保护陆生生态的土壤铜环境基准研究

通过调研国内外Cu生态毒理研究,收集并筛选土壤Cu的10%效应浓度(EC_(10))和无效应浓度(NOEC),分组构建陆生植物/无脊椎动物和土壤生态过程的物种敏感性分布模型(SSD),结合模型平均法推导不同土地利用方式下重金属Cu的生态安全阈值.针对保护陆生植物/无脊椎动物,自然保护地和农业用地土壤、公园用地、住宅用地和工/商用地的土壤Cu生态阈值分别为10.9~38.9,21.0~77.5,36.6~124,47.6~151mg/kg;针对保护生态过程,自然保护地和农业用地土壤、公园用地、住宅用地和工/商用地的土壤Cu生态阈值分别为4.49~72.2,19.9~135,60.9~220,96.8~277mg/kg.

土壤污染生态毒性效应评价研究进展

随着社会经济的高度发展,人类活动加剧,我国土壤污染问题突出,不仅威胁人体健康,同时也严重威胁动植物及微生物的安全,生态安全问题不容忽视。但是我国土壤污染风险管控目前主要关注人体健康,对生态系统的关注较少,缺乏土壤污染生态风险评估技术指南及基于生态风险的土壤环境质量基准及标准。准确评价土壤污染生态毒性效应,是制定土壤环境质量标准、实现生态风险评估及预警与管控的重要基础。针对土壤污染生态毒性效应评价问题,分别对土壤污染生态毒性效应特征、评价方法、评价终点、暴露-效应关系构建、生态毒性效应外推,以及群落水平与复合污染生态毒性效应评价等方面的关键问题展开了讨论,指出目前土壤污染生态毒性效应评价主要是基于单物种的急性毒性测试,利用个体和亚个体水平的指示物作为评价终点,缺乏针对群落及生态系统高水平评价终点的生态毒性效应评价方法,定量评价污染物尤其是复合污染物对土壤生物群落及生态系统的影响,是土壤污染生态毒性效应评价的关键问题和难点问题。建议今后重点开展以下3方面的工作1)群落及生态系统水平评价终点的筛选;2)土壤污染生态毒性效应环境影响因子识别及影响机制研究;3)土壤复合污染联合毒性效应定量评价及其不确定性研究。以期为准确评价实际污染场地土壤污染的真实生态毒性效应及生态风险,制定土壤污染生态风险评估等环境保护标准和技术规范提供理论基础和科技支撑。

苯并[a]芘降解菌在不同土壤无机胶体表面的吸附研究

基于等温吸附实验,结合扩展DLVO(Ex-DLVO)理论、傅里叶红外光谱(FTIR)等方法与手段,探究高岭石、蒙脱石和赤铁矿胶体对苯并[a]芘的高效降解菌噬氨副球菌(Paracoccus aminovorans)HPD-2的界面相互作用机制。结果表明,3种典型土壤无机胶体对菌株HPD-2的等温吸附曲线符合Langmuir吸附模型,其理论最大吸附量由大到小为赤铁矿>>蒙脱石>高岭石。Ex-DLVO理论计算结果表明,赤铁矿对菌株HPD-2细胞的吸附过程是自发的,而高岭石和蒙脱石对降解菌的吸附均需要越过能障;胶体颗粒与细胞之间的静电力作用在吸附过程中起到关键作用,其产生的作用能远高于范德华力和疏水作用力。FTIR结果表明,高岭石和蒙脱石对菌株HPD-2的作用力主要为细胞表面蛋白质构型的变化,相互作用较弱。除氢键外,赤铁矿与菌株HPD-2发生吸附的作用力还形成了较强的P—OFe化学键。研究结果阐明了不同性质无机矿物胶体与菌株HPD-2细胞间的界面作用机制,为研究无机矿物对降解微生物活性和微生物在无机矿物表面定殖的影响机制提供理论依据。

重金属与多环芳烃复合污染土壤的分布特征及修复技术研究进展

土壤中污染物通常以复合污染的形式存在,各种污染物之间的相互作用增加了修复的难度,仅针对单一污染物进行治理通常难以达到土壤修复的要求。该文对重金属与多环芳烃复合污染的分布特征及两者之间的交互作用进行了总结,综述了几种复合污染土壤修复技术(淋洗法、植物修复、微生物修复和电动法)的作用机理及适用条件,并对该类型复合污染土壤修复技术的研究方向提出了展望。

不同国家土壤生态筛选值比较与启示

土壤污染生态风险防控是我国土壤环境保护和管理的重要目标。与国外发达国家相比,我国尚未建立基于生态风险的土壤筛选值(土壤生态筛选值),当前有关土壤生态筛选值的综述相对较少。本文系统梳理了美国环境保护局(EPA)、英国环境署(EA)、荷兰住房、空间规划和环境部(VROM)和加拿大环境部长理事会(CCME)制定的土壤生态筛选值,从标准定位、关键受体、暴露途径、推导方法和生物有效性等方面进行对比分析。结果表明,不同国家土壤生态筛选值均考虑了土壤直接接触毒性和经生物富集和生物放大的二次毒性,推导方法普遍采用生态风险评估方法,并充分考虑污染物的生物有效性。然而,当前我国土壤风险管控标准中仅GB 15618—2018农用地标准的部分考虑了污染物对农作物生长和土壤生态的影响,且试验和推导方法与国外筛选值存在较大差异。因此,“十四五”期间建议初步构建我国土壤生态风险评估框架,明确土壤生态筛选值的定位、作用和使用形式,加强代表性物种和典型土壤的陆生生态毒理学等基础研究,建立科学、规范的土壤生态筛选值制定方法和配套指南,尝试建立适合我国土壤区域特征的土壤污染归一方程和淋洗/老化因子,为我国土壤生态筛选值的制定提供建议和参考。

凹凸棒石–稻秸复合材料的制备及其对污染土壤中镉钝化效果的研究

为提高凹凸棒石(ATP)在土壤重金属修复中的性能,以ATP和水稻秸秆(稻秸)为原料,通过厌氧发酵法制备了ATP占稻秸质量分别为25%(F-25)、50%(F-50)、75%(F-75)、100%(F-100)和125%(F-125)的ATP–稻秸复合材料,研究了复合材料对污染土壤镉(Cd)的钝化效果。通过扫描电镜(SEM)和傅立叶红外光谱(FTIR)对复合材料进行了表征,探讨了复合材料对土壤Cd的钝化机制。结果表明,复合材料减少了土壤可交换态、碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态Cd的含量,而增加了残渣态Cd的含量,其中,F-25分别使土壤可交换态、碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态的Cd含量减少了14.11%、5.95%和10.66%,而残渣态增加了29.15%。3%添加量的复合材料F-25或5%添加量的复合材料F-50对土壤Cd的钝化效果较好,钝化率分别为59.88%和62.50%。复合材料对土壤Cd的钝化率随着钝化时间的延长急剧增加,但15 d后,钝化率增加缓慢。综合考虑复合材料配比、修复材料添加量及钝化时间对土壤Cd钝化效果的影响并兼顾成本,在污染土壤Cd修复时,应优先考虑复合材料F-25并推荐3%的添加量。

不同国家农用地土壤环境标准比较与启示

农用地土壤环境质量影响农产品质量、人体健康和生态安全.经过十几年的修订,我国于2018年发布了《土壤环境质量农用地土壤风险管控标准(试行)》(GB15618-2018).与国外发达国家相比,我国土壤污染防治依然处于起步阶段,当前有关农用地土壤环境标准相关的综述研究相对较少.本文系统梳理了国内外17个国家或地区的农用地土壤环境标准,从标准体系、保护目标、制定方法、覆盖指标、分析方法、标准数值和影响因素等方面进行对比分析.结果表明,我国农用地风险管控标准污染指标较少、均为总量指标,且制定过程缺乏标准化的推导方法.因此,我国农用地土壤风险管控标准仍需要持续地补充、修订和完善,建议后续加强农用地土壤环境基准和背景值等基础研究,建立科学、规范基准和标准制定方法,逐渐完善风险管控标准指标数量、形态和有效性指标,同时鼓励建立区域和地方配套农用地标准,为我国农用地土壤风险管控标准的优化和完善提供参考.

蚯蚓肠道细菌生态功能及毒理学研究进展

蚯蚓肠道是接近于厌氧状态的微环境,肠道中富含大量的厌氧或兼性厌氧菌,它们对蚯蚓自身机能的稳定和土壤养分元素循环及污染物降解转化等均具有重要作用。因此,探明蚯蚓肠道细菌群落结构组成和功能多样性,挖掘蚯蚓肠道细菌环境功能潜力,对于促进农业生产及污染土壤可持续修复治理具有重要的理论和现实意义。本文主要从蚯蚓肠道细菌群落的组成、肠道菌群对土壤中污染物的解毒机制、肠道菌群对土壤中养分元素循环转化的影响及肠道菌群功能基因多样性的角度,对近年来蚯蚓肠道细菌生态功能及毒理学研究进展进行了综述,并对现有研究不足进行了总结,提出了未来研究的发展方向。

微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物群落结构与功能的影响

微塑料作为一种新污染物普遍存在于各类环境介质中,土壤环境中的微塑料污染已受到全球的广泛关注。该研究围绕农田土壤中微塑料污染这一主题,在总结分析国内外最新研究进展的基础上,综述了微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物生物量以及微生物群落结构与功能的影响。通过农业活动等途径进入农田土壤的微塑料会在非生物和生物作用下发生风化和降解,并对土壤理化性质、养分循环和污染物相互作用产生影响,进而影响微生物生物量、微生物群落结构与多样性、土壤酶活性,以及碳、氮循环和污染物降解等土壤生物地球化学过程,且微塑料对上述指标的影响与微塑料自身性质、土壤类型和暴露条件等多种因素有关。最后,对未来土壤微塑料的研究方向做了展望,以期为后续研究提供参考和思路。

修复氯代烃污染的生物炭负载纳米零价铁制备条件优化实验

通过液相还原法制备花生壳生物炭负载纳米零价铁材料(nZVI/BC),并采用元素分析、比表面积和扫描电镜等多种表征方法以获得其结构性质,研究了nZVI/BC材料对3种常见的氯代有机污染物(三氯甲烷、氯苯、三氯乙烯)混合配制的模拟地下水中污染物的去除效果。结果表明,300℃热解的花生壳生物炭(BC)收益率最高,为44.07%,结构上相对而言保存较完整;纳米零价铁(nZVI)在花生壳BC表面负载较均匀,没有出现大的团聚,呈现链状结构。投加量相同时,炭铁质量比为2∶1的复合材料对混合污染物的整体去除效果较好,对三氯甲烷的去除率为66.59%,三氯乙烯为72.40%,氯苯为74.85%。

土壤挥发性有机物(VOCs)采样预加甲醇对地块污染风险判定的影响

土壤中挥发性有机物(VOCs)采样时预加甲醇会使得方法检出限提高,可能导致含量超标的VOCs未检出,进而影响地块污染风险的判定。首先通过分析得出添加甲醇后方法检出限的提高范围,其次假设土壤中常见的62种VOCs含量等于建设用地土壤污染风险筛选值(或风险控制值),比较提高后的检出限和筛选值(或风险控制值)大小,对地块污染风险判定影响划分等级,并提出相应采样建议。结果显示,在第1类建设用地方式下,采样预加甲醇对地块污染风险判定影响较高的污染物有1,2,3-三氯丙烷和1,2-二溴乙烷,影响中等的污染物有氯乙烯、一溴二氯甲烷、氯仿、1,1-二氯丙烯、二溴-3-氯丙烷、1,2-二氯乙烷、溴甲烷、1,1,2-三氯乙烷、苯、三氯乙烯、四氯化碳、1,2-二氯丙烷,其余污染物影响较低。在第2类建设用地方式下,采样预加甲醇对地块污染风险判定影响中等的污染物有氯仿、1,2,3-三氯丙烷、1,2-二溴乙烷和氯乙烯,其余污染物影响均较低。

有机物质促进污染物化学氧化降解的研究进展

通过向体系中添加天然有机物以提高污染物化学氧化降解效率的技术近年得到广泛关注。研究表明,有机物既可通过促进过渡金属还原、络合过渡金属等机制加速经典氧化反应进程,也可直接活化氧化剂构建高级氧化体系。基于典型有机官能团对污染物化学氧化降解过程的促进作用,金属-有机框架材料得以发展及应用。该文综述了促进氧化反应的常见有机物种类及作用机制,以期为化学氧化技术进一步发展提供参考依据。

双线共举 管控并重——中国土壤环境质量标准解读

从2016年的土壤环境管理元年到《土壤污染防治法》的发布,我国土壤环境管理体系的核心骨架已经搭建起来,后面要做的就是填充血肉,让整个体系丰满起来,这其中的主要内容之一就是土壤环境质量标准体系。1995年发布的《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)(简称'95标准')在过去二十几年发挥了积极作用.

污染场地土壤生态风险评估研究进展

随着我国快速城市化以及产业结构的调整,遗留下了大量的污染场地,发展和实施污染场地土壤生态风险评估是进行大规模污染场地修复行动的必要条件。本文围绕污染场地土壤生态风险评估的科学原理、框架构建及技术方法等方面的关键问题:1)评估框架的场地实际针对性;2)概念模型的不确定性;3)土壤复合污染毒性机制;4)评估终点筛选;5)评估方法和框架构建等展开讨论,指出土壤复合污染的制毒机制,即污染物生物有效性和联合效应是污染场地土壤生态风险评估的关键科学问题。耦合美国环保局四步法和欧盟层级法的"证据-权重法"评估框架适用于野外复杂环境条件下的土壤污染生态风险评估。建议今后重点开展以下5个方面的工作:1)污染场地土壤生态风险评估技术框架与风险管控技术框架之间的联合;2)概念模型研究;3)基于过程的场地土壤污染物反应运移模型研究;4)场地土壤复合污染生态毒理学机制研究;5)生态系统高水平生态风险评估终点研究。旨在为形成我国本土污染场地土壤生态风险评估技术指南提供理论基础和构架。

国内外医疗废物管理与处置现状分析及对策建议

2020年新冠肺炎疫情大规模爆发,医疗废物环境管理和安全处理引起了国家和民众的高度关注。发达国家已建立了较为完善的医疗废物管理体系,我国医疗废物相关管理制度及处置措施等尚有待进一步完善。通过系统梳理国内外医疗废物的产生、管理和处置现状,总结了我国医疗废物管理及处置方面存在的问题,并借鉴国外经验提出强化医疗废物分类收集管理制度、确立生产者回收制度、充分落实集中处理制度、加强各环节的全过程跟踪管理、深化处置技术研发和构建医疗废物应急处置管理体系等建议,以期为我国该领域的进一步规范发展提供参考。

某大型焦化厂地块土壤中PAHs分布特征

该研究检测了某大型焦化厂地块土壤中被列入美国环保局优控名录中的16种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)含量,分析了16种PAHs在该厂不同功能区的垂直和水平含量分布特征,并对其生态风险及来源进行了分析。结果表明:(1)该厂区16种PAHs总量最大值位于土法炼焦区,为47912.23 mg·kg^(-1);土法炼焦区、化产区土壤中PAHs含量较高,以萘为主,且总体来看<3 m土壤中PAHs含量较高。(2)不同功能区生态风险排序为土法炼焦区>化产区>焦炉区>煤场>办公区。(3)通过低环(2~3环)和中高环(4~6环)PAHs含量比值分析,化产区PAHs主要来源于生产过程焦油泄露,焦炉区、煤场和办公区PAHs主要来源于焦炉产生的煤烟类物质的沉降作用等,土法炼焦区上述2种来源均涉及。

铁修饰生物炭的制备及在砷污染土壤修复中的应用

生物炭因具有较大的孔隙度、比表面积以及较强的吸附能力等优点,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面应用广泛.由于大多数生物炭表面带有负电荷,而土壤中的无机砷主要以砷酸盐和亚砷酸盐等阴离子形式存在.因此,生物炭对砷的吸附效率通常较低,需要对生物炭进行改性以提升其对砷的吸附效果.零价铁和氧化铁等铁基材料对砷吸附能力强且来源广泛,通过沉淀法、热解法、球磨法和微生物法等方法将铁基材料与生物炭负载形成铁修饰生物炭,可将二者的优良特性相结合,拓展生物炭材料在环境修复中的应用.在对近年来有关铁修饰生物炭的文献进行系统分析的基础上,综述了常见的铁修饰生物炭的制备方法,比较分析了生物炭基底、铁修饰材料以及两者对砷的协同作用机制,并简要阐述了铁修饰生物炭在土壤污染修复中的应用现状,最后对铁修饰生物炭的未来研究方向提出了展望.

农用地土壤重金属锌的生态安全阈值研究

土壤生态安全阈值是合理修订农用地土壤风险管控标准的重要基础.然而,现行农用地土壤锌(Zn)的风险筛选值(GB 15618—2018)缺乏对土壤生态风险的考虑.本研究通过调研国内外Zn陆生毒性研究,收集并筛选Zn的10%效应浓度(EC10),采用物种敏感性分布法(SSD)分别构建陆生植物/无脊椎动物的SSD模型和微生物生态过程的功能敏感分布模型(FSD),基于风险附加法推导农用地土壤重金属Zn的生态安全阈值.结果表明,土壤pH是影响陆生植物和无脊椎动物生态毒性的重要因素,对土壤生态过程指标无显著影响.6种SSD模型(Log-Normal、Log-Logistic、Log-Gumbel、Gamma、Weibull and BurrIII)均可成功拟合不同pH土壤条件下的毒性数据,基于最优SSD模型推导强酸性土壤(pH≤5.5)、酸性土壤(5.5<pH≤6.5)、中性土壤(6.5<pH≤7.5)和碱性土壤(pH>7.5)条件下农用地土壤Zn的生态安全阈值,分别为170、230、305和410 mg·kg^(-1).本研究可为后续我国农用地土壤风险管控标准的修订提供科学依据.

华西雨屏区植被恢复对紫色土酸化的影响

退耕还林是控制水土流失、恢复森林植被和改善生态环境的重要举措。植被恢复进程中会发生土壤酸化,进而影响植物生长,厘清不同还林树种对土壤酸化的影响程度及作用机制有助于更好地评估退耕还林工程的整体生态效益。以华西雨屏区紫色土坡耕地(玉米)为对照,分析了退耕20a后柳杉纯林、柳杉-光皮桦混交林、慈竹林和茶园土壤pH的变化及其垂直分异。结果表明:玉米地、慈竹林、茶园、混交林和柳杉纯林0—50 cm土壤pH平均值分别为5.66、5.55、5.12、5.03和5.00,相较于玉米地,柳杉纯林、混交林和茶园土壤pH值显著下降(P<0.01),土壤酸化严重。相较于玉米地土壤pH值的均匀分布,植被恢复不同类型人工林pH值随土壤深度的增加而增加,10—50 cm土壤pH值(4.89—5.90)显著高于0—10 cm土壤pH值(4.72—5.21)(P<0.01),表层土壤酸化最明显。土壤pH值与土壤有机质含量呈极显著负相关,而与风化指数Na/K比值呈显著正相关,有机质含量和Na/K比值共同解释了土壤pH值变化的53.9%,表明植被恢复引起的土壤有机质积累与长石类矿物风化是驱动紫色土酸化的重要过程。通过对紫色土人工林酸化特征及其过程的揭示,可为华西雨屏区森林生态系统恢复及其管理提供科学依据。

可见光活化过硫酸盐降解双(2-氯乙基)醚

研究了不同活化方式下过硫酸盐对双(2-氯乙基)醚(BCEE)的降解效果,重点考察了可见光活化过硫酸盐降解BCEE体系中过硫酸钠投加量、BCEE初始浓度、初始pH以及无机阴离子和腐殖酸对反应的影响。结果表明,酸性条件下BCEE的降解效果较好,且随着过硫酸钠投加量增大或BCEE初始浓度减小,BCEE的降解率提高。反应最佳条件为BCEE质量浓度4mg/L、过硫酸钠投加量20mmol/L、溶液初始pH调至3,降解过程符合一级动力学方程。溶液中存在CO23-、HCO3-或Cl-均对BCEE的降解有抑制作用,加入腐殖质则会促进BCEE的降解。通过液-液萃取进行前处理,使用气相色谱/质谱分析检测出3种降解中间产物,分别为1,2-二氯丙烷、氯甲酸异丙酯和氯甲酸氯乙酯。