AOD渣中铬的短期淋溶特性

在固体废弃物淋溶毒性测试标准的基础上,采用静态实验方法研究淋溶时间、固液比、溶解氧和溶液初始pH值对AOD渣中Cr的短期淋溶的影响。实验结果表明,AOD渣使淋溶液pH快速升高、E和DO快速降低;Cr淋溶呈现快淋溶和慢淋溶2个阶段,24 h内Cr淋溶基本达到平衡;尽管固液比对AOD渣淋溶液中Cr3+浓度的影响较小,但考虑到Cr3+与OH-间的平衡反应,直接采用固体废弃物淋溶毒性测试标准会低估Cr的淋溶量,从而过低评价Cr的淋溶毒性;短期淋溶过程中,溶解氧对Cr淋溶的影响相对较小;与中性淋溶液相比,碱性淋溶液对AOD渣中Cr的淋溶影响较小。而在酸性条件下,延长淋溶时间、降低溶液初始pH值将显著增加淋溶液中Cr3+的浓度。因此,采用中性淋溶液评价AOD中Cr淋溶毒性将显著低估Cr的淋溶毒性。     

AOD渣中铬的连续淋溶特性及其动力学模型的构建

为评价AOD(氩氧脱碳炉)渣的淋溶毒性,采用连续20 d的静态淋溶试验,研究了中性和酸性淋溶液对AOD炉渣中Cr(铬)淋溶特性的影响,以累积溶出率构建了Cr淋溶动力学模型. 结果表明:在连续淋溶过程中,淋溶液pH(9.6~11.5)始终保持碱性,DO(溶解氧)基本处于饱和状态,淋溶液还原性呈降低趋势;随着淋溶时间的延长,淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率呈增加趋势,不同初始淋溶液pH(2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0)下,连续淋溶20 d时Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率分别是淋溶2 d时的10.1~22.2、7.5~15.6、6.3~17.1倍;与中性和弱酸性淋溶液相比,连续淋溶20 d,酸性较强的淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率分别为其3.1~6.6、1.6~3.2和1.8~2.1倍;与短期静态淋溶相比,连续淋溶增加了淋溶液总量,尽管ρ(Cr)变化较小,但TCr累积溶出率显著增加;双常数速率、抛物线和指数模型均可拟合淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率,其中,抛物线模型的相关系数均在0.99以上,是最佳模型. AOD渣中Cr的连续淋溶动力学模型的构建可为不锈钢渣中Cr的淋溶毒性及其生态风险评价奠定试验和理论基础.      

AOD不锈钢渣中铬的酸性淋溶特性

基于AOD渣中铬的短期淋溶特性,采用静态淋溶实验方法研究了酸性淋溶液的初始pH值和固液比对AOD渣中铬淋溶特性的影响规律。实验结果表明,初始pH值为3.0和2.0时淋溶液的pH、E和DO的变化规律与中性淋溶液相似,AOD渣中铬的淋溶均呈现快速淋溶和慢速淋溶两个阶段,其中淋溶液初始pH值降至2.0时更为显著的增加了AOD渣中铬淋溶毒性;当固液比由10∶100提高1.5倍、2倍和4倍时,初始pH值为3.0的淋溶液中铬的淋溶浓度没有成比例倍增,初始pH值为2.0时,96 h内AOD渣中铬淋溶浓度分别增加了47.3%、56.7%和75.6%。由此可见,降低酸性淋溶液的初始pH值、延长淋溶时间和增加固液比都使得淋溶液中Cr3+浓度增加,考虑到淋溶液中Cr3+的沉淀反应,采用中性淋溶液毒性测试标准可能会过低评价AOD渣中铬的淋溶毒性。     

pH对高速公路煤矸石路基材料淋溶特性的影响及模拟

煤矸石中含有多种有害微量元素,作为高速公路建材的煤矸石大气降水和汇水的淋溶和冲刷可能对地下水造成二次污染。考察了煤矸石在不同pH(3.0,5.0,7.0,9.0)条件下的淋溶特性并模拟了其动力学规律[1]。结果表明,煤矸石淋溶出的Mg2+、Na+、Ca2+、K+、SO2-4、NO-3、Cl-等离子在pH=3的溶液中呈现了较大的浓度;在不同酸度条件下,溶液酸度越强,几种离子的浓度也相应增大;有害微量离子呈现出不同的淋溶规律,pH越低,淋出浓度越大,其中Mg2+、Na+、SO2-4、NO-3的溶出溶度与淋溶体积符合幂指数关系。研究可为煤矸石资源化利用过程中地下水污染的控制提供一定参考依据。     

煤矸石中有害微量元素的静态淋溶试验研究

在煤矸石的静态淋溶试验的基础上。研究了7-种有害微量元素的淋溶特性，分析了微量元素析出的影响因素。结果表明，淋溶液最终pH呈弱碱性：元素溶出浓度与淋溶时间，淋溶温度，煤矸石粒径，淋溶液pH值以及元素在煤矸石中的含量，赋存状态、本身性质有密切关系。     

强化淋溶对煤矸石理化性状的影响

通过柱状模拟实验研究不同粒径煤矸石在淋溶作用下其理化性状的变化规律,分别测定了煤矸石的物理特性、pH和硫酸根离子浓度等指标,揭示出不同粒径煤矸石中硫的淋溶行为规律,为煤矸石进一步微生物脱硫奠定基础。     

骨炭、磷矿粉和生物调理剂对赣南稀土矿区土壤稀土元素淋溶的影响

通过土柱淋溶实验研究了骨炭、磷矿粉与生物调理剂对赣南稀土矿区土壤稀土元素淋溶的影响.结果表明:土壤中添加骨炭、磷矿粉和生物调理剂均显著地提高了淋溶液的p H值.不管是高钇型重稀土土壤还是富镧少钇型轻稀土土壤,添加骨炭均显著地降低了淋溶液中稀土元素的浓度,7 d时淋溶液中15个稀土元素浓度比对照处理降低10.4%~86.7%(重稀土土壤)和4.6%~87.8%(轻稀土土壤),铈、镧、钇、钕、镝、钆等稀土元素浓度降低最明显.培养时间越长稀土元素淋溶量越少,骨炭的降低作用越小.在轻稀土土壤中添加磷矿粉7 d和14 d后,淋溶液中稀土元素浓度均比对照处理有所降低,而在重稀土土壤中添加磷矿粉7~28 d后,均导致淋溶液中稀土元素浓度比对照升高(除了个别元素外).土壤中添加生物调理剂均导致淋溶液中稀土元素浓度急剧提高,7 d时淋溶液中15个稀土元素浓度比对照处理提高0.86~123.4倍(重稀土土壤)和5.4~250.2倍(轻稀土土壤),在重稀土土壤中钇、铒、镱、镝、钆、钕等浓度提高最明显,而在轻稀土土壤中浓度提高最明显的为铈、镧、钕、镨、钆等.另外,还研究了骨炭、磷矿粉和生物调理剂对土壤总稀土元素淋溶的影响.研究表明,骨炭是可以用来修复稀土元素污染土壤的潜力改良剂,而磷矿粉和生物调理剂的应用将提高环境污染的风险.     

典型磺胺类抗生素在土柱中的淋溶规律研究

通过室内土柱淋溶试验,对2种磺胺类抗生素——磺胺嘧啶和磺胺甲基异噁唑在土壤中的淋溶行为,及其受到淋溶流速、淋溶浓度和不同剖面土壤理化性质的影响进行了研究.结果表明,随着剖面土层深度增加磺胺类抗生素的淋出速率变快且在土柱中的残留量减少,磺胺甲基异噁唑在0~20 cm土层土柱中的残留含量是其在40~60 cm土层土柱中的2倍.淋溶流速越快,淋出液中磺胺类抗生素浓度越大且在土柱中的残留含量越低.用浓度为500μg·L-1淋溶液以2 mL·min-1的速度淋溶时,淋出液中磺胺类抗生素的浓度接近500μg·L-1,而以1 mL·min-1和1.5 mL·min-1速度淋溶时,其浓度仅为100~200μg·L-1.随淋溶液浓度升高,磺胺类抗生素淋溶性增强,其在土柱中的残留含量也明显增高.用浓度为250μg·L-1和125μg·L-1淋溶液以2 mL·min-1进行淋溶时,磺胺甲基异噁唑在淋出液中仅有少量检出,而用浓度为500μg·L-1淋溶液淋洗时,其在淋出液中的浓度接近500μg·L-1,其在土柱中的残留含量是低浓度淋溶液淋溶时的2~3倍.本研究结论可为管理含磺胺类抗生素的水源灌溉方式提供理论依据.     

基于室内土柱模拟的坡耕地红壤氮磷淋溶特征

红壤坡耕地氮磷淋溶不仅造成土壤肥力的下降,而且已成为农业面源污染的重要来源。该研究通过室内土柱淋溶试验,采用间歇淋溶法研究坡耕地裸露红壤和稻草秸秆覆盖红壤2种处理下氮素与磷素的淋溶特征。结果表明:对氮素而言,无论是8次间歇淋溶还是单次淋溶过程,总氮及硝态氮、铵态氮、有机氮等各形态氮素浓度总体均呈现减小的趋势,在淋溶初期无论有无覆盖土壤的淋溶液中总氮浓度都很高(在20 mg/L左右),硝态氮是氮素淋溶的主要形态(有无覆盖分别占68.3%和67.9%);对磷素而言,淋溶液中总磷浓度均很低(在0.1 mg/L以下),且在淋溶过程中其浓度大小呈波动状态;与裸露红壤相比,秸秆覆盖处理下淋溶液的总氮和总磷累积量分别可减少19.4%和23.3%,秸秆覆盖措施能够抑制红壤坡耕地氮磷的淋溶。该研究可为减少红壤坡耕地氮磷损失,防控面源污染提供参考。     

巢湖流域农田氮磷污染物径流流失及淋溶特性

分别对巢湖流域水田和旱田降雨径流和雨水淋溶污染情况进行了测定,测定结果表明:水田径流中氨氮、硝态氮、溶解磷和COD浓度明显高于旱田径流中相应污染物浓度值,水田径流中总磷浓度在部分测定时间相差不大,其余测点值均高于旱田径流中总磷浓度值。水田淋溶液中氨氮和硝态氮浓度同旱田淋溶液中相差不大,多数情况下水田淋溶液中溶解磷和总磷浓度同旱田淋溶液中相差不大;淋溶液中氨氮、硝态氮、溶解磷、总磷浓度均显著高于径流中;水田淋溶液中COD值略低于水田径流中COD值;旱田淋溶液中COD浓度均值与旱田径流中COD浓度均值相差不大。     

新化矿区煤矸石中微量元素赋存形态及浸出特征

利用BCR连续提取法和浸泡实验,对贵州省新化煤矿区不同风化程度的煤矸石中微量元素As、Cd、V、Zn、Co、Cr、Cu、Ni、Pb的赋存形态及浸出浓度进行研究。赋存形态研究结果表明:在煤矸石中As和Cd元素主要以酸溶态、可还原态和可氧化态形式赋存,而其他微量元素V、Zn、Co、Cr、Cu、Ni、Pb主要以残渣态形式赋存;除了V元素的赋存形态含量百分比不受煤矸石风化程度影响外,其它微量元素的赋存形态的含量百分比均会受到煤矸石风化程度的影响。煤矸石的浸出实验表明:浸泡时间是影响煤矸石中微量元素释放的一个重要因素;在浸泡过程中,大部分微量元素在浸泡前期的浸出浓度受煤矸石风化程度的影响,Zn和Cu元素则是在整个浸泡过程的浸出浓度均受到煤矸石风化程度的影响;不同粒径大小的煤矸石在浸泡过程中,除微量元素As和Co的浸出浓度不受煤矸石粒径大小的影响,其他微量元素在浸泡前期和中期的浸出浓度均与煤矸石的粒径大小呈反比。     

A.ferrooxidans对高硫煤矸石去除酸性水体中Cr(VI)的强化作用

本研究考察了Acidithiobacillus ferrooxidans（A.ferrooxidans）联合高硫煤矸石（富含FeS₂）对模拟煤矿酸性水体中Cr（VI）的去除效果.结果表明,处理Cr（VI）初始浓度为50mg/L的模拟煤矿酸性废水（pH=2.5）时,投配率为6.67~33.33g/L高硫煤矸石可使Cr（VI）去除达到良好效果.50mg/LCr（VI）在24h内即可完全被高硫煤矸石中的FeS₂还原成Cr（III）,且在反应终点时（120h）,6.67,13.33,33.33g/L高硫煤矸石对还原产物Cr（III）的吸附去除率分别为7.1%、20.2%、29.1%.然而,在高硫煤矸石的还原和吸附作用下,大部分的Cr仍以Cr（III）形式残留在酸性水体中,且高硫煤矸石的大量投加也给水体带来了Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等二次污染物.在高硫煤矸石-Cr（VI）体系中引入A.ferrooxidans和9K培养基后,A.ferrooxidans介导的Fe²⁺生物氧化及产物Fe³⁺水解矿化过程可促进部分Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等向次生铁矿物（包括施氏矿物和黄钾铁矾）转变,从而使模拟酸性水体中残留的Cr（III）通过次生铁矿物的吸附或共沉淀作用被清除.在A.ferrooxidans强化作用下,模拟煤矿酸性废水中Cr（VI）在96h即可达到99.4%的去除率.     

不同氧化还原环境对煤矸石污染物质释放的影响

为评价不同氧化还原环境对煤矸石污染物质释放的影响,设置处理1(充氧饱和的曝气去离子水,Eh=229mV)、处理2(煮沸30min的去离子水,Eh=250mV)两种氧化环境及处理3(添加富含有机质的过滤养殖废水,Eh=14mV)一种还原环境的水溶液做浸提剂,对煤矸石进行0～9d的连续振荡浸提试验.结果表明:在浸提初期(0～1d内),煤矸石表面已形成的氧化产物迅速溶出,使得两种氧化环境和还原环境下的煤矸石浸出液pH都迅速降低,EC、Eh及多种溶出离子浓度迅速升高,但还原环境下煤矸石浸出液中Cu、F-浓度变化不显著,且还原环境下浸出液中其他离子虽有上升但显著低于氧化环境下.随浸提时间延长(1～9d),两种氧化环境下煤矸石浸出液pH继续降低,浸出液中Fe、Mn、Cu、Zn和SO2-4、F-多种污染物质溶出数量明显增加并呈现典型的持续氧化产酸过程;而还原环境下煤矸石浸出液的pH随时间延长降低不明显,Fe、Mn、Zn等污染物质溶出数量显著低于两种氧化环境下,Cu和SO2-4的释放也受到明显抑制.说明还原环境能有效抑制煤矸石氧化产酸及多种污染物质的溶出,且显著低于氧化环境.因此,在煤矸石堆场投加有机质形成还原(厌氧)环境可进行矸石污染的原位控制及治理.     

浸泡淋滤作用下煤矸石重金属元素的释放规律及特征研究

为探究天然煤矸石在雨水浸泡淋滤作用下重金属元素的释放规律及特征,通过扫描电镜(SEM)对天然煤矸石进行表征以观察其淋滤前后的微观形貌,借助X射线衍射(XRD)技术测定煤矸石淋滤前后的矿物成分组成及变化情况.结合模拟降水连续静态浸泡与动态淋滤试验,考察在不同固液比、粒径、pH、土壤介质条件下煤矸石中重金属元素的释放规律与特性.结果表明：(1)淋滤后的煤矸石表面凹凸结构较多,淋滤前后煤矸石中各矿物相含量差异较小.(2)As、Mn的浸出浓度均较高,最大释放率大小表现为As>Cd>Cu≈Ni>Mn>Cr>Zn>Pb. As的累积释放对周边土壤环境以及地下水产生不利影响的风险较高.(3)连续动态淋滤试验在pH为3时,Mn、Cu、Zn、Ni的累积释放量明显较高,As、Cr在中性条件下的累积释放量高于在酸性条件下.引入土壤介质这一因素后,Cr、As的累积释放量均明显减少,这两种重金属元素均呈现出在土壤中积累的状态.研究显示：对于相同煤矸石堆存量,降雨量越大,重金属的释放总量越高,固液比为1∶20时,As释放量最高可达2.822μg/L;Cr、As呈现出在土壤中积累...     

采用离石黄土原位修复煤矸石渗滤液污染地下水

为以较好的技术手段和较低的经济成本治理煤矸石淋滤液、矿坑废水对地下水的污染,通过土柱淋滤试验、PRB (permeable reactive barrier)模拟试验以及场地修复试验,对煤矸石淋滤液中重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附性进行了研究. 土柱淋滤试验结果表明:离石黄土(粒径0.05~0.10mm)、亚砂土(粒径0.05~0.10mm)和细沙(粒径>0.10~0.25mm)对煤矸石淋滤液中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附能力为离石黄土>亚砂土>细沙,其中离石黄土对As的分配系数为2.26L/kg.模拟槽试验表明,在地下水流速为0.20m/d、m(煤矸石):m(离石黄土)分别为5和7的情况下,淋滤液中的As能够全部被黄土墙吸附;m(煤矸石):m(离石黄土)为10时,部分As透过黄土墙向下游迁移. 5个月的场地修复试验表明,利用离石黄土作为PRB的吸附材料能够较好地去除地下水中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)和As,厚约0.5m的离石黄土墙对被煤矸石淋滤液污染的地下水中Cr的去除率最高,达到70.97%,对Pb的去除率最低,为43.14%.      

煤矸石中重金属动态淋滤溶出特征研究

摘要：以河北邯郸某矿区煤矸石为研究对象,采用动态淋滤实验对煤矸石中重金属的溶出特征进行研究。实验结果表明：①煤矸石中重金属元素背景值影响溶出液中重金属浓度,背景值越高,在动态淋滤过程中析出重金属的浓度越高;②淋滤前期阶段,重金属元素的溶出液浓度较大,随着淋滤时间的增加,浓度在波动中趋于稳定。因此可以得出重金属元素对环境的影响主要发生在淋滤前期;③溶出液中只有Cu元素的浓度超过了国家地表水环境质量标准中的Ⅲ类水质标准,并且溶出液呈弱酸性,符合国家地表水环境Ⅲ类质量标准。     

煤矸石中重金属动态淋滤溶出特征研究

以河北邯郸某矿区煤矸石为研究对象,采用动态淋滤实验对煤矸石中重金属的溶出特征进行研究。实验结果表明:①煤矸石中重金属元素背景值影响溶出液中重金属浓度,背景值越高,在动态淋滤过程中析出重金属的浓度越高;②淋滤前期阶段,重金属元素的溶出液浓度较大,随着淋滤时间的增加,浓度在波动中趋于稳定。因此可以得出重金属元素对环境的影响主要发生在淋滤前期;③溶出液中只有Cu元素的浓度超过了国家地表水环境质量标准中的Ⅲ类水质标准,并且溶出液呈弱酸性,符合国家地表水环境Ⅲ类质量标准。     

煤矸石中元素Ba、Ni、Sr的淋溶析出

对安徽淮南煤矸石进行了成分分析和淋溶析出实验研究,结果表明：微量元素Ba、Ni、Sr在矸石山底部的含量高于新鲜样品,由此得出这三种元素对周围土壤及水环境的影响可能是有限的。     

外源有机酸添加对风化煤矸石污染释放及重金属有效性的影响

为评价不同类型有机酸对风化煤矸石污染释放的影响,通过在风化煤矸石中添加不同种类的外源有机酸(腐殖酸、柠檬酸、草酸、水杨酸)进行处理,分析稳定7d后煤矸石浸出液的特征污染组分及TCLP提取态重金属含量。结果表明:对照处理组的风化煤矸石浸出液具有典型的酸性矿山废水特征。添加少量柠檬酸、草酸和水杨酸能显著(p0.05)降低风化煤矸石浸出液的pH和Eh值、明显增加浸出液的盐度、亚铁、总铁和硫酸盐含量,然而腐殖酸处理对浸出液pH、EC、Eh无明显影响,且可降低浸出液硫酸盐含量。少量外源有机酸添加均能不同程度促进风化煤矸石中Fe、Mn、Cu、Zn元素溶出,其中水杨酸处理对4种金属元素的溶出量较大。然而4种外源有机酸处理则能有效抑制Pb溶出,其中柠檬酸、水杨酸处理抑制效果最明显。有机酸添加对风化煤矸石的重金属有效性影响表现为4种外源有机酸处理均能明显增加风化煤矸石中Mn元素的有效性,降低Zn元素的有效性,但对Fe元素的有效性影响不明显。4种外源有机酸添加对煤矸石中Cu元素有效性具有不同程度的影响,其中腐殖酸、草酸处理能明显降低Cu元素有效性,而柠檬酸和水杨酸处理则明显增加Cu的有效性。     

哈尔滨市一次大气污染过程及潜在源分析

本研究以2018年12月10~13日哈尔滨市一次严重的空气污染事件为研究对象,分析了此次污染过程的概况、成因以及污染的潜在源区.结果表明：此次空气污染过程以PM_2.5影响为主,污染类型由10日00：00~11日17：00的偏燃煤型发展为11日17：00~13日15：00的二次气溶胶复合污染,最终在13日15：00后稳定为偏燃煤型.从天气形势和风速风向分析可知此次10~13日的污染过程与不利气象扩散条件也是密不可分的.模拟的48h后向轨迹经过聚类分析主要分为4类,大部分来自内蒙古、吉林等方向,70.83%的轨迹PM_2.5超标,表明来自这些方向的污染气团对哈尔滨市的空气质量影响较大;而通过对模拟的48h后向轨迹进行PSCF、CWT分析,发现哈尔滨的WPSCF和WCWT分布特征类似,WPSCF和WCWT的高值主要集中在哈尔滨本地的双城、巴彦、阿城、吉林省的中部、西部地区等地区,以及大庆、绥化等地区,说明这些区域都是哈尔滨市PM_2.5的潜在源地.