Use of Plants for Remediation, Stabilization and Restoration of Aquatic and Terrestrial Ecosystems

植物能够吸收或降解污染物来修复受污染的土壤和水体[1-2],还能固定土壤、泥沙防止侵蚀和污染物从固体介质中释放[3]。众多无机和有机污染物都能被对其有耐性且生物量大的植物有效降解。例如,凤眼莲能吸收和净化来自金矿采掘废水的氰化物,这类废水含各种氰化物以及重金属元素的浓度达到导致生物体产生毒性效应的水平。检测表明氰化物对凤眼莲的半数致死剂量(LC50)为13 mg/L,将经过高浓度氰化物废水驯化后的凤眼莲放在野外小型湿地进行试验,结果显示这类植物对氰化物的降解效率更高。放射性同位素试验发现氰化物分子中的C和N原子经过植物代谢合成天冬酰胺,从而将有毒性的氰化物转化为无毒的产物[4]。尾矿场也可以用植物来修复,一方面植物可以过滤污染物浓度很高的渗滤液,另一方面栽种植物可以固定边坡减少侵蚀。将高覆盖度植被的概念应用在一个尾矿场上,通过种植北美黄杉使其全年都维持较高的蒸腾效率来减少渗滤液。而边坡的固定首先需要在坡面安置固定、菱形的新鲜柳条编织成的笼状网格,其后覆上土壤并喷播能在生长期对固定土壤发挥作用的草本、灌木以及树木种子。这项技术同样适用于河岸侵蚀防护。     

土壤环境中多环芳烃生物降解及修复研究综述

多环芳烃潜在的毒性、致癌性以及致畸诱变作用,给生物体、生态环境和人体健康带来了极大危害。现有的降解修复技术中,生物降解多环芳烃修复土壤的途径经济成本低,对环境产生的不良影响小,因此被广泛研究。本文阐述了生物降解的途径,分别从植物、微生物以及生物联合修复技术三个方面展开讨论,总结了可用于进行降解PAHs的生物种类以及各类方法的不足,最后对其未来的发展做出了展望。     

植物在修复、固定和重建水生、陆生生态系统中的应用

植物能够吸收或降解污染物来修复受污染的土壤和水体[1-2],还能固定土壤、泥沙防止侵蚀和污染物从固体介质中释放[3].众多无机和有机污染物都能被对其有耐性且生物量大的植物有效降解.例如,凤眼莲能吸收和净化来自金矿采掘废水的氰化物,这类废水含各种氰化物以及重金属元素的浓度达到导致生物体产生毒性效应的水平.检测表明氰化物对...     

石油污染土壤生物修复技术研究进展

石油对土壤的污染严重危害人类的健康,生物修复是改善污染现状最具潜力和生命力的技术。本文综述了微生物修复、植物修复以及联合修复技术的研究进展,认为目前国内外在生物修复应用中存在缺乏高效降解菌株、降解效率低下等问题,未来应向筛选高效降解菌株和提高降解效率等方向发展。     

石油污染土壤生物修复技术研究进展

石油对土壤的污染严重危害人类的健康,生物修复是改善污染现状最具潜力和生命力的技术。本文综述了微生物修复、植物修复以及联合修复技术的研究进展,认为目前国内外在生物修复应用中存在缺乏高效降解菌株、降解效率低下等问题,未来应向筛选高效降解菌株和提高降解效率等方向发展。     

海洋菌群厌氧生物降解环己甲酸特性研究

环烷酸是一类具有较强毒性的环境新污染物.目前，环烷酸生物降解研究主要集中在陆地和好氧环境，而海洋环境中环烷酸的厌氧生物降解鲜有报道.利用富集的海洋微生物菌群，考察了环己甲酸在不同条件下的厌氧生物降解特性，并通过16S高通量测序对微生物群落结构和功能进行了分析.结果表明：共底物葡萄糖和乙酸钠会抑制环己甲酸的厌氧生物降解；硝酸钠(200 mg/L)可提高环己甲酸厌氧生物降解速率约70%,并在100 mg/L亚微米磁铁共存下进一步提高反硝化降解效率约44.5%,降解过程均符合准一级动力学反应.变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌门；弧菌属、交替单胞菌属和梭菌属为优势菌属.此外，细胞膜转运及能量、碳水化合物和氨基酸代谢通路有显著富集.研究拓展了环烷酸在海洋环境中的生物转化行为，并为海洋环境中环烷酸厌氧生物修复提供了启示.     

植物共植对低浓度含铀废水修复的影响

为确定植物共植对低浓度含铀废水修复的影响,本研究建立了数种植物共植体系,并以之开展了低浓度含铀废水修复实验,研究了水体中铀含量随时间的变化以及铀质量浓度对植物共植体系修复效率的影响。结果显示,与相对应的单一植物修复体系相比,合果芋-豆瓣绿、白鹤芋-豆瓣绿共植修复体系对废水中铀的去除率提高了4.7%、6%和4.5%、5.7%,合果芋的转运系数、生物富集系数、生物富集量分别提高132.20%、63.89%、63.89%,豆瓣绿分别提高6%、37.27%、37.27%,白鹤芋分别提高127.69%、108.24%、108.24%,豆瓣绿分别提高3.39%、39.20%、39.20%。不同铀质量浓度废水修复实验结果表明,与单一植物修复体系相比,优势植物共植对低浓度含铀废水的修复均有促进作用。植物共植体系中植物间的互促作用可能通过提高植物的生物量和植物对铀的富集性能,从而促进了植物对铀的吸附。     

石油污染土壤植物根际微生态环境与降解效应

利用大庆油田石油开采区的污染土壤作为供试土壤,选择紫花苜蓿和披碱草为供试植物,通过监测根系微生物活性、石油烃降解效率等指标,建立植物根际微生态环境生物和非生物因子之间的量化关系,揭示污染土壤石油烃降解效应和影响要素.研究结果表明,植物根系可改善污染土壤持水能力和微生物活性,与无根系土壤相比,提高含水率达10%. 植物根际微生物的数量高出1～2个数量级, FDA(荧光素双醋酸酯)活性高出0.29～0.36. 经过150 d的降解,植物根际油污土中石油烃的降解率比无根系土壤高 9.1%～15.5%. 污染土壤植物根际微生态环境对微生物活性具有诱导作用,有利于石油烃的降解和污染土层的生物修复.     

有机物生物降解动力学极限浓度的影响因素

有机物生物降解动力学极限浓度(Sm in)是有机污染物生物降解过程能够达到的最低浓度,在废水生物处理中具有重要意义。研究了生物降解极限浓度的影响因素,分别探讨了基质浓度、微生物培养方式、第二基质以及污泥驯化等对生物降解极限浓度的影响及其规律。结果表明:基质浓度越低,Sm in越小;连续培养的微生物其Sm in比间歇培养的低,连续方式更适合于降解微量化学物质的微生物的培养;第二碳源对极限浓度的影响与污泥驯化与否有关,驯化污泥加入第二碳源后降解速率下降,而未驯化污泥则相反。这为废水生物高度净化提供了理论和实验依据。     

化学氧化修复PAHs污染土壤的性质及毒性变化

采用室内模拟实验研究了过氧化氢、类Fenton试剂、活化过硫酸钠对人工模拟菲、芘污染土壤的去除效果,以及处理后土壤中有机质(SOM)含量、过氧化氢酶(CAT)活性及土壤的植物毒性变化。结果表明化学氧化修复能降低多环芳烃（PAHs）污染土壤的植物毒性,减低土壤中的污染物浓度。经活化过硫酸钠处理,黑麦草种子的发芽率由41%提高到93%以上,对菲和芘的降解率均可达97%以上;经类Fenton试剂处理,黑麦草种子的发芽率由41%提高到88%以上,对菲和芘的降解率均可达87%以上;经过氧化氢处理,黑麦草种子的发芽率由41%提高到80%以上,对菲和芘的降解率均可达72%以上。分析原因可能是3种氧化剂处理后土壤中PAHs的浓度显著下降,降低了其毒性。     

高纯环烷酸的制备

提出了一种由粗环酸精制为高纯环烷酸的工业化新工艺.粗环烷酸经氢氧化钠皂化、水份及油品分离脱石皂化物、酸化、减压蒸馏等制备而得高纯环烷酸,酸含量可达98%,酸值回收率可达90%以上.在500t/a高纯环烷酸工业生产装置上,考察了温度、真空度等因素对制备的影响,并进行了简略的经济分析.该工艺已先后向国内7家单位进行了转让和生产,并正在获得较显著的经济效益和社会效益.图1,表6,参6.     

吲哚美辛微生物及自然光降解研究

药品与个人护理品（PPCPs）是一类新型环境微污染物,由于其“假”持久性而受到广泛的关注．微生物和光化学降解是这类物质在自然环境中的主要消减途径．以武汉地区春季太阳光为光源,引入固相萃取方法研究低浓度吲哚美辛在自然环境中的微生物及自然光降解．考察吲哚美辛固相萃取条件,以及不同浓度、基质（Cl-、HCO3-、NO3-、Fe3＋、腐植酸）及共存物（萘普生、呋喃唑酮）对吲哚美辛光降解的影响．实验结果表明,吲哚美辛在东湖水中微生物降解速率较快,而在长江水中降解很微弱．浓度范围为1-500μg／L时吲哚美辛的光降解速率常数（k）与浓度（C）成指数函数．     

含有氨基酸基团的聚(ε-己内酯)合成与表征

采用氨基酸钠游离的氨基引发ε-己内酯单体开环得到酯肽齐聚物,并以六亚甲基二异氰酸酯为扩链剂,将这些齐聚物扩链合成4种聚酯酰胺.将4种天然氨基酸(L-丙氨酸、L-亮氨酸、L-谷氨酸、L-赖氨酸)引入到聚(ε-己内酯)(poly(ε-caprolactone),PCL)中,合成和表征了4种含有氨基酸残基的聚合物.通过1H-NMR、FT-IR、水接触角、水吸收率和降解实验对该聚酯酰胺进行了表征.实验结果表明:经氨基酸改性PCL的亲水性和降解性得到了改善,其中含有L-赖氨酸残基的聚酯酰胺因亲水性最高,降解速率最快.     

聚酯型可降解水性聚氨酯的合成及表征

以聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯二醇（PBA ）为软段,以二羟基丙酸（DM PA ）为亲水扩链剂,合成水性聚氨酯（WPU ）预聚体,通过三元共聚硅油（S ）接枝改性制备了系列WPU 乳液。采用红外光谱（FT-IR）、水接触角、水降解性、耐水实验等对WPU 结构和性能进行表征。结果表明,聚氨酯胶膜的耐水性和水接触角随着S含量的增大而提高;胶膜水降解速率随着DM PA 含量的增加而提高。应用到羊绒织物上,使得羊绒织物的抗起毛起球性能得到改善。     

微生物对高分子量多环芳烃苯并芘的降解研究

苯并[a]芘（BaP）是一种由5个苯环组成的分布广泛、致癌性极强的多环芳烃,是目前国内外环境监测的重要指标之一。研究苯并[a]芘在环境中的产生、迁移、转化、降解及毒理作用,判断多环芳烃的污染情况。本文综述了苯并[a]芘的来源与分布,以及微生物对苯并[a]芘的代谢途径,并对该领域的研究做了展望,希望可以为相关工作的进一步开展提供依据。     

基于厌氧微生物的碳链延长合成高价值化学品反应机理及研究进展：不同电子供体

近年来,世界各国对能源的需求及依赖日益剧增。与此同时,为了实现社会的可持续发展和生态系统的健康稳定,可再生能源及化学品受到了极大的关注。厌氧发酵系统可以在缓解废弃物对环境造成污染的同时生产生物燃料和化学品,逐渐成为一大研究热点。基于厌氧微生物的碳链延长生产中链脂肪酸（C₆-C₁₂）,可比制备传统厌氧发酵产品（CH₄）获得更高的附加值,而与采用传统的化工方法生成中链脂肪酸相比可节省更多成本。中链脂肪酸可以通过短链有机酸的碳链延长得到,这个过程需要电子供体和电子受体的共同参与。电子供体作为驱动碳链延长的主要动力,其种类和性质会直接影响碳链延长的途径,最终产物的类型、产量和产率。因此,本文综述了乙醇、乳酸、H₂和CO等作为电子供体的链延伸机理、主要微生物和研究现状,并给出厌氧微生物利用不同电子供体实现碳链延长制取高附加值化学品的优缺点,提出有待解决的问题和发展前景。     

处理厨余垃圾的高温菌剂研制及其降解性质研究

利用高温菌耐热嗜热的特性和有机物好氧分解的基本原理,从厨余垃圾处理系统中分离筛选到6株在65 ℃能产生淀粉酶、脂肪酶、蛋白质酶及纤维素酶的高温高效菌种.经鉴定,所分离得到的高温菌株都有芽孢,属于兼性细菌.经安全性检测6株高温菌中未检测到沙门氏菌和志贺氏菌等致病菌,说明分离到的高温菌不存在致病性因素.通过最佳菌株组合后对厨余垃圾进行降解试验,最终确定4株（HB1,HB2,HB4和HB6）制成高温菌剂.将该菌剂在100 kg厨余垃圾处理机上进行降解试验,结果表明：一次性投入5%菌剂后升温至65℃,24 h内对厨余垃圾中粗脂肪和粗纤维有明显的降解效果,降解效率分别为30.7%和11.3%,粗蛋白含量增加了9.5%.继续对厨余垃圾处理48 h,其有机物分解率几乎没有得到提高,说明大部分有机物在24 h内即可被分离出的高温菌剂所降解.     

Review of electrochemical degradation of phenolic compounds

Phenolic compounds are widely present in domestic and industrial sewage and have serious environmental hazards. Electrochemical oxidation(EO) is one of the most promising methods for sewage degradation because of its high efficiency, environmental compatibility, and safety. In this work, we present an in-depth overview of the mechanism and factors affecting the degradation of phenolic compounds by EO. In particular, the effects of treatment of phenolic compounds with different anode materials are discussed in detail. The non-active anode shows higher degradation efficiency, less intermediate accumulation, and lower energy consumption than the active anode. EO combined with other treatment methods(biological, photo, and Fenton) presents advantages, such as low energy consumption and high degradation rate. Meanwhile, the remaining drawbacks of the EO process in the phenolic compound treatment system have been discussed. Furthermore, future research directions are put forward to improve the feasibility of the practical application of EO technology.     

（光）助电-Fenton降解有机染料罗丹明B

以高纯石墨电极为阴极,铁片为阳极,Na2SO4溶液为支持电解质,通过阳极氧化提供Fe^2＋/Fe^3＋和阴极还原溶解氧转化为H2O2而形成Fenton体系,以降解有机染料罗丹明B（RhodamineB,RhB）为探针反应,研究了外加电压、铁电极面积（电荷密度）、极间距、电解质溶液浓度及外加紫外光照射（300 nm〈λ〈380n m）等因素对RhB降解反应的影响.结果表明：外加电压为7 V,铁片面积为3 cm^2（电荷密度为0.045 A/cm^2）,电极之间距离为4 cm,Na2SO4质量浓度为10 g/L时,反应100 min后RhB褪色完全.采用过氧化物酶催化反应吸光光度法和苯甲酸荧光分析法分别跟踪测定RhB降解反应过程中H2O2和羟基自由基（·OH）,表明RhB降解过程涉及·OH历程.通过分析测定RhB降解过程TOC变化和红外光谱分析,表明染料降解反应不仅仅为简单褪色而且深度氧化,180 min矿化率为73.0%.     

复合淋洗剂对土壤中铬的淋洗规律

采用静态实验方法, 考虑研究成本及环保要求, 选用价格低廉且生物可降解的柠檬酸、 酒石酸、 水、 鼠李糖脂、 草酸及富里酸6种淋洗剂, 对高质量比Cr污染土壤进行淋洗修复. 首先考察土壤中不同陈化时间Cr对淋洗效果的影响; 其次筛选淋洗剂并优化淋洗条件; 最后考察多种复配淋洗组合, 确定最佳复配淋洗剂. 结果表明： Cr陈化时间对总Cr去除率的影响较小, 而对Cr（Ⅵ）去除率影响明显; 不同淋洗剂对总Cr和Cr（Ⅵ）淋洗效果不同, 草酸和柠檬酸均可有效去除总Cr和Cr（Ⅵ）; 对总Cr和Cr（Ⅵ）去除最优的淋洗条件是0.5 mol/L草酸或柠檬酸、m(固)∶V(液）=1∶10, 淋洗1次; 在最优淋洗条件下, 对土壤重金属Cr的去除效果较好.