生物表面活性剂在石油污染土壤修复中的应用潜力

陕北地区石油土壤污染不但给当地造成巨大的经济损失,而且严重威胁本已十分脆弱的生态环境,研究石油污染的土壤修复显得尤为迫切。目前,国内外治理石油污染土壤多采取生物修复技术。生物修复时,添加表面活性剂可以增强生物活性,降低固液表面张力,并加速石油烃的生物降解率。本文介绍了表面活性剂特性和分类,阐述了表面活性剂的卷曲、增溶和洗脱三种机理。通过对比化学表面活性剂,笔者研究了生物表面活性剂在石油污染土壤修复中的应用潜力。同时,针对目前其在修复中存在的主要问题,提出未来生物表面活性剂研究的六大方向。     

石油污染胁迫对紫花苜蓿生长状况的影响

通过盆栽试验方法,设置0、10、20和30g·kg~(-1)4个不同浓度石油污染土壤处理组,模拟自然条件下不同浓度石油污染胁迫对紫花苜蓿开始发芽时间、发芽率、株高和根长等生长状况的影响,为研究区油污土壤的物种选择提供依据。试验表明,石油污染抑制了紫花苜蓿的正常生长,导致其发芽率、开始发芽时间、株高、根长等指标较无污染组均有所减小,且原油污染浓度越大,生长差异越明显。总体来看,本试验中紫花苜蓿对轻度和中度石油污染土壤的适应性较好,可作为石油污染土壤的优势修复植物。     

北京市房山区土壤质量调查与评价

通过对北京市房山区土地整治、耕地质量等别进行实地调查、土壤样品采集与测定分析,基于土壤类型及其功能建立了区域土壤质量指标体系,并对房山区土壤质量进行评价。结果表明:房山区土壤类型及其面积由大到小为:褐土粗骨土、裸露岩石与砾石潮土与沼泽土山地棕壤和山地草甸土,其中大多数土壤属于幼年发育阶段;除山地棕壤、山地草甸土、沼泽土和部分草甸土之外,多数土壤表土层(0~20cm)的有机质、全氮、速效磷、速效钾含量介于7.5~15.5g·kg~(-1)、0.45~1.50g·kg~(-1)、8.0~25.0mg·kg~(-1)、65.0~92.0mg·kg~(-1)之间,养分整体含量不高,草甸褐土、草甸土、部分粗骨土经长期耕作培肥或土地整治,其耕地之国家利用等别介于7~8等,属于高等耕地范畴;研究区耕地土壤整体处于清洁的健康状态,仅有零星地块土壤受残留工矿场地污染物扩散的影响,使局地土壤遭受重金属与石油类轻度污染。多数土壤发育程度低、土层薄、质地偏粗,对人类活动较为敏感,如土壤受到污染将对区域生态系统安全与相关人群健康构成较大风险,值得对研究区耕地土壤加以管护。     

紫花苜蓿和黑麦草对石油污染土壤的修复效果研究

通过盆栽试验研究自然条件下紫花苜蓿和黑麦草对不同浓度石油污染土壤中总石油烃及原油族组分的修复效果。试验表明,自然条件下整个生长周期内紫花苜蓿对土壤中总石油烃的降解效果略优于黑麦草。同一生长周期内,黑麦草在生长初期的降解优势较为显著,紫花苜蓿在生长中后期的降解优势较为显著。就不同族组分而言,紫花苜蓿对饱和烃的降解效果优于黑麦草,而黑麦草对芳烃、非烃和沥青质的降解效果略优于紫花苜蓿。紫花苜蓿组在生长中后期对饱和烃的降解效果较为显著,均超过10%,而黑麦草在中期有一定效果但不显著;生长末期两种植物对芳烃和沥青质的降解作用较为显著,且随石油污染浓度增加而减小,其中黑麦草H1对芳烃的降解率最高,达3.7%,对沥青质的降解率高达21.2%;生长中期对非烃的降解作用较为显著,其中紫花苜蓿Z1和黑麦草H1对非烃降解较高,均超过10%。在后期修复实践中可将两种作物联合种植,以提高对土壤中石油污染物的修复效率。     

芬顿法修复石油污染土壤使用条件优化的研究

为探讨芬顿氧化法在修复关中地区塿土石油污染中的最佳条件,通过人为配制石油污染土壤,设置不同的双氧水与催化剂摩尔投加比例、双氧水与催化剂投加量、土水比以及反应体系pH值等指标,待达到反应时间后,通过重量法测得剩余石油烃含量,得出土壤中石油烃的降解率。结果表明:在10 g污染土壤中,双氧水与催化剂摩尔投加比例为20∶1,双氧水(30%)投加量为1 mL,催化剂投加量为0.131 6 g,土水比为1∶4,最佳pH为3时,芬顿试剂对土壤中的石油烃催化效率最高,可达到63.27%。同时,在中性和碱性条件下,石油烃的催化效率都高于55%。     

陕北地区石油污染对土壤性质的动态影响研究

为了研究石油污染对陕北地区土壤性质的动态影响规律,以陕北地区主要土壤类型黄绵土为研究对象,以混油法设置了0、0.5%、1%、2%、4%共5个不同梯度的土壤石油污染水平,开展了培养监测试验,分析了石油污染对土壤pH、有机质和全氮的影响,以及随着时间变化各指标的动态变化规律。结果表明:土壤石油污染对陕北地区土壤pH和有机质影响显著,pH与污染水平呈显著负相关(p0.05),有机质和污染水平显著正相关(p0.05),全氮则和污染水平无相关性。随着培养时间的延长,除清洁土壤外,同一污染水平下,土壤pH、有机质和全氮基本上均随着培养时间的延长,呈现逐渐下降的趋势,其中全氮在培养4周之后,下降趋势逐渐变缓,含量趋于稳定。石油污染引起土壤碳含量的大幅升高,导致了土壤C/N的显著失调,因此,在采用石油污染土壤生物修复技术时,需在土壤中添加一定量氮营养元素,以增强土壤微生物活性,从而发挥最大的修复效果。     

不同修复材料对空心菜铅镉重金属富集特征的影响研究

采用Pb、Cd复合污染的土壤进行盆栽试验,以空心菜为试验对象,分别研究有机质、生物炭和铁渣对空心菜-土壤系统中空心菜生长状况以及重金属Pb和Cd累积与分布的影响,探寻不同修复材料对空心菜Pb、Cd富集的影响。结果表明:添加5g·kg~(-1)铁渣的处理能显著降低土壤中Cd含量,添加20g·kg~(-1)有机质的处理则能显著降低土壤中Pb含量。空心菜叶片对Cd的吸收效果显著高于空心菜茎对Cd的吸收效果,其中添加10g·kg~(-1)生物炭和铁渣的空心菜叶片吸收效果最佳。添加有机质和生物炭处理中的空心菜叶片对Pb的吸收效果优于空心菜茎,但是添加铁渣处理的空心菜中茎对Pb的吸收效果优于叶片。其中添加10g·kg~(-1)生物炭的空心菜叶片对Pb的吸收效果最佳。     

陕南丘陵区新增耕地质量及提升对策研究

耕地占补平衡是保证耕地资源及我国粮食安全的重要举措,土地整治是补充耕地的主要措施,是实现耕地占补平衡的重要保障。本文选择陕南商洛山地丘陵区新增耕地整治项目区为研究对象,选取典型整治项目区田块,对整治后其土壤养分质量进行研究。研究结果表明:项目区经土地整治后的新增耕地有效磷的含量处于13.17～27.17 mg·kg~(-1)之间;速效钾的含量处于102～110 mg·kg~(-1)之间;有机质的含量处于5.37～8.85 g·kg~(-1)之间;全氮的含量处于0.34～0.57 g·kg~(-1)之间。项目区除巡检镇大河村与永丰镇刘沟村全氮含量未达到标准要求外,其余新增耕地养分指标均符合标准。为改善新增耕地氮养分不足的情况,较传统的施加氮肥,增施有机肥是保障土壤氮素可持续提升的有效措施。     

两种萃取剂对土壤中砷的萃取条件优化

为了探明磷酸和磷酸二氢钾对土壤中砷污染物的萃取修复效果差异,设置不同的萃取剂浓度、土液比、萃取时间,通过萃取试验,对不同条件下的砷萃取量进行测试分析。结果表明:随着萃取剂浓度的升高,单位质量的土壤砷萃取量增加,磷酸萃取剂的最佳浓度为1.5 mol·L~(-1),磷酸二氢钾萃取剂的最佳浓度为1.5 mol·L~(-1);土液比变化对土壤砷的萃取量无明显影响;对于砷含量为98.53 mg·kg~(-1)的土壤,磷酸溶液萃取土壤砷的最佳条件为:浓度1.5 mol·L~(-1)、土液比(g∶mL)1∶3、萃取时间1 h,磷酸二氢钾萃取剂萃取土壤砷的最佳条件为:浓度为1.5 mol·L~(-1)、土液比(g∶mL)1∶5、萃取时间4 h。     

柠檬酸和槐糖酯对Pb和Cd污染土壤的植物修复强化研究

本文以受重金属污染土壤中的Pb和Cd为研究对象,研究了不同浓度配比的柠檬酸和槐糖酯混合溶液对植物吸附土壤中的重金属离子能力的影响。试验结果表明,表面活性剂(槐糖酯)和螯合剂(柠檬酸)联合使用对植物吸附土壤中重金属离子有很大的促进作用,土壤中的重金属Pb和Cd在植物体内显著富集,达到去除效果,在柠檬酸和槐糖酯浓度比为1∶5的情况下,吸附效果最好。     

渭北台塬区废弃宅基地整治前后土壤总碳变化研究——以陕西省澄城县为例

通过对澄城县废弃宅基地整治前后(0～60cm)土壤总碳含量变化及整治后耕作近10年土壤总碳变化情况研究分析,探究废弃宅基地整治前后及多年耕种对土壤总碳变化的影响。结果表明:渭北台塬区废弃宅基地土壤总碳含量在0～20、20～40、40～60cm三个土层上依次为18.25、17.45、17.51g·k~(-1);经过10年的耕种,0～20cm土层土壤总碳含量最高,为23.44g·kg~(-1),各层土壤总碳含量总体呈现0～20cm40～60cm20～40cm,总碳含量增幅呈现20～40cm40～60cm0～20cm,其中0～20cm,相比5年前呈现出降低趋势;澄城县成熟耕地土壤总碳平均含量在三个土层上分别为20.74、28.60、15.18g·kg~(-1),相比成熟耕地,20～40cm土层土壤总碳含量增幅潜力最大。     

覆沙压盐对土壤理化性质及黑麦草生长的影响

为探究不同覆沙量改良陕北盐碱地效果,开展了表层盐碱土和沙土混合的小区试验,研究在表层盐碱土(0～30cm)掺入不同厚度沙土对0～60cm土层土壤结构、理化性质、黑麦草生长及产量影响。研究结果表明,与对照处理相比,覆沙压盐措施可以显著降低0～30cm土层土壤含盐量、土壤pH值和土壤容重,其中土壤含盐量降低1.16～2.22g·kg~(-1),pH下降0.05～0.94,容重降低0.03～0.10g·cm~(-3),盐碱地耕作层土壤理化性状和土壤结构得到显著改善。覆沙压盐对于盐碱地黑麦草的生长和产量也有显著提高,其中覆沙厚度为15cm的试验处理种植黑麦草的长势及土壤改良效果最为明显,黑麦草的干物质重为1.337 5kg·m~(-2),生长期内吸收土壤盐分量为810.53kg·hm~(-2),较空白对照增加了758.15kg·hm~(-2)。这说明在陕北地区采取"沙改盐碱"措施治理盐碱地在理论和实践上都具有可行性。     

不同林龄华北落叶松土壤养分及酶活性变化规律研究

研究选择5年、10年、20年林龄的华北落叶松林地为调查对象,确定其各个生育期林地土壤中养分含量及酶活性的变化趋势。结果表明:各生育期林地土壤中有机质和有效磷含量均随着土壤深度的增加而呈现显著下降趋势。而对于相同土层不同林龄间,土壤有效磷含量随着林龄的增加而下降。在40～60cm处,以20年林龄有机质含量在7月时最低,为4.17g·kg~(-1),显著低于其他土层。同时,5年的土壤有效磷含量在7月时达到最大,平均为4.44mg·kg~(-1),高于5月和9月时土壤中有效磷含量,但三者间差异不显著。不同林龄林地土壤铵态氮、硝态氮含量随土层深度而产生的变化趋势基本一致,表现为下降趋势。在落叶松林的新叶生长期内,5年落叶松林地在20～40cm和40～60cm处的铵态氮为13.47 mg·kg~(-1)和9.09 mg·kg~(-1),分别较0～20cm(25.36mg·kg~(-1))下降了46.9%和64.2%。而20年林龄的林地土壤硝态氮为19.24mg·kg~(-1),较10年的25.93mg·kg~(-1)下降了25.8%,且达到显著差异(P0.05)。土壤过氧化氢酶(CAT)、磷酸酶(ALP)和脲酶活性(Ure)随林龄的增加而下降,其中ALP下降趋势较缓,而CAT和Ure均显著下降。综合分析调查林龄范围内养分和酶活性的变化趋势,发现林地的地力随林龄的增加而衰退。     

重金属复合污染土壤的淋洗修复试验研究

为研究重金属复合污染土壤淋洗修复工艺，本文使用柠檬酸作为淋洗剂，对砷、镍、钴、铜等重金属污染土壤进行淋洗处理，考察不同淋洗剂浓度、淋洗土水比、淋洗时间对淋洗效果的影响。试验结果表明，柠檬酸对镍的去除率最高，对钴的去除率次之，对砷和铜的去除率较低。试验确定了最优淋洗剂浓度、最优淋洗土水比和最优淋洗时间等条件，在最优淋洗条件下，淋洗后土壤中各重金属的浓度均低于修复目标值。生石灰和聚丙烯酰胺可用于处理淋洗废水。     

某典型化工污染场地土壤修复方案探究

本文研究了某典型化工污染场地的土壤修复方案,采用Topsis方法、实验室模拟、现场调查等方法,按照既定的修复目标对污染场地的最佳土壤修复方案进行确定。根据上述试验方法,确定了一套最佳的土壤修复方案,使得土壤中的Cd、苯得到去除,去除率基本接近预期。异位化学淋洗方案实施后,Cd、苯的去除率分别达到80.14%和70.50%,与预期结果相接近,说明这种修复方案具有一定的实践意义。     

土地整治新增耕地生土快速熟化技术试验研究——以延安市治沟造地项目为例

针对陕西省土地整治后存在的土壤板结、土壤贫瘠、耕性差、产能低等问题,采用果渣发酵黄腐酸为载体的黄腐酸土壤改良剂,依托延安治沟造地土壤整治项目,开展了新增耕地生土快速熟化技术研究。结果表明,应用该技术与改良前相比,速效氮由未检出到检测值25.20~40.24mg·kg~(-1),速效磷含量增幅为30.24%~54.15%,速效钾含量增幅为84.71%~151.76%,有机质均增幅为82.86%~117.14%,玉米产量较对照增加296.0~432.6kg·亩~(-1),增幅为70.5%~103.1%,改良效果显著。     

类芬顿试剂应用于地下水石油烃污染修复的实践

本文通过国内针对某机械加工厂地下水总石油烃污染的修复,设计了使用原位化学氧化法的实验室小试和现场中试的研究,对比了不同类型氧化剂的应用效果,探索了类芬顿试剂的不同配比对污染物的去除效果,及针对该场地的最佳使用条件。对今后的场地修复设计及实施具有一定的指导意义。     

荒草地整治后土壤碳量的空间分布特征

为了深入了解荒草地整治工程实施后土壤碳含量的空间垂直分布特征,本研究以陕西省澄城县开展的土地整治项目为依托,对整治后土壤容重、总碳、有机碳和无机碳进行研究。结果表明,各土层土壤容重平均表现为40～60cm20～40cm0～20cm,随着土层的加深,容重逐渐变大。荒草地整治后0～20cm和40～60cm土层总碳含量小于整治前,土壤无机碳在垂直尺度上的分布规律与土壤总碳变化规律一致,20～40cm土层与之相反。土地整治措施后,总碳的垂直分布规律变为20～40cm0～20cm40～60cm,无机碳的垂直分布规律变为20～40cm40～60cm0～20cm。整治前土壤有机碳的垂直分布规律均为0～20cm(6.31g·kg~(-1))20～40cm(3.48g·kg~(-1))40～60cm(2.63g·kg~(-1)),整治后较整治前土壤有机碳含量依次降低了4.01、2.20、1.40g·kg~(-1)。荒草地复垦1年后的土壤有机碳固碳潜力在0～20cm、20～40cm和40～60cm土层上依次为15.92、17.94、14.27t·hm~(-2)。可知荒草地复垦1年的土壤有机碳还存在较大的固碳潜力,这些过程都是生物地球化学正常的变化过程,土壤碳在复垦年限内所表现出来的动态变化特征就是荒草地在土地整治过程后的历史痕迹。     

陕西省土地整理中新增耕地土壤养分研究

本文旨在分析土地整理中新增耕地土壤养分含量特征,明确影响新增耕地生产力的主要因素。通过采集陕西省2015年陕北、关中、陕南地区整理后的101个新增耕地土壤样品,测定其pH值、有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,分析土壤养分状况。通过与全国第二次土壤普查养分分级标准比较,表明新增耕地土壤养分含量较低。陕西省新增耕地土壤养分含量陕北、关中地区受原土地利用类型影响较大,陕南地区土壤养分差异主要由同区域内地块间随机变化引起;经检验,新增耕地土壤中各养分间相关性较低。土壤有机质含量低是导致肥力较低的主要原因,后期利用应通过有机-无机肥的合理配施和测土配方施肥技术的应用、推广秸秆还田技术,最终实现新增耕地的稳产、高产。     

典型有机污染场地环境调查评估与修复设计研究

当前,我国城市化进程持续推进,大量工厂不得不关闭或搬离郊区,遗留大量受到严重污染的土地。本文以某有机化工厂场地为研究对象,在污染识别的基础上,制定调查采样方案,利用GC/MS等检测土壤和地下水中重金属、挥发性/半挥发性有机化合物、总石油烃的含量,并分析其在土壤和地下水中的分布特征,然后根据场地污染情况研究场地的修复技术方法。