天然含Fe(II)矿物结合多孔生物炭强化修复氯代烃污染的河道底泥及非生物脱氯机理研究
批准号:
52100180
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
宋彪
依托单位:
学科分类:
环境污染治理与修复
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
宋彪
中文摘要
河道底泥中的氯代烃污染对水生态环境和人体健康造成严重威胁。采用天然含Fe(II)矿物结合多孔生物炭对氯代烃污染河道底泥进行原位修复具有广阔的应用前景,但目前尚无应用于实际河道底泥的报道,且相关过程和脱氯降解机理尚不清楚。因此,本项目针对湘江河道底泥中氯代烃的污染问题,拟将天然含Fe(II)矿物和多孔生物炭结合制备反应性复合材料,并利用该复合材料构建原位修复体系来强化底泥中氯代烃的脱氯降解。在考察不同修复体系结构、成分配比和环境因子对复合材料降解底泥中氯代烃影响的基础上,探究含Fe(II)矿物和生物炭的协同修复行为及对不同氯代烃的降解转化效率,阐明修复过程中氯代烃的非生物脱氯机理和降解途径。进一步分析底泥中氯代烃迁移性的变化、沉水植物和微生物群落的响应,探索能反馈评价底泥修复效果的生态安全指标。本项目有望为发展一种环境友好且成本低廉的氯代烃污染河道底泥修复新方法提供理论依据和技术参考。
英文摘要
The pollution of chlorinated hydrocarbons in river sediment poses a serious threat to the aquatic environment and human health. The in-situ remediation of chlorinated hydrocarbon contaminated river sediment by using natural Fe(II)-bearing minerals combined with porous biochar has showed broad application prospects, but there are no reports on real river sediments and the related processes and dechlorination degradation mechanisms remain unclear. Therefore, this project focuses on the pollution of chlorinated hydrocarbons in the sediment of the Xiangjiang River, and plans to combine natural Fe(II)-bearing minerals and porous biochar to prepare reactive composites and use the composites to construct an in-situ remediation system for the dechlorination degradation of chlorinated hydrocarbons in sediment. After the investigation of the effects of different remediation system structures, component ratios, and environmental factors on the degradation of chlorinated hydrocarbons in sediment, the synergetic remediation behavior of Fe(II)-bearing minerals and biochar and the degradation efficiency of different chlorinated hydrocarbons will be explored, and the abiotic dechlorination mechanisms and degradation pathway of chlorinated hydrocarbons in the remediation process will be clarified. Then, the changes in the mobility of chlorinated hydrocarbons in sediment and the responses of benthophytes and microbial communities will be further analyzed in order to explore possible ecological safety indicators that in turn can evaluate the remediation effects of the sediment. This project is expected to provide a theoretical basis and technical reference for the development of a new environmentally friendly and low-cost method for the remediation of river sediment contaminated with chlorinated hydrocarbons.
氯代烃是城市河道底泥中常见的难降解有机污染物,通过发展新型高效的修复材料和技术方法以实现其修复处理,是水体污染治理领域的热点和难点问题。采用天然含Fe(II)矿物结合多孔生物炭对氯代烃污染的河道底泥进行修复具有广阔的应用前景,但相关过程和修复降解机理尚不完全清楚。本项目采用天然黄铁矿作为含Fe(II)矿物原料、水稻秸秆作为生物质原料,设计合成了修复功能材料,揭示了修复材料结构性能的调控规律及其与有机污染物的相互作用机制;生物炭的加入有助于吸附富集更多的污染物,并通过促进活性自由基产生和铁循环来强化黄铁矿介导的污染物降解过程。基于活性矿物和生物炭材料,构建了难降解有机物污染底泥修复体系,阐明了修复材料作用下典型氯代烃滴滴涕的转化行为及缺氧和有氧条件下的非生物降解机制;含铁矿物在不同氧化还原条件下均可使氯代烃发生非生物脱氯,在缺氧的底泥环境中,活性铁材料对滴滴涕的降解主要通过化学还原脱氯作用来实现。基于微生物群落和水生植物生态生理学响应,剖析了修复功能材料在水-底泥系统中的环境效应,探索了修复后底泥的再利用调理和修复效果反馈评价方法;底泥细菌群落在较长的时间尺度上对修复处理和修复材料的添加具有缓冲作用,其多样性响应和水生植物的生态生理学响应具有反馈评价了污染水体修复效果及底泥再利用可行性的潜力。本项目的研究成果表明,天然含Fe(II)矿物结合多孔生物炭有望为城市河道中氯代烃的污染治理提供新策略,相关结果可为发展污染河道修复新方法提供理论依据和实践指导。
微/纳米生物炭强化黑麦草修复镉污染河流底泥的根
际调控及增效机制
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批准号:2024JJ5079
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2024
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负责人:宋彪
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依托单位:
改性纳米零价铁材料辅助植物根际土壤中有机氯农药的降解及根际微生物群落响应研究
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批准号:2021JJ40087
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:宋彪
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依托单位:
国内基金
海外基金