Remediation Technologies for Arsenic Contaminated Drinking Waters (9 pp)

-  Arsenic is a toxic metalloid element that is now recognised to be an important contaminant of drinking water – particularly, but not exclusively, in poor regions of southern Asia. In effected regions, many millions are at risk of arsenic-induced disease and strategies are required to provide safe water for consumption. The main strategies available are mitigation (the provision of alternative arsenic-free water) and remediation (arsenic removal from extracted water). Consideration of local conditions suggests that for many areas remediation, at an affordable cost, is the only practical option. Remediation technologies are available, but most have been developed for industrial-scale arsenic removal at central water treatment plants. The options for local / personal treatment of water are less well developed. The available methods include arsenic removal by precipitation / co-precipitation and filtration, removal by adsorption onto artificial and natural sorbents, water softening with lime, ion exchange onto activated alumina, membrane processes and bioremediation. This review considers the technical aspects and the appropriateness of these options.     

Environmental Arsenic and Selenium Contamination and Approaches Towards Its Bioremediation Through the Exploration of Microbial Adaptations: A Review

Bioaccumulation of selenium and arsenic resulting from geogenic activities and aggravated by anthropogenic actions has now become a serious environmental issue. Different parts of the world are experiencing issues of selenium and arsenic contamination, especially in soil and groundwater. The present selenium and arsenic contamination scenario has been well represented in contemporary literature, and there are an array of remediation techniques targeting the decontamination of environmental contamination. The use of microbe-mediated remediation of selenium and arsenic contamination is gaining scientific attention for sustainable environmental bioremediation. The present review elucidates the different aspects of selenium and arsenic contamination, bioaccumulation, and bioremediation with implications for successful decontamination of these heavy metals.     

生命周期方法与材料生命周期工程实践

生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）能够定量评估产品或技术造成的环境影响,并且识别关键环节从而优化工艺,是资源利用、能源消耗和可持续评估的重要工具。本文系统分析了国内外LCA研究现状和发展趋势,探讨了LCA的标准、数据库、模型和计算工具等内容,并详述了LCA在我国土壤修复领域的研究进展。LCA经历了萌芽、探索、快速发展和完善四个阶段,且已融入各行业领域。Web of Science数据库中有关LCA的发文量在1990年后迅速增多,截至2021年底,共计发表33114篇论文,其中环境领域为26254篇,占总发文量的79.3%;我国在LCA研究方面已有初步进展,相关年发文量由2000年的5篇增长至2021年的935篇,但尚未构建本土化完整的LCA基础数据库和研究模型,现阶段应统筹尽快建立具有我国特色的LCA体系。土壤修复作为国内碳减排工作的重要组成部分,加强LCA的相关研究和应用将促进低碳可持续修复技术和装备的研发。我国土壤修复领域的LCA研究多涉及复合污染场地、异位协同修复技术。原位修复技术渐成土壤修复主流,未来应加强对原位修复技术的LCA研究,以促进绿色可持续修复技术研发和碳减排任务的落实。     

镉砷复合污染水稻土原位钝化修复技术研究进展

随着工农业的发展,稻田土壤正面临严重的重金属污染问题,水稻作为南亚和东南亚的主要粮食作物,稻米安全问题显得尤为突出。镉和砷两者在生物地球化学循环上有明显差异,因此镉和砷复合污染水稻土的修复一直是一个棘手的问题。综述了镉砷复合污染水稻土原位钝化技术的研究现状,将钝化技术梳理为氧化还原型、微生物转化累积型、材料型和耦合钝化技术四类。氧化还原型钝化技术重点指出稻田水分调控驱动的氧化还原电位Eh和pH变化、不同元素的生物地球化学循环、有机质等对镉和砷的迁移转化机制;微生物转化累积型钝化技术重点阐明功能微生物对砷和镉的吸收、转化、区室化、菌表吸附等作用机制;材料型钝化技术重点分析现有钝化材料的分类及其与镉和砷的固定化机制;耦合型钝化技术重点总结上述三种技术综合体系下,镉和砷的协同钝化应用。同时对未来镉砷复合污染水稻土的原位钝化修复提出展望,进一步探讨了镉砷在稻田土壤生物地球化学循环过程涉及的新型机制研究方向、修复钝化技术的创新延展趋势;期望在稳产、增产的基础上,寻求一种深度融合现代农业生产模式、保障稻田安全利用的土壤钝化改良技术体系或模式。     

微生物成矿技术在环境砷污染治理中的应用研究进展

近年来,微生物成矿技术成为环境污染治理领域研究热点之一.结合典型矿化菌与砷的成矿关联规律对微生物成矿作用固定砷的机制及环境污染治理中的应用进行归纳:(1)环境中的碳酸盐矿化菌、铁锰氧化菌及硫酸盐还原菌可通过诱导成矿的方式,直接促进含砷矿物的形成或生成其他矿物间接吸附砷,通过对砷的成矿产物和成矿因素分析,揭示微生物成矿机...     

砷污染土壤的生物修复研究进展

土壤As污染已是全球性问题,我国也不例外,对As污染土壤的生物修复已是研究热点,但相关机理仍不完全清楚.本文综述了国内外微生物、蚯蚓、植物在As污染土壤中吸收转化As及其解As毒机理,以及微生物-植物复合系统修复As污染土壤方面实验室内研究情况.目前广泛认为植物修复土壤重金属/非金属污染较有应用前景,可限于甚至是使用超富集植物单一作用下仍有较多缺陷,如通过微生物技术及蚯蚓调节根际微生态,以利于植物在污染土壤中存活或/和吸收更多的As,将极具应用前景.     

中国农田土壤重金属富集状况及其空间分布研究

梳理国内外农田土壤重金属污染修复的研究热点及最新进展,总结有效的修复治理技术及实际效果,为我国重金属污染农田的安全利用提供依据。利用COOC和VOSviewer文献计量工具,以中国知网（CNKI）全文数据库和Web of Science核心合集数据库（WOS）为数据检索源,对2010 ~ 2021年农田土壤重金属污染修复与治理领域的相关文献进行知识图谱的可视化分析。在2010 ~ 2021年间,国内外对农田土壤重金属修复研究文献数量呈快速增长态势,且英文文献的增长率明显高于中文文献。我国在农田土壤重金属污染修复领域的研究占有绝对领先地位（发文量占比率最高,达26.8%）,对全球重金属污染治理工作的贡献最大。国内外在该领域发文期刊（TOP 3）有：《农业环境科学学报》《安徽农业科学》《环境工程学报》《Environmental Science and Pollution Research》《Chemosphere》《Journal of Hazardous Materials》。关注的重金属种类主要是镉、铅、砷等。国内外的研究学者呈“小聚体、大分散”的特点,合作关系有待进一步加强。通过关键词分析表明,固化/稳定化技术和植物修复技术在中英文献中的研究比重均较高（约80%）,是目前研究的重点和热点。从田间试验的修复效果来看（以镉污染为例）,低积累作物品种种植（籽粒降镉率达67.9%）、无机－有机组配（42.7%）以及叶面阻控技术（39.9%）在降镉方面表现出较好的效果,未来还需将其与农艺措施（如间套作、水分调控）、微生物菌剂等联合配施,以实现更好的田间修复和治理效果。     

基于绿色可持续理念的污染场地修复碳足迹研究进展

污染场地修复工程，以其短期、在较小空间尺度内产生高强度的能源消耗和碳排放而受到广泛关注。在全球环境变化及“双碳”政策背景下，污染场地的绿色可持续修复成为必然趋势。降低污染场地修复工程的碳排放水平，可以为减缓气候变化、实现修复行业的绿色发展提供重要支撑。然而，目前我国污染场地修复行业仍存在碳足迹评估技术研究不充分、绿色可持续修复理念贯彻不深入等问题。本文梳理了污染场地绿色可持续修复的发展历程和存在问题，以修复行为的碳足迹核算为着力点，综述了基于绿色可持续修复理念的碳足迹核算研究进展与案例分析，从场地、区域和宏观的不同尺度层面探究了污染场地修复评估方法体系中碳核算相关工作。在气候变化的全球背景下和“双碳”政策的国家背景下，污染场地碳足迹核算将为我国修复行业实现减污降碳、推进绿色低碳管理提供参考。     

推进土壤污染防控与修复 厚植农业高质量发展根基

科学有效地开展土壤污染防控与治理修复,从农产品质量安全的源头上保证产地环境安全,已日益成为公众关注的热点。本文阐述了新时代土壤科学的新使命与功能定位,分析了我国农用地土壤污染防控与修复研究和实践的进展动态,从促进农业绿色发展和高质量发展出发,提出了我国土壤污染防控与治理修复及产业化发展的战略重点与技术路径。     

土壤——水环境中二苯砷酸污染及其修复研究进展

化学武器残留的二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)引起的土壤—水环境砷污染事件近年来受到广泛关注。国内外学者对土壤—水环境中DPAA的分析方法、污染状况、迁移转化和修复技术等的研究已取得一定进展。鉴于DPAA污染问题的严峻性和污染修复的迫切性,本文通过系统调研并结合笔者的研究工作,综述了土壤-水环境中DPAA分析方法、来源及污染状况的研究进展,探讨了DPAA吸附/解吸、迁移、转化过程及其关键影响因素和作用机制,阐述了对其污染的物理/化学、生物学修复机理研究;认为建立DPAA污染数据库,开展宏观及微观尺度上DPAA环境行为特征的研究,并系统构建DPAA污染的修复技术方法体系将是该领域今后研究的重点。同时,展望了未来的研究方向,旨在为促进土壤-水环境中DPAA污染及其修复的深入研究、有效降低DPAA的环境健康风险提供理论参考。     

生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展

生物质炭是生物质原料在完全或部分缺氧条件下高温热解后的固体产物,它具有丰富的孔隙结构和较高的碳含量。该物质具有巨大的表面积和较强的阳离子交换能力等特殊性质,对受污染土壤中的重金属和有机物都具有很强的吸附能力,有效地降低这些污染物的生物有效性和在环境中的迁移,对改善土壤环境具有重大意义。近年来我国土壤污染严重,利用生物质炭修复受污染土壤的技术得到了广泛的关注。本文简述了生物质炭修复土壤污染的基本原理,探讨了与其他修复方法相比存在的优势,阐述了国内外近年来利用生物质炭修复污染土壤的研究进展,最后展望了今后需要进一步研究的领域。     

Lab-scale feasibility tests for sediment treatment using different physico-chemical techniques

Purpose  

The fairly high amounts of sediments dredged in coastal or internal water bodies for navigational and/or environmental purposes claims for the identification of appropriate management strategies. Dredged sediments are frequently affected by organic and inorganic contamination, so that their reuse, as an alternative to final landfill disposal, could need remediation. In this framework, a two-year joint research project was carried out to assess the feasibility of different remediation technologies for the treatment of polluted sediments.     

场地土壤污染物归趋、风险评估和修复治理研究进展

随着城市化快速发展与产业结构的调整,“退二进三”政策的实施以及重污染企业地理位置的变迁,使得多数城市产生大量可再利用再开发的场地。当前场地土壤环境污染状况日益严峻,对场地土壤开展污染物来源识别,成因解析和防控管理等已成为场地土壤污染治理修复的研究重点。基于国内外文献,综述了场地土壤污染物迁移转化过程、风险评估、治理修复等研究进展,发现场地中污染物的来源、输送的“源－汇”关系和不同介质/界面间迁移转化机制等环境行为的综合性研究有待进一步深化;风险评估框架与方法仍具有一定的不全面性和不确定性;绿色可持续联合修复技术已成为土壤修复治理的核心。未来需加强场地土壤“多来源、多途径、多介质、多界面、多尺度”环境过程和机理以及“排放来源、输送途径、迁移转化、动态累积”生态风险评估的系统研究,发展绿色可持续修复功能材料和技术,以期为我国本土场地土壤污染防控管理与修复治理提供依据。     

Plant- and microbe-assisted biochar amendment technology for petroleum hydrocarbon remediation in saline-sodic soils: A review

Soil degradation through salinization and pollution by toxic compounds such as petroleum hydrocarbons(PHCs) in the coastal wetlands has become a significant threat to ecosystem health, biodiversity, and food security. However, traditional remediation technologies can generate secondary pollutants, incur high operating costs, and consume significant quantities of energy. Bioremediation, using plants, biochar, and microbes, is an innovative and cost-effective option to remediate contaminated soils. Biochar, as a plant/microbe growth enhancer, is a promising green approach for the sustainable phytoremediation of PHCs in salinized soils. This review therefore summarizes the effect of plant-and microbe-assisted biochar amendment technology for the remediation of PHCs and salinization. Plant-microbe interactions mediated rhizodegradation despite increasing hydrocarbon sorption. Overall, microbial respiration is more active in biochar amendments, due to faster biodegradation of PHCs and improved soil properties. The use of biochar, plants, and microbes is recommended,as it offers a practical and sustainable option, both ecologically and economically, for the remediation of PHCs and excess salinity. Further development of new green technologies is to be encouraged.     

电子垃圾影响区多氯联苯污染农田土壤的生物修复机制与技术发展

电子垃圾中含有大量多氯联苯等有毒有害物质,对电子垃圾的不当拆解可造成土壤、水体和大气的污染,进而对生态环境和人体健康构成潜在的威胁。生物修复是利用生物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能,加速去除环境中污染物质的过程。根据修复所用的主体,生物修复又可分为植物修复、微生物修复、动物修复及其联合修复等。本文结合笔者的研究工作,综述了我国东南沿海某典型电子垃圾拆解区土壤多氯联苯的污染特征,并介绍了当前国内外对多氯联苯污染土壤的微生物修复、植物修复和植物-微生物联合修复技术及其机理研究的现状,并提出未来研究趋势,旨在为促进污染区土壤环境生物修复的深入研究、保障污染区的农产品质量安全和人体健康提供理论参考。     

土壤砷污染及其修复技术的研究进展

土壤砷污染已成为严重的环境和公共健康问题,日益受到人们的密切关注。综述了土壤砷污染的现状、来源及其危害,同时探讨了土壤砷污染的物理化学修复和生物修复（特别是植物修复）技术的研究现状;并对今后砷污染修复研究方向进行了展望。     

砷污染土壤生物挥发研究进展

本文综述了国内外As污染土壤生物挥发研究的最新进展.介绍了As的生物地球化学循环过程,分析了微生物形成挥发性As化合物的机理以及影响因素,探讨了采用生物挥发修复As污染土壤的可能性,最后展望了As污染土壤生物挥发研究的未来.     

生物泥浆反应器在污染土壤修复中的应用

近年来生物修复技术因具有处理费用低、不产生二次污染且处理效果可靠有效的特点被认为是最具生命力的一种土壤处理手段.总结了生物泥浆反应器这种高效生物修复技术的原理,工艺流程、运行方式、应用范围和运行费用,并重点介绍了其强化手段.已有的土壤生物修复技术受环境条件限制较大,很难在短时间内达到修复目的,生物泥浆反应器作为一种高效的土壤生物修复技术在高浓度、难降解有机物污染土壤的快速修复处理中具有良好的研究开发价值和广阔的应用前景.     

水稻土中砷的环境化学行为及铁对砷形态影响研究进展

在水淹缺氧环境下,界面微环境中水稻土铁矿物的还原以及根表铁膜的生成是引起砷释放还原和促进砷被吸附的过程,识别铁对砷的作用机制是有效降低水稻对土壤砷吸收的方法。本文综述了水稻土中铁对砷的作用机制的国内外研究现状,并从水稻通气组织、土壤溶液氧化还原电位、铁矿物类型、有机质和阴离子种类等5个方面讨论水稻土中铁对砷的化学行为的影响,并展望了今后的研究方向,以期为水稻土砷污染防治及抑制水稻对砷的吸收提供参考。