秸秆生物质炭吸附溶液中Cu2+ 的影响因素研究

生物质炭在吸附土壤中重金属和有机污染物方面发挥着重要作用,然而关于生物质炭吸附重金属的影响因素研究较少。以小麦和玉米秸秆为原料制备生物质炭,分析了生物质炭和溶液性质对水溶液中Cu2+吸附的影响。结果表明生物质炭可有效吸附Cu2+,且不易解吸。Cu2+吸附量随pH和Cu2+初始浓度的升高而增加;高温炭对Cu2+的吸附随离子强度增强而增大;柠檬酸抑制低温炭对Cu2+的吸附,而腐植酸促进Cu2+吸附;生物质炭灰分对Cu2+吸附无显著影响。     

土壤中多氯联苯的生物有效性及其影响机制研究

多氯联苯(PCBs)属于环境中广泛存在的持久性有机污染物(POPs),威胁生态系统安全与人体健康。为评价典型土壤中PCBs的生态风险,揭示其生物有效性以及影响生物有效性的分子机制将具有重要科学意义。本文以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为土壤模式生物,模拟土壤中6种典型PCBs化合物(PCB-18、PCB-20、PCB-28、PCB-101、PCB-105、PCB-114)的富集动力学过程,并分析了蚯蚓吸收累积对土壤中PCBs总量的影响。结果表明,对于PCB-18、PCB-20和PCB-28,蚯蚓富集15天能够达到动力学过程的近平衡状态,而PCB-101、PCB-105和PCB-114则在30天达到近平衡状态,这可能是由于分子体积增大致使PCBs自由穿越生物膜并为生物体有机脂相富集的过程受到一定程度的限制,吸收速率变慢。PCBs生物有效性与典型分子性质(α、Kow)之间高度线性相关,从微观层面上揭示了影响生物有效性的分子机制,进一步表明PCBs分子体积、分子极化率及其疏水作用是影响生物有效性的主要因子,为典型土壤中PCBs污染物的生态风险预测与评价提供科学依据。     

活化过硫酸钠氧化法修复DDTs污染场地土壤研究

本研究探讨了利用Fe2+活化过硫酸钠氧化修复长江三角洲地区某典型DDTs污染场地土壤的可行性。研究了不同因素对目标污染物去除效率的影响,包括起始pH与矿物耦合因素、过硫酸钠/Fe2+浓度比值因素和过硫酸钠浓度因素等。结果表明,当磁铁矿和赤铁矿投加到只含有过硫酸钠的泥浆体系时,在酸性和中性条件下都能显著提高DDTs的降解率(P0.01),并且pH 3.2条件时DDTs的降解率高于pH 7.7条件时的DDTs降解率;零价铁和菱铁矿因其二价铁含量较高,导致矿物近表面Fe2+过剩而消耗硫酸根自由基,进而降低了DDTs氧化效率。pH 3.2时,Fe2+/Na2S2O8的最优值为1/20,在此条件下0.16 mol/L的活化过硫酸钠反应24 h后得到DDTs最高降解率约为90%。同时还比较了活化过硫酸钠、过硫酸钠、Fenton试剂、H2O2、双氧化试剂(活化过硫酸钠与双氧水混用)和高锰酸钾6种氧化剂对DDTs氧化效果,评价了不同氧化剂的优劣之处。研究发现Fe2+活化过硫酸钠可以有效地降解DDTs的4种同系物,pH 3.2条件时6种氧化剂对DDTs的氧化降解率由大到小顺序为:活化过硫酸钠过硫酸钠Fenton试剂双氧化剂高锰酸钾H2O2。本研究结果表明活化过硫酸钠氧化法是修复DDTs污染场地土壤的有效方法,有较好的应用推广性。     

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。     

表面活性剂对老化土壤中PAHs的生物有效性的影响

采用聚2,6-二苯基对苯醚(poly(2,6-diphenyl-p-phenylene oxide),Tenax-TA)提取和蚯蚓(Eisenia Fetida)富集实验研究曲拉通-100(聚乙二醇辛基苯基醚,Triton X-100)、吐温-80(聚氧乙烯脱水山梨醇油酸酯,Tween-80)和羟丙基-β环糊精(HPCD)表面活性剂对老化农田土壤中多环芳烃(PAHs)可提取组分以及生物有效性的影响。结果显示,表面活性剂可以显著增加PAHs的可提取性和在蚯蚓体内的蓄积浓度;和对照相比,增加可提取性42.3%~269%,蚯蚓体内的蓄积量增加10%~340%。研究表明在使用表面活性剂进行土壤修复时老化PAHs类污染物可能重新释放到环境中并带来环境风险。     

有机肥对水稻中汞/甲基汞累积的影响

稻米对甲基汞的累积危害居民身体健康。本文通过施用厌氧腐熟有机肥的盆栽试验,探讨有机肥施用对水稻中汞-甲基汞累积的影响。结果表明,有机肥施用水稻土中甲基汞含量显著增加,对照(10.43μg/kg)1%豆饼粉肥(16.80μg/kg)1%鱼粉肥(24.10μg/kg)2%豆饼粉肥(33.53μg/kg)2%鱼粉肥(38.46μg/kg),可能是施加有机肥后,增加了土壤微生物数量,提高了酶活性,导致水稻土中甲基汞含量增加。有机肥施用后,水稻不同部位总汞累积差异显著,根部最高(2 812.83μg/kg),其次是糙米(336.78μg/kg)和茎叶(300.44μg/kg)。有机肥施用后,水稻不同部位累积甲基汞的能力不同,表现为糙米(180.06μg/kg)根(59.71μg/kg)茎叶(38.97μg/kg)。不同有机肥的施用均增加籽粒中甲基汞的含量,与对照相比,各处理增加量表现为1%豆饼粉肥(16.1%)1%鱼粉肥(19.3%)2%豆饼粉肥(41.5%)2%鱼粉肥(57.9%)。同时稻米中甲基汞含量与水稻土中甲基汞含量呈正相关关系。有机肥施用增加汞污染土壤水稻中汞与甲基汞累积,其可为合理施肥提供科学依据和理论指导。     

可溶性有机质对凹凸棒土负载铁/镍降解黄棕壤中BDE47的影响

多溴联苯醚(PBDEs)是一类广泛使用的溴代阻燃剂,在大气、水体、土壤、生物体等环境介质中普遍检出,严重威胁环境安全和人体健康。本文以凹凸棒土负载铁/镍材料(A-Fe/Ni)为修复剂,以普遍检出的2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE47)为模式化合物,开展了可溶性有机质(DOM)存在条件下,A-Fe/Ni对黄棕壤中BDE47的降解动力学过程研究,探讨了DOM对材料降解BDE47的影响机制。结果表明:A-Fe/Ni可高效地降解黄棕壤–甲醇/水体系中的BDE47,降解过程符合假二级动力学方程,BDE47可被降解成一溴~三溴联苯醚和联苯醚。体系中加入3种DOM(胡敏酸、柠檬酸和草酸)后,DOM在Fe/Ni颗粒表面形成钝化层,抑制了降解过程中的传质和电子传递作用,不同程度降低了A-Fe/Ni对黄棕壤–甲醇/水体系中BDE47的降解效率,并影响其降解产物物质的量的组成。实验结果为使用零价纳米铁及零价纳米铁基双金属材料修复污染土壤中PBDEs提供了理论依据和参考。     

表面活性剂及其复配对石油烃污染土壤的增溶效果

以石油烃污染土壤为研究对象，选择十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和聚氧乙烯失水山梨单油酸酯（Tween80）3种表面活性剂，通过批试验，考察3种活性剂单独使用及不同复配类型对土壤中石油污染物的增溶效果，并开展效果分析和适宜性评价。结果表明：（1）SDBS、SDS 和Tween80对污染土壤中石油烃增溶作用的最佳浓度分别为6、10和 15 g·L^-1，最佳固液比分别为1:15、1:20和1:15（g·mL^-1），最佳处理时间为12、12和24 h，3种表面活性剂在各考察因素范围内的增溶能力始终为SDBS > SDS > Tween80。由于非离子表面活性剂受土壤吸附影响更大，导致其有效作用浓度较低，故研究中选取的阴离子表面活性剂增溶效果均优于非离子表面活性剂。（2）阴-非离子表面活性剂的复配能够减少同类型表面活性剂之间的排斥作用， SDS、SDBS与Tween80复配后有协同增溶的效果，且体系中SDS、SDBS占比越大，石油烃的洗脱率也越高。因为结构性质差异，3种表面活性剂对石油烃表现出不同配合性，再与合适的电解质助剂Na₂SiO₃复配后，洗脱性能均得到了强化，依次为SDBS（97.56%）> SDS（97.24%）> Tween 80（92.71%），其中Tween 80在与Na₂SiO₃复配后增效最为显著，洗脱效率比单独作用时提高了25.41%。因此，在油污土壤增溶洗脱处理中，清洗剂的选择和科学复配是提高洗脱效率的关键。     

PBDEs好氧微生物降解动力学过程及热力学机制研究

多溴联苯醚(PBDEs)是一种曾在全球范围内被广泛使用的溴代阻燃剂,具有半挥发性、生物蓄积性、神经毒性和内分泌干扰效应等,严重威胁生态环境和人体健康安全。本研究选择典型好氧降解菌伯克氏菌属LB400,对环境中普遍检出的中低溴联苯醚开展了降解动力学过程研究,探讨了外加碳源作为共代谢底物对降解性能的影响,模拟计算了降解中关键反应路径热力学状态函数性质变化,以揭示其与表观降解速率常数k之间的相关关系。结果表明:联苯作为共代谢底物时PBDEs的去除效率最高,在降解菌的作用下,0~120 h内中低溴代PBDEs均能够发生降解,降解过程符合一级反应动力学。羟基化反应可能是PBDEs微生物降解过程的速控步骤,相比于间/对位取代,活性氧自由基如·OH更倾向于攻击苯环碳原子的邻/间位置,这为揭示PBDEs好氧微生物降解的分子作用机制,促进土壤中高效好氧降解菌的选育与污染修复应用提供了科学依据。     

肯尼亚水稻土和甘蔗地土壤中~(14)C-六氯苯和~(14)C-滴滴涕的自然消解

氯代持久性有机污染物的农田土壤污染呈现污染浓度低、面积大、新源污染不断输入的特点。农田土壤本身微生物种类丰富,对氯代有机污染物具有较大的降解潜力和未知性。本试验以典型高氯代和低氯代持久性有机污染物——六氯苯(HCB)和滴滴涕(DDT)为研究对象,结合~(14)C同位素示踪技术,研究HCB和DDT在热带水稻土和甘蔗地土壤的矿化现象,同时监测HCB和DDT在两种土壤中的挥发、降解产物以及结合残留。结果表明,经84 d好氧培养,HCB和DDT在两种土壤中的矿化量分别仅为0.14%和3%,低氯代有机污染物DDT的矿化速率显著高于高氯代有机污染物HCB。然而,两种土壤对HCB或DDT的矿化没有显著性差异。HCB或DDT在水稻土中的挥发量略微高于甘蔗地土壤,两种土壤中HCB和DDT的挥发量在0.1%~0.6%之间,表明挥发不是其主要的环境过程。在DDT污染水稻土和甘蔗地土壤中添加1.25%的堆肥增加了DDT在土壤中的矿化与结合残留,减少了DDT的挥发。本研究结果表明土壤在好氧条件下对氯代持久性有机污染物的自然消解能力非常弱,而有机肥的使用有助于土壤中持久性氯代有机污染物的矿化消除。