鼠李糖脂淋洗修复重金属污染土壤的工艺条件优化研究

以湖南某冶炼厂周边重金属-砷复合污染土壤为对象,应用表面活性剂鼠李糖脂为主要淋洗剂,研究了不同pH值、温度和淋洗次数等工艺条件对重金属及砷淋洗效果的影响。结果表明:Zn、Cd、As在淋洗剂pH为2时提取能力最高,分别可达397、30、21 mg·kg^-1,但Cu的洗脱能力随着pH值的升高而增加;淋洗剂对Cd、Zn、Cu、As的洗脱能力在40 ℃时达到最大值,在30 ℃时淋洗液中Pb浓度最高,为54 mg·kg^-1;多次淋洗有助于土壤中重金属及砷的洗脱,Pb、Cd、Zn、Cu、As的3次淋洗效率分别可达23.1%、53.8%、44.7%、63.2%和34.4%;淋洗后土壤中重金属的酸可提取态、氧化物结合态及有机物结合态浓度大幅降低,砷的残渣态和氧化物结合态浓度明显下降。试验研究确定的最优淋洗条件为污染土壤淋洗修复工程应用提供了可借鉴的工艺参数。     

鼠李糖脂与EDDS强化黑麦草修复重金属复合污染土壤

通过盆栽试验,研究了鼠李糖脂和EDDS对黑麦草生长与吸收土壤重会属Cu、Zn、Ph和Cd,以及对土壤酶活性的影响.结果显示,向重金属复合污染土壤中施加1 g·kg-1的鼠李糖脂将显著降低黑麦草地上部的生物量.EDDS比鼠李糖脂具有更强的溶解土壤Cu、Zn、Pb和Cd的能力;同时施加1 g·kg-1的鼠李糖脂和0.4 g·kg-1的EDDS大幅增加了土壤溶液中Cu、Zn、Pb和Cd的浓度,显著增加了黑麦草地上部植株中Cu、Zn、Pb和Cd的含量,促进了土壤脲酶和脱氢酶的活性.鼠李糖脂与EDDS易生物降解,环境风险小,用于黑麦草修复重金属复合污染具有很大的修复潜力.     

鼠李糖脂-混合降解菌强化三角梅去除土壤中对硫磷

在温室盆栽条件下,通过单独或联合添加生物表面活性剂鼠李糖脂(RH)和接种混合降解菌(DB),研究了生物表面活性剂-微生物对三角梅修复对硫磷污染土壤的强化效果。结果表明,添加鼠李糖脂和接种混合降解菌可以促进三角梅的生长,特别是对植物根部促进作用显著(P0.05),而种植三角梅使土壤中对硫磷的去除率提高了1.6倍。添加鼠李糖脂、接种混合降解菌可以促进三角梅对土壤中对硫磷的去除,50 d后去除率分别达到73.01%和77.13%,高于对照组(63.23%);两者的联合作用使土壤中对硫磷的去除率达到91.96%。三角梅从土壤中吸收的对硫磷主要积累于根部,对照组中三角梅地上部、根部对硫磷的积累量分别达到153.59、289.57μg·g~(-1),添加鼠李糖脂、接种混合降解菌显著降低了三角梅体内的对硫磷积累量(P0.05)。同时发现,三角梅的存在显著提高了土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性(P0.05),添加鼠李糖脂和接种混合降解菌可以在不同程度上提高土壤中酶的活性。     

鼠李糖脂-海水洗涤原油污染砂土及土壤淋滤脱盐研究

利用两种砂土(一种土壤颗粒较大,一种土壤颗粒较小)分别与原油制备了两种模拟石油污染土壤(OCS),利用生物表面活性剂鼠李糖脂(RL)和海水洗涤处理OCS,考察了海水洗涤后土壤的盐含量以及淡水淋洗脱盐情况。结果表明,与RL和淡水洗涤液相比,RL和海水洗涤的洗涤脱油高,且RL用量较少。土壤性质不同,则洗涤工艺不同,各操作参数对洗涤脱油的影响程度不同。海水洗涤会使砂土的盐碱化加重,淡水洗涤可有效缓解土壤的盐碱化程度。因此海水洗涤适合在沿海地区雨水充沛的情况下进行。     

鼠李糖脂二糖脂强化酶解木质纤维素

将经过纯化的鼠李糖脂二糖脂添加于纤维素酶酶水解试验中,以稻草、竹叶为底物,分析水解过程中纤维素酶酶活(以FPA计)及还原糖浓度的变化特征,探讨和分析鼠李糖脂二糖脂对稻草和竹叶中木质纤维素水解产还原糖能力、纤维素酶活的稳定性、发酵液表面张力和pH值的影响作用.结果表明,添加鼠李糖脂二糖脂对木质纤维素类底物酶水解过程中还原糖浓度的增加、酶活稳定性的提高有明显的促进作用,并且其促进作用随着表面活性剂添加量的适量增加而增强,当添加量为0.24%时,稻草和竹叶还原糖的产量分别提高了17.19%和27.68%.此外,水解反应结束后,加入鼠李糖脂二糖脂的水解液表面张力值显著降低,且随着添加量的增高而降低,当添加量为0.24%时,可分别降至63.4和60.8mN·m~(-1)左右,而pH值的变化微小.     

鼠李糖脂防治植物真菌病害研究进展

鼠李糖脂是一种环境友好型生物表面活性剂,在环境保护、食品、医药以及病虫害防治等方面具有广阔的应用前景。综述了鼠李糖脂在植物真菌病害防控上的应用及研究进展;从水解真菌孢子、改变真菌细胞膜通透性、诱导植株产生防御反应等3个方面探讨了鼠李糖脂对植物真菌病害的防治途径;指出了目前在农业上应用鼠李糖脂所遇到的问题和困难,并对鼠李糖脂作为生物农药在防治植物真菌病害的应用进行了展望。     

产物诱变选育鼠李糖脂高产菌株的研究

对鼠李糖脂生产菌种假单胞菌Pseudomonas sp. sy3进行自身产物诱变选育高产菌株,并对生产鼠李糖脂的培养基和发酵条件进行了研究.经过鼠李糖脂产物诱变,获得1株鼠李糖脂产量较高的正突变株322,该突变菌株鼠李糖脂产量达到27.5 g/L,比出发菌株提高了57.14;.     

预处理酸沉淀冷冻干燥法提取鼠李糖脂新工艺

利用铜绿假单胞菌在以豆油为唯一碳源的培养基中发酵生产鼠李糖脂(RL),采用预处理、酸沉淀和冷冻干燥的新工艺流程从发酵液中提取RL.通过平行及正交试验探讨了用新工艺提取RL的工艺条件.试验结果表明,与传统方法提取的RL相比,新方法提取的RL纯度更高,且产量提高了8.8 g/L.由于传统工艺需要大量氯仿和甲醇等有毒溶剂用于RL的萃取,而新工艺不需要这些有毒物质,因此,本研究提出的新工艺为绿色提取工艺.     

鼠李糖脂对餐厨垃圾厌氧发酵过程中水解酶活性的影响

水解酶的活性直接影响有机物厌氧分解的效率,为了研究生物表面活性剂对有机废弃物厌氧发酵过程的影响,以餐厨垃圾为发酵原料,添加生物表面活性剂鼠李糖脂,添加量分别为发酵物总量的0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%,35 ℃下发酵25 d,测定发酵过程中淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶的活性变化情况。结果表明,鼠李糖脂添加量为0.01%~0.03%时,餐厨垃圾发酵累积产气量随添加量的增加有较大幅度提高,添加量超过0.03%后,产气量与对照相比增加到40%以上,但增加幅度放缓甚至略有降低。鼠李糖脂添加量达到0.03%以上时,COD去除率接近70%,TS(总固体含量)降解率增加到30%以上,VS(挥发性固体含量)降解率增加到50%左右。鼠李糖脂添加量在0.01%~0.03%范围内时,四种水解酶的活性与添加量的增加成正比,添加量达到0.03%时,纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性峰值分别比对照提高60.23%、30.47%、38.51%和36.16%,此后酶活增幅不明显。综上结果表明,添加鼠李糖脂可以提高餐厨垃圾厌氧发酵过程中的水解酶活性,适宜的添加量应为0.03%左右。     

HPAA、MSA和SPP 3种可生物降解螯合剂对污染土壤中重金属的淋洗效率

【目的】土壤淋洗是快速去除污染土壤中重金属的实用修复技术之一,但成本低廉、高效且环境友好淋洗剂的研究报道仍然较少。【方法】采用振荡淋洗法研究了2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、巯基琥珀酸(MSA)和十水焦磷酸钠(SPP)3种生物易降解螯合剂在不同浓度、pH及时间下对两种污染土壤中重金属的淋洗效率。【结果】3种试剂对土壤Pb、Cd和Zn的去除率随浓度增加而逐渐提升(P0.05),且总体上HPAA和MSA的去除率优于SPP。在淋洗浓度为0.05 mol/L,p H值为4和时间为60 min条件下,HPAA对两种土壤Pb、Cd和Zn的去除率分别为3.69%～18.44%、21.74%～38.34%和19.17%～52.95%,而MSA相应是25.91%～39.86%、11.84%～17.03%和19.37%～38.25%。它们对重金属的去除率随淋洗液pH值的升高而呈现不同的变化趋势,随淋洗时间的延长呈准一级动力学和准二级动力学反应过程。因此,HPAA和MSA是可适用于去除复合污染土壤中Pb、Cd和Zn的两种淋洗剂。     

陕西省采矿业污染农田土壤中Cd、Pb的释放特征

【目的】研究陕西省采矿业污染农田土壤中Cd、Pb的分布及其释放特征。【方法】以采自陕西凤县、潼关、洛南某铅锌矿区污染农田土壤(FX、TG、LN)为研究对象,测定不同粒径土壤中Cd、Pb的总量和有效态量,并对不同农田土壤中Cd、Pb的化学形态进行了探讨,采用批处理法对FX、TG、LN土壤中Cd和Pb的释放动力学特征进行了分析。【结果】3个矿区污染农田土壤Cd总量均严重超标,TG和LN土壤Pb总量也达超标水平,FX、TG和LN土壤中Cd、Pb总量分别达到了107.84,218.62,179.29mg/kg及208.93,2 216.61,1 046.24mg/kg。3种土壤不同粒径土样中Cd、Pb总量均随着土壤粒径减小而增加,3种土壤Cd、Pb有效态量从大到小依次为TGLNFX。FX、TG、LN土壤中Cd有效态量分别为11.59~16.73,21.10~23.07,16.01~16.73mg/kg;Pb有效态量分别为18.30~25.05,140.22~210.59,25.81~44.06mg/kg。化学形态分析表明,在3种土壤中Cd、Pb均以碳酸盐结合态和硫化物态为主,水溶态所占比例较小;在FX土壤中未检测到水溶态Cd和Pb,在LN土壤中未检测到水溶态Pb。在污染土壤中水溶态Cd、Pb的释放基本在12h以后达到平衡,其释放过程分为快速释放、慢速释放和动态平衡3个阶段,其释放规律符合准二级动力学过程。【结论】陕西省采矿业已经造成严重的农田土壤重金属污染,FX、TG和LN 3种污染土壤中Cd、Pb的释放与土壤粒径以及重金属污染物的来源密切相关,水溶态Cd、Pb的释放过程是复杂的非均相扩散过程。     

放射性锆在红壤中的淋溶特性研究

采用模拟土柱法研究了放射锆（^95Zr)在两种红壤（泮畈红壤和红黄壤）中的淋溶特性和垂直迁移。结果显示：1）淋溶收庥水中^95Zr的含量甚微，接近于0，且随着总淋溶水量的增加（250-750ml)，淋溶水中^95Zr的总量几乎没有变化，表明^95Zr一旦被土壤吸附，则不易被水流解吸；（2）滞留于土壤中的^95Zr绝大部分分布在土壤表层，泮畈红壤和红黄壤分别有90.05%-97.47%和96.02%-97.16%的^95Zr滞留于0-0.4cm土层范围内，表明二种红壤^95Zr均有较强的吸附能力；比较其变化动态，红黄壤对^95Zr的吸附能力略强于泮畈红壤。     

皂苷与EDTA复合淋洗污染塿土中Cu、Pb的效果研究

采用振荡和柱淋洗方法,选用生物表面活性剂皂苷和螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)作淋洗剂,研究了EDTA、皂苷及其复合液对污染塿土中重金属Cu、Pb的淋洗效果,并比较不同淋洗剂淋洗前后重金属的形态变化特征。结果表明:EDTA浓度为0.5、1.0 mmol·L-1时与不同质量浓度皂苷复合振荡淋洗Cu、Pb时表现为协同作用,对Pb的协同作用尤为明显;EDTA浓度大于5.0mmol·L-1时,与不同质量浓度皂苷复合淋洗Cu、Pb表现为拮抗作用。1.0 mmol·L-1EDTA、50 g·L-1皂苷及其复合淋洗液(1.0 mmol·L-1EDTA与50 g·L-1EDTA)对土柱中Cu、Pb的累积淋洗量均随着淋洗液体积的增大而逐渐增加;1.0 mmol·L-1 EDTA与50 g·L-1皂苷复合淋洗土柱中Cu时表现为协同作用,其对单一及复合污染塿土中Cu的累积淋洗百分率分别为23.59%和21.57%,对Pb的累积淋洗百分率分别为27.59%和24.92%。柱淋洗前后重金属形态分级结果表明,EDTA、皂苷及其复合淋洗液能有效去除碳酸盐结合态、有机结合态和硫化物残渣态重金属Cu、Pb;EDTA与皂苷及其复合淋洗液可显著活化污染塿土中的重金属Cu、Pb,有望与植物修复技术联用修复重金属污染塿土。     

改性蒙脱石修复镉污染对水稻根际土壤酶活性的影响

为探讨钝化修复重金属Cd污染土壤中改性蒙脱石的使用对水稻根际与非根际土壤Cd活性、酶活性等的影响,采用盆栽试验通过袋式根际箱装置种植水稻,并对土壤施加巯基-蒙脱石复合材料、蒙脱复合调理剂材料及巯基复合材料。结果表明：3种材料以0.5%的量施入后,糙米Cd浓度分别降低43.6%、25.9%和36.0%;Cd有效态浓度在根际土壤中分别降低55.3%、12.0%和35.2%,在非根际土壤中分别降低54.9%、9.76%和35.4%。蒙脱复合调理剂材料能提高土壤中过氧化氢酶、脲酶活性,巯基复合材料能提高土壤中脲酶活性,巯基-蒙脱石复合材料能提高非根际土壤中蔗糖酶活性。施加修复材料后,水稻根际土壤磷酸酶活性显著高于非根际土壤。研究表明,这3种改性蒙脱石钝化材料降低了Cd在根际土壤中的活性,有效地固定了土壤中的Cd,降低了水稻对镉的吸收,同时提高了土壤酶的活性,改善了Cd污染的水稻根际土壤环境质量。     

玻璃基质缓释肥料的养分淋溶特性研究

以自制的玻璃基质缓释肥料为供试材料,采用土壤淋溶方法,研究玻璃缓释肥料在土壤中的养分释放规律。结果表明:培养28d后玻璃肥料的氮、钾累积释放率分别为普通肥料的81.34%和75.32%(P<0.01),极大的减少了养分淋溶损失。玻璃肥料在淋溶的中后期仍有一定的氮、钾释放速率和释放量,减少了养分损失率,有效地延长了氮、钾养分供应期,具有明显的缓释效果。     

骨粉和沸石对污染土壤中铅和镉生物有效性的影响

采用盆栽试验,在镉、铅污染的土壤中添加不同量的骨粉和沸石后种植菜心,在菜心收获期分别测定菜心生物量、镉和铅吸收量、土壤有效态镉和铅的含量、土壤pH值,分析不同用量的骨粉和沸石对污染土壤镉和铅生物有效性的影响。结果表明,添加骨粉处理均显著提高了土壤pH、EC及有效磷含量,显著降低了土壤中铅和镉的生物有效性和菜心中铅和镉的吸收量,以添加1%的骨粉处理效果最佳。     

广东典型镉污染稻田土壤镉的生物有效性测定方法及风险管控值初探

为探寻适合广东省典型镉（Cd）污染稻田土壤镉生物有效性测定方法及其管控阈值,以广东韶关、清远和广州三种典型Cd污染稻田土壤为供试土壤,系统比较了四种有效Cd提取方法（CaCl₂法、HCl法、EDTA法和DTPA法）对土壤Cd的浸提能力,并分析两个品种水稻对Cd的累积吸收量与土壤有效Cd含量的相关性,探讨糙米Cd超过食品安全标准时各测定方法的风险管控值。结果表明,四种化学提取剂对土壤Cd的提取能力大小依次为0.1 mol·L^-1 HCl>0.05 mol·L^-1 EDTA>0.005 mol·L^-1 DTPA>0.1 mol·L^-1CaCl₂;外源添加条件下土壤Cd有效性高,土壤总Cd和各提取态Cd均与糙米Cd极显著相关（P<0.01）,四种有效Cd测定值与水稻Cd累积量的相关系数均超过0.9,其中CaCl₂提取态Cd与水稻Cd含量的相关性更强,但自然污染型土壤全Cd含量与水稻Cd累积量的相关性最弱;根据各方法测定值与糙米Cd相关性计算获得了广东Cd污染稻田的风险管控值。采用四种有效Cd测定方法评价广东酸性稻田土壤Cd的生物有效性优于土壤全Cd的方法,其中CaCl₂提取法测定的结果与稻米Cd含量相关性最高,进一步深入研究可确立基于0.1 mol·L^-1 CaCl₂提取态Cd含量的稻田Cd污染风险管控阈值。     

柠檬酸与皂素对重金属污染土壤的联合淋洗作用

以重金属Zn、Pb、Cu复合污染土壤为对象,采用淋洗方法,研究了柠檬酸与皂素对人工污染土壤的联合淋洗修复效果。结果表明,40 mmol·L-1的柠檬酸与质量分数为3%的皂素在体积比为1∶5的情况下对重金属Zn、Pb淋洗的累计去除效率较高,分别为67.2%,68.8%;在体积比为1∶1时对Cu的累积去除率较高,为37.7%,不及单独用柠檬酸淋洗的效果好。柠檬酸与皂素对土壤中重金属淋洗的联合效应与二者的体积比和重金属种类有关,两者的联合淋洗可去除Zn的96%酸溶态、38.9%可氧化态,淋洗后可还原态显著增加;Pb酸溶态、可还原态均减少了80%左右;Cu的酸溶态、可还原态减少了80%以上,可氧化态和残渣态则没有显著性变化。     

基于专利文献分析的土壤污染修复技术发展现状与展望

为明确土壤污染修复技术在世界范围的研究布局和发展态势,基于德温特专利创新索引数据库(Derwent Innovation Index,DII)对2005—2013年土壤污染修复技术专利进行了计量学统计,并探讨了该技术的研究布局、研究重点及发展趋势。结果显示,世界范围内土壤污染修复技术涉及的专利申请量逐渐增长,土壤污染修复技术研究较为活跃。中国是该技术领域主要的专利申请国,也是最大的技术来源国,其专利数量从2005年逐年上升,尤其是2009年以后呈现快速上升趋势。土壤污染修复技术相关专利涉及的学科领域呈现交叉趋势,技术布局广泛,主要涉及化学、仪器与仪表、工程学、水资源学等方面。土壤污染修复领域主题词聚类分析显示,土壤砷、镉、铅、铬污染是该领域的研究热点,土壤污染物的稳定固化、植物修复、电动化修复、添加调理剂、土壤淋洗、离子束、分离回收等是可供采用的重要技术,并且2010年以后,污染物稳定固化、植物修复、添加调理剂修复技术的研发活动更为活跃。基于以上研究,认为今后应加强研发高效经济的土壤污染修复技术,注重已有专利成果的转化,促进专利的市场应用,使其发挥更大的社会和经济效益。     

不同淋洗剂对污染土娄土中Cu、Pb的淋洗修复研究

【目的】研究不同条件下螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、柠檬酸(CIT)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、生物表面活性剂鼠李糖脂(RL2)对污染土娄土中铜、铅的淋洗效果,并对淋洗机制进行探讨。【方法】以铜、铅单一污染的土娄土为研究对象,分别加入2种螯合剂(EDTA、CIT)和2种表面活性剂(SDS、RL2),采用批次试验方法,分析淋洗剂浓度、pH、背景电解质(NaNO3和NaCl)、水(mL)土(g)比、淋洗次数对污染土娄土中Cu和Pb的淋洗百分率的影响,探索不同淋洗剂淋洗污染土娄土中Cu和Pb的最佳条件。【结果】在相同浓度下,EDTA和CIT对污染土娄土中Cu的淋洗百分率明显高于其他淋洗剂,EDTA对Pb的淋洗百分率明显高于其他淋洗剂。淋洗4次后,4种淋洗剂对污染土娄土中Cu的淋洗能力由大到小为CITEDTARL2SDS,对污染土娄土中Pb的淋洗能力为EDTARL2CITSDS。EDTA和CIT溶液淋洗土娄土中Cu和Pb的最适条件为:水土比20(mL)∶1(g)、淋洗剂浓度0.01mol/L、pH=7、无背景电解质;当水土比为20(mL)∶1(g)、RL2溶液浓度为0.02mol/L、pH=8、无背景电解质条件下,RL2对污染土娄土中Cu、Pb的淋洗效果最佳。【结论】EDTA、CIT和RL2可以有效去除污染土娄土中的Cu,EDTA可作为石灰性污染土娄土中Pb的最佳淋洗剂,而SDS不宜作为污染性土壤的淋洗剂。