污染土壤生态修复的理论内涵、方法及应用

讨论了污染土壤生态修复的理论内涵、修复方法的优化组合及其应用案例.将污染土壤生态修复的目标拓展为:目标污染物降低到可接受程度、土壤生态毒理性降低到可接受程度、部分恢复或全部恢复土壤的生态服务功能.归纳出污染土壤生态修复的5个特点、5个原则.初步提出污染土壤生态修复方法优化组合的原则.污染土壤生态修复方法优化组合表现出以...     

应用蚕豆根尖细胞微核技术评价广西平乐锰矿废弃地土壤的污染状况

分别选取废弃地上的花生地、柿树地、柑桔地和桃树地等4个采样点进行调查和监测,测定了各采样点土壤浸提物的蚕豆根尖细胞微核千分率(MCN‰)和污染指数(PI),应用蚕豆根尖细胞微核技术对广西平乐锰矿废弃地土壤的污染状况进行了评价,并对造成土壤污染的原因进行了分析讨论。结果表明,用浸提法处理的4个采样点土壤的根尖细胞微核千分率(MCN‰)均明显高于对照组(P<0.05),其中柑桔地的污染程度最严重,污染指数达到了2.93;污染程度最轻的是花生地,其污染指数为1.97。这表明广西平乐锰矿废弃地土壤均存在不同程度的污染,在锰矿废弃地土壤上早期不宜种植食用的农作物。     

生物刺激法修复DDTs污染农田土壤研究

DDTs污染是我国农田土壤普遍面临的一个问题,污染状况虽有所转,但对人体健康仍存在风险。为了更好的修复DDTs污染土壤,探讨了生物刺激土著微生物修复DDTs污染土壤的可能性,研究了不同条件对土著微生物降解污染农田土壤中DDTs的影响。结果表明:生物刺激法可以促进土壤中DDTs降解菌数的增殖,提高修复DDTs污染的农田土壤的效率。修复五个月后与CK相比,添加葡萄糖、血粉和乳化油后DDTs的降解效率分别提高了20.29%、28.59%和17.65%。与葡萄糖和乳化油相比,血粉可以长效的刺激土著微生物降解土壤中的DDTs。与其他方法相比,定期翻土可以显著提高DDTs的降解效率,五个月的降解效率由32.18%提高到43.41%。因此添加血粉辅以定期翻土可以用于修复DDTs污染农田土壤,且具有较好的应用前景。     

污染土壤修复标准建立的方法体系研究

近年来,污染土壤修复技术发展很快,而污染土壤修复标准的建立则相对迟缓．在我国,直至目前甚至还没有开展相应的研究．为了推进我国该领域的工作,对污染土壤修复标准建立的方法体系进行了阐述,并提出了建立污染土壤修复标准应同时考虑技术清洁水平、环境背景水平和法规可调控清洁水平等3个基本变量．而从技术清洁水平这一变量来讲,应该包括2个方面的内涵,一是污染土壤修复技术本身所能达到的清洁目标,二是现有分析技术发展所能确认的污染物最低限量目标,即仪器可检出水平．     

黄土高原石油污染土壤微生物群落结构及其代谢特征

针对污染胁迫下土壤微生物群落变化和代谢变异等问题,基于平板稀释法和Biolog微平板分析方法,研究了陕北黄土高原石油污染土壤微生物群落结构、代谢特征及其功能多样性。结果表明,不同类群的土壤微生物对石油污染胁迫的响应不同,污染土壤细菌和真菌数量高出清洁土壤1个数量级,而污染土壤的放线菌数量极显著减少(P0.01);污染土壤和清洁土壤微生物对糖类和多聚物类碳源较易利用,污染土壤微生物总体上代谢碳源的种类和活性均低于清洁土壤。微生物群落主成分分析(PCA)表明,石油污染土壤和清洁土壤的微生物群落存在显著差异(P0.01),起分异作用的碳源主要为糖类,其次是羧酸类和氨基酸类;随着土壤石油含量增加,典型变量值变异(离散)增大,土壤微生物群落结构稳定性降低。微生物群落多样性分析表明,Shannon丰富度指数(H)、McIntosh均一度指数(U)和Simpson优势度指数(1/D)均达到极显著差异(P0.01),污染土壤微生物群落H和U低于清洁土壤,但是一定浓度的石油污染可以刺激土壤微生物群落中优势种群的生长,1/D增高。研究结果为陕北黄土高原石油污染区土壤微生物修复提供理论基础。     

石油污染对土壤微生物群落多样性的影响

土壤中的微生物主要有细菌、放线菌、真菌三大类群,微生物在石油污染的土壤中发挥着维持生态平衡和生物降解的功能。文中以四川省遂宁市射洪县某废弃油井周围不同程度石油污染土壤为供试土壤,首先对各组供试土壤的基本理化性质进行测定分析;然后采用平板菌落计数法测定了供试土壤中三大类微生物数量的变化,结果表明:相比未被污染的对照土壤,石油污染的土壤中细菌、放线菌、真菌数量均减少,并且土壤中可培养微生物的数量与土壤含水量呈正相关;再采用454焦磷酸测序技术对土壤中的细菌群落多样性及变化进行16S rRNA基因分析。在所有供试的4个土壤样品中,共鉴定出不少于23 982个有效读取序列和6 123种微生物,相比于未被污染的对照土壤,石油污染土壤中细菌的种类更加丰富,主要优势门类为酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门和变形菌门。但不同土壤样品中优势菌群的群落结构有所差异,石油污染的土壤中,酸杆菌门、放线菌门和变形菌门的数量最多,未被石油污染的土壤中,放线菌门、拟杆菌门和变形菌门的数量最多。     

淮南煤矿废弃地重金属污染对土壤动物群落的影响

土壤动物是煤矿废弃地生态环境变化最敏感的指示指标,已成为土壤生态恢复研究的热点。通过对淮南大通废弃地土壤重金属含量分析和污染等级确定,选取2条不同污染带的8个采样点调查,分析重金属污染对土壤动物的影响,结果显示:(1)大通煤矿废弃地8个样地,共获得土壤动物2286个,隶属于4门8纲24个类群,优势类群为弹尾目、线虫类和蜱螨目,膜翅目、蜘蛛目等9类为常见类群,其余12类为稀有类群。(2)重金属污染对煤矿废弃地的土壤动物群落影响显著。煤矸石和原化工厂的重金属污染对土壤动物群落的影响表现为:随着污染程度增加,个体数和类群数均呈减小趋势,群落的均匀性、多样性和密度-类群指数也呈降低趋势,优势度指数在煤矸石堆污染带呈逐渐降低趋势,在化工厂污染带则先减小后增加。(3)重金属污染使土壤动物群落多样性降低,群落结构趋于简单,重金属污染与群落结构指数之间呈显著负相关,与土壤有机质等营养物质关系不明显。(4)随污染程度增加,土壤动物垂直分布的表聚性降低。     

黔中煤矿区矸石堆场周边土壤藻类群落变化及其影响因素

通过对贵阳市花溪区麦坪乡煤矿区矸石堆场周边土壤进行采样分析,研究了煤矸石影响下土壤藻类群落组成和生物量的变化以及生物量、物种多样性指数与土壤因子之间的相关关系。结果表明:该区自然土壤藻类共计5门43属,其中蓝藻门(Cyanophyta)13个属、绿藻门(Chlorophyta)17个属、硅藻门(Bacillariophyta)7个属。受煤矸石污染后,土壤藻类的种类和数量明显减少,污染严重区域土壤藻类中蓝藻门仅有3个属、绿藻门4个属;香浓指数与有效铁、有效锰及速效磷含量之间存在极显著的相关性;物种丰富度与pH值和速效磷含量呈显著相关。污染严重区土壤藻类叶绿素a含量比对照区减少了93.1%;藻类生物量与pH值呈显著正相关,与有效铁含量呈显著负相关。调查区内土壤pH值和有效铁含量是影响土壤藻类生长的重要因子。     

台州市路桥区重金属污染对土壤动物群落结构的影响

通过对台州市路桥区峰江再生园区及周围的8个样地采样调查,分析了重金属污染对土壤动物多样性的影响。对研究区域进行大量取样调查并测定土样中Cu、Zn、Pb、Cd 的含量。计算出重金属综合污染指数,运用地理信息系统(GIS)技术中的插值法根据重金属综合污染指数制作重金属综合污染趋势图。结合重金属综合污染趋势图与实地勘察,共设置8个采样地。研究方法为大型土壤动物采用野外分层手捡计数,中小型土壤动物用取土器分层取土,带回室内分别用干湿漏斗分离并镜检。结果表明:(1)8个样地共获得土壤动物844只,分属于4门9纲20个类群,其中优势类群为蜱螨目、弹尾目和线虫纲,其他为常见类群和稀有类群。(2)8个样地中土壤动物的个体数量存在极显著性差异(P<0.01),类群数存在极显著性差异(P<0.01)。在严重污染区,土壤动物的数量和类群数稀少,而轻度污染区土壤动物的密度大、群落多样性高,稀有类群大量出现。表明重金属污染能对土壤动物多样性构成严重影响,土壤动物群落的类群和个体数量随污染程度的加重而减少(3)用群落多样性指标DG衡量重金属污染对土壤动物多样性的影响,结果为随着综合污染指数的减小,DG指数逐渐增大。(4)用简单相关性分析表明土壤动物数量变化与综合污染指数具有极显著负相关性(相关系数-0.86),与有机质含量有一定相关性(相关系数0.42)。在轻度污染的样地中,土壤动物的数量随有机质含量的升高而上升,表明在严重的污染区,重金属的毒性对土壤动物的影响是主要的,而在轻度污染区,有机质含量可能成为影响土壤动物多样性的主要因素。(5)从弹尾目的等节跳科和球角跳科在8个样地中的分布特点可知,本地区的等节跳科对重金属污染的耐受力最强。球角跳科数量大、密度高,对重金属污染较敏感,可作为重金属污染的指示生物。     

污染土壤生态修复理论内涵的初步探讨

污染土壤修复的目的是转移或转化土壤中有毒有害污染物,消除或减弱污染物毒性,恢复或部分恢复土壤的生态服务功能.由于土壤污染大多属于复合污染,通常需要用多种方法联合修复污染土壤.用一种统一的方法涵盖多种修复方法,注重系统内在修复功能同外加修复功能的有机结合,以及土壤生态服务功能的全面恢复是污染土壤修复的发展趋势.本文据此提出了污染土壤生态修复的概念,并指出生态修复应该遵从生态学的3个原理和3个原则.在生态修复中,生物修复的作用十分重要,但不同方法之间的组合服从于工艺优化原则.人为强化、激活土壤系统的净化功能,并实现同外加净化功能的耦合,可使修复效率大大提高.生态因子调控是污染土壤修复的必要前提,是生态修复的基本特征,是强化修复效果的重要手段.生态修复应该具有协调性、高效性与稳定性特征.生态修复的最终目标是土壤生态功能的恢复,生态修复的基准应该根据土壤的生态功能建立.生态修复理论将在指导污染土壤修复的实践方面发挥重要作用.     

溶磷微生物在钝化和植物修复重金属污染土壤中的作用

钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复重金属污染土壤、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复的强化以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了溶磷微生物对重金属的抗性及其溶磷机理、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复重金属污染土壤的强化作用机理以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的作用机理。旨在为生物修复重金属污染土壤研究提供一定的理论依据和技术支撑。     

豆科植物修复土壤重金属污染研究进展

随着经济的发展, 生态环境污染日趋严重, 其中土壤重金属污染成为一个突出问题。利用植物修复土壤重金属污染是当前环境科学和生态学领域的研究热点之一。采用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染是一种有效的植物修复方法, 它不仅可以利用根瘤菌与豆科植物互利共生的优势来抵抗重金属胁迫, 而且其固氮作用有助于提高土壤养分。通过文献检索分析, 收集整理了我国现已发现的具有土壤重金属污染修复潜力的豆科植物, 并对根瘤菌修复土壤重金属污染的机理以及根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究进展进行了综述, 以期为今后利用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究和实践提供参考。     

铬渣堆放场地土壤的污染过程、影响因素及植物修复

铬渣堆放场地的土壤污染已成为重要的环境问题之一,并引起广泛关注。为了对铬渣堆场铬污染情况有更加详细的了解,本文对铬渣污染土壤的2个基本过程(铬渣中铬的水平迁移过程与垂直运移过程)、土壤有机质、pH、Eh和含水量、土壤类型及其无机胶体组成以及地下水运动方向等影响其迁移的因素进行了分析。在此基础上,对铬超积累植物的筛选、铬超积累植物的富集机制、铬渣堆场周围污染土壤的植物修复及其机理进行了概述。虽然目前对铬污染土壤的植物修复还处于起步阶段,但利用超积累植物对铬渣污染场地进行修复前景广阔。     

污染场地土壤生态风险评估研究进展

随着我国快速城市化以及产业结构的调整,遗留下了大量的污染场地,发展和实施污染场地土壤生态风险评估是进行大规模污染场地修复行动的必要条件。本文围绕污染场地土壤生态风险评估的科学原理、框架构建及技术方法等方面的关键问题: 1)评估框架的场地实际针对性;2)概念模型的不确定性;3)土壤复合污染毒性机制;4)评估终点筛选;5)评估方法和框架构建等展开讨论,指出土壤复合污染的制毒机制,即污染物生物有效性和联合效应是污染场地土壤生态风险评估的关键科学问题。耦合美国环保局四步法和欧盟层级法的“证据-权重法”评估框架适用于野外复杂环境条件下的土壤污染生态风险评估。建议今后重点开展以下5个方面的工作: 1)污染场地土壤生态风险评估技术框架与风险管控技术框架之间的联合;2)概念模型研究;3)基于过程的场地土壤污染物反应运移模型研究;4)场地土壤复合污染生态毒理学机制研究;5)生态系统高水平生态风险评估终点研究。旨在为形成我国本土污染场地土壤生态风险评估技术指南提供理论基础和构架。     

石油降解菌的分离鉴定及石油污染土壤的细菌多样性

从石油污染的土壤中分离筛选到28株石油降解菌,经鉴定分别为短杆菌属、假单胞菌属、邻单胞菌属和微球菌属;对4个石油不同程度污染的土壤样品中嗜油微生物分布状况进行分析,发现污染严重的土壤样品中嗜油菌的数量相对较多;用聚合酶链式反应(PCR)、变性梯度凝胶电泳(DGGE)和切胶测序相结合的方法对4个土壤样品中的细菌多样性进行分析,结果显示在受污染的土壤中,My cobacterium和B acillus在污染程度较低的样品中分布的较为集中,F lavobacterium和A zosp ira在污染程度较高的样品中丰度较高。属于B eta p roteobacterium类群的细菌在受污染的土壤中占有优势,同时还有一些不可培养的菌群存在。气质联用(GC-M S)分析结果表明石油污染程度及污染物中芳香烃类的含量对细菌多样性有着显著影响。在石油污染程度高,芳香烃类含量高的样品中细菌的多样性相对较低。     

贵州屯上洞洞穴动物对5种重金属富集的研究

2009年7月对贵州施秉县屯上洞洞穴动物进行了调查.共获动物标本454号,隶属3门9纲16目19科20种.对7个动物类群(鲤鱼、泥鳅、红点齿蟾、小戴溪蟹、盲蛛、常雕囊马陆和斑灶马)、洞穴土壤和洞穴水的重金属含量进行了测定,对各动物类群重金属富集系数和洞穴土壤的污染指数进行了评价.结果显示动物体内对重金属镉(Cd)和铜(Cu)有明显的富集.各元素在3个光带(有光带、弱光带和无光带)土壤中的平均值含量中镉(Cd)和汞(Hg)超过了我国的土壤背景值,按顺序排列为:Cu>Pb>As>Hg>Cd;水体中为:As>Cu>Pb>Hg>Cd.单项污染指数显示Cd为轻污染(1.4);Hg为中污染(2.93).综合污染指数显示3个光带的污染系数平均值为1.22,属于轻污染,说明该洞虽有重金属污染但并不严重.     

生态修复过程中的若干问题——以POPs污染土壤为例

生态修复是在受污染土壤所在的区域环境条件下,以土壤生态系统自净能力为基础耦合其它修复技术,达到修复高效、安全和可靠的目的。以POPs污染土壤为例,总结了污染土壤生态修复的4个原则,分析了生态修复过程,对修复目标确立,修复过程控制,修复结果评估做了探讨。在分析耦合概念和生态修复过程的基础上,认为修复技术的耦合过程是生态修复的关键,总结了生态修复中的耦合原则、耦合策略和耦合方式。展望了生态修复的发展趋势和研究方向。     

铜镉污染土壤上CO2浓度升高对籼稻稻米品质的影响

采用盆栽试验,利用开顶式气室(Open Top Chamber,OTC)研究了5个籼稻品种在高、低铜镉复合污染土壤上,CO2浓度升高对水稻生长及吸收Cu、Cd和矿质元素Fe、Zn、Ca、Mn的影响,并对稻米中Cd的安全性进行了评价,了解Cd污染对人类健康的潜在风险。结果表明:CO2浓度升高,显著降低了低复合污染土壤上稻米的生物量,而显著增加了高复合污染土壤上的稻米生物量。CO2浓度升高降低了低污染土壤上稻米Cu含量,降低幅度为4.75%—24.49%,增加了高污染土壤上稻米Cu含量,增加幅度为6.60%—40.37%;而稻米Cu的总吸收量在低、高复合污染土壤上均是降低的。低、高复合污染土壤上,CO2浓度升高显著降低了三香优974稻米的Cd含量和吸收量;增加了其他4个品种稻米Cd含量和吸收量。CO2浓度升高对不同品种稻米中Fe、Zn、Ca、Mn含量影响存在显著差异。CO2浓度正常、升高条件下,两种污染土壤上金优463稻米中Cd含量超过食品卫生标准(Cd≤0.2mg/kg),三香优974在正常CO2浓度条件下其稻米Cd含量超过食品卫生标准。在低、高复合污染土壤上,金优463和三香优974稻米中Cd的THQ值均大于1,说明对人体暴露接触的潜在风险比较严重。CO2浓度升高显著降低了三香优974稻米中Cd对人体暴露接触的潜在风险,而对其他4个水稻品种稻米Cd的THQ值影响不明显。     

石油污染土壤堆制微生物降解研究

采用异位生物修复技术堆式堆制处理方法 ,对辽河油田原油污染土壤进行了生物修复处理研究 .处理工程设 4个处理料堆单元 ,每个处理单元长 118.5cm ,宽 6 5 .5cm ,高 12 .5cm .研究结果表明 ,当进行处理的石油污染土壤中石油烃总量为 5 .2 2 g·10 0 g-1土时 ,利用黄孢原毛平革菌 (Phanerochaetechrysospori um) ,经过 5 5d的运行 ,石油烃总量去除率达 5 4.2 % .堆制处理中影响污染土壤石油烃总量生物降解的主要变化因子为污染土壤的O2 和CO2 含量、降解石油烃微生物的数量、污染土壤pH的变化 .通过监测这些数据的变化 ,可直接反映该工程的处理石油污染土壤的效果 .本处理工程采用定期通风措施 ,操作简单、运行费用低廉 ,为石油污染土壤生物修复实用化提供了一种简单易行的污染土壤清洁技术 .     

PAHs污染土壤植物修复对酶活性的影响

PAHs作为一类持久性有机污染物对土壤环境质量产生深刻的影响。选用了中国亚热带城市普遍采用的4个树种(樟树、栾树、广玉兰、马褂木),利用盆栽试验,研究了PAHs污染土壤植物修复对酶活性影响。结果表明,多酚氧化酶活性定量抑制率为-94.98%—16.29%,过氧化氢酶为-76.71%—13.19%,磷酸酶为-49.62%—56.38%。土壤酶活性对PAHs污染的响应受到不同树种的影响。方差分析表明,过氧化氢酶活性在不同污染水平间差异显著,3种酶活性在不同时间下差异性显著,3种酶活性在不同树种×污染水平、不同时间×污染水平二因素作用下差异都不显著。主成分分析表明,PAHs污染对土壤酶活性的影响大于树种的影响,多酚氧化酶和磷酸酶对土壤反映敏感。