大型海藻基生物炭中多环芳烃分布特征及毒性评价

研究大型海藻基生物炭中多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs）分布特征及毒性可为其资源化利用提供重要的依据。该研究利用索氏提取结合气相色谱质谱法分析了不同热解温度（200、300、400、500和600 ℃）的大型海藻（瓦氏马尾藻（Sagassum vachellianum）、羊栖菜（Sargassum fusiforme）、鼠尾藻（Sargassum thunbergii）、带形蜈蚣藻（Grateloupia turuturu）、粗枝软骨藻（Chondria crassicaulis）及孔石莼（Ulva pertusa））基生物炭中16种PAHs含量并对其毒性进行评价。结果表明,大型海藻基生物炭中均能检出PAHs（总量浓度为78.2～2 244.2 μg/kg）,且其生成量整体随热解温度升高先增加后降低。大型海藻基生物炭中PAHs含量均低于欧洲生物炭标准（European Biochar Certificate,EBC,10.1版）规定的EBC-AgroOrganic等级限量值（4±2）mg/kg。大型海藻基生物炭中PAHs以2环和3环为主,4环PAHs在所有生物炭中均存在,而5环和6环PAHs仅在部分生物炭中被检出。此外,不同大型海藻基生物炭呈现各异的苯并[a]芘毒性当量浓度（BaP- Toxic Equivalence Quantity, TEQBaP）（0.196～46.151 μg/kg）,其TEQBaP不仅依赖于生物炭中PAHs含量还与其环数和类型分布有关。在生物炭修复效果且潜在环境风险相近的基础上,结合产率及热解温度耗能,可选择热解温度较低的生物炭材料,为大型海藻基生物炭制备与应用的优化提供重要指导。     

多环芳烃污染土壤的生物修复

综述了土壤环境中多环芳烃的来源、归宿、生物转化机理、影响因素及生物修复技术研究进展,提出了利用生物技术治理土壤环境中多环芳烃的思路及方法。     

多环芳烃前处理技术的研究进展

多环芳烃是具有多个苯环的芳香族有机化合物,具有致癌、致畸、致突变作用.由于PAHs种类繁多,分布范围广,与人类的日常生活关系密切,且难降解,因此在环境中能存在很长时间,所以人们对环境中的PAHs更加关注.本文系统地综述了大气、水体、土壤和污泥中多环芳烃的前处理技术.     

多环芳烃前处理技术的研究进展

多环芳烃是具有多个苯环的芳香族有机化合物,具有致癌、致畸、致突变作用。由于PAHs种类繁多,分布范围广,与人类的日常生活关系密切,且难降解,因此在环境中能存在很长时间,所以人们对环境中的PAHs更加关注。本文系统地综述了大气、水体、土壤和污泥中多环芳烃的前处理技术。     

多环芳烃污染土壤的可行处理技术

本文讨论了处理多环芳烃(PAHs)污染土壤的可行技术。土壤冲洗可解决部分问题;土壤焚烧可高效地去除PAHs,但是通常这种方法会导致二次污染;含PAHs土壤的生物处理得到了广泛的关注,因为生物处理没有副产品,可以在没有副作用的情况下消除污染物。PAHs的土壤污染问题远没有解决,然而,生物处理已经给我们提供了解决问题的希望。     

土地生物处理过程中多环芳烃降解模型及应用

土地生物处理能有效降解土壤中有机污染物多环芳烃 (PAHs) ,构建的基于土壤屏蔽反应机理的数学模型能较好的描述该降解过程 ,从而可以预测降解土壤生态系统中PAHs所需的时间、降解程度以及降解结束后被土壤所屏蔽的PAHs的量 ,数学模型在美国Alcoa公司LTU基地的大型土地生物处理工程中得到了验证。利用该数学模型 ,预测了 3,4,5和 6-环 -PAHs的土地生物处理过程及规律     

活性炭对土壤中多环芳烃生物有效性的影响

多环芳烃(PAHs)是土壤中污染较为严重的一类持久性有机污染物，对农产品安全和人体健康构成严重威胁。本研究在某场地采集不同土层土壤，通过室内培养实验，研究添加5%活性炭对土壤中PAHs残留的影响，并利用羟丙基-β-环糊精提取方法评价土壤中PAHs生物有效性的动态变化，以期为治理石油泄露等突发性环境污染事件造成的土壤PAHs污染提供修复技术参考。结果表明，在8个月内，添加活性炭组土壤中菲、芘的残留量显著高于对照组，苯并[b]荧蒽的残留量显著低于对照组，苯并[ghi]芘残留量在两处理组之间无显著差异。在第1个月时，活性炭组土壤中菲、芘、苯并[b]荧蒽生物有效性较对照组分别降低了35.06%、37.73%、39.60%，苯并[ghi]芘生物有效性仅降低了1.37%。随着时间延长活性炭对土壤中PAHs生物有效性的阻控效果呈减弱趋势。因此，土壤添加5%活性炭能够有效降低PAHs生物有效性，减少其环境风险，并且在添加活性炭1个月内阻控效果最佳。     

土壤环境中多环芳烃的微生物降解及联合生物修复

研究土壤环境中持久性有机污染物的生物降解及其生物修复技术是当今国际环境修复科学技术前沿领域的重要课题。本文重点论述了土壤环境中持久性有机污染物多环芳烃的微生物降解机理及其在生物修复中的应用等,并结合当前研究进展,展望了基于多种修复措施相结合的多环芳烃污染土壤联合生物修复工程技术的开发与应用前景。     

多环芳烃污染土壤表面活性剂清洗及生物柴油强化

针对某焦化厂内高浓度多环芳烃污染土壤,以烷基苷（APG）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和曲拉通X-100（TX100）为表面活性剂代表物,采用静态平衡法和高效液相色谱分析,探索采用单一及混合表面活性剂清洗修复多环芳烃污染土壤,并考察生物柴油对多环芳烃去除效果的影响。结果表明,单一表面活性剂对土壤中多环芳烃去除率顺序为SDBS〉APG〉TX100。APG／SDBS混合处理及TX100/SDBS为9：1混合处理提高了土壤中多环芳烃去除率,而APG／TX100混合处理没能提高多环芳烃去除率。生物柴油对TX100及TX100／SDBS去除多环芳烃效果没有明显提高,对APG及APG/TX100去除多环芳烃略有提高。当APG／SDBS为9：1时,生物柴油可以使多环芳烃去除率从（63．3±2．0）％提高到（75．6±2．0）％。单一表面活性剂、混合表面活性剂、及表面活性剂-生物柴油乳液对多环芳烃各组分去除率比较类似,对菲的去除率最高,茚并[1,2,3-d]芘次之,其余相对较低。因此,建议采用APG／SDBS＋生物柴油的混合体系对高浓度多环芳烃污染土壤进行修复。     

多环芳烃在土壤中的环境行为研究进展

综述了土壤环境中多环芳烃(PAHs)来源及其进入环境后的行为和归宿,并提出多环芳烃污染土壤的修复对策。     

多环芳烃在岩溶区上覆土壤中的垂直迁移及控制因素

选取典型表层岩溶泉域内的土壤剖面为研究对象,分析土壤样品的主要理化指标,并采用气相色谱-质谱联用仪对土壤中的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)进行定量分析,研究16种PAHs在土壤剖面中的垂直迁移规律及控制因素。结果表明,所研究的5个土壤剖面中,16种PAHs均被检测出,其多环芳烃含量范围为161～3 285 ng g-1,平均值为987 ng g-1。兰花沟泉域水稻田和水房泉泉域土壤剖面中,PAHs的组成均以低环PAHs为主,后沟泉泉域土壤剖面中以高环PAHs为主,柏树湾泉域马尾松林地和兰花沟泉域马尾松林地土壤剖面中,0～2 cm表层土壤中以高环PAHs为主,2 cm以下土层中以低环PAHs为主。从剖面PAHs含量和组成变化可以判断,低环PAHs较易迁移,但在土层较薄的后沟泉泉域土壤剖面中,由于翻耕等人为的扰动,高环PAHs也较易迁移。5个剖面中,PAHs在水房泉泉域土壤剖面的迁移能力最强。由于岩溶区较薄的土壤层,使得PAHs较易迁移并污染表层岩溶泉水。对土壤理化性质和PAHs总量进行多元回归分析,表明土壤总有机碳(TOC)是控制后沟泉、兰花沟泉和柏树湾泉泉域土壤中PAHs迁移的主要因子,而在水房泉泉域土壤中,无主要影响因子。     

生物表面活性剂强化微生物修复多环芳烃污染土壤的初探

通过温室盆栽实验,单独或联合接种多环芳烃专性降解菌(DB)和添加生物表面活性剂-鼠李糖脂(RH),研究了生物表面活性剂强化微生物修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果。结果表明,添加RH和接种DB能明显促进土壤中PAHs总量和各组分PAHs的降解。经过90 d培养后,添加RH、DB和RH+DB处理的PAHs的降解率分别为21.3%、32.6%、36.0%,较对照分别提高了333.0%、563.3%、633.0%。此外,随着苯环数的增加,土壤中15种PAHs平均降解率逐渐降低。同时也发现DB、RH+DB处理土壤中脱氢酶活性、多酚氧化酶活性和PAHs降解菌数量显著高于CK、RH处理,但是CK与RH处理没有显著差异,说明DB、RH在促进土壤中PAHs的降解方面有不同的机制。     

丛枝菌根作用下土壤中多环芳烃的残留及形态研究

采用盆栽试验方法,以苊为多环芳烃(PAHs)代表物,研究了丛枝菌根(AM)作用下土壤中 PAHs 的残留及形态.供试污染土壤中苊的起始浓度为 35.0 mg/kg.结果表明,AM作用下土壤中苊总残留量明显降低;接种摩西球囊霉菌Glomus mosseae或幼套球囊霉菌Glomus etunicatum后,供试两个污染土样中苊总残留降解率达32.7%～45.2%,比未接种对照高 6.8%～9.8%.有机溶剂提取态是土壤中苊残留的主要部分,AM 作用促进了苊各形态之间的转化;接种AM后土壤 1、2 中苊可脱附态和有机溶剂提取态残留量分别比对照降低了17.0%～37.8% 和 5.4%～26.6%,而结合态残留量比对照增加了12.2%～89.5%.AM 作用能降低土壤中苊可提取态残留含量;但培养55 天后土壤中仍有 65.7%～81.7% 苊属于可提取态残留,对生物有毒害风险.     

甜菜与牧草间作对多环芳烃污染土壤的修复作用

通过盆栽试验方法,选择经济作物甜菜和牧草类黑麦草、苏丹草、香根草为供试植物,研究了甜菜与3种牧草分别间作及各自单作对多环芳烃（PAHs）菲、荧蒽、芘和苯并[a]芘污染土壤修复作用。结果显示：经6个月连续两茬种植试验后,所有种植植物的处理中土壤PAHs的去除率均高于无植物种植组,间作种植土壤PAHs的去除率高于单作,黑麦草、苏丹草、香根草与甜菜间作对土壤PAHs的去除率分别达到84.85%、79.96%、84.11%;在土壤污染条件下,间作模式更有利于甜菜生长;种植植物增强了土壤中多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性,间作模式下二者活性高于单作4.37%~43.07%,过氧化氢酶较多酚氧化酶对PAHs土壤污染更敏感,可作为关键酶用于评价土壤PAHs污染状况。在不影响农业生产的前提下,修复植物牧草和经济作物甜菜间作种植模式显著提高了土壤PAHs的降解率。     

多环芳烃污染土壤的植物-微生物联合修复初探

在温室盆栽条件下,通过种植紫花苜蓿单独或联合接种菌根真菌(Glomus caledonium L.)(AM)和多环芳烃专性降解菌(DB),研究了利用植物-微生物强化修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果。试验结果表明,接种菌根真菌和PAHs专性降解菌能促进紫花苜蓿的生长和土壤中PAHs的降解。经过90天修复试验,种植紫花苜蓿接种AM、DB和DB+AM处理的PAHs的降解率分别为47.9%、49.6%、60.1%,均高于只种植紫花苜蓿的对照处理(CK)(21.7%)。另外,随着PAHs苯环数的增加,其平均降解率逐渐降低,但是接种PAHs专性降解菌能够提高4环和5环PAHs的降解率。同时也发现土壤中脱氢酶活性和PAHs降解菌数量越高的处理,土壤PAHs的降解率也越高,这也是种植紫花苜蓿接种微生物能够有效促进土壤PAHs降解的原因。     

多环芳烃污染土壤真菌修复进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变效应的化合物,主要通过生物质和化石燃料的不完全燃烧产生,过量的排放可能导致土壤污染。现有多环芳烃污染土壤的生物修复大多利用细菌的降解功能,真菌的修复潜力尚未被充分认识。真菌是土壤生态系统的重要组成部分,具有极高的多样性。多种真菌,主要是担子菌和子囊菌具有降解多环芳烃的能力,它们通过细胞内的细胞色素P450氧化酶、细胞外的木质素水解酶及胞外聚合物系统作用于多环芳烃;某些真菌与植物形成共生菌根,以协同方式实现污染物的降解。由于真菌降解多环芳烃的特点,其在减少土壤高环多环芳烃含量、降低多环芳烃毒性方面具有独特的优势。本文综合介绍了多环芳烃降解真菌的多样性和降解机制,对现有的真菌土壤修复技术进行了总结,针对目前真菌修复中存在的问题作了进一步讨论,并对真菌修复的未来发展趋势提出了展望。     

Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in floodplain soils of the Mosel and Saar River

Background, Aim and Scope  Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) have gained serious attention in the scientific community due to their persistence and toxic potential in the environment. PAHs may pose a risk to ecosystem health. Along the Mosel River/Germany, a tributary of the river Rhine, PAHs were found at significantly high concentrations (> 20 mg kg⁻¹, German national guideline value Z2, LAGA 1998). These high concentrations were detected during the construction of a storm water retention basin, in which the contaminated soils had to be removed and treated as hazardous waste. This resulted in higher construction costs for implementing flood prevention measures, but did not address the origin of these PAHs and its distribution along Mosel River. Hence, for future flood prevention projects, it is necessary to estimate the extent of PAH contamination along the Mosel River. The aim of the study is to determine the extent of PAH contamination in soils collected along Mosel and Saar River, and to obtain a first insight into the origin of the PAH contamination in this region. Materials and Methods  In total twenty seven sample sites were investigated. Forty two single samples were collected along a 167 km distance of Mosel River and six samples were collected along a 20 km distance of Saar River. Soil samples were collected at a depth of 0 to 2 m with a stainless steel corer (▫ 8 cm). Each 2 m sample was further separated into two sub-samples (0–1 m and 1–2 m). The sixteen EPA PAHs and three additional PAHs (1methylnaphthalene, 2methylnaphthalene and perylene) were analysed with gas chromatography mass spectrometry (GC-MS). For soil characterisation, total organic carbon (TOC), grain size, microscope and X-ray diffraction (XRD) analysis were performed. Results  Grain size for all soil samples was classified as a mixture of sand and silt. XRD analysis showed that all samples were dominated by quartz. Some clay minerals, such as illite and montmorillonite and feldspars, i.e. anorthoclase and orthoclase, were found in minor quantities. TOC ranged from 0.1% to 13%. Microscope analysis showed black coal particles in the majority of the soils collected from the Saar River and part of the Mosel River (downstream of the confluence of Saar and Mosel River). The black particles were not found further upstream along Mosel River. The sum of nineteen PAHs in the soil samples was up to 81 mg kg⁻¹ dry weight (dw). Most soil samples showed a relationship between the presence of coal particles and PAH concentrations. Discussion  Elevated PAH concentrations were found in all soil samples collected from Saar River and downstream Mosel River. Due to former coal mining activities in the Saarland, Germany, there is a strong evidence that the majority of the PAH contamination in the soils downstream Mosel River are linked to these mining activities. Upstream Mosel River coal particles were hardly found although PAH concentrations were high. Therefore another PAH source has to be responsible for these concentrations. PAH distribution patterns indicate a pyrogenic PAH input upstream Mosel River and a mixed input (petrogenic and pyrogenic) downstream Mosel River. Conclusions  Due to PAH distribution patterns, the contamination along the upstream of the Mosel River is probably linked to atmospheric depositions and other sources not linked to coal mining activities. Downstream Mosel River the PAH distribution patterns reflect former coal mining activities. We could corroborate for the first time that coal mining resulted in a serious problem of an extensive PAH contamination at Saar and Mosel River floodplain soils. Recommendations and Perspectives  Coal mining activities have a strong impact on the neighbouring regions (Johnson and Bustin 2006, Short et al. 1999, Stout et al. 2002). It is known that coals exhibit relative high PAH concentrations, especially in the low molecular weight PAHs (Chapman et al. 1996, Radke et al. 1990). However, PAHs in coals are hardly bioavailable (Chapman et al. 1996) and hence may have less adverse effects on exposed biota. They can act as sink for other hydrophobic contaminants. For the assessment of the environmental impact, a detailed study of the sorption and desorption behaviour of PAHs linked to coal particles should be carried out. ESS-Submission Editor: Dr. Ralph Portier (rportie@lsu.edu)