电化学活化过硫酸盐修复土壤有机污染研究进展

本文对电化学活化过硫酸盐在土壤有机污染修复中的应用进行了回顾,揭示了其作用机理及其在有机污染土壤修复中应用的优点,讨论了电极材料、体系pH值、电流密度、过硫酸盐浓度以及过硫酸盐注入点位等因素对电化学活化过硫酸盐去除土壤中不同有机污染物效果的影响。结合现有研究案例,提出了电化学活化过硫酸盐修复有机污染土壤的未来发展方向,以期为该技术在未来实际修复工程中的应用提供技术指导。     

纳米Fe3O4/生物炭活化过硫酸盐降解盐酸四环素

为找到经济有效且环保的自由基激发剂,以激发过硫酸盐（PS）氧化降解有机污染物,本研究制备了纳米Fe₃O₄/生物炭（BC）复合材料,并对其进行表征,检验其激发PS氧化降解水中盐酸四环素（TCH）的效果。结果发现,质量比为1∶4、1∶2和1∶1的纳米Fe₃O₄/BC复合材料均能有效激发PS氧化降解TCH,降解4 h后,TCH浓度分别减少了80.1%、82.5%和86.5%,而单一纳米Fe₃O₄和单一BC处理的TCH浓度仅减少了67.7%和61.8%。阴离子HCO₃^-和H₂PO₄^-显著抑制TCH降解,且HCO₃^-比H₂PO₄^-的抑制作用更强,而Cl^-和NO₃^-促进TCH降解。淬灭试验及电子自旋顺磁共振（EPR）检测表明,该降解过程中单线态氧（¹O₂）是主要活性物质,其次是羟基自由基（·OH）。当重复使用第3次时,质量比为1∶4、1∶2和1∶1的纳米Fe₃O₄/BC复合材料对TCH的去除率仍达70%以上。因此,纳米Fe₃O₄/BC复合材料是一种很有应用潜力的PS激发剂,可实现TCH的快速氧化降解。     

垃圾渗滤液污染羽在地下环境中的分带现象研究

通过土柱实验研究垃圾渗滤液污染物在地下环境中降解的生物地球化学作用和分带现象,并对污染前后土壤中的Fe³⁺、Fe²⁺、氧化容量(OXC)和还原容量(RDC)等的变化进行分析.结果表明,垃圾渗滤液污染羽中出现了4个顺序氧化还原带,微生物在每个带所利用的最终电子受体是不同的,分别为CO₂、Fe³⁺、NO₃^-和O₂,相应地依次称为产甲烷带、铁还原带、NO相似文献   

灌溉方式及施氮对双季稻田甲烷排放及有机碳组分的影响

目的 获得稻田甲烷(CH₄)减排的水氮管理模式,揭示不同灌溉方式和施氮处理下土壤有机碳组分和甲烷氧化菌对稻田CH₄排放通量的影响。方法 通过田间试验测定3种灌溉方式(常规灌溉、“薄浅湿晒”灌溉和干湿交替灌溉)和3种氮肥处理(N1：120 kg·hm^-2氮,20%基肥80%追肥;N2：120 kg·hm^-2氮,50%基肥50%追肥;N3：90 kg·hm^-2氮,50%基肥50%追肥)下双季稻不同生育期稻田CH₄排放通量、土壤有机碳组分含量和甲烷氧化菌数量,分析稻田CH₄排放通量与土壤有机碳组分和甲烷氧化菌之间的关系。结果 干湿交替灌溉N3处理稻田CH₄排放通量最低,晚稻分蘖期稻田CH₄排放通量较常规灌溉N1处理降低70.5%。干湿交替灌溉下,N2处理早稻孕穗期土壤微生物量碳含量较N1及N3处理均增加23.5%,N3处理晚稻分蘖期土壤可溶性有机碳含量较N1及N2处理分别增加12.0%和12.9%。N3处理下,常规灌溉早稻孕穗期土壤易氧化有机碳含量较“薄浅湿晒”灌溉和干湿交替灌溉分别增加38.8%和40.9%。双季稻田CH₄排放通量仅与土壤可溶性有机碳含量呈极显著正相关(r=0.55,P<0.01)。结论 土壤可溶性有机碳含量显著影响双季稻田CH₄排放通量,干湿交替灌溉N3处理稻田CH₄排放通量较低。     

铁碳复合材料活化过氧化氢吸附-氧化萘的机理

为探讨不同铁源对铁碳复合材料结构及其吸附-氧化萘污染的影响,分别以硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁、纳米零价铁和纳米四氧化三铁为铁源,葡萄糖为碳源,采用水热-碳热法合成了铁碳复合材料。采用比表面积测试、红外光谱仪、X射线衍射仪和电化学工作站分别测定材料的比表面积和孔结构、表面官能团、晶体结构和氧化还原能力,同时通过动力学实验研究不同复合材料吸附和活化过氧化氢氧化萘的效果。结果表明：Fe₂SO₄@C、FeCl₃@C和Fe（NO₃） ₃@C因较小的孔体积或较高的表面含氧官能团含量,而对萘的吸附去除率较低,且无法对萘的氧化起到活化作用。而nFe⁰@C和nFe₃O₄@C的孔体积较大,且生成结构态亚铁[Fe（Ⅱ）]和碳化三铁（Fe₃C）活性物质,可通过吸附和活化过氧化氢氧化去除萘,其中nFe₃O₄@C对萘的去除效果最好,去除率达到63.7%。研究表明,使用固态铁源制备的铁碳复合材料,具有较低的极性、较大的孔体积以及结晶较好的铁活性物质,在萘污染水体修复中具有较大应用潜力。     

扩蓄增容肥对土娄土土壤有机碳和氮的影响

【目的】研究扩蓄增容肥对土壤有机碳、氮含量的影响,为土壤扩蓄增容肥研发和施用提供科学依据。【方法】以有机页岩、油渣和无机化肥研制的有机无机复合型土壤扩蓄增容肥为供试肥料,采用田间试验与室内分析的方法,以不施肥为对照,比较扩蓄增容肥的不同施用量、扩蓄增容材料和传统施肥（无机化肥）对土娄土耕层土壤有机碳（SOC）、全氮(TN)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮（DON）等不同形态碳氮含量的影响。【结果】与不施肥处理相比,传统施肥处理和扩蓄增容肥处理均可以提高土壤有机碳（SOC）、可溶性有机氮（DON）、NO₃^--N含量,而扩蓄增容肥处理还能够提高土壤易氧化有机碳（KMnO₄ C）、可溶性有机碳（DOC）含量以及DOC/SOC。与传统施肥处理相比,扩蓄增容肥处理可明显提高土壤SOC和DOC含量。随着扩蓄增容肥施用量的提高,土壤SOC、TN含量明显升高,KMnO₄ C有增加的趋势。所有施肥处理对土壤的微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）以及NH₄⁺-N含量均没有产生显著影响。【结论】 扩蓄增容肥提高土壤SOC和DOC含量的作用较传统施肥明显,更有利于土壤肥力提升,且有效减少化肥投入并降低污染环境的风险。     

土壤有机碳组分化学测定方法及碳指数研究进展

为探究土壤有机碳组分化学测定方法的优缺点和适宜使用范围,基于前人研究,对近年来使用较多的KMnO₄氧化法、改进的Walkley-Black氧化法、酸水解法测定土壤有机碳组分的原理、特点和适用范围进行了全面综述,重点阐述了3种方法测定有机碳组分的优缺点,探讨了有机碳组分测定方法发展对碳库管理指数（CMI）计算方法的完善,以及不同测定方法分类的有机碳活性组分和惰性组分在固碳指数（RI）计算上的差异。利用文献计量分析方法,比较了3种方法在近19年（2001—2019年）的引用量,以及近10年（2010—2019年）利用这3种方法进行CMI和固碳研究的引用趋势。在比较3种方法优缺点和引用趋势的基础上,得出如下结论：KMnO₄氧化法适合用于土壤活性有机碳测定和CMI的计算,且使用20 mmol·L^-1 KMnO₄能够有效规避该方法的多数缺点;改进的Walkley-Black氧化法适合用于土壤固碳研究和CMI的加权计算;酸水解法适合于以探究生化稳定性为目标的有机碳活性组分和稳定组分测定。最后,展望了未来在有机碳组分测定方法的发展方向、提高土壤固碳潜力和建立碳库评估新模型上需要深入研究的重点问题,旨在为揭示土壤质量动态变化提供科学参考。     

表面活性剂在污染土壤修复中的应用

污染土壤淋洗修复技术中,淋洗剂的选择是影响这一技术应用的限制因素之一.目前研究的淋洗剂包括表面活性剂、有机或无机酸、螯合剂EDTA等.大量研究表明,表面活性剂能够去除土壤中的污染物,特别是有机污染物,提高污染土壤的修复效果.综述了表面活性剂在污染土壤修复中的应用.土壤有机污染修复中表面活性剂的作用主要体现在增溶洗脱土壤中有机污染物,提高有机物在水中的溶解度和流动性;增强土壤对有机污染物的吸附作用,即增强截留固定作用;改变吸附态或溶解态有机污染物的生物利用性.土壤重金属污染修复中表面活性剂的作用主要体现在离子交换和络合作用.     

电动强化过硫酸钠修复多氯联苯污染土壤的研究

选取PCBs实际污染土壤为研究对象,研究了电动增强Na₂S₂O₈氧化修复PCBs污染土壤的效果,同时考察了两端投加、反转电场和碱活化Na₂S₂O₈对土壤中PCBs降解的影响。结果表明,从阴、阳极分别加入10%的Na₂S₂O₈,增大了电流强度和电渗流量,电场能够促进Na₂S₂O₈在土壤中的迁移以及对土壤中PCBs的降解。从土壤中残留PCBs的分布可以看出,电渗流对氧化剂的迁移作用要高于电迁移。由于阴极的去极化作用,反转电场没有促进Na₂S₂O₈对土壤中PCBs的降解。碱活化Na₂S₂O₈对土壤中PCBs的去除效率最高,达28.7%.PCBs的去除率较低跟土壤的异质性和氧化剂的损失有关。     

艾比湖流域风沙土盐分特征分析

以艾比湖流域风沙土土壤为研究对象,对不同植被类型覆盖条件下土壤总盐含量、可溶性离子等指标进行测定,通过相关性分析以及主成分分析,确定土壤盐分特征。结果表明：研究区不同植被覆盖下的风沙土土壤盐分含量较高,差异较大,总盐含量呈现强烈的空间变异特征;土壤中总盐含量与Cl^-、K⁺+Na⁺及SO₄^2-含量之间存在极显著的正相关关系,总盐含量与HCO₃^-的相关性最弱;土壤中阴离子以Cl^-,SO₄^2-为主,阳离子以K⁺+Na⁺为主,据主成分分析结果将其确定为盐渍化的特征因子。研究区风沙土盐渍化类型以氯化物-硫酸盐型和硫酸盐型为主,判断该区域风沙土的盐渍化类型为盐土。     

土壤污染与修复方法研究

随着工农业的快速发展,大量固体废弃物、农药、化肥、重金属污染物以及其他有毒有害物质进入土壤,对土壤生态造成了巨大污染。随着土壤污染面积的不断加大,人类的生产和生活均受到了极大的影响,土壤污染修复已成为当前必须开展的工作。本文综述了物理修复方法、生物修复方法、生物炭修复方法的研究进展,以期为污染土壤修复工作提供借鉴。     

钙锌钾共存对赤红壤镉吸附的影响

农田土壤镉污染是全球重大环境问题之一。钝化修复具有经济实用、操作简便、效果显著等优势,广泛用于农田镉污染的治理与修复。近年来,人们在农田土壤镉污染钝化修复材料、作用机理及应用效果等方面,取得了许多进展。本文首先介绍了有机、无机和复合三类钝化修复材料;阐述了钝化修复材料通过改变土壤pH、生成沉淀、吸附与离子交换、有机配位络合、离子竞争等作用,降低土壤有效态镉离子浓度和生物有效性,钝化修复农田土壤镉污染的化学机理;进而总结了室内与大田条件下,不同类型材料钝化修复农田土壤镉污染的应用效果。最后对农田土壤镉污染钝化修复的持续性与稳定性、钝化修复机理、修复材料创新、钝化—植物联合修复等方面进行了展望。     

小麦秸秆生物质炭对旱地土壤铅镉有效性及小麦、玉米吸收的影响

采用高(40 t·hm~(-2))、低(20 t·hm~(-2))两个不同施用量将小麦秸秆生物质炭施用到小麦-玉米轮作模式下的碱性旱地土壤,分析生物质炭对Pb、Cd污染土壤中小麦、玉米籽粒Pb、Cd的富集以及土壤Pb、Cd的生物有效性的影响。结果表明:旱地土壤中,小麦秸秆生物质炭在小麦、玉米两季均能有效提高土壤有机碳含量,两季最高增加量分别是对照的2.4倍和2.8倍;同时显著降低土壤Ca Cl2-Pb和Ca Cl2-Cd的含量,最大降幅分别达到53%和50%,进一步表现为小麦籽粒Pb、Cd含量的显著降低,降幅最高分别为43%和21%,但小麦籽粒Pb、Cd含量仍高于现行国家标准(Cd0.1 mg·kg~(-1),Pb0.2 mg·kg~(-1)),而对玉米籽粒Pb、Cd含量无显著影响。在对污染水平及施炭量的多因素方差分析中发现,20 t·hm~(-2)的施炭量可在短期内达到修复目的,而40 t·hm~(-2)施炭量的治理效果可至少维持两个生长季。因此,小麦秸秆生物质炭对碱性旱地土壤Pb、Cd污染的修复,主要是通过提高土壤有机碳含量以及生物质炭丰富的官能团对土壤Pb、Cd的吸附螯合及络合作用来降低土壤Pb、Cd的生物有效性,从而降低小麦籽粒的Pb、Cd富集,并且其持效性在一定生物质炭施用范围内随施用量的增加而延长。     

不同种类小分子有机酸对砖红壤磷素形态转化的影响

【目的】明确有机酸的作用机制,为提高酸性红壤累积态磷素(P)可利用率提供科学依据。【方法】采用室内模拟试验研究了草酸、柠檬酸、苹果酸为代表的小分子有机酸对砖红壤磷素形态的影响。【结果】柠檬酸处理抑制了树脂交换P(P1)的解吸,而水(对照)、草酸和苹果酸处理促进了P1的解吸;在培养前期,3种有机酸抑制了NaHC_O3提取态无机P(P2)的活化,柠檬酸抑制作用最强,草酸抑制作用最弱;3种有机酸处理在整个培养时期均表现为活化NaHC_O3提取态有机P(P3)的作用,其中草酸活化能力最强;3种有机酸促进了NaOH提取态无机P(P4)的活化,其中草酸活化作用最强;3种有机酸抑制NaOH提取态有机P(P5)的活化;在整个培养时期,3种有机酸都表现为抑制稀盐酸提取态P(P6)、浓盐酸提取态无机P(P7)、浓盐酸提取态有机P(P8)和残留态P(P9)活化的作用。【结论】3种有机酸在不同培养时期对土壤磷形态的作用不同,草酸活化能力最强,其次是苹果酸,最后是柠檬酸。     

秸秆和硫酸铝对淡黑钙土有机矿质复合体及有机碳分布的影响

以吉林省典型土壤淡黑钙土为研究对象,采用室内恒温培养法研究在不同秸秆和硫酸铝添加量下,淡黑钙土中有机矿质复合体的含量及有机碳在其中的分布,探讨有机矿质复合体对淡黑钙土固碳的贡献。结果表明:对于秸秆和硫酸铝添加的所有处理,复合体含量均表现为G_1(钠分散组)G_0(水分散组)G_2(钠质研磨分散组);与对照相比,秸秆和硫酸铝添加使得淡黑钙土中G_0组复合体的含量降低,G_2组复合体的含量明显上升,而对G_1组复合体的含量影响不大。单位质量复合体中有机碳的含量大小表现为G_2G_0G_1,G_2组复合体中的有机碳含量最高(平均含量为95.92 g·kg~(-1)),约为单位质量G_0组和G_1组复合体中有机碳含量的3倍,G_0组(平均含量为33.89 g·kg~(-1))略高于G_1组(平均含量为32.25 g·kg~(-1))。秸秆和硫酸铝添加均有助于提高G_0组复合体中有机碳的含量;而G_1组复合体有机碳含量的变化主要受秸秆添加量的影响,随着秸秆添加量的增加,G_1组复合体有机碳含量增加;秸秆对G_2组复合体中有机碳含量的提高具有促进作用,而硫酸铝的影响则相反。各组复合体对淡黑钙土固碳的贡献率取决于土壤中复合体的含量及单位质量复合体中有机碳的含量,其对固碳贡献的大小顺序为G_1G_0G_2;有机矿质复合体(G_0+G_1+G_2)质量仅占淡黑钙土质量的约四分之一,但其对于淡黑钙土固碳的贡献却为61.96%~73.56%。     

土壤-水稻系统Cd-As同步钝化与吸收阻控研究进展

我国稻田土壤镉-砷(Cd-As)复合污染形势严峻,是实现农田安全利用的难点。相较于其他粮食作物,水稻积累Cd/As的能力更强,对人类健康危害更大,因此,修复Cd-As复合污染稻田土壤,降低稻米Cd/As含量,对保障我国食品安全意义重大。原位钝化技术是目前应用最广泛且治理效率较高的重金属污染土壤修复技术,本文重点阐述了针对稻田土壤Cd-As复合污染的典型钝化剂及其钝化机理,主要包括铁(Fe)+碱性无机材料复合钝化剂、Fe+有机材料复合钝化剂、Fe+有机+碱性无机材料复合钝化剂、有机+碱性无机材料复合钝化剂等;在此基础上,从根际稳定固持和体内运移阻控两方面,探讨原位钝化技术同步降低水稻Cd-As吸收的作用机制。最后,提出未来Cd-As复合钝化剂的研发方向,强调了土壤友好型Fe-Si复合钝化剂可有效从土壤钝化和生理阻隔两方面同步降低Cd/As生物毒害,应用前景广阔。     

我国复合污染土壤修复研究进展

重金属、有机污染物造成的土壤复合污染是我国亟待解决的环境问题之一。当前,我国对复合污染土壤修复的研究主要集中于单一的生物、物理、化学等修复方法,而对于不同修复方法联合修复复合污染土壤的研究较少。从土壤重金属复合污染修复、有机污染物复合污染修复、重金属-有机污染物复合污染修复三方面全面综述了我国复合污染土壤修复的研究进展,并在此基础上提出了复合污染土壤修复研究的发展方向。     

农药草铵膦产污系数研究

产污系数的研究是第二次全国污染源普查的基础之一。本文选取了两家以格氏工艺生产草铵膦农药原药的企业进行采样和调查,基于废水实测法和废气物料衡算法进行个体产污系数与品种产污系数核算,分析了两家企业产污差异的影响因素。结果表明:企业A的个体产污系数为化学需氧量1.09×106g t-1、氨氮969g t-1、总氮2.10×103g t-1、总磷750g t-1、挥发性有机物1.59×103kg t-1;企业B的个体产污系数为化学需氧量2.34×106g t-1、氨氮53g t-1、总氮795g t-1、总磷124g t-1、挥发性有机物335 kg t-1;品种产污系数为化学需氧量1.73×106g t-1、氨氮499g t-1、总氮1.43×103g t-1、总磷429g t-1、挥发性有机物748kg t-1。通过对两家企业产污系数影响因素的深入分析,发现原辅料的使用与投用量、有机溶剂和设备的使用不同是导致产污水平差异的主要因素。     

基于CPT的家电涂装VOCs污染控制与治理

工业涂装VOCs防治普遍以末端治理技术为主,削减VOCs排放量作为控制大气污染的重中之重,以合肥河钢新材料科技有限公司为试验对象,采用CPT对家电涂装VOCs治理技术进行改造,将VOCs回用于生产系统内,一方面从源头上削减VOCs,另一方面增加RTO中废气浓度以减少能耗。方案实施后产生的环境效益和经济效益主要包括：VOCs产生量减少289.44 t·a^-1,无组织VOCs排放量削减408 t·a^-1,有组织VOCs排放量削减40.69 t·a^-1,天然气消耗量减少105万m³·a^-1（折算后,烟尘、SO₂、NO_x年排放削减量分别为0.147 t、0.189 t、1.848 t）,减少废活性炭产生量8 t·a^-1;年净利润为175.23万元。研究结果可为削减涂装VOCs的产生量与排放量及其在环境污染控制领域的应用提供参考。