盐土植物提取修复重金属污染盐土研究进展

土壤盐渍化和重金属污染已成为世界性的环境问题,世界众多地区同时受到高浓度可溶性盐和重金属污染,其对人体健康构成严重威胁,盐土的重金属污染问题引起人们的广泛关注。与甜土植物相比,盐土植物可在含有高浓度Na+和Cl-的盐土中生存甚至旺盛生长,因此更利于植物修复盐土重金属污染。近年来,国内外众多学者相继开展了盐土植物修复重金属污染盐土的研究,一系列重要研究成果被报道,鉴于有关盐土植物提取修复重金属污染盐土的综述尚罕见报道,综述了盐土植物对盐和重金属胁迫的耐性机理、植物提取修复潜力及其影响因素的最新研究进展,并对盐土植物提取修复的可行性、植物修复效率、局限性和挑战进行了深入讨论,对未来研究方向进行了展望。以期为今后盐土植物提取修复盐土重金属污染提供有益参考。     

3种材料对高水位土壤返盐及植物生长的影响

采用土柱试验,模拟具有较高水位的盐渍土层,以碱茅作为供试植物,考察了4A沸石、电气石和粉煤灰对土壤的改良效果。结果表明,3种材料未能抑制土壤返盐,对植物的生长也未表现出促进作用。4A沸石使土壤变得紧实,甚至抑制碱茅的生长。电气石对土壤返盐和植物生长均无显著影响。粉煤灰加剧了土壤返盐,但也促进了碱茅的根系向盐度较低的深层伸展,从而缓解了盐胁迫。本研究认为,3种材料均不适合抑制土壤返盐和缓解盐对植物的胁迫,粉煤灰有助于抑制盐渍土的板结。     

天津大沽排水河沉积物典型持久性有机污染物的分布特征与来源解析

分别使用气相色谱质谱仪和气相色谱仪对2010年5月采集的天津市大沽排水河8个沉积物样的16种多环芳烃(PAHs)和7种有机氯农药(OCPs)进行了调查,结果表明,沉积物中PAHs的总含量范围为370～5607ng·g-1,平均浓度为2041ng·g-1,OCPs的总含量范围为42.2～680ng·g-1,平均浓度为222ng·g-1。对其组成特征及来源进行了分析,结果表明,沉积物中PAHs主要以3～4环为主,5～6环较少,沉积物中PAHs主要来自化石燃料的燃烧或交通源贡献,以及少量石油产品的输入。滴滴涕(DDT)及其代谢产物的含量明显低于林丹类物质(HCHs),HCHs有新的输入,DDT没有新的输入,其降解方式主要是厌氧降解。     

菲在不同性质黑炭上的吸附动力学和等温线研究

在300、500和700℃3种条件下加热木屑制备得到3种黑炭,并对其结构和组成进行了表征。通过吸附动力学实验和平衡吸附实验,研究了菲在这些黑炭样品上的吸附动力学和平衡吸附,分别应用拟一阶、拟二阶和叶洛维奇3种动力学模型及Freundlich吸附等温方程对实验数据进行了拟合。结果表明,菲在黑炭样品上的吸附可以分为极快吸附、快吸附和慢吸附3个阶段,拟一阶动力学和叶洛维奇动力学方程仅能对菲在黑炭上吸附动力学的某个阶段拟合较好,而拟二阶动力学模型可较好地拟合菲的整体吸附动力学过程。说明菲在黑炭上的吸附由多个过程控制,水膜扩散、吸附剂颗粒表面扩散和吸附剂内部微孔扩散等多个过程导致了其吸附动力学的复杂性。在快吸附阶段,菲在各个黑炭上吸附动力学的差异,主要受黑炭疏水性影响。Freundlich模型对吸附等温数据的拟合结果进一步证实,多环芳烃菲在黑炭样品上的吸附受多种机制影响。     

半透膜微萃取方法的建立及其在测定土壤间隙水中憎水性有机污染物的应用

提出了一种新型的基于半透膜被动采样技术的微萃取方法(semi-permeable membrane based micro-extraction,SPM-ME),并以菲为模型污染物,测试了SPM-ME用于测定土壤间隙水中自由溶解态憎水性有机污染物的可行性。结果表明,菲在该SPE-ME装置与水相间的平衡可在6h内达到,并且随着装置中三油酸甘油酯含量的增加,单元SPE-ME对于菲的富集系数也相应增加。该装置对土壤间隙水中菲的富集在10d内能达到平衡,整个过程主要受菲从土壤向间隙水的传质控制。该装置测得间隙水中菲的浓度与实际测得间隙水浓度十分吻合,而由传统的相平衡分配法计算所得间隙水浓度则高出实测值4～5倍。同时,该装置对体系中污染物的耗竭小于体系中污染物总量的1%。因此,SPE-ME是一种准确、有效、非耗竭式的微萃取技术。     

不同畜禽粪便好氧堆肥过程中重金属Pb Cd Cu Zn的变化特征及其影响因素分析

畜禽粪便中的重金属含量及其生物有效性是限制其农业利用的重要因素.采用好气模拟培养方法对6种畜禽粪便好氧堆肥过程中Pb、Cd、Cu、Zn的总量以及生物有效性动态变化进行研究探讨,并分析了影响重金属生物有效性的因素.结果表明,根据现有的国际以及我国农用污泥农用标准,某些粪便中存在着Cd、Cu、Zn含量超标,由于饲料受重金属污染的不同,造成不同畜禽粪便中不同的重金属含量差异性较大.堆肥过程中,由于挥发性物质的挥发作用,4种重金属含量均呈现增加现象,尤其是在0～14 d的堆肥中增加量最高;而生物有效性重金属占其全量重金属的比例呈现先增加而后下降的趋势,除仔猪粪外,堆肥均能降低重金属生物有效性部分的比例,这将有利于降低其农业利用的风险.温度和水溶性碳对堆肥过程中4种重金属的生物有效性部分重金属相对含量的变化有着显著的影响.     

海-陆交互作用与海岸带碳中和农业驱动

海岸带既是生态脆弱区也是低碳农业发展“前哨”。推动和发展碳中和农业符合时代所需,也符合绿色、可持续发展理念。基于此,本文阐述了在海岸带区域发展碳中和农业的相关问题和重要性。首先,本文阐释了海陆交互作用以及海岸带碳中和农业发展理念;然后,分析了海岸带碳中和农业驱动中的碳中和农业生物、人工光合作用与农业驱动以及该理念的工程化应用问题;最后,深入剖析了如何识别海岸带农业核心碳汇,包括原位监测、同位素标记与统计学分析方法,并在此基础上提出了农业碳汇增强技术,为后续海岸带碳中和农业的构建、发展和实践提供参考,同时对促进脆弱的海岸带生态系统的保护和绿色低碳农业的发展具有重要意义。     

纳米氧化物对美托洛尔生物富集的影响研究

为揭示氧化物纳米颗粒（NPs）对离子型有机污染物在水生生物体内富集的影响,本研究考察了两种典型的氧化物NPs对鲤鱼富集β-阻断剂美托洛尔的影响以及美托洛尔在鱼体内各部位的分布,并通过批平衡实验进一步探讨了吸附解吸与生物富集的关系。结果表明：NPs共暴露时,在摄取阶段结束时美托洛尔生物浓缩因子（BCF）值增加了2.39倍（TiO₂ NPs）和3.49倍（SiO₂ NPs）。净化阶段鱼体内的美托洛尔半衰期由20.09d缩短到8.39d（TiO₂ NPs）和6.13d（SiO₂ NPs）,净化结束时鱼体内的美托洛尔残余浓度则略有升高。NPs的共暴露未改变鲤鱼摄取美托洛尔的途径,但显著升高了鱼鳃和内脏中美托洛尔的浓度。相对于TiO₂ NPs,SiO₂ NPs对美托洛尔具有更强的、且不可逆的吸附,使用Freundlich模型拟合的lg K_F值分别为2.21（TiO₂ NPs）和4.47（SiO₂ NPs）。研究表明NPs能够通过吸附载带促进鱼体对美托洛尔的富集,吸附态美托洛尔主要通过摄食和鳃的呼吸作用随NPs进入鱼体内,由NPs携带进入鱼体内的美托洛尔一部分发生解吸从而被鱼体利用,未发生解吸的部分随NPs的排出被排出体外。     

生物炭固定化石油降解菌剂的制备

以前期筛选的高效石油烃降解菌多食鞘氨醇杆菌（ Sphingobacterium multivorum）为目标微生物,选择多种生物质材料（松针、玉米芯、草）为前体物制备生物炭载体,采用吸附法制备固定化石油降解菌剂,探索获得较高除油效果菌剂的制备条件。结果表明：以松针及其生物炭为载体的菌剂除油效果优于玉米芯系列和草系列;以生物炭为载体的菌剂除油效果优于以其前体物为载体的菌剂。由于玉米芯易在当地大量低成本获得,考察了玉米芯炭固定化菌剂的制备条件：300℃热解玉米芯4 h,以粒径＞200目的玉米芯炭为载体,投加量为1 g／100 mL的固定化培养基,菌接种量为5％,固定时间为18 h,转速160 r／min,温度30℃,离心后沉淀用无菌生理盐水清洗2次获得菌剂。该菌剂对5 g／L原油培养基的周除油率是47．6％～50．7％;菌剂含降解菌5．8×109 CFU／g,吸附法对菌的固定效率为80．7％,降解菌主要附着区域为玉米芯炭表面及孔。该菌剂可为进一步修复油田石油污染土壤提供技术支撑。     

生物炭及其复合材料的制备与应用研究进展

生物炭含碳量高,具有较大的孔隙度和比表面积,是天然的吸附材料,其吸附性能高、成本低廉,具有改良土壤、增加碳汇、修复环境污染等功能,被广泛应用于农业、生态修复和环境保护领域。近年来,越来越多的学者开始研究生物炭复合材料的制备,将生物炭与其他材料组合,利用物理、化学方法合成具有新性能、新结构的材料,提高吸附材料的性能。通过综述生物炭及其复合材料的制备、表征方法以及其在污染治理方面的应用,阐述了生物炭及其复合材料对水体和土壤中污染物的修复机制,在此基础上提出了将来研究高效生物炭吸附材料的重点和方向,以期为生物炭的大规模应用提供参考。