纳米材料在有机污染土壤修复中的应用与展望

工农业发展过程中排放入土壤中的高毒性有机污染物可以通过食物链进入人体,并产生富集作用,对人体存在致突变、致畸和致癌的潜在危害。近几年,纳米材料因其巨大的比表面积和良好的催化反应活性逐渐成为有机污染土壤修复的研究热点。通过对金属类纳米材料及其改性技术、碳基纳米材料和聚合类纳米材料等典型纳米材料在有机污染土壤修复中研究进展的综述,对纳米材料在土壤介质中能够发挥实用性所需的性质予以归纳总结,并对未来纳米材料的合成及应用进行了展望,以期为修复有机污染土壤的相关纳米材料研究提供参考。     

功能纳米材料在重金属污染水体修复中的应用研究进展

重金属污染对水体生态和人体健康会造成严重危害,通过纳米材料来去除重金属是一个简单便捷的方法,受到了广泛的关注以及研究。本文主要综述了纳米零价铁、铁氧化物、硫化铁、碳纳米管、石墨烯、锰氧化物、铝氧化物、二氧化钛、聚合物纳米材料和壳聚糖纳米材料等几种纳米材料对水中重金属污染修复研究进展。对它们去除重金属的机理也进行了探讨,纳米材料对重金属的去除机理主要包括物理吸附、化学吸附、氧化还原、光催化还原以及共沉淀等。并通过表格的形式对它们的优缺点、机理以及改进方法进行了总结归纳。同时,本文对影响重金属去除的几个因素(溶液pH值、重金属浓度、吸附时间、温度、纳米材料性能、离子强度以及共离子影响)进行了归纳总结。最后,对未来纳米材料在修复重金属方面的研究进行了展望。     

城市土-水界面污染流条件下加乐麝香和镉对鲫鱼（Carassius auratus）的联合毒性

    为了能更好地反映实际水体中污染物对生物的毒性效应,在实验室模拟城市土-水界面污染流和清水2种试验条件,分别研究加乐麝香(galaxolide,HHCB)和重金属镉(cadmium,Cd)对鲫鱼(Carassiusauratus)的单一和联合毒性效应.采用半静水法,并用Marking水生毒理联合毒性效应相加指数法对联合毒性效应进行评价.结果表明,HHCB和Cd在实验室模拟城市土-水界面试验条件下,24、48、72、96 h对鲫鱼的半致死浓度(median lethal concentration,LC50)分别为4.81、3.30、2.90、2.55 mg.L-1和43.51、39.71、39.01、38.83 mg.L-1;而在清水试验条件下HHCB和Cd对鲫鱼的LC50值分别为1.70、1.14、0.81、0.66 mg.L-1和33.15、30.06、27.12、25.18 mg.L-1.可见,HHCB对鲫鱼的毒性效应在2种试验条件下都远远大于Cd的毒性效应.采用毒性1:1试验,研究HHCB和Cd在2种试验条件下对鲫鱼的联合毒性效应,在实验室模拟城市土-水界面试验条件下,当暴露时问为24、48 h时,相加指数(additive index,AI)<0,联合毒性效应表现为拮抗效应;而暴露时间为72、96 h时,AI>0,联合毒性效应则转为协同效应;在清水试验条件下,当暴露时间为24 h时,AI<0,联合毒性效应表现为拮抗效应;暴露时间为48、72、96 h时,AI>0,联合毒性效应为协同效应,且随着暴露时间的延长这种协同效应逐渐增强.可见,土-水界面不仅可以改变HHCB和Cd对鲫鱼的单一毒性效应,也可以改变二者的联合毒性效应方式.     

枯草芽孢杆菌对多环芳烃的降解能力研究

从长期受多环芳烃污染的土壤中分离出1株菲降解菌——菌Ⅱ,经生理生化及16S rDNA分析鉴定,该菌株为枯草芽孢杆菌。在单基质菲、芘反应体系中,该菌株具有较强的降解能力。菌Ⅱ不但可以在高浓度的多环芳烃存在下生长良好而且对高浓度多环芳烃有较高的降解能力。多环芳烃与重金属Cu2+的加入对多环芳烃降解菌有很大的影响。在Cu2+浓度小于15 mg/L时,菌Ⅱ能在以多环芳烃为唯一碳源的培养基中生长良好,Cu2+浓度过高将导致菌体死亡。     

土壤环境基准/标准研究需要解决的基础性问题

土壤环境基准/标准研究是一个复杂的系统工程,涉及到多方面的基础性问题。了解和解决其所涉及的这些基础性问题,是土壤环境基准/标准是否科学准确并在国家层面上能否全面应用的前提。本文从土壤环境基准/标准研究相关的概念及其内涵、基础方法标准化、生物受体的选择和变量归一化4大方面阐述了土壤环境基准/标准研究需要解决的基础性问题,从而为全面系统地开展此项研究工作提供思想、理论、方法和技术等依据。具体来说,包括"环境质量"、"土壤环境质量"、"土壤质量"、"土壤污染"、"污染土壤"、"土壤环境质量基准"、"污染土壤修复基准"等诸多相关概念,采样、前处理、分析步骤和测试方法等的统一与标准化,敏感种与优势种等生物受体的正确选择,以及涉及到总量与有效态或提取态、复合污染与交互作用的情况、土壤本身的一些影响因素(土壤类型、有机质、粘粒、pH、Eh和CEC等)、土壤外部的一些影响因素(地理区域、温度、水分或湿度、施肥或农业措施等)诸多变量的基础数据的归一化处理。最后,结合这些基础性问题,对土壤环境基准/标准的研究进行了展望。     

生态修复研究评述

生态修复技术是以生态学的原理和方法为基础,修复与治理污染环境,恢复受损生态系统,实现人类社会可持续发展的有效手段之一.为此综述了生态修复技术的研究与应用进展,指出了生态修复的发展方向,今后应注意综合运用各学科知识,促进生态修复技术的持续发展,为国民经济发展及环境保护服务.     

鸡粪堆肥过程中各种氮化合物的变化及腐熟度评价指标

在对鸡粪腐解过程中各形态氮变化研究的基础上,探讨了鸡粪堆肥腐熟度评价指标.结果表明,Hydrolyzable-N/TN和NH^＋4-N/TN是评价鸡粪堆肥腐熟程度的优选指标,Amino acid-N/TN、NO^-3-N/TN和NH^＋4-N/NO^-3-N是评价鸡粪堆肥腐熟程度的一般指标,即Hydrolyzable-N/TN为14.59%、NH^＋4-N/TN为9.87%、Amino acid-N/TN为14.58%、NO^-3-N/TN为28.14%、NH^＋4-N/NO^-3-N为0.325时,鸡粪堆肥基本达到腐熟.但是,判断堆肥腐熟度时应根据多种指标（包括生物学、化学、物理学指标）综合判断,除了与氮素有关的化学指标外,还有待于结合其他各项指标进行综合判断堆肥是否腐熟.     

乙草胺及铜离子复合施用对黑土农田生态系统土著微生物的急性毒性效应

采用实验室模拟方法研究了乙草胺、铜离子及其复合物在施加12d内对黑土农田生态系统中土著微生物种群数量及其土壤生物学特性的急性毒性效应。结果表明：单独施加乙草胺或铜离子对土壤中主要微生物类群——细菌、放线菌以及作物生长有益微生物类群——自生固氮菌、矿化磷细菌及硅酸盐细菌具有明显的急性毒性作用；这种毒性效应尤以第6d最为显著。单独施加乙草胺或铜离子可使供试土壤中的真菌数量明显提高，第9d时，乙草胺和铜离子处理土壤中真菌数量比对照分别提高20．87倍和3．01倍。乙草胺和铜离子的复合施加在前6d对土壤中所有被检测微生物种群的毒性均比其相应的单因子的毒性强，表现出明显的乙草胺—铜离子协同毒性效应。乙草胺对供试土壤的呼吸强度和脱氢酶活性具有明显的刺激效应。铜离子在前6d刺激供试土壤呼吸强度增强，从第9d开始抑制供试土壤的呼吸强度；而铜离子在处理过程中对土壤脱氢酶活性却表现为强烈的抑制效应。当乙草胺和铜离子复合施加时，对供试土壤的呼吸强度和脱氢酶活性的作用随作用时间呈现不同作用规律。     

外源镉铅铜锌在土壤中形态分布特性及改性剂的影响

采用盆栽、田间试验及连续浸提分组方法，研究了外源Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的形态分布规律及石灰 钙镁磷肥施用对重金属形态分布的影响。研究结果表明，原状土中Cd主要以有机结合态为主，外源Cd污染土主要以残渣态和交换态为主。原状土中Pb、Cu、Zn主要以残渣态为主，而外源重金属Pb、Cu、Zn在土壤中主要以铁锰氧化物结合态为主。外源重金属土 石灰和钙镁磷肥后使土壤中的交换态Cd、Pb、Cu、Zn下降，而碳酸盐结合态Cd、Pb、Cu、Zn含量增加。pH提高，使土壤重金属的有效态含量下降，pH降低使重金属有效态含量增加。     

氯苯胁迫对小麦种子发芽和幼苗生长的影响

在实验室人工控制条件下研究了不同浓度1,2 ,4 -三氯苯胁迫对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明 ,50—250μg·g-1浓度胁迫对小麦种子的发芽率影响甚小 ,但延迟小麦种子的出苗速率 ;300μg·g-1浓度胁迫使种子的发芽率降低至57.9%。在正常条件下 ,小麦种子露白后第4dα -淀粉酶活性达到最大值 ,第12d以后迅速下降 ;在150—200μg·g-1 浓度胁迫下 ,小麦种子内α -淀粉酶活性的峰值下降 ,贮藏物质的转化受阻 ;幼苗的生长受抑 ,干重、鲜重都有一定程度的下降 ,受害程度随着1 ,2,4 -三氯苯浓度的增加而加重 ,且随着胁迫时间的延长而有所减弱。根部比地上部对1 ,2,4 -三氯苯胁迫较为敏感