8.50 g·L-1时,对土壤中4类有机氯农药的总去除率最高,分别为32.8%、59.7%和60.1%。对于该类污染场地土壤,选择10 g·L-1 TritonX-100溶液在50℃条件下振荡5 min时洗脱效果最好。

表面活性剂在污染土壤修复中的应用

污染土壤淋洗修复技术中,淋洗剂的选择是影响这一技术应用的限制因素之一.目前研究的淋洗剂包括表面活性剂、有机或无机酸、螯合剂EDTA等.大量研究表明,表面活性剂能够去除土壤中的污染物,特别是有机污染物,提高污染土壤的修复效果.综述了表面活性剂在污染土壤修复中的应用.土壤有机污染修复中表面活性剂的作用主要体现在增溶洗脱土壤中有机污染物,提高有机物在水中的溶解度和流动性;增强土壤对有机污染物的吸附作用,即增强截留固定作用;改变吸附态或溶解态有机污染物的生物利用性.土壤重金属污染修复中表面活性剂的作用主要体现在离子交换和络合作用.

三种表面活性剂对高浓度DDTs污染土壤的洗脱作用

以高浓度滴滴涕(DDTs)污染场地土壤为研究对象,采用表面活性剂洗脱试验,比较研究了聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯(Tween60)、辛基酚聚氧乙烯醚(TritonX100)、十二烷基硫酸钠(SDS)对污染土壤中DDTs的洗脱效率。试验结果表明,三种表面活性剂对污染土壤中DDTs均具有一定的洗脱作用,去离子水对DDTs几乎没有洗脱效果。随着洗脱液中Tween60和SDS质量浓度的逐渐升高,土壤中DDTs的总洗脱效率逐渐增大,一次性洗脱时最大洗脱效率分别为43.60%和34.62%。随着洗脱液中TritonX100质量浓度的逐渐升高,土壤中DDTs的总洗脱效率出现先增大后降低再升高的变化现象,最大为15.46%。土壤中六种DDT组分的洗脱效率不完全一样,其中Tween60对2,4'-DDD的洗脱效率可达55.12%,对4,4'-DDD的洗脱效率为54.09%;SDS对2,4'-DDD的洗脱效率为59.99%,对4,4'-DDD的洗脱效率为57.10%。试验结果可为筛选适宜的表面活性剂及质量浓度,研发高浓度DDTs污染场地土壤表面活性剂洗脱修复技术的工程应用提供理论依据。

阴-非离子表面活性剂复配修复石油污染的土壤

采用阴离子表面活性剂SDS与非离子表面活性剂OP-10复配在振荡和超声2种条件下淋洗修复土壤.实验结果表明:超声淋洗比振荡淋洗好,且去除率与溶液浓度、pH、液固比、温度和淋洗时间成正相关,淋洗的最佳条件是:SDS和OP-10复配溶液(复配质量比为50∶1)质量浓度为5g/L,pH为7,液固比为20mL/g,温度为25℃,超声淋洗30min,或者振荡淋洗2h.无机盐离子对去除率也有影响,CaCl2,KCl和NH4Cl对SDS/OP-10溶液的复配淋洗有消极影响,Na2CO3,Na2SiO3对淋洗有积极影响,而NaCl对淋洗影响不大.

表面活性剂TW-80对土壤中多环芳烃生物降解的影响

以表面活性剂ＴＷ８０为供试物，进行了为期１５０ｄ的实验研究，并分别在３０、６０和１５０ｄ间隔采样监测ＰＡＨｓ降解率．结果表明，３０ｄ后，土壤中ＰＡＨｓ的降解率达９０％，比对照提高约３０％．６０ｄ后，浓度为１００００ｍｇ·ｋｇ－１表面活性剂的土壤和对照中，ＰＡＨｓ降解率从６５．１％和６０％迅速提高到９３．８％和７９．２％．其它处理中，ＰＡＨｓ的平均降解率仅比３０ｄ的结果提高４％．１５０ｄ后，所有处理中ＰＡＨｓ的降解率均达到９０％以上．可以认为，表面活性剂能提高ＰＡＨｓ的生物可利用性，加快ＰＡＨｓ的降解速率，从而减少污染暴露时间．但表面活性剂浓度过高可抑制微生物活性．研究还发现，ＴＷ８０土壤中含有优势真菌．经鉴定为常见青霉、蠕形青霉、淡紫青霉和顶孢头孢霉．

腐殖酸钠对柴油污染土壤的增溶解吸作用研究

研究了表面活性剂和腐殖酸钠去除黄土中柴油类污染物.进行了十二烷基苯磺酸钠(LAS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、腐殖酸钠以及腐殖酸钠 LAS、腐殖酸钠 SDS混合溶液体系对柴油的增溶解吸研究.实验表明柴油的解吸量随腐殖酸钠的浓度增大呈线性增加关系,且增溶效果的顺序为腐殖酸钠 LAS > 腐殖酸钠 SDS > 腐殖酸钠> LAS > SDS,最大去除率可达49.37%.