场地土壤-地下水污染物多介质界面过程与调控研究进展与展望

近年来，中国重点行业场地土壤-地下水重金属和有机污染物污染十分突出，已成为土壤环境治理修复亟待解决的重要问题之一。多介质界面是控制场地系统复合污染物环境行为的关键。因此，开展场地土壤与地下水污染物多介质界面过程与调控机制研究，对于认知场地污染成因与治理修复具有重要的科学意义。系统分析了国内外场地土壤-地下水污染物多介质界面过程与调控研究进展与发展趋势，指出了目前该研究领域中存在的科学与技术问题，提出了我国场地土壤-地下水污染物多介质界面过程与调控原理的研究思路与重点方向，以推动我国场地土壤和地下水环境科学理论与技术的发展。     

过一硫酸盐的化学氧化机理及在有机污染土壤修复中应用研究进展

基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术因反应快速高效、降解有机污染物效果优越，在环境修复领域拥有广阔的应用潜能。经过活化的PMS化学氧化技术在有机污染废水处理中被广泛应用，污染物的去除机制也在不断被发现并完善，其在有机污染土壤修复中也已得到应用。本文综述了PMS对有机污染物的化学氧化机制，分析了有机污染物降解的自由基和非自由基反应过程，探讨了不同活化方式(碱、过渡金属、碳基材料、辐射等)对PMS降解有机污染物的影响，阐述了PMS在有机污染土壤修复中的研究进展和存在问题，并进行了研究展望。     

石油污染物在土壤上的吸附/解吸实验研究进展

石油类污染物在土壤上的吸附/解吸影响到其污染特性、降解作用及对环境的毒害作用。研究者们从不同角度对石油污染物在土壤上的吸附/解吸特征、规律和机理等进行研究,为治理污染及修复已被污染的土壤提供了可靠的依据。本文综述了国内外对石油类污染物在土壤中吸附/解吸的实验研究的历史、已取得的成果以及具有代表性的实验,指出了现有实验研究中存在的问题及发展趋势。     

污灌与地下水污染

试验发现,利用仅经机械净化的污水进行灌溉时,对地下水的污染程度比利用经生物净化的污水时要轻些。原因是机械净化的污水中有机形态的污染物较容易被土壤和植物吸附,     

环境矿物材料在土壤环境修复中的应用研究进展

环境矿物材料(包括天然矿物及改性和人工合成矿物等材料)已经广泛应用到有机污染、重金属污染及病毒污染土壤中。本文在回顾环境矿物材料研究进展的基础上重点综述了环境矿物材料在修复重金属、有机污染物和病毒污染土壤中的应用。其中,重点论述了硅酸盐矿物、磷灰石、金属氧化物等天然矿物材料,以及改性和人工合成矿物材料在修复重金属污染土壤中的应用效果及其机理;同时阐述了硅酸盐矿物和金属氧化物在修复有机污染和病毒污染土壤中的应用效果及其机理;最后展望其主要研究方向。     

土壤环境中多环芳烃的微生物降解及联合生物修复

研究土壤环境中持久性有机污染物的生物降解及其生物修复技术是当今国际环境修复科学技术前沿领域的重要课题。本文重点论述了土壤环境中持久性有机污染物多环芳烃的微生物降解机理及其在生物修复中的应用等,并结合当前研究进展,展望了基于多种修复措施相结合的多环芳烃污染土壤联合生物修复工程技术的开发与应用前景。     

有机污染物根际胁迫及根际修复研究进展

根际环境及根际微生物是植物降解有毒有害有机污染物的基础。污染土壤植物修复的纵深研究产生了根际修复新技术。通过总结近20年来有机污染物胁迫的根际效应的研究,探讨了有机物污染士壤根际修复的可能性,为加强有机污染物在环境中的迁移、调控研究及土壤有机物污染的原位修复提供有利信息。     

生物炭吸附重金属机理及其应用技术研究进展

生物炭是以动植物残体等有机物料为原料,在缺氧的条件下经过高温热解得到的高度碳化的物质;因其具有优良的过滤和吸附特性而被应用于水体净化和重金属污染土壤修复。论文对不同原料加工而成的生物炭的物理化学性质差异、生物炭吸附重金属的机理及其在净化污水和修复重金属污染土壤上应用的研究进展进行综述,并对未来这一领域研究的发展方向进行了展望;指出生物炭具有巨大的利用价值和广阔的应用前景,但生物炭本身特别是改性后在吸附性能改变的同时是否会造成二次污染问题值得关注。     

持久性有机污染场地土壤淋洗法修复研究进展

持久性有机污染场地土壤淋洗法是污染场地土壤物化修复方法中一种常用的技术。淋洗法是指运用特定淋洗剂对污染土壤进行深度洗涤,通过分离净化淋洗剂,实现回用集成,达到去除土壤中污染物的目的,并最终安全化处置污染物和修复土壤的过程。本文根据污染场地土壤处理位置、淋洗剂种类和淋洗剂施用方式的差异,将持久性有机污染场地土壤淋洗法划分为不同的种类;总结了为达到高效去除土壤中污染物质,可运用多级淋洗方式、超声方式、电动力方式和化学氧化等方式实现强化修复效率;阐述了污染场地土壤质地、污染物性质、淋洗剂性质、淋洗条件优化以及淋洗剂回用效率等因素对淋洗修复整体效用的显著影响;同时指出了目前持久性有机污染场地土壤淋洗法存在的问题和今后国内外研究和应用的方向。综合考虑土壤淋洗修复技术适用范围和成本因素,认为淋洗法是一种较符合我国持久性有机污染场地土壤实情的修复技术,具有较强的针对性和较广泛的运用前景。     

污染场地研究现状与发展趋势：基于知识图谱的分析

为了解国内外污染场地相关研究状况,利用知识图谱工具VOSviewer、CiteSpace与Hist Cite对Web of Science核心合集数据库中发文的主要国家(地区)与机构、主要发文期刊、主要研究学者、重要文献和研究热点及其变化趋势等进行了计量分析。结果表明:(1)污染场地的研究涉及多个国家之间相互合作,发文机构中中国科学院、橡树岭国家实验室、滑铁卢大学、中国科学院大学与亥姆霍兹环境研究中心在该研究领域合作广泛。中国于近五年发文量超过美国,成为该领域发文最多的国家。(2)污染场地研究的主要发文期刊有Science of the Total Environment、Chemosphere、Environmental ScienceTechnology、Environmental Science and Pollution Research等,Naidu Ravi、Huang Guohe、Megharaj Mallavarapu等是该领域发文较多的研究学者。污染场地前十(TOP10)的重要文献中,生物修复相关内容中占据了较高比例。(3)关键词聚类网络主要可分为污染场地生物毒理研究、土壤重金属及修复技术、污染物环境行为及水体修复、有机污染物生物修复等4类。(4)文献计量的结果分析表明土壤与地下水均为污染场地有害物质重要承载体,污染场地中土壤和地下水具有一体性,如果忽视了对地下水中污染的修复,则可能会导致场地的二次污染。重金属与多环芳烃是污染场地重点关注的污染物,我国目前重金属污染防治工作依然不容乐观,需要进一步加强和落实相应工作。寻求高效绿色的修复技术仍是解决污染场地问题的一个重点,提升微生物修复技术在有机污染场地修复中的应用价值,具有重要意义。     

污染土壤的微生物修复原理与技术进展

微生物修复是土壤环境生物修复技术的重要组成部分,是最具发展和应用前景的生物学环保新技术.本文以土壤中重金属及典型有机污染物为对象,从土壤微生物与污染物质的相互作用入手,较为系统地综合评述国内外污染土壤的微生物修复原理与技术,并结合当前土壤污染的新特点,提出了需进一步认识和解决微生物修复过程中出现的新现象和新问题,以不断丰富和拓展土壤环境微生物修复范畴与内涵.     

土壤环境质量指导值与标准研究 Ⅱ.污染土壤的健康风险评估

快速城市化进程与工业发展，使得土壤污染日益严重。污染物进入土壤后，经水、气、生物等介质传输，通过饮水、呼吸、饮食、皮肤吸收等途径引起人体暴露，带来健康风险。污染土壤健康风险评估是制定土壤环境质量标准的基础，是一项新的环境管理技术与手段。我国污染土壤的健康风险评估还非常欠缺，为了推动其发展，本文讨论了其研究进展、方法、存在问题与发展趋势。当前，还缺乏准确定量的风险表征方法，评估过程中还具有较大不确定性。污染土壤的健康风险评估正在向多介质、多途径以及多种污染物暴露的方向发展，模型模拟的方法将会得到更多的应用。为了建立准确定量风险评估方法，在未来研究中需要加强对风险评估相关机理研究。这包括污染物的迁移传输规律、污染物的剂量一效应关系和人群生活方式等。     

Effectiveness of amendments to restore metal-arsenic-polluted soil functions using Lactuca sativa L. bioassays

Purpose

Because the success of the stabilisation of contaminants from amendments depends on the pollutants involved and the amendments used, the goals of this study were to assess whether selected amendments are able to restore highly polluted soils and to advance the knowledge of both the most suitable amendments to restore polluted soils and the most appropriate bioassays to estimate soil toxicity.

Materials and methods

An acidic and polluted soil from mining waste was amended with marble sludge, compost and iron in nine different combinations. The soils were placed in plastic pots and bioassays, including the different stages in the development of lettuce (Lactuca sativa L.), were carried out. Pore water was analysed at the different stages of the development of lettuce. At the end of the experiment, pollutant concentrations in lettuce leaf were analysed and the sequential extraction of trace elements was performed.

Results and discussion

The effectiveness of the amendments in reducing the toxicity of contaminated soils varied depending on the bioassay used. Marble sludge was the most effective in increasing pH and in reducing pollutant concentrations in pore water, clearly encouraging germination, root elongation and emergence. Throughout the emergence phase, marble sludge decreased in its effectiveness, probably because the pollutants precipitated as hydroxides and carbonates were taken up by the lettuce. In contrast, the compost began to improve the elongation of the seedling and the growth of lettuce. Although the amendments were effective in reducing the negative impact of pollutants in soils, none of them was able to successfully restore the functions of highly polluted soil.

Conclusions

The development of the plant until the end of the establishment phase is the best index to estimate soil phytotoxicity, although the effect on the health of potential consumers can only be evaluated from the toxic element concentrations in the plant. The uptake of pollutants stabilised by the amendments would explain why the reduction of easily available pollutant concentrations does not necessarily imply the restoration of the normal functioning of the ecosystem.     

改良剂对镉污染酸性水稻土的修复效应与机理研究

为探明田间条件下施用石灰、钙镁磷肥、海泡石和腐殖酸等改良剂对Cd污染酸性水稻土的修复效应和作用机理, 通过在Cd污染区建立田间小区试验, 研究了改良剂单施和与石灰配施对Cd污染酸性水稻土中Cd作物有效性的影响。结果表明, 施用改良剂有效地改变了土壤中Cd的存在形态, 除腐殖酸外, 其他改良剂均使土壤酸提取态Cd不同程度地转化为可还原态Cd和残渣态Cd; 施用改良剂可使0.1 mol·L^-1 NaNO₃和 0.01 mol·L^-1CaCl₂提取态Cd 降低26%~97%, 降低效果为石灰+海泡石>海泡石>石灰+钙镁磷肥>钙镁磷肥>石灰>石灰+腐殖酸>腐殖酸; 改良剂使水稻地上部分的Cd吸收量降低6%~49%。试验结果还显示, 施用改良剂提高土壤pH是引起土壤中Cd作物有效性降低的主要原因之一。根据田间试验的结果, 海泡石可推荐作为Cd污染酸性水稻土的改良剂, 而腐殖酸则不宜使用。     

我国稻田土壤镉污染现状及安全生产新措施

水稻是我国重要的粮食作物,由于受重金属污染威胁日益增大,其安全生产问题备受关注。通过综述我国稻田土壤及稻米镉污染现状、镉污染土壤改良剂研究进展以及稻米对镉富集的品种间差异,认为在土壤中镉的去除修复技术无法在短时间内实现的前提下,镉排异型水稻品种的筛选与利用是实现其安全生产的一个新的有效措施。在此基础上,配合一些污染土壤改良剂的使用,会进一步增强其安全生产水平。     

多环芳烃长期污染土壤的微生物强化修复初步研究

本研究通过室内模拟试验,以急性毒性较强的菲(Phe)和遗传毒性较强的苯并[a]芘(B[a]P)为代表性多环芳烃(PAHs)污染物,以不同C源、通气状况和水分条件为调控因子,对PAHs长期污染土壤的土著微生物强化修复进行初步研究。结果表明,搅动处理使污染土壤中Phe和B[a]P的降解率分别达59.44%和26.14%,而淹水处理使两者降解率分别达46.48%和13.27%。添加C源(淀粉和葡萄糖)处理提高了土壤中PAHs的降解率,且随着C源的施用量而增加。同时也发现污染土壤中PAHs降解菌和微生物总量呈正相关,并随着PAHs降解菌数量的增加,土壤中PAHs降解率也随之提高。可见,土壤中PAHs降解速率主要决定于PAHs的降解菌数量。     

微尺度重金属土壤化学研究进展与展望

土壤重金属污染是我国面临的重要生态环境问题,有效管控与修复重金属污染土壤有必要弄清重金属与土壤固相组分的作用机制。土壤组成多样、结构复杂、空间异质,加之土壤团聚体粒径大小不一,形成微观结构和表面性质各异的土壤微域,控制着重金属的形态转化及生物有效性。因此,深入认识微尺度的重金属土壤化学对于预测和管控土壤重金属环境化学行为至关重要。同步辐射X射线微探针(Microprobe)、X射线扫描透射显微术(STXM)及纳米二次离子质谱技术(Nano SIMS)等技术具有微纳米级空间分辨率,为在环境意义尺度上探究微尺度重金属土壤化学提供了独特的支撑平台。本文从环境土壤化学发展历程及当前发展瓶颈、现代微尺度分析技术及其在微尺度重金属土壤化学中的应用进展等方面综述,并对该领域未来的发展进行了展望。     

The effects of different amendments on the mobility and toxicity of nickel and copper in polluted soils

The efficiency of different amendments for the remediation of acidic sandy soils contaminated with heavy metals was assessed in a model laboratory experiment with podzols from the Kola Peninsula. The addition of SLOVAKITE®, lime, and vermiculite leads to significant reduction of the acidity and mobility of nickel and copper in polluted soils, as well as an increase in the length and phytomass of shoots and roots of Festuca rubra. The application of superphosphate for the remediation of soils that were polluted with nickel and copper was less helpful, while the apatite and zeolite additives were inefficient.     

Problems and prospects concerning the phytoremediation of heavy metal polluted soils: A review

The current state, problems, and prospects of phymoremediation of heavy metal polluted soils are analyzed. The main attention is paid to the phytoextraction and phytostabilization as the most widespread and alternative methods of soil phytoremediation. The efficiency of phymoremediation is related to the natural capability of plants for the accumulation and translocation of metals, their tolerance to a high content of metals, the plant biomass, and the amendments applied. The advantages and disadvantages of phytoremediation as compared to other methods of remediation of polluted soils in situ are considered. Examples of successful phytoextraction and phytomining for cleaning up of contaminated soils in Rasteburg (South Africa) and the phytostabilization of technogenic barrens nearby the copper-nickel plants in Sudbury (Ontario, Canada) and in the Kola Subarctic (Russia) are presented.