微生物法修复铀污染环境研究进展

随着我国核工业的快速发展,铀资源的开采量不断增加,由此带来铀尾矿的大量堆积,导致铀及其化合物在周围生态环境中的含量迅速增加,对环境造成污染。因此,如何安全、高效治理铀污染环境,已成为亟需解决的环境科学与工程问题。传统针对铀污染环境的修复技术多采用物理、化学等方法,但这些修复技术具有成本高、易造成环境二次污染的局限性,而微生物修复技术的出现,可为铀污染环境的修复提供一种绿色、经济、稳定及可持续的修复方法。首先介绍了铀在环境中的危害,详细阐述了铀污染环境微生物修复技术的机制,并分析了其修复铀污染环境的影响因素,最后指出了铀污染环境微生物修复技术目前存在的问题,并对其进行了展望。     

汞污染修复技术研究进展

汞污染作为全球性的污染问题，已广泛影响到人们的生活。随着工业化进程的加快，汞污染带来的不良影响日趋严重，这使得人们越发关注对汞污染修复方法的研究。为了更好地掌握当前汞污染修复技术的发展现状，介绍了环境介质(大气、水和土壤)中汞的来源及汞对环境造成的危害，从物理修复、化学修复、生物修复、基因工程修复和纳米修复5个方向具体阐述了当前各种汞污染修复技术的原理和适用场景，并对各修复技术的优缺点进行分析，同时对汞污染修复技术发展方向提出了展望。     

多环芳烃污染土壤生物修复技术研究进展

多环芳烃污染土壤的面积伴随着生物质燃料的广泛应用不断增加,污染程度亦随之增强,研究污染土壤高效修复方法已刻不容缓.生物修复相对于物理和化学修复具有费用低、效果好、不产生二次污染等优点.植物-微生物联合修复体系则是其中最为高效、最具市场潜力的修复技术.详细介绍了微生物修复与植物-微生物联合修复技术的机理及应用, 并展望了多环芳烃污染土壤生物修复的发展趋势.     

石油污染土壤生物修复与多技术联合修复策略研究进展及工程化应用

在传统石油污染土壤修复方法的基础上,综述了生物修复联合多技术修复石油污染土壤的方法、原理、研究现状及应用。并对如何更好地将生物修复与多技术相结合,提高修复效率和改善修复产物提出了展望,对采用以生物修复为核心的多技术联合修复策略在油田污染治理和生态环境恢复方面具有指导意义,以期为提高石油污染土壤修复效果提供依据。     

黑麦草-根内球囊霉联合修复铀污染土壤

针对铀矿周边土壤污染修复问题,植物-微生物联合修复技术具备高效性、环保性优点,能有效解决土壤污染问题而受到人们广泛关注。根内球囊霉(Glomus intraradice,Gi)可与大多数植物形成互利共生的关系,利用Gi接种黑麦草根部修复铀污染土壤。设置Gi接种黑麦草根部与未接种组对照,在不同浓度(18.74、52.15、112.40、202.40mg/kg)铀污染土壤进行修复模拟,探究Gi对黑麦草修复铀污染土壤的强化过程。结果表明,所有铀处理组接种Gi的菌根侵染率均大于50%;生物量显著提升,202.40mg/kg铀处理组中黑麦草地上部分、根部的生物量提升幅度达86%、136%;铀含量、生物富集系数以及吸收氮、磷、钾元素含量均显著提升,但转运系数均低于未接种处理组,说明Gi增强植物根部对铀的富集固定作用,抑制铀由根部向茎叶转移。综上所述,Gi可以增加宿主植物对铀金属毒性的抗逆能力,强化铀污染土壤的植物根部对铀的固定过程,有效提高黑麦草对铀的富集能力。     

电动联合可渗透反应墙强化修复重金属污染土壤研究进展

已有大量研究证明电动（EK）-可渗透反应墙（PRB）联合技术能用于重金属污染土壤的修复,但其修复效率低且能耗高,还可能导致聚焦效应等问题,因此深入EK-PRB在强化修复方面的研究是十分必要的。简述了EK-PRB技术的原理,介绍了EK-PRB技术的主要影响因素,归纳了EK-PRB强化修复方法的优缺点和修复效果,介绍了EK-PRB技术的研究进展,并对该技术强化修复重金属进行了展望,指出深入探究的方向,以便为EK-PRB修复多种重金属污染土壤的实际应用打下基础。     

植物-微生物联合修复重金属的研究进展

重金属污染严重威胁到农作物安全和人体健康。植物修复重金属污染方面已有大量研究,其中植物-微生物联合修复被认为是改善重金属含量的一种有效方法。就近年来植物-微生物联合修复重金属的机理进行了评述,总结了近5年植物-微生物联合修复应用于重金属污染的研究。植物与微生物的协同作用,微生物与植物间形成联合体可以在很大程度上减轻环境对植物的影响。此外,微生物通过提高植物的抗性、降低重金属毒性、促进植物生长等方式增强植物修复重金属的能力。由于污染环境的复合性和复杂性,未来植物-微生物-金属相互作用的分子机制研究和开发植物-微生物联合修复的新技术开发将会成为重点。     

重金属污染土壤生物修复技术及研究进展

重金属污染土壤的修复是环境工程领域的重要研究方向,处理重金属污染的主要方法有物理方法、化学方法和生物方法。而微生物处理法是最广泛使用且处理效果较好的方法之一。对重金属污染形态、对环境和人体的危害进行了分析。分析了修复处理重金属污染的作用机理,着重介绍微生物在修复中的重要性,讨论了微生物修复的方法和效果,归纳总结了使用不同方法处理重金属污染的优缺点,引用国内外成功处理案例进行了分析,并预测了未来的主流发展趋势。     

铬污染毒性土壤清洁修复研究进展与综合评价

综述了土壤中铬的来源,土壤中铬的赋存形式及其提取方法,国内外铬污染土壤修复技术研究动态,探讨了铬污染土壤修复的发展方向,并对现阶段主要的修复技术,诸如客土法、稀释法、固定化和稳定化、化学还原、土壤淋洗、电动修复、生物修复等进行了详细介绍,进而对各种修复方法的优缺点进行了对比、归纳和评价,针对不同特点、性质的铬污染土壤给出修复方法的建议,为清洁高效修复铬污染土壤提供参考.      

螯合剂诱导五节芒强化修复铀污染土壤

以典型铀矿山周边铀污染土壤为研究对象,采用盆栽试验,以五节芒为试验材料,研究乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸(CA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)等不同浓度螯合剂(0、2.5、5.0、7.5 mmol/kg)对五节芒修复铀污染土壤的影响。结果表明,五节芒的生长及富集吸收铀与螯合剂浓度及种类有关。EDTA对五节芒有明显的毒害作用,随浓度的提高消极影响越大,修复效果不理想;2.5 mmol/kg和5.0 mmol/kg的CA与EDDS均可促进五节芒的生长和富集吸收铀的效果,但CA效果优于EDDS,CA在5.0 mmol/kg处理组时,地上、根部生物量分别增加27.06%、12.88%,铀富集量分别提高68.05%、43.21%,且根部的铀含量远远大于地上部,说明螯合剂促进土壤溶液中残渣态铀逐渐向活性态铀转换,促进了植物的吸收富集。     

Real–Time Speciation of Uranium during Active Bioremediation and U(IV) Reoxidation

The biological reduction of uranium from soluble U(VI) to insoluble U(IV) has shown potential to prevent uranium migration in groundwater. To gain insight into the extent of uranium reduction that can occur during biostimulation and to what degree U(IV) reoxidation will occur under field relevant conditions after biostimulation is terminated, X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy was used to monitor: (1) uranium speciation in situ in a flowing column while active reduction was occurring; and (2) in situ postbiostimulation uranium stability and speciation when exposed to incoming oxic water. Results show that after 70 days of bioreduction in a high (30?mM) bicarbonate solution, the majority (>90%) of the uranium in the column was immobilized as U(IV). After acetate addition was terminated and oxic water entered the column, in situ real-time XANES analysis showed that U(IV) reoxidation to U(VI) (and subsequent remobilization) occurred rapidly (on the order of minutes) within the reach of the oxygen front and the spatial and temporal XANES spectra captured during reoxidation allowed for real-time uranium reoxidation rates to be calculated.     

Bioreduction of Hexavalent Chromium in Flow-Through Quartz Sand Columns

Hexavalent chromium (Cr(VI)) contamination of soil and groundwater is a major environmental concern for some industrial sites and most of the U.S. Department of Energy sites. Cr(VI) is toxic and fairly mobile in groundwater. Bioreduction of Cr(VI) to less toxic and less mobile Cr(III) is considered to be a feasible option. Among the Cr(VI) reducing bacteria, Shewanella oneidensis MR-1 (MR-1) has been shown to be effective in metal reduction under anaerobic conditions. Data on bioreduction of Cr(VI) by MR-1 in a flow-through soil column that better approximates the subsurface condition are not available. The objective of this research project was to study the bioreduction of Cr(VI) by MR-1 in a continuous-flow quartz sand column system. MR-1 was found to be very effective in reducing Cr(VI) to Cr(III) for concentrations ranging from 0.055 mM (2.85?mg/L) to 0.006 mM (0.31?mg/L). The amount of Cr(VI) reduced prior to its breakthrough was found to be inversely proportional to its concentration in the feed due to increased inhibition of microbial activity and a residual reduction of 20–45% of Cr(VI) was observed even after its breakthrough.     

Subsurface Mobility of Organo–Cr(III) Complexes Formed during Biological Reduction of Cr(VI)

Hexavalent chromium [Cr(VI)] contamination of soil and groundwater is a major concern for some industrial sites as well as many United States Department of Energy sites. Bioreduction of Cr(VI) to less toxic and less mobile Cr(III) has received much attention as a viable method of remediation. However, bioreduction of Cr(VI) also produces soluble organo–Cr(III) complexes and little is known about the fate of these complexes in the environment. Cr(VI) was reduced abiotically in the presence of cellular organic compounds (malate, cysteine, and serine) and biotically in the presence of two test organisms (Cellulomonas ES6 and S. oneidensis MR1). The soluble organo–Cr(III) complexes formed were then introduced to soil columns to evaluate their sorption affinity and transport characteristics. The column data indicated that a significant fraction of the biologically derived organo–Cr(III) complexes are both soluble and mobile. Other complexes were observed to have limited mobility, indicating that a heterogeneous mixture of complexes are formed during biological reduction of Cr(VI).     

铬污染的微生物吸附技术研究进展

近年来,铬在工业生产中得到了广泛的应用,随之而来的含铬污染物对周围环境造成严重的污染和破坏,铬污染的修复已成为亟待解决的环境问题。微生物在铬污染的生物修复中发挥着重要的作用。它因铬污染修复过程中环保有效,安全可靠且无二次污染等优点,引起了相关学者们的广泛关注。首先简述了铬污染危害及传统处理技术,重点综述了微生物作为生物吸附剂的吸附机理及影响因素,并分别详述了典型细菌,真菌,酵母和藻类吸附Cr(VI)污染物的机理机制及相关研究进展,然后总结了微生物吸附Cr(VI)过程中铬浓度,赋存状态,微生物营养类型,培养条件及代谢产物等的主要影响因素,最后,分析了以微生物作为生物吸附剂所存在的问题并展望了未来的研究方向,结合基因工程和酶工程选育高效工程菌、开展多种技术联合应用等方法提高微生物对铬污染的去除能力。     

羟基磷灰石复合材料对地下水中铀吸附去除研究进展

铀矿山尾矿库周边地下水在铀矿的风化、淋滤、渗漏等作用下,给地下水和人类带来长期的健康隐患。可渗透反应墙(PRB)作为一种原位修复技术,具有无动力运行、环境影响小和成本低等优点,已经在地下水污染修复中得到了应用。羟基磷灰石(HAP)因具有成本低、原料广泛、生物相容性等优点,成为去除地下水中铀废水的最具潜力介质材料。综述了羟基磷灰石在处理含铀废水中的影响因素,主要包括羟基磷灰石制备方法、改性方法,对含铀废水去除影响研究。并对羟基磷灰石除铀进行机理分析,包括羟基磷灰石形貌、铀溶液pH、共存阴离子等对铀的去除影响。羟基磷灰石(HAP)因具有成本低、原料广泛、生物相容性等优点,成为去除地下水铀的最具潜力介质材料。     

Recovery of uranium from phosphoric acid by means of supported liquid membranes

U(VI) was transported at 23 ± 1°C from 5–6 M phosphoric acid solutions through liquid membranes of kerosene solutions of di(2-ethylhexyl) phosphoric acid and trioctyl phosphine oxide (D2EHPA/TOPO) supported on porous polytetrafluoroethylene to a solution of phosphoric acid of equal or greater molarity containing ferrous ion as a reducing agent. The ferrous ion could be omitted when the higher molarity acid was used. The uranium flux was proportional to the U(VI) concentration. The overall resistivity of the membranes to uranium flux had a diffusional component that was proportional to the membrane thickness and an interfacial component that resulted from rate-limiting uranium complexation/decomplexation kinetics. The interfacial component accounted for over 80% of the resistivity of a membrane 75 μm thick. Increasing the temperature to 60°C only slightly diminished the interfacial resistivity. A theoretical model was constructed that accommodated data obtained from uranium transport through the membranes and through quiescent layers of phosphoric acid and D2EHPA/TOPO in kerosene. The average uranium flux from simulated solutions of wet-process phosphoric acid at 90% uranium transfer was estimated to be 1.3 × 10^?11 mol cm^?2 sec^?1, or 0.09 lb ft^?2 yr^?1. The flux was judged to be too low for supported liquid membranes to be competitive with liquid/liquid extraction for recovery of uranium from wet-process phosphoric acid.     

生物聚合硫酸铁去除U(VI)的絮凝试验

采用生物聚合硫酸铁絮凝剂对低浓度含铀废水进行絮凝试验研究,考察U(VI)溶液pH、絮凝剂投加量以及U(VI)初始浓度对絮凝效果的影响。结果表明,反应最佳pH范围在5~7,反应平衡时间为5 min,其絮凝过程符合Lagergren准二级反应动力学模型。含铀废水经生物聚合硫酸铁絮凝处理过后,残余铀浓度低于《铀加工与燃料制造设施辐射防护规定》（EJ 1056-2005）中的排放限值（0.05 mg/L）。     

钢渣负载羟基磷灰石复合材料对水溶液中铀的去除性能

采用溶胶—凝胶法制备出钢渣负载羟基磷灰石复合材料,并通过静态试验方法探讨pH、复合材料投加量、反应时间及铀初始浓度对复合材料吸附水溶液中U(Ⅵ)的影响。结果表明,复合材料对U(Ⅵ)具有较好的去除性能,在pH=4、投加量0.4g、反应时间120min的条件下,对初始浓度5mg/L的水溶液中U(Ⅵ)的去除接近完全,对应吸附量为1.25mg/g。复合材料对U(Ⅵ)的吸附过程为化学吸附,符合准二级动力学模型(R~2=0.996 9);Langmuir吸附等温线模型拟合(R~2=0.999 1)表明,吸附过程为吸附剂表面上的单层吸附;且通过R_L(R_L 0.063)的计算表明,复合材料对U(Ⅵ)的吸附极其接近不可逆吸附。     

AMF添加与植物组合方式对黑麦草生长和铀富集效果的研究

植物-微生物联合修复因其绿色经济的特点已成为解决土壤铀污染的主要方法之一。选取小白菜(Brassica chinensis)、紫花苜蓿(Medicago sativa)与黑麦草(Lolium perenne)作为供试植物,构建植物组合,以黑麦草为研究中心,在是否添加丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF),两种铀浓度土壤条件下探究不同植物组合方式对黑麦草生长和铀元素富集效果的影响。结果表明,植物组合增加了黑麦草地上部分生长量的投入,紫花苜蓿-黑麦草-小白菜组合以及紫花苜蓿-黑麦草组合促进黑麦草地上生长,添加AMF提高了单独种植的黑麦草对铀元素的富集能力,促进了植物组合种植条件下黑麦草的生物量积累。植物组合以及植物-AMF的联合是生物修复未来的研究方向,本研究可为探索植物组合修复铀污染的土壤提供理论和实践参考。