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土壤和地下水中重金属和多环芳烃复合污染和修复研究进展

2017-05-06 11:06来源:农业环境科学作者:杨悦锁 等关键词:土壤污染防治重金属复合污染收藏点赞

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4.2

吸附位点竞争

环境中的HMs 和PAHs 大部分都是以吸附态的形式存在于大气或水中的悬浮颗粒、土壤颗粒及微生物等的表面,吸附是HMs 和PAHs 复合污染修复的一个重要过程。由于HMs 和PAHs 在各种吸附介质上存在相同或不同的优势吸附位点,例如磷酸基、羧基和羟基等,当两种污染物在吸附质上存在相同吸附位点时,二者之间将对共同的吸附位点发生竞争,吸附的优先顺序与污染物与吸附位点之间的作用力有关。

在污染修复过程中,吸附剂对污染物的吸附量直接影响着修复效果,在复合污染条件下,由于存在吸附位点的竞争,吸附剂对某单一污染物的吸附量将减少,复合污染的修复效率降低。Chen 等在研究Cu 对嗜麦芽窄食单胞菌降解苯并[a]芘的影响时,认为低浓度Cu 存在时,微生物会先吸附Cu,使得PAHs 的吸附位点被占据,PAHs 的去除率降低。

4.3

氧化还原作用

PAHs 的降解过程是一个在生物酶或光等的催化下的氧化还原过程,而环境中的HMs 多以阳离子形态存在,部分HMs 还存在多个价态的改变,这些HMs 可作为氧化还原过程中的氧化剂,接受电子。HMs 氧化剂的存在能够促进PAHs 的氧化还原,促进其降解,同时HMs 在得电子价态改变的同时其自身性质也得以改变,部分HMs 能够向低毒或无毒的价态转化,起到HMs 污染修复的效果。而且HMs 和PAHs 互相诱导形成的活性氧,也能够促进PAHs 的氧化降解。Shen 等对六价、三价Cr 之间的转化和苯酚等苯酸盐降解之间的相关关系进行了研究,发现Cr 的转化与苯酚降解密切相关,而且通过测定,二者的实测化学计量数与它们之间进行氧化还原作用时的理论值一致。

4.4

微生物降解作用

HMs 除了作为氧化剂参与PAHs 的降解外,还能通过其他作用影响PAHs 的降解。如抑制PAHs 降解所需生物酶的活性,从而抑制PAHs 的降解。HMs 和PAHs 对生物膜都有一定的破坏作用,能够改变细胞膜的通透性,使得HMs 更容易进入细胞内部,毒害微生物,因为微生物量的减少,PAHs 的降解也将受到抑制。Gauthier 等就HMs 和PAHs 破坏生物膜,促进HMs 和PAHs 进入生物细胞和影响生物内部新陈代谢的相关作用机理进行了综述,指出PAHs 能够通过诱导产生活性氧等途径破坏细胞膜结构,增加膜的流动性,或改变与HMs 跨膜运动相关的蛋白酶(例如Na+/K+-ATPase)的活性从而影响细胞对HMs 的吸收。Chen 等的研究还发现,在Cu 和苯并[a]芘共同存在时,Cu 诱导生成的降解酶具有加氧酶类似特性,能够通过另一条路径降解苯并[a]芘,产生新的降解产物苯甲酸和酮等。

5 复合污染的修复

目前对于HMs 或PAHs 单一污染的修复手段有很多,如HMs 的热脱附、电动修复和PAHs 的微生物降解等。但HMs 和PAHs 复合污染的修复比单一污染修复更为复杂,因为HMs 和PAHs 之间存在复杂的相互作用,而且二者物理化学性质相差较大,所以对复合污染修复手段的要求也更高。现有的关于HMs 和PAHs 复合污染修复的研究还较少,已研究的方法中主要包括物理化学修复和生物修复两大类。换土法和淋洗法是主要的物理化学修复手段,生物修复有植物修复、微生物修复。此外,将以上修复方法进行组合使用发展了另一种联合修复法。

5.1

淋洗修复

用于HMs 和PAHs 复合污染的物理化学修复法主要有换土法和淋洗修复法。换土法虽然修复快,但并未从根本上把污染物从土壤中去除。淋洗修复是目前复合污染土壤修复中较为有效的方法。淋洗修复是利用淋洗剂流经被污染土壤或与其混合,淋洗剂能够增强土壤中HMs 和PAHs 的溶解性,使污染物大量溶于淋洗剂中,并随淋洗剂流出,最后再对淋洗剂集中处理,使污染土壤得以修复。淋洗修复又可分为原位淋洗技术和异位淋洗技术两种。淋洗修复HMs 和PAHs 的污染,主要是利用淋洗液通过溶解、离子交换、脱附、鳌合等作用将吸附于土壤颗粒表面的HMs 分离出来,PAHs 的淋洗则主要通过淋洗剂的包覆携带或是增溶作用将其从土壤中洗脱。

原标题:土壤和地下水中重金属和多环芳烃复合污染和修复研究进展
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