高级氧化技术修复多环芳烃污染土壤研究进展

多环芳烃（PAHs）是由2个或2个以上苯环组成的碳氢化合物,其致癌、致突变、致畸等特性对人类健康和生态环境产生不利的影响。由于PAHs具有低水溶性、高疏水性和难降解性等特点,导致PAHs污染土壤修复具有巨大挑战。高级氧化技术是处理PAHs污染土壤的有效手段。对高级氧化技术在PAHs污染土壤修复领域的研究进展进行了总结,对臭氧氧化、芬顿氧化和过硫酸盐氧化等高级氧化技术的优劣进行了分析;此外,探讨了表面活性剂在提升高级氧化效果方面的作用以及土壤理化环境条件对氧化过程的影响,分析了氧化过程对土壤微环境的潜在影响;最后,指出了高级氧化修复PAHs污染土壤的研究难点和未来方向。

     

焦作市郊区公路两侧土壤中多环芳烃的污染研究

通过对焦作市郊区三条公路旁的土壤采样分析,得出了这些路段两侧土壤中的多环芳烃污染状况,分析了多环芳烃的种类和来源,通过分析远离公路的土壤对比样,得出汽车尾气排放对公路两侧土壤所造成的污染情况。同时,针对这些污染,提出了一些多环芳烃的防治措施,以期达到减少汽车尾气排放对道路两侧的土壤所造成的多环芳烃污染。     

温度对土壤中多环芳烃消散速率的影响

本文在实验室中对四种多环芳烃（芴，蒽，芘）作为纯化物混合加入两种不同土壤（细土和砂土）时温度对其消散速率的影响进行了１８０多天的研究，从温度从１０℃增至２５℃时促使这四种芳烃在两种土壤中的减少，温度对多环芳烃消失速率的影响取决于化合物和土壤的理化性质，在一定的土壤条件下，实验室试验所得到的这种低温条件下具有较长半衰期的结果，说明高分子量的多环芳烃具有较高的持留性。     

植物修复多环芳烃污染土壤研究进展

多环芳烃(PAHs)是环境中普遍存在的一类有机污染物,具有致癌、致畸、致突变作用。该文在查阅国内外大量文献的基础上,对多学科交叉的植物修复PAHs污染的最新研究进展进行了综述,主要侧重于植物修复机理、植物对PAHs污染的修复效果以及促进植物对PAHs降解的一些强化措施等方面,并对今后的研究方向提出了建议。     

煤矿矿区土壤重金属及多环芳烃污染治理修复技术综述

土壤重金属和有机物污染是当前许多煤矿矿区及周边地区面临的严重问题,威胁居民健康,要采取有效措施予以解决。在对煤矿矿区周边土壤重金属和多环芳烃（PAHs）来源及危害分析的基础上,发现重金属元素在自然条件下难以降解,导致其在生物体中累积,并且PAHs具有致癌性、致畸性和诱变性。通过比较物理化学修复、植物修复和生物修复等方法在治理重金属及PAHs污染土壤的优缺点,发现植物修复和生物修复对气候和环境的依赖程度高,物理修复成本和能耗较高,因此提出矿区周边土壤污染的修复技术需要进一步创新,实现多领域、多学科协作发展的观点。通过持续的技术创新和多种修复方法的联合应用,达到有效治理煤矿矿区及周边重金属和PAHs污染的目的,实现土壤的重新利用,进而实现环境保护与经济可持续发展的良性互动。

     

焦化厂多环芳烃污染土壤的强化微生物修复研究

从北京焦化厂采集了多个多环芳烃(PAHs)污染土壤样品,目的是从中分离出PAHs降解菌并确定其适宜的生存条件,进行富集培养后,应用于焦化厂污染土壤的强化微生物修复.分别以美国EPA优先控制的16种PAHs中的一种为唯一碳源,采用平板划线法对降解菌进行分离并通过基因分析方法确定其种属,共获得7种PAHs降解菌,这些菌混合在一起,在适当的浓度条件下,可对16种2～6环的PAHs进行降解.在液体培养基中16种PAHs总浓度(ΣPAH16)为17μg/mL时,单一菌即可生长良好且具有降解活性,但当ΣPAH16为166μg/mL时,不论是单一菌还是混合菌(7种PAHs降解菌),其生长和活性均受到抑制.针对北京焦化厂污染土壤,设计了5组处理,即对照(C)、添加营养物(N)、添加营养物和降解菌(N+B)、添加营养物和表面活性剂(N+S)、以及添加营养物、降解菌和表面活性剂(N+B+S).经过5周的实验,与C组相比,N+B组16种PAHs的去除率平均提高了32%,N+B+S组16种PAHs的去除率平均提高了46%(其中10种4～6环PAHs的去除率平均提高了52%).添加PAHs降解菌和表面活性剂可明显增强土壤中PAHs的降...     

过硫酸盐氧化修复多环芳烃污染土壤的研究

介绍了过硫酸盐氧化作用的活化方法和机理,在此基础上设置了对比试验,分析了氢氧化钠和硫酸亚铁活化过硫酸钠氧化修复多环芳烃污染土壤的效果,探究了pH、硫酸亚铁与过硫酸钠物质的量之比及反应时间对硫酸亚铁/过硫酸钠体系去除多环芳烃的影响,并分析了反应产物的组分。结果表明:硫酸亚铁比氢氧化钠活化过硫酸钠氧化修复多环芳烃污染土壤的效果好;在pH为酸性或中性、硫酸亚铁与过硫酸钠物质的量之比为1∶2.0、反应时间为5 d时,对多环芳烃的去除效果最佳。在控制反应条件的基础上,过渡金属离子活化过硫酸钠是修复多环芳烃污染土壤的可行方法之一。     

苜蓿对多环芳烃菲污染土壤的修复作用研究

采用盆栽试验方法,研究了苜蓿(Medicago sativa L.)对多环芳烃菲污染土壤的修复作用.结果表明,多环芳烃菲对苜蓿的生长具有抑制作用,土壤中菲初始浓度越高抑制作用越明显.445.22 mg/kg条件下苜蓿茎叶和根的生物量最小,仅为无污染对照土壤的57.31%和31.20%.经过60 d的修复试验,苜蓿能够明显促进土壤中菲的降解.根际和非根际土壤中菲的去除率分别为85.68%～91.40%和75.25%～86.61%.同处理中根际土壤中菲残留浓度低于非根际土壤,而脱氢酶活性高于非根际土壤.无论是在非根际还是根际土壤中随着菲初始浓度增大,菲降解率和脱氢酶活性降低.脱氢酶活性与降解率的关系表明,脱氢酶活性与菲降解率显著正相关.所以植物根系的存在能够有效促进土壤中多环芳烃菲的降解.     

发酵牛粪和造纸干粉对多环芳烃污染土壤菌根修复的影响

通过温室盆栽试验,研究了添加发酵牛粪和造纸干粉对菌根化紫花苜蓿修复多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的影响.结果发现,添加0.5%～2.0%发酵牛粪对紫花苜蓿根系丛枝菌根(AM)真菌侵染率无明显影响,但均显著提高了紫花苜蓿的植株生物量(p<0.05),其中,添加1.0%和2.0%发酵牛粪处理的土壤PAHs含量较对照略有降...     

典型土壤中多环芳烃纵向迁移过程模拟研究

选择北京潮土、清源潮棕壤、江西红壤和黑龙江黑土4种典型土壤,采用土柱淋滤模拟实验方法,以菲和芘为代表,对比考察多环芳烃在不同土壤中的纵向迁移过程,综合分析土壤基本理化性质对多环芳烃纵向迁移过程的影响。结果表明:土壤细颗粒(0～20μm)含量和土壤有机质是制约多环芳烃在土壤中纵向迁移的主要因素,容重和阳离子交换量对该环境过程影响不大。淋滤结束后土柱中多环芳烃残留量监测结果显示:北京潮土中,菲和芘的平均浓度最低,分别为8.81,9.94 mg/kg;黑龙江黑土中,两者的残留浓度最高,分别达14.62、17.02 mg/kg。最后,SPSS相关性分析结果表明,土柱中菲、芘的残留量与土壤细颗粒(0～20μm)含量的相关系数分别为0.99和0.93,与土壤有机质的相关系数分别为0.74和0.88。     

南太湖地区湖州市大气PM_(2.5)中多环芳烃的研究——污染现状和人体暴露健康风险评价

运用智能综合大气采样仪采集了南太湖地区湖州市大气PM 10和PM 2.5样品,采用高效液相色谱检测了该样品中16种多环芳烃化合物,通过苯并(a)芘(Ba P)致癌等效浓度、人群终身超额致癌风险和预期寿命损失等指标,评价湖州市大气PM2.5中多环芳烃的人群健康风险。结果表明:全市大气PM 2.5中多环芳烃全年总平均浓度为11.59 ng/m 3,季平均浓度范围在4.775~23.98 ng/m3之间,季节之间呈现一定的变化,冬季秋季春季夏季;全市大气PM 2.5中多环芳烃的苯并(a)芘总致癌等效浓度(TEQ)年均值为1.138 ng/m3,污染所致的成人和儿童的终身超额致癌风险分别为8.7×10-6和6.0×10-6,成人的预期寿命损失为44.5 min。     

扬州市不同功能区表层土壤中多环芳烃的含量、来源及其生态风险

对扬州市6个不同功能区(公园、菜地、文教区、居民区、加油站和工业区)共59个表层土壤样品(0～10 cm)中15种美国环境保护署优控的多环芳烃(PAHs)的含量和来源进行了分析,并利用苯并[a]芘(BaP)毒性当量浓度(TEQ_BaP)评价了土壤中PAHs的生态风险.结果表明,扬州市土壤中∑15PAHs总量范围为21～36 118μg·kg^-1,中值为295μg·kg^-1,PAHs组成中以4～6环为主.不同功能区∑15PAHs总量平均值高低顺序为工业区>加油站>文教区>菜地>居民区>公园.相关性分析表明,整个扬州市土壤中∑15PAHs总量与土壤总有机碳(TOC)(P<0.05)和黑碳(BC)(P<0.01)含量都呈显著性正相关,但除了加油站土壤中∑15PAHs总量与BC含量呈显著性正相关(P<0.01)外,不同功能区土壤中∑15PAHs总量与TOC、BC含量都无显著相关性.特征比值法结果表明,不同功能区土壤中PAHs来源虽有些差异,但都主要来源于石油泄漏以及石油、煤和生物质等...     

焦化厂土壤和地下水中PAHs分布特征及其污染过程

以煤炭为原料的焦化厂是环境中PAHs的主要人为污染源. 针对US EPA(美国国家环境保护局)优先控制的16种PAHs,对苏南某生产历史长达16 a、面积为44.58×104 m2的焦化厂土壤样品中的w(PAHs)以及地下水样品中的ρ(PAHs)进行了分析,并采用统计学方法对PAHs的分布规律进行了研究. 结果表明:表层土壤中除二苯并[a,h]蒽外,其他15种PAHs均被检出;w(2~3环PAHs)平均值占w(∑PAHs)平均值的92.6%,明显高于w(4~6环PAHs). 地下水中只检出强亲水性的萘、二氢苊、苊、芴、菲、蒽等6种低环PAHs,但未迁移至厂外. 厂区内土壤和地下水中PAHs污染均具有典型的区域分布特征,并且均为化厂车间最严重. 土壤防污性能的差异使PAHs在3.0 m黏土层〔K_y(垂向渗透系数)=1.28×10-8 cm/s〕中富集. 高环PAHs主要与有机质结合以固相迁移,因w(TOC)随深度增加而下降,部分高w(高环PAHs)点位土壤有机质吸附过饱和,未被吸附的高环PAHs向深层迁移至5.0 m含水层顶板,但因强疏水性未进入7.0 m含水层. 强亲水性低环PAHs以溶解态迁移进入含水层,但因地下水流动缓慢(流速为3.71×10-6 cm/s),PAHs污染区仅集中在化厂车间及其附近区域.      

官厅水库周边蔬菜地表土中多环芳烃的污染

为掌握北京市备用水源地——官厅水库周边的蔬菜地表土中多环芳烃(PAHs)的污染状况及来源,于2008年11月在延庆县小丰营蔬菜产地采集了48个表土样品(0～20cm)测定PAHs含量,并综合特征化合物比值法和因子分析/多元线性回归两种方法推断了土壤中PAHs来源.结果表明,土壤中15种PAHs单体(PAH15)的含量均服从正态分布或对数正态分布,∑15PAH几何均值为(118.71±28.63)ng.g-1(干重含量,下同),算术均值为(139.57±85.65)ng.g-1.以荷兰土壤标准衡量,71%的样点归类PAHs弱污染,与文献报道的大多数国内外农业土壤相比,尚属于较清洁的水平.成分谱分析表明,研究区域土壤中的PAHs分布谱以3环～4环化合物为主,优势化合物为PHE、FLA、FLO、PYR.校正后的FLA/(FLA+PYR),ANT/(ANT+PHE)比值表明该研究区域PAHs主要来自燃烧源.通过因子分析提取了3个主成分,分别代表①燃煤和交通燃油;②生物质燃烧和炼焦;③燃油.多元线性回归分析的结果表明,这3种来源对官厅水库周边蔬菜地表土中PAHs的贡献分别是54.0%,39.9%和6.1%.结合两种源解析方法和排放源分析,除该区域存在明显生物质燃烧源以外,其它来源的PAHs经过了一定距离的大气迁移和沉降.     

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by fungal enzymes: A review

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a large group of chemicals. They represent an important concern due to their widespread distribution in the environment, their resistance to biodegradation, their potential to bioaccumulate and their harmful effects. Several pilot treatments have been implemented to prevent economic consequences and deterioration of soil and water quality. As a promising option, fungal enzymes are regarded as a powerful choice for degradation of PAHs. Phanerochaete chrysosporium, Pleurotus ostreatus and Bjerkandera adusta are most commonly used for the degradation of such compounds due to their production of ligninolytic enzymes such as lignin peroxidase, manganese peroxidase and laccase. The rate of biodegradation depends on many culture conditions, such as temperature, oxygen, accessibility of nutrients and agitated or shallow culture. Moreover, the addition of biosurfactants can strongly modify the enzyme activity. The removal of PAHs is dependent on the ionization potential. The study of the kinetics is not completely comprehended, and it becomes morem hallenging when fungi are applied for bioremediation. Degradation studies in soil are much more complicated than liquid cultures because of the heterogeneity of soil, thus, many factors should be considered when studying soil bioremediation, such as desorption and bioavailability of PAHs. Different degradation pathways can be suggested. The peroxidases are heme-containing enzymes having common catalytic cycles. One molecule of hydrogen peroxide oxidizes the resting enzyme withdrawing two electrons. Subsequently, the peroxidase is reduced back in two steps of one electron oxidation. Laccases are copper-containing oxidases. They reduce molecular oxygen to water and oxidize phenolic compounds.     

我国农耕土壤Cd污染与植物修复现状

中国人均耕地面积不足,农耕土壤的Cd污染问题对土壤资源的可持续利用和农作物的安全构成了巨大的潜在威胁。通过简述中国农耕土壤Cd污染现状和造成农耕土壤Cd污染的原因,并结合中原地区农耕土壤Cd污染调查情况,概述了中国近5年农耕土壤和农作物受到Cd污染的程度。总结近年来国家在济源开展植物修复土壤Cd污染试点工程及湖南启动长株潭耕地重金属污染修复以及农作物种植结构调整试点工程的修复效果,并简述了目前中国土壤的治理措施。最后,通过试点工程期间遇到的问题探究中国农耕土壤Cd污染的修复之路,展望未来Cd污染土壤修复工作的重点和预防措施。     

Ecological selection of bacterial taxa with larger genome sizes in response to polycyclic aromatic hydrocarbons stress

Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) are ubiquitous priority pollutants that cause great damage to the natural environment and health. Average genome size in a community is critical for shedding light on microbiome’s functional response to pollution stress within an environment. Here, microcosms under different concentrations were performed to evaluate the selection of PAHs stress on the average genome size in a community. We found the distinct communities of significantly larger genome size w...     

东北地区23种杂草对多环芳烃超积累特性研究

采用盆栽试验的方法研究了东北地区23种杂草对土壤中多环芳烃（菲）的积累特性.结果表明,在这23种杂草中,东北蒲公英、委陵菜和白屈菜地上部富集系数均大于1,分别为1.01、4.98、38.24,且地上部菲含量分别为15.18、74.70和573.62 mg/kg,均高于根部的菲含量（分别为2.83、16.34和9.66 ...     

应用过硫酸盐氧化法预测焦化厂土壤中PAHs的生物有效性

采用过硫酸盐氧化法测定了北京市某焦化厂表层土壤中16种PAHs的生物有效性,并分析了过硫酸盐氧化前、后SOM(土壤有机质)的质量分数及其结构组成,以研究过硫酸盐氧化法预测焦化厂土壤中PAHs生物有效性方面的可行性. 结果表明:①7个供试土壤样品中w(∑PAHs)(16种PAHs质量分数之和)为10.80~249.00 mg/kg,并以HPAHs(高分子量PAHs)为主,不同环数PAHs的质量分数与w(SOM)均呈正相关,二者关系符合对数方程(R2为0.653~0.798). ②依据过硫酸盐氧化前、后土壤中w(PAHs)的变化得到PAHs的生物有效性,其中,2~3环PAHs的生物有效性平均值为0.46,略高于4环PAHs(0.22)和5~6环PAHs(0.28),较高w(SOM)及HPAHs均易引起焦化厂土壤中PAHs生物有效性的下降. ③过硫酸盐氧化前不同环数PAHs的质量分数与氧化后PAHs的残留量呈显著正相关(R2为0.991~0.994),故可利用过硫酸盐氧化前的w(PAHs)预测土壤中PAHs的生物有效性. ④与过硫酸盐氧化前相比,氧化后土壤中w(SOM)平均下降23.0%,FTIR(傅里叶变换红外光谱)分析结果显示,1 448 cm-1处吸收峰表征的脂肪碳可能是被氧化去除的软质碳的主要组分,氧化后SOM中的芳香碳相对吸光度增幅为0.88%~11.62%,可引起SOM的缩合程度加剧、憎水性增强. 因此,过硫酸盐氧化法能够作为测定焦化厂土壤中PAHs生物有效性的快速方法,可利用过硫酸盐氧化前的w(PAHs)预测土壤中PAHs的生物有效性.