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场地重金属污染土壤固化及MICP技术研究进展

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环境科学 2024年第5期45卷 2939-2951页

作者：陈玥如高文艳陈虹任薛生国吴川中南大学冶金与环境学院长沙410083 国家重金属污染防治工程技术研究中心长沙410083

冶炼场地土壤重金属污染是亟待解决的重要环境问题.固化修复技术因其修复时间少、成本低、处理效率高已成为污染场地重金属修复的主流技术之一.总结了近10年来有关固化修复场地重金属污染的最新研究进展,从重金属固化修复机制入手,对比... 详细信息

冶炼场地土壤重金属污染是亟待解决的重要环境问题.固化修复技术因其修复时间少、成本低、处理效率高已成为污染场地重金属修复的主流技术之一.总结了近10年来有关固化修复场地重金属污染的最新研究进展,从重金属固化修复机制入手,对比分析了不同固化方式[无机材料固化、有机材料固化、机械球磨和微生物诱导碳酸盐成矿(MICP)]的优缺点及其适用范围.随后,根据文献计量学分析所呈现的研究重点及发展趋势,从MICP在重金属修复中的应用、MICP复合材料在污染场地中的应用和MICP技术应用的影响因素这3个方面对微生物诱导碳酸盐沉淀技术固化场地重金属污染的应用前景及限制因素进行了总结和阐述.最后提出了土壤固化研究的前景和挑战,以期为场地土壤固化技术的未来发展提供借鉴参考.

关键词：重金属土壤修复固化技术污染场地微生物诱导碳酸盐成矿(MICP)

基于APCS-MLR和PMF的污灌与工业复合区农田土壤重金属来源解析

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环境科学 2024年第8期45卷 4812-4824页

作者：刘德新孟凡磊段海静李一蒙马建华河南大学地理与环境学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南大学土壤重金属污染控制与修复工程研究中心开封475004

基于开封市污灌与工业复合区农田表土样品,测定8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg)含量,利用绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型和正定矩阵因子分解(PMF)模型,结合相关性分析和系统聚类分析对土壤重金属来源和贡献率进行... 详细信息

基于开封市污灌与工业复合区农田表土样品,测定8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg)含量,利用绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型和正定矩阵因子分解(PMF)模型,结合相关性分析和系统聚类分析对土壤重金属来源和贡献率进行解析.结果表明:①研究区ω(Cr)、ω(Ni)、ω(Cu)、ω(Zn)、ω(Cd)、ω(Pb)、ω(As)和ω(Hg)平均值分别为52.19、25.00、42.03、323.53、1.79、53.45、9.43和0.20 mg·kg^(-1),其中Cr、Ni和As低于潮土背景值,Cu、Zn、Cd、Pb和Hg高于潮土背景值.②8种重金属有4种来源:自然源、农业污水灌溉源、工业大气沉降源和交通运输源,Cr和Ni主要为自然源,Cu、Zn、Cd和Pb主要为农业污水灌溉和交通运输,As主要为自然源和农业污水灌溉,Hg主要为工业大气沉降.③APCS-MLR和PMF源解析结果表明工农业活动是研究区土壤重金属的主要来源.研究区9个采样小区APCS-MLR平均贡献率为76.01%(自然源和农业污水灌溉源)、22.71%(工业大气沉降源和交通运输源)和1.28%(未知源),PMF平均贡献率为59.66%(自然源和农业污水灌溉源)和40.34%(工业大气沉降源和交通运输源),其中LZ、XZ、NLT、PT、YLZ和BC的两种模型源解析结果基本一致,WL在APCS-MLR模型更优,SG和QT在PMF模型更优.研究结果可为土壤重金属污染防治和环境修复提供科学依据.

关键词：污灌与工业复合区农田土壤绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR) 正定矩阵因子分解(PMF) 源解析

基于APCS-MLR模型的开封市公交站周边灰尘重金属源解析及健康风险评估

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环境科学 2024年第6期45卷 3502-3511页

作者：段海静申浩欣彭超月任翀王艳锋刘德新王玉龙郭瑞超马建华河南大学地理与环境学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南大学土壤重金属污染控制与修复工程研究中心开封475004

为揭示城市交通系统对城市生态环境质量的影响,选择受交通影响扰动较强的环境指示物——公交站地表灰尘作为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-ASE)分别测定灰尘中8种重金属(V、Cr、Co、Ni... 详细信息

为揭示城市交通系统对城市生态环境质量的影响,选择受交通影响扰动较强的环境指示物——公交站地表灰尘作为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-ASE)分别测定灰尘中8种重金属(V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb)含量,应用地累积指数和污染负荷指数法分析灰尘重金属的污染程度和空间分布特征,通过定性(相关性分析、主成分分析)和定量[绝对因子得分-多元线性回归模型(APCS-MLR)]相结合的方法开展公交站附近地表灰尘重金属来源探讨,应用克里格空间插值法明晰重金属不同来源的空间分布特征,利用美国环境保护署提出的健康风险评价模型来评价人体健康风险.结果表明,开封市公交站地表灰尘重金属ω(V)、ω(Cr)、ω(Co)、ω(Ni)、ω(Cu)、ω(Zn)、ω(Cd)和ω(Pb)平均值依次为:68.36、59.73、5.81、19.34、40.10、208.32、1.01和49.46 mg·kg^(-1),灰尘中重金属(Cd、Zn、Pb、Cu、Cr)含量平均值均高于开封市周边灰尘背景值,分别是背景值的3.37、2.70、2.01、1.95和1.28倍;8种重金属的地累积指数顺序为:Cd>Zn>Pb>Cu>Cr>V>Ni>Co,其中Cd、Zn、Cu和Pb属于轻度污染水平,其他元素为无污染;源解析结果显示,Cr、Co和Ni为自然源元素,Cu、Zn、Pb和Cd为交通源元素,V则来源于工业-自然混合源.APCS-MLR结果表明,4种来源的平均贡献率依次为自然源为34.17%,交通源为29.84%,工业-自然混合源为14.64%,未知源为21.35%,其中交通源贡献率空间分布规律与交通量及公交线路密集度分布趋势一致.由健康风险评价可知,儿童的总致癌风险指数和总非致癌风险指数均高于成人,Cr为主要的非致癌因子,Cd为主要的致癌因子,自然源和交通源分别对非致癌风险和致癌风险的贡献率最高.

关键词：灰尘重金属污染评价源解析健康风险公交车站

介孔碳对水土环境中砷与四环素复合污染修复的研究进展

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环境化学 2024年

作者：孙奥侠钟杰韦行石先阳陈志良广东省农田重金属污染土壤治理与修复工程技术研究中心生态环境部华南环境科学研究所安徽大学资源与环境工程学院

水土环境中砷与四环素复合污染已是环境领域的研究热点.介孔碳因具有独特的微观结构和性能优势，在吸附和催化氧化等方面对污染物具有优异的去除效果而备受关注.然而，研究者们集中关注于砷与抗生素复合污染的毒理效应，对其相互作用及... 详细信息

水土环境中砷与四环素复合污染已是环境领域的研究热点.介孔碳因具有独特的微观结构和性能优势，在吸附和催化氧化等方面对污染物具有优异的去除效果而备受关注.然而，研究者们集中关注于砷与抗生素复合污染的毒理效应，对其相互作用及影响过程研究尚少.本文通过总结介孔碳的制备方法、关键影响因子及其作用机理，综述了介孔碳对砷与抗生素修复应用的研究与发展现状，归纳了现阶段研究不足，同时对介孔碳在砷与抗生素复合污染的研究趋势进行了展望.

关键词：介孔碳砷四环素相互作用机理

基于多种评估方法的垃圾中转站周边土壤重金属污染及生态风险

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环境化学 2024年

作者：段海静任翀申浩欣彭超月王艳锋刘德新王玉龙马清霞马建华河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南大学土壤重金属污染控制与修复工程研究中心河南大学地理与环境学院

选取我国北方某市内11个垃圾中转站周围土壤为研究对象，分析其Cd、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni元素含量，基于中国潮土背景值和土壤污染风险筛选值，分别采用内梅罗综合污染指数(NIPI)和改进型内梅罗综合污染指数(INI)评价重金属污染程度，潜... 详细信息

选取我国北方某市内11个垃圾中转站周围土壤为研究对象，分析其Cd、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni元素含量，基于中国潮土背景值和土壤污染风险筛选值，分别采用内梅罗综合污染指数(NIPI)和改进型内梅罗综合污染指数(INI)评价重金属污染程度，潜在生态风险指数(RI)和改进型潜在生态风险指数(NIRI)评价重金属生态风险.结果表明，研究区Ni、Cu、Pb、Cr、Zn、Cd元素平均含量分别为23.08、26.63、24.08、44.64、97.68、0.32 mg·kg-1. NIPI评价结果显示，以中国潮土背景值为参比时，各垃圾中转站总体上为重金属中度污染区；以风险筛选值为参比时，研究区10个垃圾中转站均处于安全无污染的水平，总体上不存在污染风险. INI评价结果显示，以中国潮土背景值为参比时，73%占比的垃圾中转站污染程度为未污染至中度污染；以风险筛选值为参比时，不仅其评价污染等级远高于中国潮土背景值，且各垃圾站受污风险程度排序与NIPI评估结果完全相反. RI评价结果显示，以中国潮土背景值为参比时，7个垃圾站为中度生态风险，4个为强生态风险；以风险筛选值为参比时，11个垃圾站均为轻微生态风险. NIRI评价结果显示与RI相似，以中国潮土背景值为参比时，研究区各垃圾中转站生态风险程度严重，以风险筛选值为参比时，所有样点的NIRI均低于30，研究区土壤重金属均为轻微生态风险.综合上述评价结果表明，INI不适合以风险筛选值为参比进行土壤重金属污染评估，RI和NIRI评估结果排序基本一致，五福路、刘寺、五顷四生活垃圾中转站生态风险最高，晋安路、吹古台、铁南新村垃圾中转站生态风险最低，表明中国潮土背景值和风险筛选值均适用于这两种评价方法.研究结果可为土壤重金属污染评价方法的选择提供参考建议.

关键词：土壤重金属垃圾中转站改进型内梅罗综合污染指数改进型潜在生态风险评价

金属尾矿微生物对尾矿环境的适应与调控机制研究进展

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生态环境学报 2024年第1期33卷 156-166页

作者：杨正桥邹奇韦行周凯陈志良河南科技学院园艺园林学院河南新乡453003 生态环境部华南环境科学研究所广东广州510535 广东省农田重金属污染土壤治理与修复工程技术研究中心广东广州510535

当前中国金属尾矿产生量和贮存量大、分布广、监管难度大、综合利用率低,由此而引起的环境污染问题引起了广泛关注。研究金属尾矿微生物对尾矿环境的适应和调控机制对于尾矿的生物修复具有重要的现实意义,是加强重金属污染防控的重要组... 详细信息

当前中国金属尾矿产生量和贮存量大、分布广、监管难度大、综合利用率低,由此而引起的环境污染问题引起了广泛关注。研究金属尾矿微生物对尾矿环境的适应和调控机制对于尾矿的生物修复具有重要的现实意义,是加强重金属污染防控的重要组成部分。综述了金属尾矿微生物群落的物种组成,并从pH、重金属和养分方面阐明其对尾矿环境的适应和调控机制。结果表明,金属尾矿中的优势细菌主要为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)和酸杆菌门(Acidobacteria);优势真菌主要为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和罗兹菌门(Rozellomycota);奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)是其中的优势古菌。金属尾矿微生物属于K型策略微生物,它们通过阻止质子和重金属离子进入细胞和从细胞内部排出质子和重金属离子的方式来适应尾矿极酸性和高含量重金属环境,并在养分限制下利用有限的资源获取营养。微生物还进化出了主动改变尾矿环境的能力,它们通过中和质子以及转化和沉淀重金属的方式提高尾矿环境pH值和降低重金属的毒性,并通过固碳、固氮作用和溶解无机磷来积累养分。此外,豆科植物等修复植物能通过分泌次级代谢产物,吸引有益微生物参与尾矿环境的改善。对于金属尾矿的微生物修复研究,可以从金属尾矿风化和修复期间微生物群落的动态变化、多组学技术联合筛选尾矿修复菌剂、微生物的水平基因转移机制、金属尾矿中病毒多样性、微生物之间和微生物与植物的相互作用等方面深入研究,充分发掘金属尾矿微生物在促进生态修复方面的潜力,为金属尾矿环境治理提供科学的解决方案。

关键词：金属尾矿微生物适应调控酸重金属养分

河南荥阳市耕地土壤重金属分布特征及来源解析

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岩矿测试 2024年第2期43卷 330-343页

作者：张妍赵新雷冯雪珍郭亚娇河南省地质研究院郑州450001 河南省地球化学生态修复工程技术研究中心河南郑州450001 河南省城市地质工程技术研究中心河南郑州450001

耕地质量关系着人民生活,而重金属是影响耕地质量的重要因素之一。根据全国土壤污染状况调查显示,中国耕地环境状况不容乐观,对耕地的重金属调查分析迫在眉睫。但仅简单地对重金属含量水平及来源类型进行判断已不足以为区域土壤重金属... 详细信息

耕地质量关系着人民生活,而重金属是影响耕地质量的重要因素之一。根据全国土壤污染状况调查显示,中国耕地环境状况不容乐观,对耕地的重金属调查分析迫在眉睫。但仅简单地对重金属含量水平及来源类型进行判断已不足以为区域土壤重金属污染治理提供支持,而通过对各类污染源贡献率的定量计算,不仅可以明确农田土壤重金属分布特征,同时可判别污染源类别及来源,从而识别优先控制的污染元素,为重金属污染精准管控提供关键信息。本文采集河南荥阳市耕地表层土壤样品(0~20cm),应用电感耦合等离子体质谱和发射光谱法(ICP-MS/OES)、原子荧光光谱法(AFS)及离子选择电极法(IES)对As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属进行测试和p H分析;利用多元统计、绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型探讨研究区8种重金属污染含量空间分布特征及来源,利用富集因子和地累积指数开展土壤污染评价。结果表明:(1)耕地土壤中重金属含量整体偏高。除Cr外,其他元素为郑州市土壤背景值的1.04~1.40倍,其中Cd的累积效应较明显。(2)研究区重金属高值区主要分布于荥阳市城区周边。(3)基于富集因子法、相关性分析、主成分分析及APCS-MLR源解析结果显示,研究区重金属主要有三个来源:自然源对Ni、As、Cu、Cr的贡献率分别为98%、94%、80%及63%;工业源对Cd的贡献率为78%;其他源则主要是农业化肥源、燃煤源的混合源,对Cr、Pb、Hg的贡献率分别为37%、35%及33%。(4)地累积指数表明,研究区各重金属以无污染为主,而Cd超标率最高,其中度、中-重度污染、重度污染样点数分别为19个、5个及3个,并存在1个极重度污染样点。综上,Cd在研究区耕地中富集较明显,为潜在的主要污染元素;工业源、自然源、农业化肥源及燃煤源是重金属的主要来源,表明人类活动已对研究区耕地产生影响,需采取措施避免该影响进一步加剧。

关键词：耕地土壤重金属来源解析绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型风险评价荥阳

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改性纳米零价铁用于水土环境重金属污染修复的研究进展

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土壤 2024年第4期56卷 697-710页

作者：谢剑雄钟杰韦行黄玲孙梦强陈志良中国环境科学研究院北京100020 广东省农田重金属污染土壤治理与修复工程技术研究中心生态环境部华南环境科学研究所广州510535

重金属污染因具有生物累积性和毒性而威胁人类健康。纳米零价铁(n ZVI)因其优异的重金属去除能力而被广泛应用于水土环境重金属污染修复,但因其易团聚、易氧化、易钝化、电子选择性差等缺点而限制了实际应用。本文通过总结nZVI的不同改... 详细信息

重金属污染因具有生物累积性和毒性而威胁人类健康。纳米零价铁(n ZVI)因其优异的重金属去除能力而被广泛应用于水土环境重金属污染修复,但因其易团聚、易氧化、易钝化、电子选择性差等缺点而限制了实际应用。本文通过总结nZVI的不同改性方法及对其理化性质的影响,综述了改性nZVI对重金属的反应机理及在土壤环境中应用的影响因素,从材料优化改性角度提升nZVI的分散性、比表面积和电子传递效率等,实现对重金属的高效去除。同时,本文指出了n ZVI在修复水土环境重金属中存在的问题,并对nZVI在土壤和水体污染修复的研究中面临的挑战进行了展望,为nZVI合成改性及应用提供思路。

关键词：纳米零价铁重金属改性反应机理电子传递协同作用

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地块尺度农田重金属污染程度与来源分析

农业环境科学学报 2024年第9期43卷 1979-1992页

作者：王寅谢荣焕李伟平江红艳安徽国祯环境修复股份有限公司合肥230088 合肥市土壤及地下水修复工程技术研究中心合肥230088

为查明受污染农田的污染范围、污染程度,采取有效阻控手段,避免危害产生或扩大,在安徽省南部某县采集了不同深度的土壤、地表水、底泥以及地下水样品,测定不同环境样品中重金属含量和其他特征参数,分析不同环境样品的污染程度,并通过同... 详细信息

为查明受污染农田的污染范围、污染程度,采取有效阻控手段,避免危害产生或扩大,在安徽省南部某县采集了不同深度的土壤、地表水、底泥以及地下水样品,测定不同环境样品中重金属含量和其他特征参数,分析不同环境样品的污染程度,并通过同源性分析、聚类分析、空间变异分析等方法解析污染物的主要来源,分析农田土壤的污染程度和范围。结果表明:调查区域部分农用地和林地土壤样品中镉、镍、铬、铜、铅和锌的含量超过其pH范围对应的风险筛选值,农用地和林地土壤样品中总镉超标率分别为16.9%和6.0%,总镍超标率分别为72.9%和88.0%,总铬超标率分别为62.7%和68.0%,总锌超标率分别为5.1%和6.0%;部分底泥样品中镍含量超过相应的风险筛选值限值,超标率为80%;地表水和地下水样品均符合相应水质标准要求。调查范围内林地和农用地土壤中重金属铜、锌、铬、镍、铅、镉之间存在同源性,来自同一母体。

关键词：重金属污染评价空间分布污染来源分析

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