化学氧化剂对多环芳烃污染土壤的修复效果研究

本文通过模拟修复实验,研究了类Fenton试剂和活化过硫酸钠对焦化厂和炼油厂多环芳烃污染土壤的修复效果。结果表明,焦化厂土壤经类Fenton和活化过硫酸钠处理后最佳去除率分别为90%和97%,炼油厂土壤经处理后的最佳去除率则分别为86%和91%。两种土壤均表现为活化过硫酸钠的处理效果优于类Fenton试剂,但达到最佳去除效果时所需的氧化剂剂量不同。且两种氧化剂较安全,不会造成二次污染。氧化剂对NAP、ACY、ACE、ANT和Ba P等PAHs去除效果较好,而FLA、B[b/k]F等PAHs的去除率相对较低。焦化厂土壤经处理后,低环PAHs的去除率比高环高出5%~39%,而炼油厂土壤的高环PAHs去除率比低环高出3%~13%。反应后,土壤中有机质的含量也相应下降。同等剂量下,活化过硫酸钠处理后有机质的降解率比类Fenton试剂高。     

活化过硫酸盐体系原位模拟去除土壤中多环芳烃

以过碳酸钠活化过硫酸钠,氧化去除土壤中蒽、芘及苯并芘3种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs),耦合表面活性剂考查该体系对PAHs的去除效果,并进行PAHs原位修复模拟实验。结果表明,过碳酸钠活化过硫酸钠的最优配比为0.67∶1,此时土壤中总PAHs去除率为92.3%。在此基础上,添加2%(质量分数)的表面活性剂,PAHs去除率最高,达97.4%,在原位修复土壤中PAHs去除率也较高,持续反应168 h后,上下层土壤中PAHs去除率均达97.0%以上。     

不同氧化体系去除污染土壤中多环芳烃的对比研究

采用类Fenton(芬顿)、高锰酸钾、过硫酸钠3种氧化体系去除污染土壤中的多环芳烃(PAHs),在最优实验因素配比条件下,其对污染土壤中PAHs的最高去除率分别为96.5%、94.0%和95.6%。在此基础上,进一步开展放大反应,改变水土质量比为0.6∶1,反应温度为25 ℃,3种氧化体系对PAHs的最高去除率分别为63.2%、72.1%和70.8%。以化学计量的氧化剂需求指数(SOD)评价3种氧化体系对PAHs的氧化效率,结果表明,高锰酸钾体系的氧化效率最高。由经济核算可知,高锰酸钾体系在实验条件下对PAHs污染土壤的修复成本最低。     

多环芳烃污染土壤表面活性剂清洗及生物柴油强化

针对某焦化厂内高浓度多环芳烃污染土壤,以烷基苷(APG)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和曲拉通X-100(TX100)为表面活性剂代表物,采用静态平衡法和高效液相色谱分析,探索采用单一及混合表面活性剂清洗修复多环芳烃污染土壤,并考察生物柴油对多环芳烃去除效果的影响。结果表明,单一表面活性剂对土壤中多环芳烃去除率顺序为SDBS>APG>TX100。APG/SDBS混合处理及TX100/SDBS为9∶1混合处理提高了土壤中多环芳烃去除率,而APG/TX100混合处理没能提高多环芳烃去除率。生物柴油对TX100及TX100/SDBS去除多环芳烃效果没有明显提高,对APG及APG/TX100去除多环芳烃略有提高。当APG/SDBS为9∶1时,生物柴油可以使多环芳烃去除率从(63.3±2.0)%提高到(75.6±2.0)%。单一表面活性剂、混合表面活性剂、及表面活性剂-生物柴油乳液对多环芳烃各组分去除率比较类似,对菲的去除率最高,茚并[1,2,3-d]芘次之,其余相对较低。因此,建议采用APG/SDBS+生物柴油的混合体系对高浓度多环芳烃污染土壤进行修复。     

不同氧化剂活化过硫酸钠对土壤中多环芳烃降解的影响

分别以过氧化氢、过碳酸钠和过氧化钙活化过硫酸钠降解蒽、芘及苯并芘3种多环芳烃,并对其反应过程进行动力学讨论及降解产物分析。结果表明,3种氧化剂活化过硫酸钠的效果依次为过碳酸钠过氧化氢过氧化钙。在温度25℃,土与水均为5 g,过碳酸钠与过硫酸钠在水中浓度分别为0.67及1.0 mmol·g-1,反应时间180 min时,蒽、芘和苯并芘的降解率分别为96.8%、93.5%和96.8%。动力学考查结果表明,过碳酸钠和过氧化氢活化过硫酸钠降解多环芳烃的反应符合一级反应动力学规律,且土壤中绝大部分多环芳烃被降解。     

搬迁化工场地土壤污染现状分析与电氧化修复研究

针对化工企业搬迁后遗留场地的污染问题,以江苏常州某搬迁化工场地污染土壤为研究对象,通过现状分析确定目标污染物为多环芳烃类易挥发性有机物及氯苯类有机物。针对有机复合污染场地特征,以1-萘胺、1,2-二氯苯和1,4-二氯苯为主要去除污染物,采用电氧化原位修复技术对土壤进行处理。结果表明,水土质量比、电氧化时间、电流强度是电氧化修复主要影响因子,当水土质量比为2∶1、氧化电极电流强度为300 A、电氧化时间为15 min时,土壤中的主要污染物1-萘胺、1,2-二氯苯和1,4-二氯苯去除率均达到90%以上;有机复合污染越重的土壤,在相同电氧化时间区间内去除率越高,说明方法适用于处理污染物浓度较高的土壤。经测算,处理1 t土壤,约需费用70.9元。研究可为该化工企业有机复合污染场地修复提供技术工艺参数和理论依据,并可为同类型的污染场地修复提供技术选择和工艺设计参考。     

高浓度多环芳烃污染土壤的微生物-植物联合修复技术研究

[目的]本文旨在研究多环芳烃(PAHs)污染场地微生物-植物联合修复PAHs污染土壤的效果。[方法]利用紫花苜蓿与PAHs降解菌株Rhizobium petrolearium SL-1联合修复土壤中PAHs,设置4个处理:不种苜蓿,不接根瘤菌(CK);不种苜蓿,接根瘤菌(菌);种苜蓿,不接根瘤菌(苜蓿);种苜蓿,接根瘤菌(苜蓿+菌),每个处理设3个重复。盆栽试验土壤取自山东新泰某焦化厂PAHs实地污染土壤,分别于处理20和60 d定期取样;大田试验农田位于河北省唐山市某发电厂附近,分别于处理60和90 d定期取样。测定苜蓿的株高和干质量等生理指标,并利用GC/MS分析土样中的16种PAHs组分降解规律。[结果]盆栽试验中,"苜蓿+菌"处理20和60 d时的苜蓿株高和干质量指标均优于仅种植苜蓿处理;"苜蓿+菌"联合降解PAHs效果明显优于只种植苜蓿或只接菌处理;PAHs不同组分间的降解效果从大到小依次为3环、2环、4环、6环、5环。在大田试验中,60和90 d修复效果同样呈现"苜蓿+菌"联合降解PAHs效果大于只种植苜蓿或只接菌的处理。修复60 d后土壤中低环PAHs的降解率明显高于高环PAHs,PAHs降解效果从大到小依次为2环、3环、4环、5环、6环,但修复90 d后土壤中低环PAHs和高环PAHs的降解率无明显差异。[结论]在PAHs污染土壤或大田试验条件下接种菌株SL-1对紫花苜蓿具有明显的促生作用,并且微生物-植物联合修复比单独微生物或植物修复能更有效地降解PAHs。     

多环芳烃污染土壤修复技术研究进展

多环芳烃化合物(PAHs)是一类广泛分布于全球各种环境介质的持久性有机污染物。近年来,土壤PAHs污染日益加剧,因此对PAHs污染的土壤进行有效修复备受关注。从生物修复法、物理修复法、化学氧化法、光降解法等方面,概述了近年来国内外PAHs污染土壤的主要修复技术。     

电压对氧化剂和活化剂在土壤中的迁移及对PAHs去除的影响

为探究电动-原位化学氧化（EK-ISCO）中不同电压对土壤中氧化剂、活化剂迁移和污染物去除的影响,以多环芳烃（PAHs）污染土壤为研究对象,通过电动土柱试验（阳极投加氧化剂过硫酸钠,阴极投加活化剂柠檬酸亚铁）,研究了4种电压（5、10、20 V和40~30 V）对土壤中氧化剂、活化剂的迁移机制及对污染物去除的影响。结果表明：电流随着电压的升高而升高,最高电流出现在40~30 V电压处理;电渗量与电压关系较为复杂,10 V电压处理获得了最高的电渗流（981 mL）,其次是40~30 V和20 V处理,5 V处理电渗流最低; 10 V电压处理的高电渗流有利于过硫酸盐从阳极向土柱中迁移,而较高的电压（20 V和40~30 V）一方面减弱了电渗流,减少了过硫酸盐向土柱中迁移,另一方面高电流加快了阴极液和阴极附近土壤溶液的碱化,降低了柠檬酸亚铁的活性,不利于柠檬酸亚铁从阴极向土柱迁移并与过硫酸盐反应。从PAHs去除率来看,10 V处理总去除率可达37.0%,高于其他处理的21.3%~28.4%,且能耗相对较低（268.6 kWh·t^-1）。研究表明,10 V电压处理有利于氧化剂和活化剂在土柱中的迁移和反应,可获得最高的PAHs去除率和相对较低的电能消耗,是适宜的电压条件。     

添加淀粉和通气对固定化Fusarium.sp修复煤矿区老化污染土壤HMW-PAHs的影响

为了提高Fusarium.sp对PAHs的修复效果,在典型煤矿区老化污染土壤中添加淀粉和通气,经为期60 d的土壤培养试验,研究玉米秸秆固定化Fusarium.sp对土壤10种HMW-PAHs的修复效果及不同处理下土壤中酶活性变化规律。结果表明:HMWPAHs(High molecular weight-PAHs)总量去除率表现为固定化菌剂+淀粉+通气处理(J+D+O,29.19%)≈固定化菌剂+淀粉处理(J+D,25.89%)固定化菌剂处理(J,16.54%);4环、5环和6环PAHs去除率在J+D+O和J+D两组处理间的差异均不显著,且与J处理相比均有显著提高(P0.05);三组处理对单个HMW-PAH的去除率分别为9.12%~21.73%、17.93%~43.12%、24.34%~35.79%,J+D+O和J+D处理对单个HMW-PAH的修复效果均有显著促进作用,其中,对Bk F的去除增幅最大,分别增加了68.09%、63.78%。从酶活性规律看,土壤过氧化氢酶活性呈CKJJ+DJ+D+O(P0.05)的规律,且与10种PAHs单体的去除率呈显著或极显著负相关;土壤木质素过氧化物酶活性却与Chry、Bk F、In P、Db A、Bghi P去除率呈显著正相关。综上认为,不同处理对单个PAHs的去除具有其选择性,且添加淀粉的两处理均显著提高了土壤中HMW-PAHs的修复效果。     

电动强化过硫酸钠修复多氯联苯污染土壤的研究

选取PCBs实际污染土壤为研究对象,研究了电动增强Na₂S₂O₈氧化修复PCBs污染土壤的效果,同时考察了两端投加、反转电场和碱活化Na₂S₂O₈对土壤中PCBs降解的影响。结果表明,从阴、阳极分别加入10%的Na₂S₂O₈,增大了电流强度和电渗流量,电场能够促进Na₂S₂O₈在土壤中的迁移以及对土壤中PCBs的降解。从土壤中残留PCBs的分布可以看出,电渗流对氧化剂的迁移作用要高于电迁移。由于阴极的去极化作用,反转电场没有促进Na₂S₂O₈对土壤中PCBs的降解。碱活化Na₂S₂O₈对土壤中PCBs的去除效率最高,达28.7%.PCBs的去除率较低跟土壤的异质性和氧化剂的损失有关。     

接种丛枝菌根真菌的种植紫花苜蓿土壤中球囊霉素含量与PAHs去除的关系

以菲和芘为多环芳烃（PAHs）代表物,以紫花苜蓿（Medicago sativa L.）为宿主植物,选用幼套球囊霉（Glomus etunicatum, Ge）、摩西球囊霉（Glomus mosseae, Gm）和层状球囊霉（Glomus lamellosum, Gla）3种丛枝菌根真菌（AMF）,研究了接种AMF下土壤中AMF菌丝密度、球囊霉素含量与PAHs去除率的关系。35～75 d,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菌丝密度、总球囊霉素含量、易提取球囊霉素含量均随时间延长而显著增大,与不接种对照相比,75 d时接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中易提取球囊霉素含量提高了48.58%、55.99%和50.23%,总球囊霉素含量则提高了38.75%、50.95%和46.12%。接种AMF促进了土壤中菲和芘的去除,随着时间（35～75 d）延长,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菲去除率分别高达83.4%～92.7%、82.1%～93.8%、86.9%～93.4%,芘去除率达42.2%～63.5%、43.7%～69.2%、44.6%～66.4%。接种Ge、Gm和Gla处理土壤中AMF菌丝密度、总球囊霉素含量均与土壤中菲和芘的去除率之间存在极显著正相关关系,表明接种AMF提高了土壤中AMF菌丝密度和总球囊霉素含量,并促进了土壤中PAHs的去除。研究结果为阐明丛枝菌根修复PAHs污染土壤的规律及机理提供了依据。     

油菜-紫花苜蓿混种对土壤中菲、芘的修复作用

 【目的】探讨混种模式下植物对土壤中多环芳烃（PAHs）污染的联合修复、积累效应。【方法】采用盆栽试验法,对比研究油菜、紫花苜蓿在不同栽培模式下对土壤中芘、菲的去除效果与修复机制。【结果】在试验浓度范围内,混种模式下芘、菲的修复效果明显超过单种模式。油菜、紫花苜蓿联合种植70 d后,土壤中菲、芘平均去除率为75.06%、68.22%,分别比二者单独种植时高出43.26%、40.38%和11.03%、16.29%,强化效果明显。植物本身能够吸收与累积在一定量的菲和芘,累积量与土壤中菲、芘的添加浓度正相关。相同污染水平下,茎叶部积累量低于根部、菲小于芘、混种模式低于单种模式。在植物-微生物系统中,微生物降解、植物-微生物联合效应是菲、芘去除的主要途径,但植物-微生物联合效应是混种模式下强化修复PAHs污染的主要原因。【结论】混种模式能强化PAHs污染土壤的修复效果、减少植物积累、缓解污染风险。     

焦化厂区地肤根际芘降解细菌筛选和促生潜力研究

为强化焦化厂土壤多环芳烃原位植物-微生物修复的应用,提供具有降解多环芳烃功能的植物促生菌,分别以芘和1-氨基环丙烷-1-脱氨酶(ACC脱氨酶)为唯一碳源和氮源,采用富集培养法对某焦化厂优势植物地肤根际土壤中的功能菌株进行分离。研究分离的菌株对芘的降解能力和对植物的促生特性;通过种子萌发试验,以芘为碳源,研究菌株对地肤种子发芽率和根长的影响。多次富集后,得到7株菌,经鉴定命名为考克氏菌KSB1、芽孢杆菌KSB2、类香味菌KSB3、沙雷菌KSB4、副球菌KSB5、松鼠葡萄球菌KSB6、芽孢杆菌KSB7。经过14 d的降解实验,菌株KSB1、KSB2、KSB4、KSB5和KSB7均可降解约58%以上的芘。菌株KSB2、KSB4和KSB7的ACC脱氨酶活性大于3.5 Mα-KB·mg~(-1)·h~(-1)。在种子萌发实验中,菌株KSB2、KSB4和KSB7均可显著提高芘胁迫下(芘浓度10~25 mg·L~(-1))地肤种子的发芽率和芽长,其中KSB7的效果最好,与对照相比对地肤发芽率和芽长分别提高了56.76%和88.9%,表明菌株KSB7在焦化厂污染土壤的地肤-微生物联合修复中具有较大的应用潜力。     

生物质炭对小白菜吸收多环芳烃的影响

选取小麦秸秆、污泥、猪粪三种原料制备的生物质炭为研究材料,通过盆栽试验,探究不同原料生物质炭对PAHs污染土壤中小白菜生长情况及对PAHs吸收积累的影响。结果表明:三种生物质炭对小白菜吸收PAHs均有一定的抑制作用,与对照相比,施用生物质炭小白菜对PAHs的吸收量降低14.53%~49.41%,三种生物质炭的抑制能力依次为麦秸炭猪粪炭污泥炭;相对于1%的施用量,施用2%的麦秸炭与猪粪炭小白菜中PAHs含量分别显著降低32.02%和21.40%,而污泥炭不同施用量对小白菜中PAHs总含量的影响无明显差异;生物质炭对小白菜吸收2~3环的低分子量PAHs的降低率为0~30.81%,对4~6环的高分子量PAHs吸收的降低率为30.72%~68.07%;施用2%的麦秸炭和猪粪炭,使小白菜的生物量显著提高20.03%和22.28%。因此,施用生物质炭可作为一种降低污染土壤中作物吸收PAHs,同时保障作物产量的有效技术途径。     

外源硒对萘胁迫下车前草生长及土壤修复能力的影响

为研究土壤多环芳烃植物修复技术,以萘为典型低分子量多环芳烃代表性污染物,选取车前草(Plantago asiatica L.)为潜在的修复治理植物,通过盆栽模拟试验,探讨外源硒的添加(0.2 mg·kg-1)对萘污染(0、50、200、800 mg·kg-1)条件下的车前草生长、生理特征及土壤修复效果的影响。研究结果显示,在不同浓度萘作用下,车前草生物量、根系形态(根表面积、根体积、根尖数、平均直径)和萘的去除率随土壤萘含量的增加而降低,根部丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)含量和过氧化氢酶(CAT)活性则升高。硒的加入缓解了萘的胁迫作用,使得植物生物量和根系形态较无硒组增加了10.7%以上,MDA含量降低了8.4%～15.8%,过氧化氢酶(CAT)活性提高了4.0%～13.4%,谷胱甘肽(GSH)含量增加了13.1%～33.3%,土壤萘的去除率提高了0.5%～11.6%。结果表明,土壤中的萘抑制了车前草的生长,降低了其对萘的修复效率,而适量浓度的硒可以缓解萘对车前草胁迫,提高其对萘的耐受性,从而增强车前草的植物修复效率。     

生物质炭对土壤中PAHs总量及有效性的影响研究

通过24周的土壤培养实验,研究了生物质炭添加量(0.1%、1.0%、2.0%)对土壤中菲和芘的化学可提取总量、挥发量及基于聚甲醛膜(POM)提取的生物有效性含量的影响。结果显示:与对照相比,添加生物质炭使土壤中菲和芘的总量分别下降了15.6%~25.0%和12.8%~30.3%,有效性分别下降了14.7%~37.3%和23.4%~49.8%;培养前6周,添加生物质炭使土壤中菲的挥发量显著减少了70.4%~72.4%,芘的挥发量减少了36.2%~48.9%,此后土壤中菲、芘挥发量趋于稳定,各处理间无显著差异(P0.05)。研究表明,生物质炭在降低土壤中PAHs的总量及有效性含量方面具有剂量效应,但对PAHs挥发量的抑制作用的剂量效应与PAHs的种类有关。     

基于信息扩散理论的广东大宝山地区土壤重金属污染评价

采用完全组合试验设计,比较了果壳有机肥（NM）、猪粪有机肥（PM）、污泥有机肥（SM）、腐殖土有机肥（HM）和蚯蚓土有机肥（EM）在不同用量下对不同污染程度土壤[外源添加（CH₃COOH）₂Pb溶液]中有效Pb的影响,并探讨了土壤有效Pb变化与Pb形态转化的联系。结果表明,施用有机肥能降低轻度、中度和重度污染土壤中有效Pb的含量,且随着有机肥用量增加降幅增大,其中在中度和重度污染程度土壤中尤为显著。各有机肥中以SM、PM处理的效果最为突出,其土壤有效Pb含量较对照分别降低24.22%~36.10%和19.33%~35.48%。5种有机肥处理土壤有效Pb含量都随时间呈现先上升后下降的变化趋势,在培养至10 d达到峰值,此后逐步降低并在60 d后趋于稳定,其变化动态与Pb各形态转化动态具有一致性。经有机肥处理后,轻度污染土壤中,碳酸盐结合态铅（Carb-Pb）含量降低5.36%~12.91%,有机结合态铅（OM-Pb）含量稍有上升,残渣态铅（Res-Pb）含量增加18.92%~45.47%;在中度污染土壤中,Carb-Pb含量稍有下降,Res-Pb含量显著增加24.30%~38.04%;在重度污染土壤中,Carb-Pb含量无显著变化,OMPb和Res-Pb含量都有大幅增加,其增幅分别为14.46%~41.06%和29.02%~56.29%。土壤中Carb-Pb对有效Pb具有显著正向贡献,而OM-Pb和Res-Pb表现为显著的负向贡献。研究表明,有机肥主要通过降低Carb-Pb含量而大幅增加OM-Pb和Res-Pb含量,使得土壤Pb的有效性显著降低。