土壤修复过程中重金属形态的研究综述

重金属污染土壤的修复是现阶段污染土壤治理中的难点之一,在土壤修复过程中对重金属的形态研究已在多个领域中开展,并且在重金属形态及其与生物有效性和毒性等研究领域取得了一定的成果。本文综述了现阶段在污染土壤修复过程中对重金属形态研究的主要领域,分析研究重金属形态的必要性,总结出土壤修复过程中重金属形态方面应当从重金属在土壤与植物中的存在形态入手,研究重金属元素在不同界面间的迁移转化规律,通过阻断重金属元素在污染源、土壤、生物之间的传递链条,以阻止重金属对生物体造成危害,从而为土壤重金属污染的治理修复提供理论基础。     

冻结技术在水土重金属污染净化与修复中的应用及进展

随着工业化进程的加快,水土重金属污染事件逐渐增多,对其治理与修复成为当前的迫切工作。冻结技术在治理修复污染水土时,其修复过程只向地层输入“冷量”,属于绿色修复技术,无二次污染风险,受到越来越多的关注。详细总结了冻结技术的修复机理,及其在污水、污泥、重金属污染土壤治理修复中的应用现状和最新研究进展。冻结修复机理是通过冰的自净作用和固-液相平衡原理来实现污染物的定向驱赶和富集,而黏性土壤颗粒的吸附和阻滞作用使单一技术对重金属污染土壤的修复难度增大,其他修复手段与冻结技术联合处理成为一种新的思路。利用冻结土体的低渗透性,还可有效降低污染物的迁移速度,封闭不同种类污染物,形成阻隔污染物扩散的冻结屏障。冻结修复技术在水土重金属污染净化及修复领域具有良好的应用前景。     

纳米材料在土壤重金属污染修复中的应用

重金属污染土壤的修复一直是国内外环境研究者关注的重点环境问题之一.近年来,纳米材料在土壤重金属污染修复中的应用也受到了越来越多的关注.综述了主要纳米材料及其改性材料修复土壤重金属的应用、纳米材料的组合技术应用以及影响纳米材料修复土壤重金属效果的主要因素,提出了今后该领域应重点加强研发新的纳米材料,同时提高其在土壤中的扩散能力,研究从室内实验到田间实验的应用;进一步深入探讨了纳米材料在土壤中的环境行为及相关机理等,以期充分理解并进一步推动纳米材料在土壤重金属污染修复中的应用.      

发扬地学学科优势,形成具有国土资源部门特色的土壤修复理论与技术体系

岩石圈是土壤重金属元素的根本来源,是其迁移转化和生物-地球化学循环的场所,也是重金属元素的最后归宿,因此地质学、岩石学、矿物学和地球化学在重金属污染土壤修复中具有基础性的重要指导意义。国土资源部门已经在土壤重金属调查、溯源和风险评价上发挥了重要作用,还可以在探索研究灾害链的组成、影响因素和阻断途径的基础上,形成有地学特色的修复理论和技术。目前,国土资源部门的修复理论研究成果主要集中在缓变型地球化学灾害理论和地球化学工程学方面,在所属研究机构已经形成了若干种土壤修复剂,通过小试、中试和典型示范,验证了这些修复剂具有优异的修复性能与效果,是落实"土十条"和生态文明建设的一支重要力量。     

中国农田土壤重金属污染防治现状与问题思考

土壤是农业可持续发展的基础。经过近40年的经济快速发展与农业高度集约化生产后,我国农田土壤污染与土壤环境质量下降问题逐渐凸显。当前,中国农田土壤重金属污染形势不容乐观,对农产品的安全生产和食品安全构成威胁。文章首先对我国农田土壤重金属污染现状与污染特点、农田重金属污染来源及修复技术研究现状等进行了总结。结果显示：(1)我国农田土壤重金属污染点位超标率相对较高,但以轻度污染为主;(2)污染土壤中主要以Cd、As、Hg、Pb和Cr这5种健康风险重金属元素为主,尤其以Cd风险最高,而以生态风险为主的Ni、Cu和Zn 3种重金属环境风险相对较小;(3)农田土壤污染分布总体表现为南方重于北方,东部重于西部;(4)农田土壤污染逐渐呈现由工业源向农业源、城郊向农村、土壤向食物链转移的发展趋势。基于文献计量方法对我国近30年来农田土壤污染防治研究的热点与趋势进行了分析。结果表明,我国农田土壤污染防治研究主要始于2000年前后,2009年后进入快速发展阶段,研究热点主要包括重金属污染监测、土壤环境环境质量评价、重金属污染土壤修复技术等,近10年来污染土壤修复技术表现为从单一修复技术向联合修复技术发展态势。此外,文章对我国农田重金属污染修复的一般程序、不同污染程度农田土壤的安全利用技术与高风险污染土壤的管控技术进行了评价,最后,对我国当前农田重金属污染防治过程中出现的问题进行了思考,同时针对我国今后农田重金属污染防治研究进行展望,提出了基于源头控制与风险管控措施相结合的农田重金属污染防治体系,以期为未来我国农田土壤重金属污染防治研究规划以及土壤重金属污染防治技术的创新提供参考与借鉴。     

碱改性凹凸棒石对土壤中镉化学形态及环境风险的影响

凹凸棒石进行碱改性后性能的提高,为其钝化修复重金属污染土壤提供重要基础.本文采用不同比例的氢氧化钠对凹凸棒石进行改性,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱法(FTIR)分析改性前后凹凸棒石理化特性的变化,并在人工配制的重金属Cd污染土壤上进行钝化实验,研究氢氧化钠改性凹凸棒石对污染土壤中Cd...     

MICP技术联合多孔硅吸附材料对锌铅复合污染土固化/稳定化修复的试验研究

近年来,工业和科技的快速发展使得重金属污染土固化/稳定化的修复研究成为热点。运用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合吸附材料对锌铅复合重金属污染土进行固化/稳定化的修复,通过无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,评价处理前后污染土的固化效果与重金属的稳定化效果,结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等检测手段,揭示MICP技术处理锌铅重金属污染土的修复机制。研究结果表明,采用MICP技术对锌铅重金属污染土进行固化/稳定化之后,可以有效降低污染土中有害重金属的浸出性。当矿化时间为10d时,试样无侧限抗压强度为942.5k Pa;铅的浸出浓度为4.20mg/L,比未处理时降低了44.81%;锌的浸出浓度为4.31mg/L,比未处理时降低了46.19%,效果显著。在此基础上,添加10%的多孔硅吸附材料后,试样无侧限抗压强度可达到1 021 kPa,强度提高了8.3%;铅的浸出浓度为2.45mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了67.81%,与单纯MICP方法处理时相比,铅浸出浓度被二次降低了41.67%;锌的浸出浓度仅为2.93 mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了63.4%,与单纯...     

改性Mg(OH)2对多种重金属污染土壤的修复效果

为了研究一种高效的多种重金属污染土壤修复剂,本文采用了一种具有OH^-缓释功能的改性Mg（OH）₂,通过重金属污染土壤稳定化修复实验,探讨了改性Mg（OH）₂对污染土壤中多种重金属（Pb、Cd、Cu、Zn）的稳定效率及对多种重金属形态分布的影响。结果表明,投加改性Mg（OH）₂对土壤中多种重金属均有稳定作用,对Pb、Cd、Cu、Zn的稳定效率分别为72.42%、34.53%、87.64%和97.65%,且改性Mg（OH）₂的投加使重金属交换态质量明显减少、残渣态质量增加,进一步提高了重金属的稳定性,降低了重金属生物有效性;另外,改性Mg（OH）₂具有OH^-缓释性,可使土壤长期保持一定的碱性,是一种经济有效的土壤修复剂。     

AB-DTPA提取法在重金属污染土壤修复模拟试验中的应用可行性

将碳酸氢铵-二乙三胺五乙酸(AB-DTPA)提取重金属生物有效态的方法应用于重金属污染土壤修复的模拟试验中,该土壤的污染元素主要是铜、锌和镉,试验所用修复材料是钠化膨润土。研究表明,AB-DTPA提取法具有很好的稳定性,而且能准确指示铜、锌、镉元素在土壤中的有效态含量,同时AB-DTPA对土壤中铜、锌、镉元素的提取率也适用于模拟试验中修复效果的平行对比。AB-DTPA提取法在重金属污染土壤修复模拟试验中的应用是可行的。     

重金属铅、铬在土壤中的迁移特征——以泉州市为例

泉州市地处福建省东南部,工农业均比较发达。随着经济的发展,工矿企业遗留下来的污染问题也愈发突出。选择重金属Pb和Cr为研究对象,通过土柱实验和Hydrus-1D软件模拟,研究其在红壤和风沙土中的迁移特征。结果表明:重金属Cr在土壤剖面中的迁移速率和迁移量变化明显,尤其是风沙土,重金属Cr可以在两个月左右迁移至土壤剖面底部(80cm土层厚度)进入地下含水层;而重金属Pb在土壤剖面中的迁移速率很慢,迁移量也不大,污染源产生的污染物绝大多数在研究期内均被表层土壤吸附。因此在场地污染调查、评价和修复时,重金属Pb主要应该针对污染场地表层土壤层,而重金属Cr主要应考虑地下水,尤其是风沙土区域的地下水,且应于污染初期进行污染控制。     

Bacterial biosurfactants can be an ecofriendly and advanced technology for remediation of heavy metals and co-contaminated soil

Environmental pollution due to heavy metals has become a significant drawback as a result of their ecotoxicity. Hence, their remediation is of pressing concern. Many technologies are planned for their remediation; however, most of them are highly expensive and result in incomplete removal of contaminants. So, massive attention has paid to the event and application of the latest biologically techniques, that is effective in remedy and cost, not harming the prevailing surroundings. Hence, application of biosurfactant in heavy metal remediation is one among the recent ecofriendly technique. The present review critically highlights bacterial biosurfactants as a best alternative technique for heavy metals remediation. The review also emphasizes that bacterial biosurfactants can open up a new vista in remediation of metal-contaminated soil.     

地球化学工程技术修复江西某Pb超标耕地的应用

为了判别地球化学材料在土壤改良与重金属修复中的作用,本研究以江西龙南某地被稀土采矿废水污染而废弃的农耕地为对象,用黏土矿物等材料组成的三种修复方案对249 km2的废弃地进行修复。一周期后,比较修复前后土壤中重金属生物易迁移态的变化来评价该技术的有效性。结果表明,该地Pb超标程度最重,达101.50 mg·kg-1。Cd、Hg、As次之,分别为0.13 mg·kg-1、0.13 mg·kg-1、2.98 mg·kg-1,均超赣州市土壤背景值含量,超龙南地区土壤Pb的均值,修复目标为Pb。该地土壤中Pb的易迁移态含量与总量不显著相关。经地球化学工程技术修复后,Pb易迁移态降低了3.25%,修复效果明显。一周期后,Pb的易迁移态平均降幅为1.40%,修复效果稳定。修复效果最佳的方案C能使Pb降低幅度达到3.38 mg·kg-1,在经济上体现为最廉价,体现了地球化学工程技术的优势。     

Mathematical model for hydraulically aided electrokinetic remediation of aquifer and removal of nonanionic copper

One of the most cost-effective in situ technologies for soil and groundwater (i.e., aquifer) remediation is electrokinetic remediation. In electrokinetic remediation, electromigration due to electric field is combined with hydromigration due to hydraulic flow by purge water to remove pollutants from aquifers through the pore water. This study aims at investigating theoretically the role of electromigration (as active movement) of pollutants and the role of hydromigration (as passive movement) of pollutants in electrokinetic remediation, and making it clear that the control variables for electrokinetic remediation are the applied voltage and the hydraulic flow rate. These aims are pursued by construction of a mathematical model based on physico-chemical considerations and by model simulations of the electrokinetic remediation applied to the virtual aquifer polluted by heavy metals of copper sulfate. According to numerical simulations with the model: (1) heavy metal (nonanionic copper) is removed from the upstream anode region and accumulated in the downstream cathode region; (2) to carry away the heavy metal outside the aquifer (global removal), hydromigration by purge water flow is essential; and (3) electromigration contributes mainly to the redistribution of heavy metals within the aquifer (local removal and local accumulation).     

生物炭修复重金属污染土研究进展

随着城市化进程的加快及工业生产的迅速发展,土壤重金属污染日益加剧,对生态环境造成严重的危害。生物炭是缺氧或限氧条件下加热生物质制得的高度芳香化富含碳的固态物质,其在重金属污染土修复方面具有显著效果,受到广泛关注。基于近些年来国内外围绕生物炭修复重金属污染土所取得的研究成果,分别从生物炭的制备及性质、修复效果及其影响因素、修复机理等方面总结了该领域的研究现状及进展,取得如下主要认识:（1）生物炭具有价格低廉,修复效率高,改良土壤、环境友好等优势;（2）生物炭的理化性质主要受原材料和热解温度的影响,采用活化、磁化、氧化和消化等方法能改善生物炭的性质,提高修复效率;（3）生物炭对土壤中重金属迁移性和生物有效性的影响包括两个方面:固定重金属减少生物有效性或者迁移重金属增加生物有效性,后者可通过改性方法来降低重金属的迁移性和生物有效性;（4）生物炭对土体的固化效果一般,但可与其他固化材料共同使用,以改善土体的力学性质;（5）生物炭修复机理固定重金属的效果为:沉淀作用>络合作用>静电作用,离子交换>物理吸附。最后,针对该领域的研究现状,提出了未来的研究重点和方向,主要包括:建立划分生物炭的统一标准;探讨生物炭对多种重金属共同污染的修复效率;阐明生物炭吸附重金属的机理及其贡献率;扩大研究尺度;开展基于生物炭的固化试验及力学性质研究。     

Ultrasonically enhanced electrokinetic remediation for removal of Pb and phenanthrene in contaminated soils

Electrokinetic and ultrasonic remediation technologies were studied for the removal of heavy metal and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) in contaminated soils. The study emphasized the coupled effects of electrokinetic and ultrasonic techniques on migration as well as clean-up of contaminants in soils. The laboratory soil flushing tests combined electrokinetic and ultrasonic technique were conducted using specially designed and fabricated devices to determine the effect of both techniques. The electrokinetic technique was applied to remove mainly the heavy metal and the ultrasonic technique was applied to remove mainly organic substance in contaminated soil. A series of laboratory experiments involving electrokinetic and electrokinetic and ultrasonic flushing tests were carried out. Natural clay was used as a test specimen and Pb and phenanthrene were used as contaminants. An increase in out flow, permeability and contaminant removal rate was observed in electrokinetic and ultrasonic tests. Some practical implications of these results are discussed in terms of technical feasibility of in situ implementation of electrokinetic ultrasonic remediation technique.     

固定配比的钠化膨润土与土壤在不同pH条件下对重金属离子的吸附效果研究

研究了固定配比的钠化膨润土与土壤在不同pH条件下对重金属离子的吸附效果。钠化膨润土与污染土壤按质量比1∶10和1∶20的比例混合,用碳酸氢铵-二乙三胺五乙酸(AB-DTPA)法提取土壤中有效态重金属。结果表明,在钠化膨润土与土壤质量比为1∶20的条件下,取得了最佳的修复效果;在pH=9.14时该混合土壤对重金属的总体吸附效果最佳。在实际土壤修复中,针对不同重金属污染,应灵活调整修复材料与污染土壤的配比和土壤的pH条件。     

河道疏浚底泥堆土镉污染修复技术分析

城市生活垃圾中重金属Cd污染修复是我国亟待解决的环境问题之一。为了确定最佳Cd污染修复技术,探究了多种镉修复技术在河道治理中的适用性。以华东地区城市河道疏浚底泥堆土修复工程为例,对重金属镉污染土壤的修复工艺进行了对比和分析。拟选定土壤稳定化修复技术、土壤淋洗技术和植物修复技术三种修复工艺对受污染土壤进行治理。实验结果表明,稳定化修复技术可以使土壤中镉的浸出率从33.3%降低到14.3%,能有效降低其在环境中的生物毒性,但镉的总量并不会降低;采用柠檬酸和草酸的土壤淋洗技术,能够使镉的去除率达到90.1%和92.4%;相比而言,植物修复技术具有更为突出的高效性、易操作和二次污染少的特点,但修复周期较长。从技术、经济、环境安全等多方面出发,分别对三种修复工艺进行了分析讨论,综合考虑了研究场地的现状和未来规划,最终确定土壤淋洗技术为治理河道底泥堆土镉污染的最佳选择。      

碳酸盐矿化菌的分纯及其对Sr2+的矿化特性研究

土壤污染日益严重,其中作为土壤污染类型之一的放射性核素污染已引起广泛关注。土壤中的部分微生物可以矿化 固结重金属离子,从而达到去除重金属离子的目的。本文实验对从土壤中分离的1株碳酸盐矿化菌的特性及其对Sr2+的矿化 结果进行研究,发现该菌对1.0g/L和0.5g/L模拟核素Sr2+的去除率可达98%和99%。扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析 （EDS）、X射线衍射（XRD） 、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等结果显示,矿化产物为碳酸锶。可见,利用碳酸盐矿化菌 治理土壤中放射性核素Sr2+污染具有可行性,该方法将会有一定应用前景。     

电动力学技术在受污染地下水和土壤修复中新进展

综述了电动力学技术的原理及其在受污染土壤和地下水修复方面的应用.电动力学技术利用电渗析、电迁移和电泳使土壤孔隙中的水和荷电离子或粒子发生迁移运动.大量研究表明,电动力学技术能够高效地去除土壤和地下水中的重金属离子.最新研究表明电动力学技术也能够直接去除有机污染物,其与生物修复优化组合有可能成为高效"绿色"修复技术.这种技术具有安装方便、操作简单和成本低廉的特点,而且不影响生态环境,是非常有发展前景的一种环境修复技术.     

GIS支持下的土壤重金属污染预测预警研究

面对日益严重的土壤重金属污染问题,必须采用快速高效的方法对污染趋势做出预测预警。本研究建立了土壤重金属污染预警模型和土壤重金属污染超标年限预测模型,并在GIS技术支持下,开发了基于ArcView GIS的预警预测程序模块,实现了对土壤重金属污染的预警预测。最后以北京市及其近郊区为实例,对该区重金属污染进行了预警并对Pb元素超标年限进行了预测,取得了较好的预警预测结果。