来源:Soil Ecology Letters 发布时间:2021/7/15 16:09:20
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SEL | 前沿研究:重金属污染土壤热固化修复再利用生态风险和人体健康风险评价方法体系构建

论文标题:Two-step calculation method to enable the ecological and human health risk assessment of remediated soil treated through thermal curing (重金属污染土壤热固化修复再利用生态风险和人体健康风险评价方法体系构建)

期刊:Soil Ecology Letters

作者:Shaowen Xie, Fei Wu, Zengping Ning, Manjia Chen, Chengshuai Liu, Qiang Huang, Fangyuan Meng, Yuhui Liu, Jimei Zhou, Yafei Xia

发表时间:21 Jun 2021

DOI:10.1007/s42832-021-0093-3

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编者荐语:

《前沿》系列之《土壤生态学快报》前沿研究荐读

本研究以前期研发的重金属污染土壤热固化修复技术为基础,将重金属污染土壤进行尖晶石固化修复后,依次进行多pH浸出实验和BCR分步提取实验,分析修复后土壤重金属的浸出释放特征和不同形态重金属的分布特征。结果表明,相较于传统的仅考虑重金属浸出浓度的风险计算方法,两步计算方法可以有效避免修复后土壤的环境风险低估。

RESEARCH ARTICLE

Two-step calculation method to enable the ecological and human health risk assessment of remediated soil treated through thermal curing

Shaowen Xie, Fei Wu, Zengping Ning, Manjia Chen, Chengshuai Liu, Qiang Huang, Fangyuan Meng, Yuhui Liu, Jimei Zhou, Yafei Xia

Soil Ecology Letters,

doi:10.1007/s42832-021-0093-3.

随着中国城市化和工业化的快速发展,大量的废旧工厂逐渐关闭或正在搬迁,遗留下的重金属污染严重的棕地。棕地土壤虽然污染物含量高,但往往具有巨大的再开发潜力,污染土壤经修复后以建筑材料、路基下填土、绿化土等形式集中再利用也逐渐成为棕地土壤修复的主要策略。然而,当前关于修复后土壤在再利用过程中可能形成的环境风险研究相对较少,制约了再利用修复技术的发展和应用。再利用修复后土壤可能产生的环境风险一直是土壤修复过程中利益相关方关注的重点和难点。修复后土壤再利用过程的环境风险定量评估也是修复后土壤能够被更加广泛接受及再利用的关键。

中国科学院地球化学研究所刘承帅研究员团队以前期研发的重金属污染土壤热固化修复技术为基础(图1),将重金属污染土壤进行尖晶石固化修复后,依次进行多pH浸出实验(pH-dependent leaching)和BCR分步提取实验(BCR extraction procedure),分析修复后土壤重金属的浸出释放特征和不同形态重金属的分布特征,以期探讨修复后土壤由于形态结构的变化可能产生的生态风险和人体健康风险。研究团队以Zn为代表性重金属,提出了一种同时考虑Zn的浸出浓度和酸溶解态浓度的两步计算方法来计算尖晶石(ZnCr2O4 spinel)固化修复后土壤中Zn的生态风险和人体健康风险(图2)。研究结果表明,相较于传统的仅考虑重金属浸出浓度的风险计算方法,两步计算方法可以有效避免修复后土壤的环境风险低估,更加有利于从时间尺度反应再利用复杂环境中的风险性,有利于保障生态安全和居民健康。

图1重金属污染土壤的尖晶石(ZnCr2O4spinel)热固化修复技术

图2 基于浸出浓度和酸溶解态浓度的修复后土壤环境风险计算方法

本研究提出的两步计算风险评价方法丰富了土壤修复后再利用过程中环境风险评估的方法手段,也有利于修复后场地土壤再利用时的环境管理及再利用区周边居民健康保护。研究获得了国家重点研发计划项目“污染场地修复后土壤与场地安全利用监管技术和标准”(2018YFC1801400)的资助。

摘要

The centralized utilization of heavy-metal-contaminated soil has become the main strategy to remediate brownfield-site pollution. However, few studies have evaluated the ecological and human health risks of reusing these remediated soils. Considering Zn as the target metal, systematic pH-dependent leaching and the Community Bureau of Reference (BCR) extraction were conducted at six pH values (pH= 2, 4, 6, 8, 10, 12) for the remediated soil treated through thermal curing. The pH-dependent leaching results showed that with the formation of ZnCr2O4 spinel phases, the remediated soil exhibited strong inherent resistance to acidic attack over longer leaching periods. Furthermore, the BCR extraction results showed that the leaching agent pH value mainly affected the acid-soluble fraction content. Moreover, a strong complementary relationship was noted between the leaching and acid-soluble fraction contents, indicating that the sum of these two parameters is representative of the remediated soil risk value. Therefore, we proposed a two-step calculation method to determine the sum of the two heavy metal parameters as the risk value of remediated soil. In contrast to the traditional one-step calculation method, which only uses the leaching content as the risk value, this two-step calculation method can effectively avoid underestimating the risk of remediated soil.

“土壤生态学”系列学术讲座

Soil Ecology Letters(SEL) 由高等教育出版社与中国科学院城市环境研究所共同主办,SpringerNature海外发行,旨在及时地反映土壤生态学研究的学术成果,报道国内外土壤生态学前沿领域的学术进展,发表文章类型主要包括Letter to editor、Perspective、Review、Rapid report、Research article、Commentary。

“土壤生态学”系列学术讲座依托中国科学院城市环境研究所、Soil Ecology Letters期刊与新媒体平台,致力于传播与分享土壤生态学前沿进展,促进土壤生态学科研工作者的交流。添加小编微信,邀您进入SEL学术交流群。

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期刊定位

SEL(Soil Ecology Letters) 2019年正式创刊。定位为土壤生态学领域类高水平科技期刊。旨在全球范围内充分、及时、全面地反映土壤生态学领域研究进展,报道国内外土壤生态学前沿领域高水平的学术成果。

报道领域

报道领域包括:土壤生物多样性、土壤互营和食物网、土壤微生物组、土壤—植物相互作用、土壤生物地球化学循环、土壤生物修复和恢复、土壤多功能性、土壤生物对环境变化的响应和适应、土壤生态过程的突破性技术、新理论和模型。

期刊栏目

期刊栏目包括:letter to editor, perspective, review, rapid report, research article, commentary。栏目不限于此,还可以有Image、News等。

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邮箱:SEL@iue.ac.cn;SEL@pub.hep.cn

《前沿》系列英文学术期刊

由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》(Frontiers)系列英文学术期刊,于2006年正式创刊,以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题,是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群,其中13种被SCI收录,其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录,具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式,保证文章以最快速度发表。

高等教育出版社入选“中国科技期刊卓越行动计划”集群化项目。Frontier系列期刊中:13种被SCI收录;1种被A&HCI收录;6种被Ei收录;2种被MEDLINE收录;11种中国科技核心期刊;16种被CSCD收录。

中国学术前沿期刊网

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