生物电化学调控微生物代谢强化修复石油烃污染土壤的研究进展

石油烃污染问题已经逐渐成为全球性的土壤环境难题,亟需绿色低碳的新兴技术对其进行治理.本文从微生物代谢的视角,对生物电化学技术(microbial electrochemical technology, MET)在石油烃污染土壤修复方面的研究进展进行了综述.首先,分析了石油烃降解菌的代谢过程,找到了微生物降解石油烃的关键限速步骤;随后,探讨了MET调控微生物代谢机理及其强化石油烃降解机制,确定了电活性菌与石油烃降解菌互营代谢过程是强化石油烃去除关键所在;在此基础上,深入讨论了MET的关键性能参数对微生物互营过程的影响;最后,为落实“双碳”目标,剖析了植物耦合MET的潜在强化污染物去除机制并评估了多技术联合修复的必要性.虽然大量研究为MET强化修复石油烃污染土壤提供了理论支撑与技术支持,但由于污染场地环境多样性和不可确定性, MET的实际应用效果以及未来市场推广仍然需要进一步考量.     

镉污染土壤的植物修复研究进展与展望

近年来,重金属镉(Cd)及其复合污染问题越来越受到人们的关注.Cd污染土壤的植物修复技术因其具有治理成本的低廉性、环境美学的兼容性和治理过程的原位性等优势,随之成为具有广泛应用前景的技术.本文概述了Cd超积累植物的筛选及耐性机理与修复潜力的评价等方面的国内外进展,总结了Cd-重金属复合污染土壤、Cd-有机物复合污染土壤的植物修复相关的重要工作,着重评述了Cd复合污染土壤的化学强化、农业生态强化及其它方法的研发现状,展望了这一领域今后的重点研究内容和重要发展方向.     

羊肚菌菌丝体对镉、铅及其复合污染的生长与富集响应

在平板培养条件下,研究了镉、铅及其复合污染对羊肚菌菌丝体生长的影响,并建立了羊肚菌菌丝体对生长基质中镉、铅生物富集的方法.Cd浓度为0-2mg/L范围内对羊肚菌菌丝体的生长具有刺激作用,Cd Pb浓度为2 80mg/L时气生菌丝很浓密,然后生长势减弱.Cd Pb浓度在8 320-32 1280mg/L范围内,Cd、Pb复合污染的协同作用导致菌丝体干重急剧降低.羊肚菌菌丝体对Cd、Pb均具有生物富集作用,并且随着重金属浓度的增大菌丝体中重金属含量逐渐增大,初步认为在Cd、Pb复合污染条件下,促进了羊肚菌菌丝体对Pb的吸收而抑制了对Cd的吸收.     

盐酸酸溶硫铁矿烧渣的最佳工艺条件

硫铁矿烧渣是硫酸生产过程中产生的固体废物,其综合利用的关键步骤是铁的浸提．盐酸酸溶硫铁矿烧渣是一种有效的浸提铁的工艺,具体做法是将硫铁矿烧渣与一定浓度盐酸混合加入到搪瓷反应釜中,在一定温度下反应一定时间,沉淀过滤得到浸提液．本文以铁浸提率和浸提液中游离酸为指标,通过实验确定了最佳工艺条件．结果表明,影响铁浸提率的工艺因素按重要性排列顺序为：盐酸质量分数〉硫铁矿烧渣与盐酸质量比〉温度〉反应时间;影响游离酸的工艺因素按重要性排列顺序为：硫铁矿烧渣与盐酸质量比〉反应时间〉温度〉盐酸质量分数;综合考虑上述因素,在提高浸提率的同时保证较低的游离酸,确定盐酸酸溶硫铁矿烧渣的最佳工艺条件为：盐酸质量分数30％,硫铁矿烧渣与盐酸质量比为0．35：1,温度95℃,反应时间1．5h．该工艺设备及流程简单,成本低,铁浸提率较高且浸提过程不产生新污染物,可综合利用硫铁矿烧渣,具有较好的经济效益和环境效益．     

田头菇菌丝体对镉、铅及其复合胁迫的生长与富集响应

 在PDA平板培养条件下,研究了镉、铅及其复合污染对田头菇菌丝体生长的影响以及田头菇菌丝体对生长基质中镉、铅的生物富集作用。 结果表明,在试验设置质量浓度范围内,菌丝生长势、菌落直径和菌丝体干质量等均随着重金属质量浓度的增大而减弱(小)或降低。田头菇菌丝体对Cd、Pb均具有生物富集作用,并且随着重金属质量浓度的增大菌丝体中重金属质量分数逐渐增大,初步认为Cd、Pb复合污染促进了菌丝体对Pb的吸收而抑制了对Cd的吸收。     

田头菇菌丝体对镉、铅及其复合胁迫的生长与富集响应

在PDA平板培养条件下,研究了镉、铅及其复合污染对田头菇菌丝体生长的影响以及田头菇菌丝体对生长基质中镉、铅的生物富集作用.结果表明,在试验设置质量浓度范围内,菌丝生长势、菌落直径和菌丝体干质量等均随着重金属质量浓度的增大而减弱(小)或降低.田头菇菌丝体对Cd、Pb均具有生物富集作用,并且随着重金属质量浓度的增大菌丝体中重金属质量分数逐渐增大,初步认为Cd、Pb复合污染促进了菌丝体对Pb的吸收而抑制了对Cd的吸收.     

镉对草鱼的急性毒性效应及SOD的影响

以静水生物测试法研究了氯化镉对草鱼的急性毒性效应及其肝胰脏、肾脏和鳃组织的超氧化物歧化酶(SOD)的影响.结果表明:镉对草鱼的急性毒性作用时间为24,48,72和96 h的半数致死质量浓度(LC50)分别是45.58,34.81,28.63和24.05 mg.L-1,因此镉对草鱼的生态毒性为高毒.Cd2+低浓度时,肝胰脏和肾脏组织SOD活性均为"先降后升再降",而Cd2+为高浓度时SOD活性始终处于被显著抑制(p<0.05);鳃组织在低Cd2+污染时SOD活性为"先降后升",而高浓度的Cd2+污染时其SOD活性为"先降后升再降".但是草鱼鳃组织的SOD活性明显低于肝胰脏和肾脏的SOD活性.     

杂草中具重金属超积累特征植物的筛选

针对目前植物修复中Cd单一污染和Cd-Pb-Cu-Zn复合污染的超富集植物缺乏研究,采用田间盆栽模拟试验方法,对东北沈阳地区20科54种田间杂草植物进行其重金属耐性及积累能力的初步系统研究.结果发现:蒲公英(Taraxacum mongolicum)、龙葵(Solanum nigrum)和小白酒花(Conyza canadensis)对Cd单一及Cd-Pb-Cu-Zn复合污染耐性均较强,对Cd有较高的积累能力,具有超富集植物的基本特征,进一步研究的价值很大.重金属元素间存在着协同和拮抗效应,在进行超富集植物筛选时,单一元素试验应与复合元素试验相结合,同时建议在利用某种重金属超富集植物进行修复实践之前,也应该进行类似的评估,以确保修复效果.田间盆栽模拟试验具有方法简单,接近植物生长环境条件,便于植物种识别鉴定等优点,是筛选重金属富集植物的一种尝试.     

18种杂草对重金属的超积累特性研究

针对目前植物修复中Cd—Cu—Zn—Pb复合污染的超富集植物缺乏研究，采用小区试验方法，对东北沈阳地区9科18种田间杂草植物进行其积累特性的初步研究。结果表明：狼把草(Bidens tripartite)、龙葵(Solanum nigrum)地上部Cd和Zn的富集系数均大于1，且地上部Cd和Zn的含量大于根部Cd和Zn的含量，具备了重金属超富集植物的基本特征，杂草植物地上部重金属含量与植物地上部生物量的相关分析表明，这些植物对重金属的积累量与植物地上部生物量的大小无关，它们对重金属污染土壤修复具有重要意义。     

一种新发现的镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)

以杂草为研究对象,通过盆栽模拟试验和小区试验,从20科54种杂草植物中筛选出镉（Cd）超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.).试验结果表明:在Cd投加浓度为25mg/kg条件下, 龙葵茎和叶中Cd含量分别为103.8和124.6mg/kg, 超过了Cd超积累植物应达到的临界含量标准100 mg/kg；而且, 其地上部Cd富集系数为2.68, 地上部Cd含量大于其根部Cd含量, 植物的生长未受抑制, 这些特点均满足Cd超积累植物的衡量标准. 小区试验也表明, 龙葵对Cd的富集特性均符合Cd超积累植物的基本特征. 因此, 可以确定龙葵是Cd超积累植物. 本研究对于超积累植物筛选乃至植物耐性生理、遗传和进化等具有一定意义,并为Cd污染土壤的植物修复提供了一种具有自主知识产权的新材料.