土壤中微塑料迁移及其对有机污染物的影响研究进展

塑料的广泛使用所引发的全球性环境问题不容小觑。陆地生态系统作为微塑料的主要汇集地,是污染控制的关键。本文针对土壤环境中微塑料及其对共存有机污染物迁移的影响进行综述。土壤微塑料赋存研究发现全球土壤,尤其我国农田土壤存在不同程度的微塑料污染。微塑料的赋存,在一定程度上影响土壤理化性质及陆地生态系统的微生物群落特征。环境因素、土壤理化特征、微塑料自身特性以及生物作用等不同程度地影响微塑料在土壤环境中的迁移。微塑料可通过疏水作用、静电力、π-π键等与土壤中的共存有机污染物发生相互作用,进而影响两者在土壤环境中的迁移、共迁移、环境归趋及环境毒性。未来针对土壤中微塑料的研究方向应更多关注土壤中微塑料的精准检测与标准化、土壤中微塑料迁移模型研究、微塑料老化对其环境行为的影响研究以及微塑料与共存污染物相互作用的影响研究。     

农田土壤中生物质炭的老化及其对有机污染物吸附-解吸影响的研究进展

生物质炭独特的表面性质、形貌结构及丰富而离散的孔隙系统使其对有机污染物具有良好的持留与吸附作用,可望用于土壤污染控制与修复。在田间条件下,进入土壤的生物质炭自身不稳定组分会发生转化、淋溶,并与土壤发生相互作用出现老化现象,导致生物质炭的化学与物理性质发生显著变化。生物质炭在土壤中的老化过程具有复杂性和多样性,主要包括:生物质炭化学性质的变化,如无机元素的流失、表面官能团组成的变化以及部分矿化反应;生物质炭物理性质的改变,主要是土壤有机质和矿物质对生物质炭的包覆作用造成生物质炭的孔隙特征发生改变。生物质炭在土壤中的老化可能会导致有机污染物的吸附-解吸行为发生改变,且受土壤、生物质炭以及污染物性质的影响较大。本文综述了生物质炭在农田土壤中的老化机理及主要影响因素研究方面的进展,总结了生物质炭在土壤中的老化对有机污染物吸附-解吸行为的影响,提出了尚待解决的相关前沿科学问题。     

两种土壤中邻苯二胺对铜离子吸附—解吸平衡影响的研究

采用室内测试方法，研究了低浓度的外源铜离子在两种不同性质土壤中的吸附、解吸过程及其受邻苯二胺的影响。结果发现，外源铜离子在红壤中的吸附随pH的变化明显变化，而在黑土中的吸附则随pH变化改变较小，吸附在红壤中的铜较吸附在黑土中的铜更易于解吸，有机物邻苯二胺对铜在两种土壤中的吸附和解吸过程产生了明显影响。酸性条件下邻苯二胺的存在增加了红壤对铜的吸附量，但同时也增加了铜的解吸百分数。而邻苯二胺基本不改变铜在黑土中的表观吸附量，但显著影响铜的解吸百分数。     

磷酸盐在土壤中吸附与解吸研究进展

就国内外有关磷酸盐在土壤中的吸附与解吸的研究进行了简要的综述，重点是关于磷酸盐的吸附研究；包括磷酸盐在土壤中吸附的数学模拟，土壤吸附磷酸盐的机制、影响磷酸盐吸附的土壤组分、磷酸盐在土壤中解吸及其与吸附的关系以及有机无机土壤改良剂对磷酸盐吸附的影响，并提出了有待进一步研究的问题。     

生物质炭对有机污染物的吸附及机理研究进展

生物质炭是一种利用废弃生物质材料在缺氧或厌氧环境中热化学转换制备的多孔级富碳固体材料。因其吸附能力强,制备原料来源广泛,生产成本低且环境友好等优点受到学术界越来越多的关注。探究生物质炭对有机污染物的吸附机理和规律,对于评估其环境行为和应用价值至关重要。着重综述了目前研究报道的生物质炭吸附有机污染物的吸附机理,包括分配作用、表面吸附作用和孔隙截留等。一般低温生物质炭对非极性有机物的吸附机制以分配作用为主,这种非竞争性吸附机理可以解释高浓度有机污染物在生物质炭上的吸附过程。表面吸附是一种非线性竞争性吸附作用,是有机污染物在生物质炭表面有效吸附位点上形成静电作用或通过氢键、离子建、π-π相互作用等结合的过程。孔隙截留是另一种生物质炭固定有机污染物的微观机制,有机污染物在孔隙内部的分配和吸附也是生物质炭吸附能力的重要体现。而在实际复杂的污染环境中,各类生物质炭对有机污染物的吸附过程需要多种机制共同解释。此外,本文对吸附机制的影响因素进行了分析和总结,生物质炭自身理化特性决定了其应用价值,生物质炭的性质与有机污染物的极性、芳香性和分子大小等相匹配才能更好地实现吸附固定,不同的吸附环境如吸附介质、p H和共存离子等也会对吸附机制和吸附效果产生影响。最后,文章进一步探讨了生物质炭吸附有机污染相关研究未来应着重解决的问题,以及生物质炭在有机污染土壤修复中的应用前景。     

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。     

铬在土壤中的吸附解吸研究进展

对铬在土壤中的吸附解吸研究进行了综述,土壤中铬的吸附解吸机理包括非专性吸附(离子交换吸附)、专性吸附以及物理表面吸附,分别对pH、氧化还原电位、土壤组分(土壤矿物和有机质)、竞争离子以及离子强度等因素对铬吸附解吸的影响作了论述。文章进一步描述了土壤中铬吸附解吸的数学模型Freundlich方程、Langmuir方程、一级动力学模型、金属-腐殖酸模型(one-sitemodel)和表面络合模型-扩散层模型(DLM)等的研究情况,并对今后的研究方向进行了探讨。     

重金属和有机污染物在修饰土中的吸附

Sorption characteristics of both an organic pollutant （phenol） and a heavy metal （cadmium ion） on the clay layer of a Lou soil （Eum-orthic Anthrosol in Chinese Soil Taxonomy） along with the sorption mechanism were investigated using three soil treatments： modification with a cationic surfactant cetyltrimethylammonium bromide added at an amount equivalent to 50% and 100% of the soil CEC （50? and 100?）, modification with an amphoteric surface-modifying agent dodecyldimethylbetaine （commercially known as BS-12） added at an amount equivalent to 50% and 100% of the soil CEC （50% BS and 100%BS）, and an unmodified control （CK）. Results showed that the BS soil treatments increased sorption of both the heavy metal Cd^2＋ and the organic pollutant phenol. The equilibrium sorption amount of Cd^2＋ decreased in the order： 50%BS 〉 100%BS 〉 CK 〉 50? 〉 100?, with the BS soil treatments being about 1.3 to 1.8 times higher and the CB soil treatments about 23% to 41% lower than CK. Both the single-site and two-site Langmuir models could be applied to describe the sorption of Cd^2＋ in each soil treatment. The equilibrium sorption amount of phenol on the soil samples decreased in the order： 100? 〉 50? 〉 100%BS 〉 50%BS 〉 CK, with the CB soil treatments being 41.0 to 79.6 times higher and the BS soil treatments 4.0 to 8.3 times higher than CK. The Freundlich equation could also be used to describe the sorption characteristics of phenol. In the BS soil treatments, both an organophobic long carbon chain and hydrophilic charged groups resulted in a relatively strong sorption ability for both heavy metals and organic pollutants. In addition, the sorption ratio K, the ratio of phenol sorption amount of the modified soil to that of CK, increased initially and decreased later with the amount of phenol added, and the critical sorption ratio Kc, the peak value of the sorption ratio curve plotted against the added phenol concentration, was a good index for evaluating the sorption ability of phenol in the soil.     

蔬菜种植年限对土壤磷素吸附解吸特性的影响

为揭示不同种植年限土壤磷的固定和释放机制,通过土壤磷的等温吸附、解吸试验研究种植年限分别为3～5年、15～20年、25～30年的黄棕壤0～5cm和5～20cm土层磷的吸附、解吸特性。结果表明:土壤磷的等温吸附曲线、吸附量-解吸量曲线分别与Langmuir方程(R2为0.8728～0.8436)、二次函数方程拟合良好(R2为0.9545～0.9970);随蔬菜种植年限延长,表层土壤磷最大吸附量(Qm)、磷最大缓冲容量(MBC)明显降低,而土壤磷吸附饱和度(DPS)和解吸率明显提高;种植年限15～20年、25～30年土壤磷的解吸率明显高于3～5年土壤。对表征土壤磷素吸附、解吸特性的主要因子如MBC及DPS等作相关分析发现,无定形铁铝含量的变化是影响土壤磷吸附解吸特性的主要因素。     

江西省典型水稻土对镉的吸附解吸特性研究

以江西省2种典型水稻土(潜育型、潴育型)为试材,采用振荡平衡法研究了镉在水稻土中的吸附-解吸行为,并利用保留因子对镉在水稻土中的环境风险进行了评估。结果表明:潴育型水稻土的吸附能力较强,明显大于潜育型水稻土,但潴育型水稻土的解吸能力小于潜育型水稻土;2种水稻土对镉的吸附均可用Freundlich方程较好的拟合;镉的环境风险随镉含量的升高先减小后增大,且潜育型水稻土大于潴育型水稻土,但镉在2种水稻土中潜在环境风险均较大。     

生物有机肥对重金属的吸附解吸作用的影响

通过室内培养的方法比较了生物有机肥和干鸡粪对重金属离子Pb2+、Cd2+、Cr3+、As6+的吸附与解吸特性。研究结果表明:生物有机肥和鸡粪对4种重金属离子的吸附量大小依次为Cr3+>Pb2+>Cd2+>As6+,解吸量大小顺序为Pb2+>Cd2+>Cr3+>As6+,而解吸率的大小顺序为As6+>Pb2+>Cd2+>Cr3+,这主要与四种金属离子的电荷种类、数量及水合离子半径等密切相关。与干鸡粪相比,生物有机肥增加了对4种重金属离子的吸附率,同时降低了对4种重金属离子的解吸率。     

不同土地利用方式土壤对铜、镉离子的吸附解吸特征

采用一次平衡法对Cu²⁺、Cd²⁺在城市及城郊农田、林地、草地3种土地利用方式土壤中的吸附解吸过程进行比较研究, 结果表明: Cu²⁺、Cd²⁺在3种土地利用方式土壤中的吸附量均随平衡液浓度的增加而增大, Cu²⁺、Cd²⁺在农田土壤上的吸附量均高于林地和草地土壤。分别用Langmuir和Freunlich两种等温吸附方程对吸附过程进行拟合, 3种土壤对Cu²⁺的吸附过程运用Langmuir方程拟合效果好, 而对Cd²⁺的吸附过程运用Freunlich方程拟合效果更好。Cu²⁺在3种土壤的解吸量大小顺序为农田>林地>草地, Cd²⁺在3种土壤的解吸量大小顺序为农田>草地>林地。两种离子在3种土壤中的动态吸附是个快速反应的过程, 随时间延长, 吸附反应趋于平衡。运用双常数函数方程和Elovich方程能较好地拟合重金属在土壤上的吸附动力学过程。Cu²⁺、Cd²⁺的吸附与土壤黏粒含量、有机质含量、CEC和pH均有关。     

中国西南地区页岩气田水基钻屑理化性状与污染物分析

从重庆市涪陵页岩气田采集水基钻屑样品,对其理化性质与主要可能污染物共24项指标进行检测分析,结果表明:水基钻屑具有碱性强、盐分高的特征;速效钾含量较高(805～7 650 mg/kg),有效磷和碱解氮含量较低;可吸附有机卤化物(AOX)、矿物油、苯并[a]芘、粪大肠菌群值这4项主要有机污染物指标均符合GB/T23486—2009《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》要求;重金属含量均满足CJ/T 340—2016《绿化种植土壤》中的I级或II级标准,满足道路绿化带、工厂附属绿地土壤对重金属含量的控制要求。Hakanson潜在生态风险指数法定量评估揭示,该页岩气田水基钻屑中重金属存在"轻度"潜在生态风险,其中Hg和Cd为主要贡献因子。因此,该页岩气田水基钻屑存在绿地土壤化利用的可能。     

腐殖质在工业污染场地土壤修复中的应用综述

随着城市化发展和产业结构调整,大量遗留的工业污染场地对生态环境和人类健康构成严重威胁,新的修复技术和修复材料亟待开发,腐殖质作为天然有机材料对污染场地土壤修复的作用已经引起研究人员的广泛关注。综述了土壤腐殖质的结构与性质、分离与纯化方法,在此基础上阐述了腐殖质在工业污染场地土壤修复,特别是有机污染物和重金属修复中的作用,并介绍了腐殖质作为有机修复剂在土壤修复工程实践中的应用现状,最后提出腐殖质在土壤修复中还需要重点研究的方向,以期为腐殖质作为新的工程材料在土壤修复中的开发利用提供理论基础和技术参考。     

塿土表面铜吸附解吸的动力学特征及滞后效应

采用间歇法发现土娄土及不同处理土样对铜离子的吸附过程遵循二级反应动力学方程 ,吸附速率常数ka 呈 :土娄土 >去OM土娄土 >去Ca土娄土 >去Ca、OM土娄土 ;解吸过程符合两点位一级动力学方程 ,第一点位解吸速率常数kd1大于第二点位解吸速率常数kd2 ;各土样解吸速率常数的大小顺序与ka相反 ;吸附 解吸之间的滞后效应用ka/kd来衡量 ,滞后程度大小与ka大小顺序一致     

铵饱和沸石对几种重金属离子的吸附解吸特性影响研究

通过室内分析的方法比较了天然沸石及铵饱和沸石对重金属离子Cd2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+的吸附及解吸特性。研究结果表明:铵饱和沸石对4种重金属离子的吸附量大小顺序依次为Pb>Cu>Zn>Cd,而解吸量和解吸率的大小顺序为Cd>Zn>Cu>Pb,这主要与四种金属离子的水合离子半径和水合能密切相关。与天然沸石相比,铵饱和沸石一方面增加了对4种重金属离子的吸附,同时又降低了其解吸率。原因是铵饱和沸石的阳离子交换量和比表面积有所增加,同时铵饱和沸石的孔穴和通道也较天然沸石更加均一和畅通。因此,铵饱和沸石在农业生产实践中,特别是土壤污染治理方面具有广阔的应用前景。     

土壤环境中微塑料的研究进展

微塑料是一类广泛存在于环境中的塑料颗粒,近年来,微塑料对环境的污染引起了国内外学者的广泛关注。关于微塑料对水环境造成的负面影响有较多报道,但微塑料在陆地环境特别是土壤中的存在和影响的系统性研究鲜有报道。本文从土壤微塑料的来源和分布、分析方法、对生态系统的影响、生态环境效应及管控措施等方面进行了系统综述,并针对今后土壤微塑料的研究提出了相关对策。主要包括以下几个方面:1)土壤微塑料的主要来源包括农用塑料薄膜残留、污泥的土地利用、有机肥施用、地表径流、污水灌溉和大气沉降; 2)总结了土壤中微塑料的分离、提取、鉴定及分析方法的优缺点,但目前仍没有标准化的检测和定量技术; 3)微塑料会影响土壤的结构和理化性质,对植物和动物的生长造成威胁,并改变微生物群落的多样性;4)微塑料表面可附着污染物,对环境造成物理和化学污染,可释放内源性有毒物质,并导致复合污染效应;5)微塑料污染的防控措施主要包括3个方面:研发生物降解塑料产品、从源头控制微塑料的输入以及加强世界各国合作。提出今后微塑料的研究应建立统一的定量分析标准方法,发展更准确的可追溯分析技术,加强对土壤中微塑料污染的科学研究。本研究不仅有助于了解微塑料在土壤中的环境行为,为进一步探索土壤微塑料提供思路,而且可为土壤中微塑料的生态风险评估及污染防治提供理论依据和参考。     

溶解性有机质影响土壤吸附重金属的研究进展

溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)由于含有羧基、羟基、羰基和甲氧基等活性功能团,能作为重金属在环境中的迁移"载体"或"配位体",通过与土壤中重金属之间的离子交换吸附、络合、螯合等一系列反应抑制或促进重金属在土壤中的吸附,影响重金属的沉淀、迁移转化和生物有效性,进一步影响生态环境安全和人类健康。因此,详细介绍了DOM尤其是外源DOM的来源、提取和组成,同时综述了溶解性有机质对土壤吸附重金属的影响及其影响机理的研究进展。     

城市土壤环境问题及其研究进展

城市土壤是保护城市环境的一个重要生态屏障,城市土壤的退化过程实质上是其"自我牺牲"地发挥生态服务功能从而导致自身质量下降的过程,因此其自身常常存在各种各样的环境问题。除了压实等物理退化过程之外,多种与人为活动有关的元素的富集、不同程度的重金属和有机污染是城市土壤环境问题最主要的方面。城市土壤重金属污染的主要特点是污染的出现没有明显的空间连续性,污染元素以Cu、Zn、Pb和Hg等元素为主,而其他重金属富集程度相对比较低。在城市发展过程中,重金属污染不只是现代过程,根据城市发展的历史,经常会出现历史污染。城市土壤常含有相对富集的多环芳烃,环数在2~6之间,并以2~4环PAHs为主,说明其具有很强的燃烧来源背景。迄今为止,城市土壤污染研究主要集中于三个方面:对于城市土壤污染物来源、现状及扩散方式的认识;污染对生态环境和健康的影响和风险评价;城市土壤的良性利用和管理调控手段。退化的城市土壤对水、气环境和生物活动以及人体健康都存在显著的影响,不同的城市功能区土壤在环境质量上有明显的区别。目前对于城市土壤污染的环境容量和临界阈值、污染物质迁移、传播动力学、水土气生交互影响、污染的生物效应等方面有待于更深入和全面的研究,这对建立科学的城市土壤污染风险评估体系、控制城市土壤污染、实现城市土壤的良性管理都具有重要的意义。