覆煤及粉煤灰回用土壤砷质量比与赋存形态研究

为了解覆煤及粉煤灰回用土壤砷含量及赋存形态分布特征,选取贵州省兴仁县某村农耕旱地土壤为研究对象,采用逐级化学提取法对土壤样品进行试验.结果表明:研究区土壤中砷质量比为15.71～169.55 mg/kg,波动范围较大;土壤砷质量比最高值为169.55mg/kg,远远高于土壤砷质量比自然背景值(15 mg/kg)、世界土壤砷平均质量比(6.0 mg/kg)及我国土壤砷平均质量比(9.2 mg/kg);对照样土壤砷质量比为15.71 mg/kg,也略高于土壤中砷质量比的自然背景值(15mg/kg).研究区土壤砷污染问题已较为严重,这除与该地区地层中砂岩及粉砂岩砷质量比较高所导致的土壤砷背景质量比偏高有关以外,最主要的原因是覆煤广泛存在及粉煤灰大面积回用农田所致.该研究区土壤中砷主要以残渣态存在(72.16％),其次为硫化物结合态(15.45％)、铁锰氧化物结合态(5.89％)、有机态砷(3.06％)、碳酸盐结合态(2.51％),水溶态和可交换态砷均较低(0.93％).研究区土壤总砷量较高,但迁移转化能力较弱,对环境及人体健康的危害程度尚有待讨论.     

电动修复法对土壤中镉的去除及形态转化研究

面对镉污染土壤日益严峻的现象以及各种土壤修复技术存在的不足,采用快速、高效、对环境干扰较小的电动修复法对自制镉含量为200 mg/kg的污染土壤进行修复,在不同电压梯度下对土壤p H值、Cd去除效果进行研究,同时采用BCR法分步提取不同形态的镉,对不同形态镉的迁移转化情况进行分析。实验结果表明,随着电压的增加,土壤中不同形态的镉去除效果明显,在靠近阳极区域去除率达到90%以上,在阴极区域以弱酸提取态为主的镉出现了富集现象。另外,酸性条件有利于不同形态的镉向弱酸提取态转化,有利于提高镉的去除率。     

西南喀斯特石漠化土壤含氟量及其影响因素

分析了西南喀斯特地区不同石漠化阶段土壤的含氟量及氟分布与土壤理化性质的关系,采用化学连续提取法研究不同石漠化阶段土壤氟的形态分布.结果表明:1)研究区土壤表层的全氟质量比为45.2～97.7 mg/kg,平均为65.6 mg/kg;水溶性氟的质量比为0.38～3.12 mg/kg,平均为1.44 mg/kg;2)随着石漠化的加重,土壤表层全氟总体上呈先增加后降低的趋势,水溶性氟的质量比则呈递减趋势;3)喀斯特地区土壤中全氟和水溶性氟在表土层中的质量比小于底土层;4)喀斯特地区土壤氟主要以残余态形式存在,占土壤全氟的96.62%,其次为水溶态,占2.19%,铁锰结合态、有机束缚态和交换态较少;5)喀斯特地区土壤全氟主要受土壤母质、生物作用和土壤无机胶体带电性能的影响,而水溶性氟主要受土壤无机胶体带电性能的影响;6)地域对喀斯特土壤的含氟量有显著影响,普定县土壤全氟及水溶性氟均显著高于荔波县,处于氟污染状态,荔波县则处于氟安全水平.     

超声波强化电动法修复铜污染土壤的室内研究

采用超声波强化电动法对铜污染土壤进行室内修复研究,探讨了超声波强化电动法修复铜污染土壤的可行性,并对其影响机理进行初步探讨.结果表明,超声波可以强化铜污染土壤的电动修复效果,提高Cu2+的迁移和富集效率.在试验开始后连续施加频率为50 kHz的超声波3 h时,随着超声波声强的增大,修复效果增强.当声强(以超声波电压表示)达到150 V时,阴极附近的Cu2+富集质量比 C/C0 比未施加超声波时提高了43%.土壤含水量对试验结果的影响较大,在超声波作用下,含水量为14%时,土壤的修复效果较好;含水量增加到16%时,修复效果无明显提高.增加超声波辐照时间也可以提高土壤修复效果,但当辐照时间超过5 h后,土壤修复效果无明显增加.研究表明,施加超声波可以强化电动法修复铜污染土壤的效果.     

砷在煤及燃煤产物中的迁移规律研究

选取内蒙古某矿区在采煤层2种煤样,研究矿区砷的污染迁移规律。采用砷钼蓝分光光度法测定煤样中砷质量比;对试样在不同温度下进行灼烧试验,并在不同pH值下对燃烧后产物(粉煤灰和灰渣)进行淋溶试验,同时对砷进行形态分析。结果表明:该矿区两煤样在450~1 000℃灼烧过程中,砷的释放率分别从39.52%和21.88%升高到73.77%和65.89%;随温度升高,砷的释放率有增大的趋势;粉煤灰与灰渣中砷质量比平均值分别为8.76 mg/kg和6.87mg/kg,且多以碳酸盐结合态存在;粉煤灰中砷赋存形态及其质量比由大到小为碳酸盐结合态、水溶态、残渣态、可交换态、有机结合态,灰渣中砷的赋存形态及其质量比由大到小为碳酸盐结合态、可交换态、残渣态、有机结合态、水溶态。淋溶试验表明pH值越小,粉煤灰中砷的淋出速度越快;淋溶量350 mL,pH=5与pH=7时粉煤灰中砷的淋出砷量分别占总淋出量的78.14%和76.65%,说明粉煤灰中砷更易析出。     

重金属在氧化沟式污水处理工艺中的迁移转化

对焦作市污水处理厂各操作单元的污水和污泥进行了24 h连续采样,并测定了重金属元素镉、铬、砷、铅、镍、铜、锌、锰的含量、形态及去除率。结果表明,污水处理厂进水中各重金属元素总量的差别很大,其中镉质量浓度最低,锌质量浓度最高;二沉池出水中铅质量浓度最低,锌质量浓度最高。污水处理厂进水和二沉池出水中各重金属元素总量随时间变化有所波动,日变异系数在11.4%~88.9%。二沉池出水满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》对重金属质量浓度的要求。该厂污水处理工艺对于各重金属元素总量的去除率在25.4%~99.5%,其中锰、砷和镍的去除率较低(40%),铅、镉、铬去除率较高(90%)。现有污水处理工艺去除的主要是以颗粒态形式存在的重金属元素,去除过程主要发生在二级处理工段,现有工艺对除铜以外的溶解态重金属没有明显的去除效果。与进水相比,二沉池出水中各重金属元素溶解态占总量的比例均有不同程度的提高。沉砂池污泥中各重金属元素质量比在(0.88±1.08)~(867.7±321.8)mg/kg,压滤污泥中各元素质量比在(2.98±2.15)~(2587±225.3)mg/kg。与沉砂池污泥相比,压滤污泥中各元素质量比更稳定。压滤污泥中重金属质量比均满足国家标准(GB 18918—2002)规定的污泥农用(碱性土壤)限值要求。     

钨矿区尾矿及周围土壤中砷的形态与释放特征研究

为了考察赣南某钨矿尾矿砂及其周围土壤中砷的赋存状态及释放特征,通过二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法对尾矿砂和矿区周围土壤中的砷进行了全量分析,同时采用Tessier连续提取法和静态释放试验对不同形态的砷进行提取与分析。结果表明:尾矿砂中砷的质量比达到63.2 mg/kg,主要以残渣态的形式存在,残渣态砷占总砷的39.4%;周边土壤中砷的平均质量比达到83.83 mg/kg,已受到了严重的砷污染,土壤中砷主要以铁锰氧化物结合态的形式存在,占总砷的36.13%~38.63%;而且离尾矿砂堆越近,土壤中砷的富集越明显。尾矿砂和土壤中砷的释放能力受外界条件和体系pH值等因素的影响。经振荡处理后,尾矿砂和土壤中砷的释放量有明显提高;砷在酸性条件下的释放能力小于碱性条件下的释放能力,而且在一定范围内释放量会随pH值升高而增加。     

硫代硫酸钠处置含铬污染土壤效果及形态分析

研究了用不同质量比的硫代硫酸钠对铬污染土壤的治理效果及治理过程中铬的形态变化,结果表明,硫代硫酸钠对铬污染土壤在短期内修复具有较好的效果,在投加比为3%的基础上,继续增加硫代硫酸钠的用量,虽然六价铬浸出浓度在降低,但幅度不明显。六价铬含量随养护时间的增加而逐渐减少,投加比例越高其效果越明显;在形态分析中,生物可利用的水溶态和弱酸提取态中的铬均在减少;在硫代硫酸钠修复过程中pH值无明显变化。因此,用硫代硫酸钠处置铬污染土壤能明显降低六价铬浸出浓度和六价铬含量,且满足修复目标要求。结合经济效益和治理效果,硫代硫酸钠投加比为3%处置含铬污染土壤效果最佳。     

太湖悬浮物磷的形态分布特征

应用螫合剂分级提取法研究太湖5个湖区悬浮物和表层沉积物中磷的形态分布特征,该方法把磷的形态分为水提取弱吸附态磷(Ex-P)、铁结合态磷(Fe-P)、钙结合态磷(Ga-P)、酸提取有机磷(OrgPac)、碱提取有机磷(Org-Palk)和残渣态磷(Res-P),并对不同形态的磷在沉积物和悬浮物质中的迁移进行了探讨.结果表明,悬浮物和沉积物中磷的形态分布差异很大,悬浮物中磷的主要形态为铁结合态磷和有机态磷,二者的相对含量之和约为80%,而表层沉积物中磷的主要形态是有机态磷,相对含量为50%;悬浮物中铁结合态磷的绝对含量平均值为1 271 mg/kg,表层沉积物中则为190 mg/kg;悬浮物中铁结合态磷相对含量平均值是沉积物中的2.7倍.大量铁结合态磷在悬浮物的沉降过程中可能完成了形态的转化,成为藻类生长的磷营养源.     

潮土施镍对小白菜的生物效应及其临界值研究

研究潮土施Ni对盆栽蔬菜的生态效应,并通过小白菜生物量的变化、地上部茎叶Ni质量比及土壤有效态Ni质量比来表征土壤Ni污染的毒性临界值.结果表明,潮土施Ni对蔬菜未表现出增产效应.施Ni量低于25 mg/kg,其生物产量无明显降低.随施Ni量的增加,生物产量呈显著下降,生物量变化与Ni质量比呈高度负相关.潮土施Ni增加茎叶和根系中Fe,Mn,Ca,Mg元素质量比,降低Cu,Zn元素质量比.4种性质不同的提取试剂提取的土壤有效态Ni质量比与植物Ni吸收均呈高度正相关,较好地反映了植物的危害状况,且以DTPA提取效果最佳.以生物减产量突变点为依据,确定潮土施Ni毒害临界值为:土壤全量Ni为41.86 mg/kg,有效态Ni质量比为2.55mg/kg(DTPA)和茎叶Ni质量比为22.39 mg/kg.     

河北省农田耕层土壤中镍含量及其质量评价

为探明河北省农田土壤质量现状和科学指导镍肥施用,研究了河北省农田主要类型耕层土壤中的全镍和有效态镍含量分布及其变化规律.结果表明,全镍平均质量比26.48 mg/kg,质量比范围8.62～94.77 mg/kg,在20～30 mg/kg范围内分布频率最高,平均质量比从高到低表现为棕壤土、潮土、褐土、粟钙土,总体分布是由北向南、由西向东呈逐渐增加趋势;有效态镍平均质量比0.38 mg/kg,质量比范围0.11～1.58 mg/kg,在0.25～0.40mg/kg范围内分布频率最高,平均质量比从高到低为棕壤土、栗钙土、褐土、潮土,总体分布为由北向南、由东向西呈逐渐降低趋势;4种类型耕层土壤中全镍含量的变化与土壤pH值、全盐量及有机质的含量变化相关性均不显著,而有效态镍含量变化与土壤中有机质含量变化呈显著或极显著正相关,表明土壤中有机质含量可作为表征土壤中有效态镍含量高低的重要指标.河北省农田耕层土壤未出现镍污染,符合农田土壤环境质量标准.     

膨润土和改性膨润土对电镀污泥中重金属的稳定化处理

采集某电镀厂污泥,以膨润土和改性膨润土为稳定剂,采用TCLP毒性浸出试验分析膨润土和改性膨润土对污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的稳定化效果。未加入稳定化剂前,电镀污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的浸出毒性分别为154 mg/L、13.5 mg/L、658 mg/L和76 mg/L。稳定化试验结果表明,在膨润土和改性膨润土的投加量与干污泥的质量比分别为1∶5和3∶10,振荡时间为12 h时,浸出液中重金属质量浓度最低,稳定化效果最好。形态分析结果表明,加入膨润土和改性膨润土稳定后重金属以有机结合态和残渣态为主,与未稳定前相比污泥中重金属不稳定态的含量变少。扫描电镜和红外分析结果表明,膨润土和改性膨润土可能通过吸附和离子交换来稳定污泥中的重金属。研究表明,改性膨润土对电镀污泥中高含量重金属的稳定化效果要优于未改性膨润土的稳定化效果。     

湘江长沙段洲滩菜园土壤重金属潜在生态风险评价

为研究湘江长沙段洲滩菜园土壤重金属污染现状及其潜在生态风险,采用火焰原子吸收法测定了土壤中重金属(Cu、Cd、Pb、Zn)的质量比,应用BCR三步连续提取法对土壤中重金属的化学形态进行了分析,采用改进的潜在生态风险指数法对土壤污染程度的潜在生态风险进行了评价。结果表明,土壤中Cu、Cd、Pb和Zn的平均质量比分别为36.40 mg/kg、12.87 mg/kg、164.41 mg/kg和431.21 mg/kg,土壤Cd、Zn污染严重,污染水平超过II级土壤水平。土壤中各重金属均以极高比例的可提取态存在,因而重金属在土壤中不稳定,Cd、Zn弱酸提取态质量比较高,容易释放,具有较强的潜在环境危害。4种重金属的潜在生态风险递减趋势为Cd、Pb、Cu、Zn,Cd为极强生态风险元素,Cu、Pb、Zn为轻微生态风险元素。研究区域所有采样点改进的潜在生态风险指数MRI均高于1 200,属于极强生态风险级别。4种重金属中,Cd的平均风险贡献率为98.21%,是最主要的污染物。因此,Cd污染应引起环境部门的高度重视。     

黑麦草对铀胁迫的生理响应及其积累特征研究

针对铀矿冶地域周边低放土壤的植物修复问题,采用盆栽试验,研究了黑麦草在不同质量比(0、1 mg/kg、5 mg/kg、20 mg/kg)铀胁迫下的生长响应、抗氧化体系酶活性的变化及对铀的积累特征。结果表明,低质量比(土壤铀质量比为1 mg/kg)铀胁迫下,黑麦草叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素质量比增加,但随土壤中铀质量比增加,植物光合色素质量比逐渐下降。当土壤铀质量比为1 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的可溶性蛋白质质量比均较对照组略有增加,随土壤铀质量比增加,当土壤铀质量比为5 mg/kg和20 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的可溶性蛋白质质量比均呈降低趋势,且均低于对照组。铀胁迫诱导植物体内丙二醛(MDA)质量比呈明显升高的趋势。当土壤铀质量比低于5 mg/kg时,铀胁迫茎叶和根部的抗氧化体系酶(过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT))活性提高,当土壤铀质量比为20 mg/kg时,黑麦草茎叶和根部的POD、SOD、CAT活性大幅降低。黑麦草对铀的富集量随铀质量比增加而增加,土壤铀质量比为20 mg/kg时,黑麦草对铀的生物富集量达到最大值,其中,地上部铀质量比为70.94 mg/kg,根部铀质量比为338.37 mg/kg。铀质量比在黑麦草体内分布为地上部小于根部。     

天然黏土矿物原位钝化修复镉污染土壤的研究

采用盆栽试验,研究了海泡石、膨润土和高岭土对镉污染土壤的钝化修复作用.结果表明,投加3种天然黏土矿物均未能显著提高油菜的生物量,但从变化趋势来看,海泡石处理的增产作用优于高岭土和膨润土处理.供试矿物均能有效降低油菜体内Cd质量比,其中海泡石处理对油菜地上部Cd质量比降低效果最为显著,降低率最大为27.88%; 而膨润土处理对油菜根部Cd质量比降低效果最好,降低率最大为25.94%; 高岭土对油菜体内Cd质量比的降低效果最差.投加海泡石显著提高土壤pH值,使土壤有效态Cd质量比显著降低; 而添加高岭土则使土壤pH值略有下降,对土壤有效态Cd质量比无显著影响; 投加膨润土对土壤pH值无显著影响,但可以显著降低土壤有效态Cd质量比.施加海泡石和膨润土后,土壤交换态和碳酸盐结合态Cd质量比显著降低,残渣态Cd质量比显著升高; 而施用高岭土仅使碳酸盐结合态Cd质量比显著升高.综合试验结果,3种天然黏土矿物钝化修复土壤Cd污染的能力从大到小依次为海泡石、膨润土、高岭土.     

沸石强化热处理对土壤中铜和锌的固定作用

为研究热处理对土壤中重金属的固定作用,从甘肃白银采集铜和锌污染土壤,研究了好氧和厌氧热处理法及沸石强化热处理法对土壤中铜和锌形态变化的影响。结果表明,与好氧热处理相比,厌氧热处理对土壤中的铜和锌有更好的固定效果,且温度越高固定效果越好。在500℃时,厌氧热处理可使土壤中铜和锌的可氧化态和残渣态之和分别由原土样的31.7%和31.3%提高到93.3%和89.4%。在好氧条件下,在200~450℃范围内,是否添加沸石对土壤中铜和锌的固定效果并无明显影响;而在500℃时,添加沸石处理对重金属铜、锌的固定效果明显提高。在500℃时,与好氧热处理相比,添加沸石强化好氧热处理下铜和锌的弱酸可提取态质量比下降了12.7%和12.1%,而残渣态质量比增加了8.6%和12%。     

热辐射与灰分耦合对矿区表层土壤Cr、As、Cu和Zn赋存及浸出影响机制研究

为了解热辐射与灰分耦合对矿区表层土壤理化性质及其重金属Cr、As、Cu、Zn赋存和浸出毒性的影响，采用锥量仪在不同热辐射温度(400℃、600℃、750℃)及生物质负载量(1 kg/m²、3 kg/m²、5 kg/m²)下开展室内燃烧试验，对样品理化性质、Cr、As、Cu、Zn质量比和形态进行分析，并通过TCLP法对重金属潜在的浸出风险进行评估。结果表明：热辐射与灰分耦合作用显著改变表层土壤的理化性质。其次，耦合作用使得表层土壤Cr、As、Cu和Zn的总质量比增加，说明生物质燃烧产生的热辐射与灰分是影响矿区林地表层土壤重金属浓度的重要因素。此外，耦合作用使得Cr有效态的比例由50%下降到40%,As有效态的比例由14%增加到22%,对Cu和Zn有效态的作用则不明显，说明其对表层土壤Cr、As的迁移性分别起到了抑制和促进作用。TCLP试验结果表明，仅土壤受热或生物质与土壤共同燃烧都会使土壤中Cr、As、Cu和Zn的浸出水平增大；Cr、As、Cu和Zn浸出质量比最高分别为0.88 mg/kg、0.81 mg/kg、654.1...     

叶甜菜对土壤中汞的吸收分配及土壤汞安全阈值研究

为保障土壤汞污染地区叶甜菜的安全生产,通过土壤模拟试验方法,研究了叶甜菜对土壤汞的吸收、分配及其安全生产的土壤汞质量比临界值。结果表明:1)土壤中有效态汞占全汞的比例很低,各处理均在2.5%以下;2)叶甜菜生长对土壤汞污染有较强抗性,但不同器官间存在差异;3)叶甜菜根系对土壤中汞的吸收能力较强,但向地上部的转运能力较弱,根系对土壤汞富集系数为5.16%~9.30%,地上部器官富集系数仅0.16%~1.64%,各汞处理为0.16%~0.48%;4)叶甜菜根系汞质量比与土壤汞质量比间的关系为乘幂关系,而茎和叶柄、叶片汞质量比与土壤汞质量比间的关系为直线关系;5)叶甜菜根系、茎和叶柄、叶片中汞质量比符合国家标准(10μg/kg,GB 2762—2012)的土壤汞质量比安全阈值分别为0.21 mg/kg、5.12mg/kg、3.23 mg/kg。     

低污染浓度重金属Cd污染土壤的电动修复研究

为了研究低污染浓度土壤重金属的电动修复规律,以自制156.27 mg/kg的重金属污染土壤为研究对象,运用经典公式计算确定通电时间、电场强度及电场力,运用1 V/cm和3 V/cm电压梯度的直流电加在电极两端,记录通电过程中的电流、pH值、电导率变化,用火焰原子吸收分光光度计测试土壤中Cd的浓度,计算去除率。1 V/cm去除率最高有9.5%,3 V/cm最高去除率有14.7%。电场强度越大,产生的电场力越大,去除率越高;3 V/cm电压梯度,电渗流的作用大于电场力的作用;1 V/cm的电压梯度,电场力的作用大于电渗流的作用。土壤pH值突变快,在1 V/cm和3 V/cm电压梯度下,低污染浓度土壤的电动修复效率较低。     

固定剂对土壤中Cr形态变化及生物可利用性的影响

为了考察固定剂对土壤中重金属Cr形态变化及生物可利用性的影响,用天然沸石、FeSO4、MgO质量比为2∶1∶1的物质组合作为固定剂,取一定量风干后的Cr污染棕壤土样,按照5%的比例加入固定剂。在封闭的体系里培养1周后,用Tessier序列提取法提取土壤中添加固定剂前后不同污染程度时各形态的Cr,并对生物可利用性进行评价。结果表明,Cr在土壤中的存在形态以残渣态比例最高,固定剂的添加使Cr向稳定的铁锰结合态和有机结合态方向转变,降低了碳酸盐结合态的比例,从而使Cr的生物利用性和迁移性降低,减小了Cr进入生物链的几率,一定程度保证了土壤使用的安全性。