重金属污染土壤原位钝化修复研究进展

重金属原位钝化技术是一种污染土壤的修复方法,指向污染土壤添加一些活性物质（钝化修复剂）,以降低重金属在土壤中的有效浓度或改变其氧化还原状态,从而有效降低其迁移性、毒性及生物有效性.本文基于原位钝化修复剂种类、研究方法、评价指标、作用机制以及风险评价等方面的研究,深入分析了该领域的研究现状和存在问题,并提出了今后研究的重点.目前广泛使用的钝化修复剂主要有粘土矿物、磷酸盐、有机堆肥及微生物材料等.由于土壤结构和组分的复杂性,钝化修复剂的作用机制尚不完全清楚,其可能的机制主要包括沉淀反应、化学吸附与离子交换、表面沉淀、有机络合和氧化还原等.今后应加强从分子水平研究重金属的钝化机制,重点关注钝化修复重金属污染土壤时存在的潜在风险以及钝化修复的长期田间效应.     

基于同步辐射技术研究土壤铁氧化物固定重金属分子机制的进展

铁氧化物在土壤中广泛赋存,因其比表面积大,对重金属具有很强的吸附固定能力,深刻影响着土壤重金属的形态转化过程.因此,研究土壤铁氧化物对重金属的固定机制,对于深入理解重金属在土壤系统中的环境化学行为以及评估污染土壤重金属生物有效性具有重要意义.然而,采用传统的吸附模型和化学提取法研究土壤铁氧化物固定重金属的机制具有明显的局限性,无法从分子水平上阐明其固定机制.同步辐射技术在环境土壤学的应用显著推进了在分子水平上认识土壤铁氧化物吸附重金属及其受典型环境因子影响的分子机制.本文主要从同步辐射技术的发展历程、模拟系统和实际土壤系统中铁氧化物在多种因素影响下对重金属固定的分子机制等方面进行了综述,同时对同步辐射技术的未来发展趋势及其在该研究领域的应用进行了展望.     

AM真菌对重金属污染土壤生物修复的应用与机理

土壤重金属污染威胁人类健康和整个生态系统,而高效、低耗、安全的生物修复技术显示出了极大的应用潜力,特别是利用植物-微生物共生体增强生物修复效应的应用.丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌是一类广泛分布于土壤生态系统中的有益微生物,能与90％以上的陆生高等植物形成共生体.研究发现,AM真菌能够增强宿主植物对土壤中重金属胁迫的耐受性.当前,利用AM真菌开展重金属污染土壤的生物修复已经引起环境学家和生态学家的广泛关注.基于此,围绕AM真菌在重金属污染土壤生物修复作用中的最新研究进展,从物理性防御体系的形成、对植物生理代谢的调控、生化拮抗物质的产生、基因表达的调控等角度探究AM真菌在重金属污染土壤生物修复中的作用机理,以期为利用AM真菌开展重金属污染的生物修复提供理论依据,并对本领域未来的发展和应用前景进行了展望.     

白腐菌的研究进展及其在重金属修复中的展望

白腐菌是一类特殊的丝状真菌,能降解多种污染物质,具有广谱、彻底、高效、无专一性的 特点,在生物修复中有广阔的应用前景。综述了白腐菌的分类、酶系、降解机理以及应用于有机 物污染的研究现状,特别介绍了白腐菌在重金属污染的生物修复的应用进展情况,包括白腐菌吸 附重金属的原理、在重金属污染的废水中的研究应用现状及在修复重金属污染土壤中需考虑的 因素。同时展望了白腐菌在重金属污染及复合污染的生物修复中的应用前景。     

土壤重金属污染生态过程、效应及修复

本文探讨了重金属在土壤中的行为特性及其生态化学过程作用的特点,不同的重金属元素在土壤胶体颗粒表面的吸附特性及不同元素间的交互作用类型有所不同,自然对重金属迁移积累的影响有所不同。土壤重金属污染影响了种子萌发、幼苗生长、作物产量及体内重金属含量,探讨了污染土壤的酶学评价方法。阐述了重金属污染土壤生物修复的特点,展望了重金属污染生态过程研究的未来发展趋势。     

土壤重金属污染的植物修复

土壤重金属污染的危害范围广泛,使用传统的物理和化学修复方法成本高,对环境扰动大,而利用植物修复的效果较为明显,易于操作.本文论述了土壤重金属污染的单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合.的修复方法,着重介绍了重金属超富'集植物的研究和植物体内螯合肽(PCs)的合成.生物螯合剂的应用及土壤重金属污染的动物、植物和微生物的联合修复将是未来研究的热点.     

利用能源植物治理土壤重金属污染

随着工农业的发展,土壤重金属污染日益加剧,严重威胁着粮食生产和人类健康。植物修复因其成本低、环境友好以及可大规模原位修复等优点备受关注,成为近年来迅速发展的重金属污染土壤治理技术。在介绍国内外植物修复技术发展与应用现状的基础上,提倡大力发展能源植物修复重金属污染土地,并结合湖南重金属污染田间试验结果,重点对甜高粱(Sorghum bicolor(Linn.)Moench)用于重金属污染土壤修复的优势、可行性及提高修复效率的措施进行了深入分析与探讨。利用甜高粱治理土壤重金属污染,能将土壤修复与生物能源生产有机结合,使重金属从粮食链转入能源链,同时兼顾了生态和经济效益,具有广阔的应用前景。     

降低水稻镉吸收原位钝化修复技术及其作用机理

重金属镉原位钝化修复是指向土壤中施加一些活性钝化修复材料, 通过改变镉在土壤中的赋存状态, 降低土壤中镉的生物有效性。该文对重金属镉污染土壤原位钝化修复中不同来源的钝化剂进行了分类, 概述了它们各自对重金属镉污染土壤的作用机理及其钝化修复效果。全面分析了目前该领域存在的主要问题, 并对其发展前景进行了展望。     

磷酸盐修复重金属污染土壤的研究进展

从研究方法、反应机理以及风险评价等方面综述了磷酸盐修复重金属污染土壤的研究进展,分析和讨论了其中存在的问题和不足,提出了今后加强研究的重点。目前磷酸盐修复重金属污染土壤时,使用的主要研究方法有化学形态提取法、化学平衡形态模型法和光谱及显微镜技术,各个方法都有其优缺点,应该结合使用并探索新方法。磷酸盐稳定重金属的作用机理主要有3个:磷酸盐诱导重金属吸附、磷酸盐和重金属生成沉淀或矿物和磷酸盐表面吸附重金属,但磷酸盐与重金属反应的机理十分复杂,人们尚不完全清楚,因此难以有效区分和评价诱导吸附机理和沉淀机理或其它固定机理,相应地对磷酸盐修复重金属的长期稳定性难以预测。磷酸盐修复重金属污染土壤时由于其较高的施用量可能会造成磷的积聚从而引发一些环境风险,如磷淋失造成水体富营养化,营养失衡造成作物必需的中量和微量元素缺乏以及土壤酸化等。所以应该谨慎选择磷肥种类和用量,最好是水溶性磷肥和难溶性磷肥配合、磷肥与石灰物质等配合施用。今后应着重研究磷酸盐与重金属相互作用的机理区分和评价;关注磷酸盐修复重金属污染土壤时存在的潜在风险,特别是加强植物长期不断吸收磷或其它环境条件变化致使土壤磷素持续减少过程中稳定的重金属溶解性和移动性的研究,磷酸盐修复重金属污染土壤的长期田间实践等。     

土壤中重金属形态分析及其环境学意义

介绍了土壤重金属的形态及各种分析方法,重点说明了土壤中重金属形态分布及影响因素;讨论了影响土壤环境中重金属形态转化的因素,重金属形态与重金属在土壤中的迁移性、可给性、活性的关系,重金属污染土壤修复与重金属形态分布的关系.形态分析在一定程度上反映自然与人为作用对土壤中重金属来源的贡献,并反映重金属的生物毒性.重金属可以因形态中某一个或几个方面不同而表现出不同的毒性和环境行为.     

Enhanced phytoextraction: I. Effect of EDTA and citric acid on heavy metal mobility in a calcareous soil

Phytoextraction, the use of plants to extract heavy metals from contaminated soils, could be an interesting alternative to conventional remediation technologies. However, calcareous soils with relatively high total metal contents are difficult to phytoremediate due to low soluble metal concentrations. Soil amendments such as ethylene diaminetetraacetate (EDTA) have been suggested to increase heavy metal bioavailability and uptake in aboveground plant parts. Strong persistence of EDTA and risks of leaching of potentially toxic metals and essential nutrients have led to research on easily biodegradable soil amendments such as citric acid. In our research, EDTA is regarded as a scientific benchmark with which degradable alternatives are compared for enhanced phytoextraction purposes. The effects of increasing doses of EDTA (0.1,1,10 mmol kg(-1) dry soil) and citric acid (0.01, 0.05, 0.25, 0.442, 0.5 mol kg(-1) dry soil) on bioavailable fractions of Cu, Zn, Cd, and Pb were assessed in one part of our study and results are presented in this article. The evolution of labile soil fractions of heavy metals over time was evaluated using water paste saturation extraction (approximately soluble fraction), extraction with 1 M NH4OAc at pH 7 (approximately exchangeable fraction), and extraction with 0.5 M NH4OAc + 05 M HOAc + 0.02 M EDTA at pH 4.65 (approximately potentially bioavailable fraction). Both citric acid and EDTA produced a rapid initial increase in labile heavy metal fractions. Metal mobilization remained constant in time for soils treated with EDTA, but a strong exponential decrease of labile metal fractions was noted for soils treated with citric acid. The half life of heavy metal mobilization by citric acid varied between 1.5 and 5.7 d. In the following article, the effect of heavy metal mobilization on uptake by Helianthus annuus will be presented.     

污染土壤淋洗修复技术研究进展

土壤淋洗修复技术是一种行之有效的污染土壤治理技术,适合于快速修复受高浓度重金属和有机物污染土壤与沉积物。本文综述了土壤淋洗修复技术的特点、技术流程、土壤淋洗剂的研究与应用进展,指出异位土壤淋洗修复技术因修复效果稳定,易于实现系统控制和废弃物减量化等优点而具有更广阔的应用前景,天然螯合剂和生物表面活性剂等环境友好型淋洗剂正逐渐取代人工螯合剂和化学表面活性剂成为土壤淋洗剂研究的主流方向,而现代超分子化学的引入和发展有可能对复合污染土壤的高效淋洗修复研究产生新的影响。     

丛枝菌根在植物修复重金属污染土壤中的作用

丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizae，AM）是自然界中分布最广的一类菌根，AM真菌能与陆地上绝大多数的高等植物共生，常见于包括重金属污染土壤在内的各种生境中。在重金属污染条件下，AM真菌可以减轻重金属对植物的毒害，影响植物对重金属的吸收和转运，在重金属污染土壤的植物修复中显示出极大的应用潜力。重点介绍了AM真菌对植物重金属耐性的影响及其在植物提取和植物稳定中的应用等方面的进展，讨论了未来研究所面临的任务和挑战。     

Immobilization of Zinc and Cadmium in Polluted Soils by Polynuclear Al13 and Al-Montmorillonite

We investigated the suitability of two aluminum-based binding agents, polynuclear Al₁₃ and Al-coated montmorillonite (Al-mont-morillonite), for the immobilization of heavy metals in two contaminated agricultural soils: a loamy luvisol from an arable site in Rafz, Canton Zürich, Switzerland, and a sandy podsol from Szopienice, Upper Silesia, Poland. Both soils were polluted by lead, zinc, and cadmium: the soil from Szopienice by the emissions of a nearby zinc-lead smelter, and the soil from Rafz by sewage sludge applications. While the samples from Szopienice exhibited extremely high loads of these metals, the samples from Rafz were only moderately contaminated. The samples from both soils were slightly acidic. The Rafz soil contained 2.5% organic matter, that from Szopienice only 1.5%. Destruction of the organic matter in the Szopienice samples by H₂O₂ led to a significant release of Zn and Cd into solution. This indicated that organic matter is an important factor for the immobilization of heavy metals in this soil. The treatment of the Szopienice samples with 8?mmol Al₁₃ per kg dry soil resulted in a considerable mobilization of the two metals. As the pH of the samples did not decrease, this effect was presumably due to direct interactions between the applied aluminium and organic matter. After destruction of soil organic matter, the two binding agents exhibited an immobilizing effect on Zn, which, however, was weak compared with the binding of the metal by the organic matter prior to its destruction. In the case of the Rafz samples, metal mobilization was observed only for Al₁₃ if applied in high doses (4 and 8?mmol per kg soil), but not for Al-montmorillonite. In this soil, Al-montmorillonite as well as Al₁₃ at low doses (1.2?mmol per kg soil and less) decreased soluble zinc concentrations significantly. The mobilization of metals at high doses of the applied binding agents and the dependence of this effect on the type of soil show that care has to be taken with this remediation method and that the proper doses of applied binding agents can be crucial for the success of metal immobilization in polluted soils.     

人类扰动对重金属元素的生物地球化学过程的影响与修复研究进展

重金属元素在自然界中主要分布于岩石和土壤当中,通过生物地球化学循环进入其他圈层。工业革命以后,矿物开采、冶炼、农业等传统人类活动和电子产业、交通运输等现代人类活动的不断发展,增加了岩层中重金属元素进入环境的总量,还改变了它们在不同环境介质中的迁移速率、方向、形态和生物毒性,进而增加危害人类健康的风险。只有充分了解人类扰动下重金属元素生物地球化学循环的新过程和新特征,才能抓住关键环节并且科学地建立高效可行的重金属污染修复方法与技术。总结了人类扰动及其引起的一系列环境变化对几种关键重金属元素生物地球化学循环的影响,综述分析表明由于人类扰动增加重金属源头释放并加速其在水中迁移速率,日后的修复工作应该着重于矿山、电子垃圾场等特殊区域的修复和监管并利用多种修复方式联用遏制重金属在水体中的快速迁移,这为重金属污染修复技术的研究提供导向和依据。     

重金属污染土壤修复技术中有关淋洗剂的研究进展

淋洗法是修复污染土壤的一种很有效的方法 ,是对污染土壤生物修复的一种补充 ,使污染土壤修复的系统化成为可能。淋洗法就是使用淋洗剂来清洗土壤 ,使土壤中污染物随淋洗液流出 ,然后对淋洗液及土壤进行后续处理 ,从而达到修复污染土壤的目的。而淋洗剂的选择是影响这一技术效率高低的主要因素之一。本文对目前淋洗剂的应用情况 ,作用机制进行了总结和评价。探讨了天然有机酸、生物表面活性剂等对环境影响小的淋洗液的应用前景。并根据“以废治污”的指导思想提出并分析了以柠檬酸废水和味精废水作为淋洗剂修复重金属污染土壤的可行性。     

根际圈在污染土壤修复中的作用与机理分析

根际圈以植物根系为中心聚集了大量的生命物质及其分泌物,构成了极为独特的“生态修复单元”。本文叙述了根在根际圈污染土壤修复中的生理生态作用,富集、固定重金属,吸收、降解有机污染物等功能;菌根真菌对根际圈内重金属的吸收、屏障及螯合作用,对有机污染物的降解作用;根际圈内细菌对重金属的吸附与固定,对有机污染物的降解作用以及根际圈真菌和细菌的联合修复作用等,同时对可能存在的机理进行了分析,认为根际圈对污染土壤的修复作用是植物修复的重要组成部分和主要理论基础之一,并指出利用重金属超富集植物修复重金属污染土壤具有广阔的应用前景;筛选对水溶性有机污染物高吸收富集及其根 发泌能力强的特异植物,同时接种利于有机污染物降解的专性或非专性真菌和细菌可能会成为有机污染土壤植物修复研究的重要方向之一。     

Characterization of Heavy Metals in Soil by High Gradient Magnetic Separation

In recent years forecasting soil cleaning efficiencies of polluted soil, especially those contaminated with heavy metals, has become an important issue. Failure of the methods to predict the right efficiency has resulted in financial losses and penalties. This article describes an addition to the traditional characterization methods for soils contaminated by heavy metals, improving the quality of the basic decisions to be made. The method is based on magnetic separation using a Frantz Isodynamic Separator (FIS) for this study. The FIS isolates soil particles containing heavy metals so that these particles, which are relevant for soil cleaning, can be studied in more detail. Four contaminated soils were tested, for example, soils that were a problem for the soil-cleaning industry. The experiments indicate that each soil has its own magnetic properties that should be regarded as a fingerprint. Density measurements of two soils show that densities approach the quartz density separated at moderate and high magnetic fields suggesting that some of the heavy metals cannot be removed by density separation techniques. A pilot plant scale test supports this conclusion. It also shows that a part of the heavy metals are found in particles lighter than quartz. Based on the results, a qualitative model is proposed to account for the presence of the heavy metals in soil.