土壤砷污染及其修复技术的研究进展

土壤砷污染已成为严重的环境和公共健康问题,日益受到人们的密切关注。综述了土壤砷污染的现状、来源及其危害,同时探讨了土壤砷污染的物理化学修复和生物修复（特别是植物修复）技术的研究现状;并对今后砷污染修复研究方向进行了展望。     

化学萃取修复砷污染土壤的研究进展

因含砷化学品的使用引发重大砷污染事件时有发生,而土壤是其最大的受害者。土壤中的砷会在农作物体内富集影响其生长并可通过食物链进入人体对人类健康造成的严重的危害。因此有必要寻找一种快速高效的方法对砷污染土壤进行修复。化学萃取修复技术具有可修复严重砷污染土壤,效率高,修复时间短,操作简单等优点,目前应用的较广泛。本文综述了化学萃取技术的原理、步骤、过程以及砷污染土壤的化学萃取修复技术中一些对砷萃取效率的影响因素,指出了化学萃取修复技术可能的改进方向为砷污染修复的进一步研究提供了理论依据。     

土壤——水环境中二苯砷酸污染及其修复研究进展

化学武器残留的二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)引起的土壤—水环境砷污染事件近年来受到广泛关注。国内外学者对土壤—水环境中DPAA的分析方法、污染状况、迁移转化和修复技术等的研究已取得一定进展。鉴于DPAA污染问题的严峻性和污染修复的迫切性,本文通过系统调研并结合笔者的研究工作,综述了土壤-水环境中DPAA分析方法、来源及污染状况的研究进展,探讨了DPAA吸附/解吸、迁移、转化过程及其关键影响因素和作用机制,阐述了对其污染的物理/化学、生物学修复机理研究;认为建立DPAA污染数据库,开展宏观及微观尺度上DPAA环境行为特征的研究,并系统构建DPAA污染的修复技术方法体系将是该领域今后研究的重点。同时,展望了未来的研究方向,旨在为促进土壤-水环境中DPAA污染及其修复的深入研究、有效降低DPAA的环境健康风险提供理论参考。     

土壤放射性核素铯污染修复研究进展

本文介绍了放射性核素铯在土壤中的迁移规律,总结了土壤放射性核素铯污染的修复方法。以日本福岛核事故后土壤放射性核素铯污染修复为例,重点阐述了铲土去铯、深翻客土去铯、悬土去铯及植物修复去铯等方法的修复过程及效果,并就土壤铯污染所面临的问题及土壤修复方法前景进行了展望。     

环境中砷元素的分布、化学形态、生物毒性及其污染治理

近年来,由于人类的工农业活动影响,砷污染已经成为一个全球性的环境与健康问题。在物理、化学和生物等作用下,环境中的砷表现出不同的化学形态,砷对生物的毒性与之有着密切联系。环境中的砷通过饮食、饮水、呼吸和接触皮肤等方式进入人体,产生急性或慢性中毒。对于治理和修复已遭受砷污染的环境,目前有一些成熟的治理和修复技术,其中超砷富集植物的发现,植物修复技术被认为是一种修复土壤砷污染的有效技术。     

砷-重金属复合污染土壤稳定化材料研究进展

我国土壤重金属污染现状十分严峻,多金属复合污染,尤其是砷-重金属复合污染普遍存在,治理难度大。土壤中累积的多金属污染物严重威胁土壤健康、农产品安全与人居环境安全。因此,多金属复合污染土壤修复是土壤污染治理和风险防控的重要命题。固化/稳定化技术是我国最为广泛使用的污染土壤修复技术,通过投加稳定化材料,降低多金属污染物在土壤中的可迁移性与生物有效性,从而实现多金属污染物暴露途径的有效阻断。对砷-重金属型复合污染土壤的稳定化作用机理进行了详细阐述并梳理了应对砷-重金属复合污染土壤的新型修复材料。砷与其它重金属的协同稳定化主要通过表面络合与沉淀作用实现。富含铁、钙元素的材料对这种类型土壤的稳定化具有优异的作用效果。砷-重金属协同稳定化材料的修复效果取决于稳定化材料的类型、复合污染物的种类、材料施用量、土壤条件(如pH,氧化还原电位、阳离子交换量等),其中pH和土壤可溶性有机质含量对稳定化效果有显著的影响。本文发现,功能化生物质复合材料、工业固废基材料、改性复配天然矿物等绿色修复材料是近年来研究的热点。未来的研究亟须考虑砷与重金属污染物协同稳定剂的长效性,以及通过大田试验验证新型材料的应用潜能。     

丛枝菌根与土壤修复

菌根是真菌与植物根系所建立的互惠共生体, 其中以丛枝菌根在自然界中分布最广。近年来,随着菌根研究的发展,丛枝菌根在土壤修复中的应用日益受到人们的关注。本文综述了丛枝菌根在土壤重金属污染、有机污染、放射污染以及土壤退化修复中的作用,并对当前研究中存在的问题和未来发展前景作了探讨。     

镉砷复合污染水稻土原位钝化修复技术研究进展

随着工农业的发展,稻田土壤正面临严重的重金属污染问题,水稻作为南亚和东南亚的主要粮食作物,稻米安全问题显得尤为突出。镉和砷两者在生物地球化学循环上有明显差异,因此镉和砷复合污染水稻土的修复一直是一个棘手的问题。综述了镉砷复合污染水稻土原位钝化技术的研究现状,将钝化技术梳理为氧化还原型、微生物转化累积型、材料型和耦合钝化技术四类。氧化还原型钝化技术重点指出稻田水分调控驱动的氧化还原电位Eh和pH变化、不同元素的生物地球化学循环、有机质等对镉和砷的迁移转化机制;微生物转化累积型钝化技术重点阐明功能微生物对砷和镉的吸收、转化、区室化、菌表吸附等作用机制;材料型钝化技术重点分析现有钝化材料的分类及其与镉和砷的固定化机制;耦合型钝化技术重点总结上述三种技术综合体系下,镉和砷的协同钝化应用。同时对未来镉砷复合污染水稻土的原位钝化修复提出展望,进一步探讨了镉砷在稻田土壤生物地球化学循环过程涉及的新型机制研究方向、修复钝化技术的创新延展趋势;期望在稳产、增产的基础上,寻求一种深度融合现代农业生产模式、保障稻田安全利用的土壤钝化改良技术体系或模式。     

壳聚糖修复重金属污染土壤的研究进展

壳聚糖是一种来源广泛、具有良好的生物相容性、生物降解性的高分子材料,其含有大量氨基、羟基等活性基团,能与重金属离子进行螯合,发生吸附作用。壳聚糖还具有改良土壤、促进植物生长,诱导植物抗逆的作用,在重金属污染农田土壤修复中具有独特的应用优势。综述了近年来国内外有关壳聚糖修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了壳聚糖对土壤重金属污染修复的潜力,阐述了壳聚糖在重金属原位钝化修复、土壤淋洗修复、强化植物提取修复三个方面的应用,并指出壳聚糖在重金属污染土壤修复中存在的问题以及对其在未来修复重金属污染土壤的发展进行了展望,以期为壳聚糖重金属修复技术的推广和应用提供参考。     

石油污染土壤的生物修复研究进展

对于石油污染土壤的修复,其生物修复具有环境友好、费用较低等特点,是最具应用前景的土壤修复技术。本文较全面地介绍了石油污染土壤生物修复的影响因素、石油污染土壤的生物修复技术,并对该领域今后的研究重点进行了展望。     

地球化学工程技术修复农田土壤重金属污染研究进展

随着我国农田土壤重金属污染的加剧,传统的物理、化学和生物修复方法不能完全满足农田土壤修复的要求,亟待寻找高效稳定、成本低廉且无二次污染的农田土壤修复技术。地球化学工程技术即是遵循这一理念的修复技术之一。本文就地球化学工程技术在农田土壤修复中的应用现状与阶段性成果进行了回顾,着重概述了地球化学材料固定与钝化,地球化学工程阻隔,地球化学转化、吸收与浓集以及地球化学自然降解与衰减等4类技术在土壤修复中的研究进展和实践成果。并在此基础上讨论了应用地球化学工程技术进行农田土壤修复的优势和不足,展望了地球化学工程技术修复农田土壤的应用前景和发展趋势,提出注重多种修复技术的联合使用、开发功能化纳米材料与磁性纳米复合材料进行修复及加快土壤修复理论成果转化的研究方向。     

铁氧化物固定土壤重金属的研究进展

铁氧化物及其前体在重金属污染土壤的原位修复方面已得到广泛应用,它既可单独使用亦可与其他钝化剂联用。尽管应用铁氧化物修复重金属污染土壤取得了部分成功,但对长期、大规模应用的效果及其稳定性等,目前尚缺乏统一的认识。在对铁氧化物修复重金属污染土壤研究结果进行归纳总结的基础上,探讨了植物和微生物对铁氧化物稳定砷效果的影响,旨在为污染土壤修复提供理论支撑。     

重金属污染土壤的螯合剂诱导植物修复研究进展

植物修复作为一种生态友好型原位绿色修复技术成为重金属污染土壤修复研究的热点。然而,目前最具有推广价值的超积累植物因生物量低、生长缓慢、对重金属的积累具有专一性等缺点,大大限制了植物修复技术在重金属污染尤其是复合重金属污染土壤治理方面的推广应用。利用生长速度快、生物量大的普通植物借助其它技术辅助的联合植物修复便成了有效可行的替代途径和研究焦点。近年来,金属螯合剂诱导的化学-植物联合修复技术备受关注。本文综述了螯合剂诱导植物修复技术的研究进展、修复机理和目前存在的问题,并对该项技术的未来研究方向给予了展望。     

应用灰色关联度法评价砷污染土壤修复效果

采用盆栽试验进行砷污染土壤修复研究,根据4种不同改良剂对土壤修复的效果来评价改良剂的优劣,确定土壤修复最优模式.并采用灰色关联分析和聚类分析评价方法,以生菜生物量、农艺性状和生菜砷吸收量等为指标,对污染土壤修复贡献值进行定量分析和聚类评价.结果表明,磷石膏(20 g/kg)处理关联度值r=0.824最大,聚类分析为最优,是修复砷污染土壤的最优改良剂处理.     

Bioremediation of Arsenic-Contaminated Water: Recent Advances and Future Prospects

Arsenic contamination of groundwater and surface water is widespread throughout the world. Considering its carcinogenicity and toxicity to human and animal health, remediation of arsenic-contaminated water has become a high priority. There are several physicochemical-based conventional technologies available for removing arsenic from water. However, these technologies possess a number of limitations such as high cost and generation of toxic by-products, etc. Therefore, research on new sustainable and cost-effective arsenic removal technologies for water has recently become an area of intense research activity. Bioremediation technology offers great potential for possible future application in decontamination of pollutants from the natural environment. It is not only environmentally friendly but cost-effective as well. This review focuses on the state-of-art knowledge of currently available arsenic remediation methods, their prospects, and recent advances with particular emphasis on bioremediation strategies.     

Electrokinetic-enhanced remediation of actual arsenic-contaminated soils with approaching cathode and Fe0 permeable reactive barrier

Purpose

The aim of this study was to investigate the remediation efficiency of actual arsenic-contaminated soils by electrokinetic (EK)-enhanced remediation with approaching cathode and Fe⁰ permeable reactive barrier (PRB).

Materials and methods

Experiments were conducted in a lab-made apparatus consisting of the anode reservoir, the soil specimen chamber, and the cathode reservoir.

Results and discussion

In this study, the enhanced combination methods (approaching cathode and Fe⁰-PRB) were assisted for EK remediation of actual arsenic-contaminated soils under a voltage gradient of 1 V/cm and a treatment period of 96 h. Experimental results showed that arsenic accumulated in the anode sections (I, II) of the soil by employing EK alone with an arsenic removal rate of less than 5%. In contrast, EK-enhanced remediation with either approaching cathode (EK/AC) or Fe⁰-PRB (EK/PRB) reduced the arsenic concentrations in both central and anode sections of the soil and afforded the removal rates of 20% in both cases. However, EK-enhanced remediation with the combination of approaching cathode and Fe⁰-PRB (EK/PRB/AC) reached the removal efficiency of 45% without arsenic accumulation in any soil sections. This phenomenon is mainly caused by the approaching cathode that creates an alkaline environment to promote the migration of arsenic, as well as PRB filled with Fe⁰ that achieves the adsorption and immobilization of arsenic.

Conclusions

The highest remediation efficiency was achieved in the EK/PRB/AC test, which was attributed to the fact that the combination of this two methods solved the problem of arsenic accumulation in treated soil and ensured a more thorough arsenic removal. Furthermore, enhanced remediation efficiency does not elevate the costs.

     

纳米材料在污染土壤修复及污水净化中应用前景探讨

近年来,寻求环境友好型的污染土壤与污水净化高效修复剂成为国内外环境科学研究新的热点。随着环境分子科学的快速发展,纳米材料在污染环境修复研究中的应用越来越受到重视,纳米颗粒由于具有巨大的比表面积和微界面特征,可以强化多种界面反应,如对重金属离子及有机污染物的表面吸附、专性吸附及增强的氧化-还原反应等,在重金属及有机污染物等污染土壤及污水治理中有望发挥重要作用。本文综述了目前国内外利用纳米材料进行污染土壤修复及污水净化的应用研究进展,并展望了该研究领域的不足及研究前景,以期为该研究领域的进一步深入拓展新的思路。     

我国农药生产场地污染土壤修复技术研究进展

我国是农药生产和使用大国,随着“退二进三”、“退城进园”等政策的深入实施,在许多城郊等地出现了大量由于企业关闭、搬迁遗留下的农药污染场地,这些场地土壤中残留有高浓度高毒性复合农药污染物,给生态环境安全和人体健康带来了较严重的风险隐患。随着《中华人民共和国土壤污染防治法》的颁布和实施,加速开展针对这类农药污染场地土壤修复技术的研究十分必要和迫切。在介绍农药污染场地现状的基础上,综述了近年来我国农药污染场地土壤物理、化学及生物修复技术的研究进展,指出现有研究的不足,在预测未来修复技术的发展趋势的同时提出了相关建议,以期为我国农药污染场地土壤绿色修复技术的发展提供科学依据。