酶与茶皂素组合液对重金属Cd和Pb复合污染土壤的生态修复作用

[目的]评价α-淀粉酶与茶皂素对污染土壤中的Cd,Pb洗脱效果,为重金属污染土壤的修复提供更准确的科学依据。[方法]以重金属Cd,Pb污染的耕作层土壤为研究对象,利用α-淀粉酶和茶皂素复合淋洗对Cd,Pb污染土壤进行生态修复,并测定土壤淋洗前后Cd,Pb形态的变化。[结果]在反应时间12h,pH 4.0,反应温度30℃,茶皂素溶液和酶溶液配比4∶1条件下,Cd,Pb去除率分别为88.87%,43.97%。通过对修复前后重金属的形态分析,发现酸提取态、可还原物态的重金属较容易去除,淋洗后土壤中Cd和Pb均达到土壤环境质量Ⅱ级标准。[结论]α-淀粉酶和茶皂素组合对土壤中Cd,Pb有明显的去除效果,起到协同、增强作用。表明α-淀粉酶和茶皂素组合在生态修复重金属污染的土壤方面具有一定的应用前景。     

酶强化茶皂素修复重金属污染土壤的研究

以多种重金属污染的土壤为材料,研究了生物酶、茶皂素和两者组合等处理方式对重金属的去除效果。结果表明:酶和茶皂素对土壤中重金属有良好的去除效果,起到协同、互补作用。采用响应面法优化反应条件,得到p H值4.0、反应温度35℃、茶皂素溶液和酶溶液配比3∶1的最佳淋洗修复条件,此时Cd、Cr、Cu、Ni、Zn去除率分别为88.87%、81.64%、43.33%、47.16%、62.03%,去除率的大小顺序为CdCrZnNiCu。酶与茶皂素组合淋洗液能有效去除酸提取态、可还原态和可氧化态的重金属,表明组合液在重金属污染土壤修复方面具有较好的应用前景。     

茶皂素对污染土壤中重金属的修复作用

采用振荡离心的方法研究了生物表面活性剂茶皂素在不同浓度、pH值和离子强度下对污染土壤中重金属去除效果的影响;并采用BCR法研究了茶皂素处理前后土样中各形态的重金属含量变化。试验结果表明:随着茶皂素浓度的增加,重金属的去除率随之增加,在茶皂素浓度为7%时,对供试土样中重金属的去除率达到最大值,去除率分别为Cd 96.36%,Zn 71.73%,Pb 43.71%,Cu 20.56%;随着土壤环境pH值的增加,重金属的去除率随之减少,适宜的pH范围在5.0左右;离子强度对Pb,Cu的去除效率影响不大,Zn,Cd的去除率随着离子强度的增加而减少。比较茶皂素处理前后土样中重金属各形态含量的变化,发现酸溶态的重金属更易被茶皂素去除,其次为可还原态、可氧化态和残渣态的重金属很难被去除。     

农田土壤重金属淋洗剂筛选与效应分析

为分析不同淋洗剂在不同淋洗条件下对重金属淋洗效果的影响,采用振荡淋洗法对比研究4种淋洗剂(柠檬酸(CA)、酒石酸(TA)、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)和氨三乙酸三钠盐(NTA))不同浓度、淋洗时间、pH和固液比对重金属复合污染农田土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的淋洗效果及单因素最佳淋洗条件下土壤淋洗前后重金属不同形态含量的变化。结果表明,CA和TA的最佳淋洗浓度为0.3mol/L,EDTA和NTA为0.05mol/L;CA和NTA的最佳淋洗时间为480min,EDTA和TA为720min;4种淋洗剂的最佳淋洗pH均为3,最佳固液比均为1∶20。单因素最佳淋洗条件下,EDTA对土壤重金属去除效果最佳,对Pb、Cd、Zn和Cu的去除率分别为67.4%,61.0%,13.8%和76.0%;NTA效果次之,去除率分别为41.6%,42.4%,9.9%和54.3%。土壤重金属去除率随淋洗剂pH的降低而升高,随固液比的增加而增加,随淋洗剂CA与TA浓度增大而增大。淋洗剂对土壤重金属的解吸动力学曲线符合准二级动力学模型,解吸过程为化学解吸,且解吸反应速率受土壤重金属含量与淋洗剂浓度控制。土壤重金属在淋洗剂作用下的解吸速率为Cd>Pb≈Zn≈Cu。EDTA和NTA淋洗显著降低土壤中Pb、Cd、Zn和Cu铁锰氧化态和有机结合态的含量,CA和TA显著降低Pb、Cd、Zn和Cu铁锰氧化态的含量。淋洗剂对重金属的去除效率为EDTA>NTA>CA>TA。     

不同pH值混合螯合剂对土壤重金属淋洗及植物提取的影响

为了得出混合螯合剂（MC）淋洗去除重金属的最佳pH值以及对后续植物提取重金属的影响,用Ca(OH)2将pH值为2.75的MC提高至pH值5、7和9,对重金属污染土壤进行了盆栽淋洗试验,而后种植东南景天（Sedum Alfredii）,测定淋出液及植物重金属含量。另外,通过浸提试验研究了含有不同阳离子的MC对重金属淋洗效果的影响。结果表明,pH值为5和7的MC显著提高了Cd、Pb和Cu的淋出率。与Na+、K+离子相比,Ca2+的存在能够提高MC对重金属的淋洗去除。pH值7和9的MC淋洗土壤后提高了东南景天的生物量,但是降低东南景天中Cd和Zn的浓度,导致其植物提取率低于无淋洗剂对照。在化学淋洗+植物提取联合技术中,Cd和Zn主要靠植物提取去除,植物提取率分别可达土壤Cd的30%～40%和土壤Zn的6.5%～6.9%;而Pb和Cu主要靠混合螯合剂淋洗去除,去除率分别为2.3%～2.6%和1.6%～2.0%。综合来说,如果需要同时去除Cd、Zn、Pb和Cu,降低土壤重金属有效态含量,用pH值9的MC淋洗土壤联合植物提取较为合适。     

工业废弃地多金属污染土壤组合淋洗修复技术研究

采用批量淋洗实验方法,对比了采用人工螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-Na2)和天然有机酸草酸(oxalic acid,OX)对工业废弃地污染土壤中重金属的去除效果,并采用不同浓度草酸和EDTA组合的两步淋洗法研究多金属污染土壤的最佳淋洗方式。结果表明,EDTA淋洗剂对土壤中Zn、Pb、Cu、Ni去除效果较好,而对Cr去除效果较差,实验条件下,EDTA对金属的去除率并未随着浓度增加而增加;相反,草酸对Cr去除效果较好,且去除率随着淋洗剂浓度的增加而增加,而对Zn、Cu、Ni的去除效果随着淋洗剂浓度增加而降低,对Pb的去除率非常低;采用先以0.20 mol L-1草酸提取2 h,再以0.01 mol L-1EDTA提取2 h的两步淋洗法可以达到对多金属同时去除,且对Zn、Cu、Cr、Ni的去除率明显高于单用草酸和EDTA,总去除率分别为Zn 75.21%、Pb 21.30%、Cu 59.81%、Cr 60.72%和Ni 62.10%,更为有意义的是两步淋洗法对非残渣态金属去除效果分别高达Zn 91.93%、Pb 57.75%、Cu 75.33%、Cr 73.94%、Ni 77.99%。利用不同化学淋洗剂对金属去除能力的差异进行组合的多步淋洗法是一种较为高效的去除工业废弃地污染土壤中重金属的化学淋洗修复方法。     

石灰水对混合试剂洗脱土壤重金属淋洗效果的影响

为了探索石灰水对混合试剂(MC)洗脱后土壤中重金属的淋洗效果,对重金属污染土壤进行了盆栽淋洗试验研究。结果表明:石灰水淋洗MC洗脱土壤,淋出液中Cd、Zn、Pb和Cu浓度均显著高于去离子水淋洗MC洗脱土壤,这主要由于石灰水提高土壤pH,释放土壤所吸附的络合态重金属,这种现象在酸性污染土壤中表现更明显。对于酸性污染土壤,可采用MC+石灰水+去离子水依次进行淋洗处理,其Cd和Zn去除率与MC+去离子水+去离子水依次淋洗处理相比提高22.6%和28.8%;对于中性重金属污染土壤,两处理间重金属去除率差异不显著。石灰水淋洗可提高土壤重金属去除率,并提高土壤pH,改善MC洗脱对土壤的酸化,有利于淋洗后土壤的农业利用。     

酒石酸与表面活性剂联合作用对土壤重金属污染修复行为的影响

为寻找新型无污染的淋洗剂,采用复配法将酒石酸与提取的茶皂素进行复配,制得酒石酸-茶皂素复配溶液,比较了酒石酸和酒石酸-茶皂素复配溶液的表面性能与重金属去除能力。结果表明,(1)酒石酸—茶皂素复配溶液CCMC值为0.05%,HLB值为24.29,优于酒石酸的CCMC值(0.10%)和HLB值(23.08);(2)通过对不同淋洗剂浓度、振荡时间、pH、离子强度、水土比对重金属Pb2+、Cd2+去除率的影响,得出去除Pb2+、Cd2+的最佳工艺为:振荡时间12h,质量分数7%,pH 5.0,Ca(NO3)2浓度0.01mol/L,水土比20∶1,在此条件下,2种螯合剂对重金属Pb2+、Cd2+去除率均达最高值,且酒石酸复配溶液对重金属Pb2+、Cd2+去除率高于酒石酸单一处理。     

EDTA和柠檬酸对污染土壤中重金属的解吸动力学及其形态的影响

利用批处理振荡解吸平衡法研究了0.05 mol/L的乙二胺四乙酸钠(EDTA)和柠檬酸对污染土壤中Cd,Pb,Cu,Zn的解吸动力学特征,并采用优化的BIER(European Community Bureau of Reference)连续提取法分析了EDTA和柠檬酸处理前后土壤中重金属形态和生物有效性的变化.结果表明,污染土壤中重金属Cd,Pb,Cu,Zn的解吸率随着解吸时间的延长而不断增加,但解吸速率随解吸时间的延长而不断降低.EDTA对Pb,Cu的解吸能力显著大于柠檬酸,柠檬酸对Zn的解吸能力显著大于EDTA,柠檬酸和EDTA对Cd的解吸能力相差不大.EDTA和柠檬酸对4种重金属解吸能力的顺序分别为:Pb＞Cd＞Zn＞Cu和CA＞Zn＞Pb＞Cu.双常数方程是描述污染土壤中Cd,Pb,Cu,Zn解吸动力学过程的最佳方程.EDTA去除的重金属主要以酸提取态和可还原态存在,柠檬酸去除的重金属主要以酸提取态存在.EDTA和柠檬酸处理后.污染土壤中Cd,Pb,Cu,Zn的生物有效性降低.     

混合试剂在不同电解质条件下对土壤重金属淋洗效果的影响

为了得出不同电解质(CaCl2和KCl)对混合试剂(EDTA和柠檬酸)去除土壤重金属的影响,对重金属污染土壤进行盆栽淋洗实验.结果表明,含电解质CaC12的混合试剂有利于去除酸性污染土壤中重金属;而含KC1的混合试剂有利于去除中性污染土壤中重金属.含电解质CaC12和KC1混合试剂[EDTA-+-CA+ 1/2(CaC12+KCl)]对土壤重金属的淋洗效果不明显;但电解质用量的增加(如EDTA+ CA+ CaCl2+KCl)提高了酸性土壤中Cd、Zn、Pb和Cu的去除率,提高幅度分别达22％,16％,18％和9％.Cd和Zn污染的酸性土壤,可用CA+ CaCl2+KCl混合试剂淋洗;但Pb和Cu的去除还要靠EDTA.中性重金属污染土壤可采用EDTA+ CaCl2+ KCl混合试剂淋洗.     

新型TSADA的合成及其土壤重金属污染修复行为

为提高茶皂素(TS)修复土壤重金属离子的能力,经水提-沉淀法从茶籽饼提取茶皂素,以其为原料设计合成新型绿色茶皂素基螯合剂(茶皂素-1-酰胺二乙烯三胺,TSADA),用FT - IR研究TSADA的结构,并对其表面性能进行研究.结果表明,其临界胶束浓度低于茶皂素,而亲水亲油平衡值、起泡力及稳泡性均优于茶皂素.同时考察了振荡时间、螯合剂浓度、pH值及离子强度对螯合剂去除污染土壤重金属率的影响,发现,TSADA去除重金属率随振荡时间、浓度的增加而升高,随pH值和离子强度的增加而降低.螯合剂去除Pb2+、Cd2+离子的最佳工艺为:振荡时间为12h,质量分数为7％,pH值为5.0,Ca(NO3)2浓度为10 mmol/L.此条件下2种螯合剂对土壤中Pb2+、Cd2+离子去除率均达最大,TSADA对Pb2+和Cd2+离子去除率均优于茶皂素;TSADA对Pb2+和Cd2+离子的最大去除率分别为67.3％和99.9％.     

赤泥颗粒对韭菜吸收污染土壤中铅锌的抑制效应研究

采用盆栽试验方法,通过添加赤泥颗粒修复铅锌污染土壤,按照火焰原子吸收分光光度法测定不同时期种植韭菜的土壤中重金属的含量,分析赤泥颗粒对土壤中重金属的钝化行为与机理,确定赤泥颗粒对土壤修复和对韭菜生长促进最佳的添加量。结果表明,赤泥颗粒能缓释OH-,促进重金属铅、锌化学形态转化和抑制生物吸收。铅、锌污染土壤修复的最佳赤泥颗粒添加量为5%,此时,土壤中铅、锌的生物有效态含量在修复期内分别降低了41.03%、26.55%;结合铅锌污染土壤修复与韭菜生长影响,初步确定赤泥颗粒的最佳施用量为1%,此时,土壤中铅、锌的生物有效态含量在修复期内分别降低了24.81%、15.9%;赤泥颗粒对铅锌污染土壤的修复能力大小为铅〉锌。     

新型茶皂素硫酸钠合成及其修复土壤重金属污染研究

经水提-沉淀法从茶籽饼提取茶皂素,以其为原料设计合成了新型绿色茶皂素基螯合剂(茶皂素硫酸钠)。对其表面性能进行研究发现,其表面张力低于茶皂素,而HLB值、起泡力及稳泡性均优于茶皂素。同时考察了振荡时间、螯合剂浓度、pH及离子强度对螯合剂去除重金属率的影响。结果表明,重金属去除率随振荡时间和浓度增加而升高,随pH、离子强度增加而降低。得出去除Pb2+、Cd2+离子的最佳工艺:振荡时间为12h,质量分数为7%,pH为5.0,Ca(NO3)2浓度为0.01mol/L,此条件下螯合剂对土壤中Pb2+、Cd2+离子去除率最大,茶皂素硫酸钠对Cd2+离子的去除率大于Pb2+离子,且茶皂素硫酸钠对此2种离子的去除率均优于茶皂素,尤其对Pb2+离子去除率改善效果显著。     

Chelate Agents Enhanced Electrokinetic Remediation for Removal Cadmium and Zinc by Conditioning Catholyte pH

The feasibility of using chelate agents to enhance the electrokinetic remediation of heavy metal contaminated soils has been investigated in this study. Chelate agents were used as washing solutions as well as purging solutions at the electrode compartments. The pH value of the soil significantly affects the removal of heavy metal ions. Due to electrolysis reaction pH increases near the cathode. Without conditioning of the pH value metals precipitate as hydroxides. This problem is solved by the addition of an acid in the cathode compartment. The heavy metals that are dissolved will move to either the cathode or the anode, depending on their charges. This paper presents the results of electrokinetic extraction of cadmium using acetic acid, citric acid and pyridine-2,6-dicarboxylic acid (PDA) as washing and purging solutions, and the removal of zinc using ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) and sodium metabisulfite (Na²S²O⁵) as washing and purging solutions, respectively. The results showed that the increased experimental time induced a higher removal efficiency of cadmium and zinc.     

蚯蚓在土壤重金属污染及其修复中的应用研究进展

蚯蚓作为主要的大型土壤动物类群,对土壤环境改善起到了重要的作用,本文在系统分析、归纳总结国内外相关领域研究成果的基础上,综述了蚯蚓在土壤重金属污染及其修复中的应用研究进展,主要包括:蚯蚓作为土壤重金属污染的指示生物,蚯蚓对重金属的富集与释放,重金属对蚯蚓生理生态的影响研究,蚯蚓在土壤重金属污染修复中的作用机制,蚯蚓与植物、微生物的协同作用,以及蚯蚓粪作为重金属污染修复剂的潜力分析等.在此基础上,概括提出了蚯蚓在重金属污染土壤修复领域面临的主要问题.     

皂角苷增强洗脱复合污染土壤中多环芳烃和重金属的作用及机理

通过增溶实验和土壤洗脱实验,研究了一种生物表面活性剂——皂角苷（saponin）对多环芳烃-重金属复合污染土壤的洗脱作用及机理。结果表明,皂角苷对菲、芘等多环芳烃有极强的增溶作用,当皂角苷浓度为0.04%时,菲、芘在液相中的表观溶解度分别增大了约22倍和128倍,因而皂角苷能显著增强多环芳烃污染土壤中菲、芘的洗脱,洗脱效率最大分别可达84.1%和81.4%,增大了约2倍和17倍。皂角苷可与重金属离子形成水溶性的络合物,从而增强洗脱重金属污染土壤中的Zn^2＋和Cd^2＋,在皂角苷浓度为0.4%时,Zn^2＋、Cd^2＋的洗脱效率分别可达93.0%和79.4%,增大了约75倍和8倍。皂角苷可同时洗脱多环芳烃-重金属复合污染土壤中的菲、芘和Zn^2＋、Cd^2＋,洗脱效率分别达87.6%、83.5%和92.3%、78.6%,重金属的存在略增大了皂角苷对菲、芘等多环芳烃的洗脱效率,但多环芳烃对Zn^2＋、Cd^2＋的洗脱效率没有明显影响。皂角苷可同时增强洗脱复合污染土壤中的多环芳烃和重金属,从而为多环芳烃-重金属复合污染土壤的修复奠定基础。     

土壤重金属生物淋滤修复过程中廉价碳源的筛选研究

在室内模拟实验条件下,重点研究了一步和二步生物淋滤过程中黑曲霉利用各种廉价碳源替代蔗糖产酸修复重金属污染土壤的效果。结果发现,杨树叶、桃树叶、土豆皮去除重金属效果较好。其中杨树叶对冶炼厂土壤中重金属去除率分别为Cu63．5％、Cd100％、Pb16．8％和Zn27％;桃树叶去除效果分别为Cu61．8％、Cd100％、Pb14．6％和Zn28．5％;土豆皮去除效果分别为Cu61％、Cd100％、Pb10．6％和Zn34％。廉价碳源的使用可降低污染土壤生物淋滤修复成本。