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发展新型高效的生物炭材料对于我国污染土壤的修复治理具有重要意义。同时,需要科学评价生物炭材料用于重金属污染土壤稳定化修复的潜力及其潜在的环境风险。
中国科学院烟台海岸带研究所韦婧博士利用来源广泛的粘土矿物和碳水化合物,以及滨海农业废弃料菊芋秸秆为原料,分别制备了低温型水热纳米炭-蒙脱石复合材料及系列限氧热解菊芋秸秆生物炭材料。综合利用利用同步辐射软X射线谱学显微技术(STXM)、X射线近边吸收谱(XANES)、高分辨率透射电镜-能谱仪、X射线衍射仪等分析手段,全面表征了不同炭质材料的理化性质与结构特征,提出制备所得生物炭材料主要通过还原、络合、阳离子-π作用、表面沉淀和离子交换作用对目标重金属污染物(Cr(VI)、Cu(II))进行固持。上述工作深入研究了生物炭材料对重金属的固持过程和分子机制,研究结果发表在国际著名学术期刊Journal of Hazardous Materials(IF=7.650)和Environmental Pollution(IF=5.714)。
▲水热纳米炭-蒙脱石材料(CMt)及其与Cr(VI)反应后表面形成Cr沉淀颗粒的TEM图片(a),在pH 2和pH 8条件下CMt表面Cr(III)、Cr(VI)的微区分布STXM成像(b),以及反应后CMt表面固持各形态铬所占总铬的百分比(Cr K边XANES分析结果)(c)。
▲盐生植物-菊芋秸秆生物炭对重金属Cu的固持机制
随着生物炭材料施入土壤,其引入的溶解性有机质(DOM)将对土壤重金属污染物的环境行为产生影响。为评价生物炭材料用于重金属污染土壤稳定化修复的环境安全性,综合利用同步辐射X射线近边吸收谱、三维荧光-平行因子分析以及二维相关分析等分子光谱学技术与化学计量学方法,定量解析了不同前体物(如菊芋秸秆、菜籽饼)及温度条件(300、500、700℃)制备所得生物炭释放溶解性有机质(DOM)的组分特征及其与重金属(Cu)的结合参数(容量、强度及顺序等),结果表明相较于低温条件制备生物炭,高温生物炭释放出的DOM含量较低,且其对Cu的结合容量有限;DOM组分中类胡敏酸组分优先与Cu结合,且结合容量大、强度高。上述研究从分子层面深入揭示了生物炭溶解性有机质与重金属污染物的结合过程机制,研究结果近期分别发表在国际老牌学术期刊Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology(ESI高被引和热点论文)和Science of The Total Environment(IF=5.589)。
▲热解温度对生物炭溶解性有机质的分子特征及对铜的结合特性的影响(以菜籽饼生物炭(RSC)为例)。
以上系列研究得到了国家自然科学基金(41501522, 41977139)、国家重点研发计划(2016YFD0200303, 2016YFE0106400)、烟台市重点研发计划(2019XDHZ104)等项目的支持。
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近年来,浙江大学朱利中院士团队致力于研究土壤-生物炭固碳减排的关键影响因素、构建宏观规模化固碳应用情景及估算我国土壤-生物炭固碳减排总体潜力等,为揭示生物炭的环境行为和提高土壤-生物炭固碳减排潜力以促进实现碳中和提供科学依据。近日,他们又揭示了生物炭“土盔甲”的奥秘。今天,就让我们来看一看“土盔甲”有何奥秘,它能为碳封存保驾护航吗?
污泥炭化技术是污泥资源化处置的研究热点之一。通过中国期刊全文数据库和WebofScience核心合集数据库,对2000年—2020年发表的关于污泥基生物炭的文献进行检索与综述分析。详细分析了污泥基生物炭研究的年度发文量和研究热点,讨论了现有制备技术的优缺点及未来发展趋势,同时,结合污泥基生物炭的理化性质特征,探讨其在污染物固定、土壤改良及延缓气候变化等领域应用的研究现状。
以砷(As)污染红壤为研究对象,以耐污染能力强的赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)为土壤动物,采用生物学模拟试验方法,探讨了铈锰改性生物炭(Cerium-manganesemodifiedbio,MBC)与蚯蚓联合作用对As污染红壤的稳定化效应。
本文对近年来有关改性生物炭的文献进行了系统分析,总结生物炭的改性方法,简要阐述改性生物炭在环境(土壤和水体)污染修复中的应用,并深入探讨了磁性生物炭作为吸附剂和催化剂在水污染处理中的应用现状,最后对改性生物炭的研究方向提出了展望。
为定量研究生物炭对镉(Cd)的吸附作用,以灰分含量不同的小麦秸秆(W)和猪粪(P)为原材料,分别在300℃和700℃下热解制备4种生物炭(WBC300、WBC700、PBC300和PBC700),定量分析了生物炭对Cd的吸附作用。
大量研究表明,制备温度会造成生物炭的表面空隙结构、官能团的数量、种类等特性的不同,是影响生物炭对重金属吸附性能的重要因素之一。但对于城市污泥控制热解温度制备生物炭对重金属Cr(Ⅵ)的吸附特性研究仍较少。本文针对不同热解温度制备污泥生物炭对重金属Cr(Ⅵ)的吸附特性进行系统研究,以污泥为原料,不同温度梯度热解制备生物炭,对其性质进行表征分析,在不同pH值、初始Cr(Ⅵ)浓度、吸附时间的条件下,研究热解温度对生物炭吸附Cr(Ⅵ)的影响,以期为生物炭对重金属的吸附特性提供参考。
核桃壳生物炭BC400、BC500、BC600分别使土壤pH升高了1.07、1.31、1.38,弱酸可提取态Cd含量减少了17.02%、20.20%、24.53%,可还原态Cd含量减少了8.9%、19.1%、38.2%,可氧化态Cd含量增加了44.83%、78.45%、100%,残渣态Cd含量增加了66.03%、71.43%、89.21%。同时,土壤pH与土壤中弱酸可提取态Cd含量呈显著负相关(P<0.01)。综上,核桃壳生物炭能够对Cd污染土壤起到钝化修复作用。
本研究以杉木屑为原料,在不同碳化温度下得到的炭前驱体,再通过液相还原,获得以生物炭支撑纳米零价铁的复合材料,并考察了生物炭和零价铁负载生物炭对铜、钴、镍、铬4种共存重金属去除率的影响和作用机制,并证明了该修复材料具有从水溶液和污染土壤中去除重金属污染物的优异能力。
摘要:土壤中金属污染导致食用林产品、农产品中重金属高富集,严重威胁人类健康。生物炭作为简单易得,来源广泛的吸附材料,可用于土壤重金属污染物修复。本文主要综述了生物炭的制备、改性剂的选择与功能、改性方法及改性生物炭的特性。介绍了改性生物炭的表征手段如傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微
GrnFuels可再生柴油及航煤项目位于美国路易斯安那州GreaterBatonRouge港口。该项目日前宣布选择托普索专有的HydroFlex加氢处理和H2bridge制氢技术,以实现其低碳排放指标。此专有技术可使该项目每年捕集约100万吨生物质二氧化碳,并封存于地下深水层中。预计该项目的第一期工程将于2024年完工,届时可
摘要:为探讨不同特性生物炭对土壤-植物体系中典型重金属铅(Pb)和镉(Cd)迁移累积的影响,分别选择花生壳、水稻壳、小麦秸秆、椰壳及生物燃气副产物5种材料制备的生物炭及不同粒径椰壳生物炭作为土壤调理剂,进行多茬蔬菜盆栽试验,研究各茬蔬菜可食用部位生物量及Pb和Cd累积量,土壤理化性质及土壤
河南省财政厅河南省生态环境厅印发《河南省省级土壤污染防治资金管理办法》,防治资金主要支持涉重金属历史遗留固体废物、重金属减排等土壤重金属污染源头治理,以及事关农产品、人居环境安全的农用地、建设用地风险管控或修复等工作。河南省省级土壤污染防治资金管理办法第一章总则第一条为规范和加强
北极星环境修复网获悉,12月25日,甘肃省生态环境厅发布了关于在矿产资源开发利用集中区域等特定区域执行污染物特别排放限值的通告,详情如下:甘肃省生态环境厅关于在矿产资源开发利用集中区域等特定区域执行污染物特别排放限值的通告为深入打好净土保卫战,有效防控涉重金属环境风险,加强耕地土壤污
北极星环境修复网获悉,7月5日,惠州市仲恺区岭南影音片区ZKA-045-04-01地块土壤污染修复工程施工公开招标,工程造价24980594.59元人民币,工期要求60日历天。详情如下:惠州市仲恺区岭南影音片区ZKA-045-04-01地块土壤污染修复工程施工【施工】招标公告1.招标条件本招标项目惠州市仲恺区岭南影音片区Z
北极星环保网获悉,6月6日,天津市生态环境局关印发了《天津市进一步加强重金属污染防控工作方案》的通知,《工作方案》提出,到2025年,全市重点行业重点重金属污染物排放量不超过2020年,重点行业绿色发展水平较快提升,重金属环境管理能力进一步增强。到2035年,建立健全重金属污染防控制度和长效机
为贯彻落实《中华人民共和国土壤污染防治法》《山西省土壤污染防治条例》等法律法规文件精神,推进晋城市“十四五”土壤污染防治工作,晋城市人民政府制定《晋城市土壤污染防治2022年行动计划》。详情如下:一、工作目标全市土壤环境质量总体保持稳定,土壤环境风险得到有效管控,受污染耕地安全利用率
“十四五”开局之年,我国土壤生态环境质量保持总体稳定,净土保卫战取得积极成效。但与此同时,土壤、农业农村、地下水生态环境保护中仍然存在一些亟待解决的突出问题。“土壤污染防治与风险管控、农业农村生态环境保护、地下水污染防治等都和老百姓的生活息息相关。今年,我们将在巩固工作成果的同时
北极星环境修复网获悉,近日,湖南省生态环境厅和湖南省市场监督管理局联合发布《农用地土壤重金属污染修复治理效果评价技术规范》地方标准,将于2021年12月14日实施。
揭示典型复垦工业场地中重金属元素污染特征及潜在生态风险,为此类工业复垦场地管理和治理提供科学依据。
摘要:长江三角洲地区(简称长三角地区)是我国重要的工农业生产基地,关注该地区农用地土壤重金属污染状况对促进地区经济社会良性发展、保障生态环境安全具有重要意义。本文根据近20年发表的长三角地区农用地土壤重金属相关文献中的重金属含量数据,全面分析长三角不同区域农用地土壤典型重金属累积情况与污染状况,系统探究导致长三角地区农用地土壤重金属累积与污染的主要原因。
研究土壤中重金属污染与生态风险状况,为保障城市更新改造过程中土地的合理利用提供科学依据
为探究废矿区对周边环境介质的影响及量化农田土壤重金属的来源贡献,并估算重金属源汇通量,系统采集广西南丹县某多金属废矿区及其下游影响区的尾矿、农田土壤和河流沉积物样品共151个,测定重金属(Cr、Ni、Cu、Cd、Zn、As、Sn、Sb和Pb)含量,并对研究区重金属的污染特征、农田土壤重金属来源、生态风险、源汇通量进行探析
导言土壤重金属污染与修复是全世界持续关注的环境科技热点。生物炭与功能性微生物的联合修复是近年来新兴的一种重金属污染土壤绿色可持续修复策略。但当前对于复合菌剂中生物炭和功能微生物对土壤重金属稳定化修复效果的贡献缺乏研究,对土壤重金属稳定化修复效果的评价主要通过单一或连续化学提取的金
氧化镁添加1天时间后,就能将毒性浸出浓度超标1.8倍的铅污染土的毒性降低至标准以下,实现修复目标;修复后短期时间内(1-49天),氧化镁的活性对修复效果影响不大,而在模拟的长期尺度上(25-100年),活性越高的氧化镁修复的长期有效性越好。土壤铅污染在世界范围内广泛存在。铅对人体健康、特别是儿
摘要:土壤重金属污染问题已经成为环境污染的热点问题。以FeS、Na2S、黄铁矿、CaO、黄铁矿+CaO作为稳定剂,应用化学稳定化修复技术对贵州万山地区的2种汞污染程度不同的农田土壤(1号土、2号土)进行修复,并研究稳定剂用量、稳定时间等因素对稳定效率的影响,确定最佳稳定条件。结果显示:在FeS.Na2S.黄
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