土壤二维蒸气抽排去污效果的影响研究

土壤蒸气抽排是一种经济、高效、安全并已被广泛应用的污染场址现场修复技术,它能经济高效地去除非饱和带土壤中的挥发性有机污染物。以土壤和油污染物为例,进行了土壤二维抽排模拟实验,研究了气体抽排流量对去污效果的影响,通过实验可知:在增加气体抽排流量的情况下,抽排气中挥发性较强的有机物质正戊烷(C5h12)浓度下降的很快,最终保存在较低的浓度水平。挥发性一般的正辛烷(C8h18)和挥发性较弱的正癸烷(C10h22)经过长时间的抽排后,污染物也得到了降低,但是最终保持在比较高的浓度水平。得出增加气体抽排流量可以使污染物去除速率大幅度提高,从而缩短了净化时间,获得很好的去污效果。同时对二维抽排模拟实验和一维抽排模拟实验结果做了比较。     

污泥处理过程中毒害有机污染物的迁移转化规律与毒性效应

毒害有机污染物是影响污泥土地利用安全性的因素之一.全面总结了污泥中毒害有机污染物的提取和分析方法、毒性效应评估方法以及不同污泥处理工艺对污泥中毒害有机污染物的去除效果.结果表明:污泥中毒害有机污染物的种类超过700种,常规的化学分析方法无法有效评估污泥的环境风险,而毒性指标(急性毒性、遗传毒性)可评估污泥的综合毒性;污...     

玉米和小麦对城市污泥施用土壤中多氯联苯的吸收和传输特征

城市污泥施用农田能够改善土壤性状及促进作物生长,但也会使农田存在重金属和有机污染物等污染风险. 多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)作为一类持久性有机污染物,被作物吸收、累积后经食物链传递,潜在威胁着人体健康. 为探究城市污泥施用农田后PCBs在土壤和作物(玉米和小麦)中的分布特征,解析玉米和小麦对土壤PCBs的吸收和传输规律与差异,以关中地区城市污泥施用土壤为研究对象,设置不同植物种属、污泥施用量和污泥类型的土壤盆栽培养试验. 结果表明:①城市污泥施用后造成土壤、玉米和小麦的PCBs污染,土壤、植物根和地上部分以低氯代PCBs〔一氯代PCBs(mono-PCBs)~五氯代PCBs(penta-PCBs)〕为主,且百分含量呈依次增加趋势. ②与种植前相比,种植植物后土壤中更低氯代的PCBs占主导;且土壤∑PCBs消减了20.00%~79.30%,各处理对∑PCBs的消减差异表现为玉米高于小麦、单倍污泥施用量高于双倍污泥施用量、有机质含量最高的污泥施用处理∑PCBs的消减率最高. ③植物根可以吸收土壤PCBs并向地上部分传输,且吸收和传输能力与植物种属、污泥施用量和污泥类型有关,小麦对污染土壤∑PCBs及各PCBs同系物的吸收能力均强于玉米,而传输能力较弱;双倍污泥量施用下植物根对∑PCBs、一氯代PCBs(mono-PCBs)~四氯代PCBs(tetra-PCBs)和六氯代PCBs(hexa-PCBs)的吸收减弱;有机质含量最低的污泥施用下植物根对∑PCBs的吸收能力最强. 研究显示,城市污泥施用会引起土壤和作物PCBs污染,种植作物能消减污染土壤PCBs,而小麦和玉米对土壤∑PCBs及各PCBs同系物的消减和吸收传输存在种属差异.      

城市污泥对通菜-水稻土中有机污染物的累积效应

在水稻土上施用城市污泥及化肥盆栽通菜,应用GC/MS对通菜植株和土壤中的邻苯二甲酸酯(PAEs)和多环芳烃(PAHs)等7类43有机污染物进行系统分析,探讨通菜植株和土壤中其累积效应.结果表明,通菜植株中检出邻苯二甲酸酯、多环芳烃、氯苯类、硝基苯类、醚类和卤代烃类共6类28种化合物(胺类未检出),土壤中检出上述7类33种化合物,均以PAEs和PAHs为主,其总含量是其他类污染物的几倍或数十倍.不同处理的通菜和土壤中各类有机污染物的含量差别较大,均以个别或少数污染物为主.施用城市污泥增加了植株和土壤中PAEs和PAHs等污染物的含量.强致癌性化合物苯并(a)芘在通菜中被检出,在部分土壤中的含量超过加拿大土壤质量控制标准(1.0mg/kg).除佛山污泥处理的通菜对氯苯类和醚类的生物浓缩系数(BCF)大于1外,其余均小于1.0.     

挥发性有机物污染场地挖掘过程中污染扩散特征

我国城市工业污染场地主要受挥发性及半挥发性有机污染物(VOCs/SVOCs)的污染.挥发性有机污染物挥发性大,在环境中容易迁移,土壤被挖掘和扰动时,土壤中VOCs很容易形成短时间内的相对较高浓度释放;如果施工人员没有进行适当防护,极易产生健康危害.本研究通过现场快速监测与采样管采样技术相结合,研究污染场地修复开挖过程中气态污染物的分布规律.监测结果表明,在场地开挖的主导风向上,气态污染物浓度分布随距离而下降,并呈现波峰和波谷交替出现的特征.监测结果可以用多个高斯烟团的叠加来拟合.本研究结合工业场所职业健康与安全有关限值,推导污染土壤修复开挖现场安全区域划分的方法,并提出相应分区的个人安全防护响应措施.     

膜-生物反应器处理高盐废水膜面污染物特性研究

研究MBR在低有机负荷条件下处理高盐废水的膜面污染物特征.结果表明,稳定运行121 d后,MBR对有机物和NH+4-N去除率稳定,出水效果良好;污泥性质发生较大变化,挥发性固体含量(VSS)/固体含量(SS)的下降,污泥体积指数(SVI)下降,表明污泥中无机成分含量增加,絮体更为紧密,沉降性能变好;污泥溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)成分发生较大变化,蛋白质所占比例降低,腐殖酸所占比例增加;扫描电子显微镜-X射线能谱仪(SEM-EDX)结果表明膜面存在无机污染物,其主要组成元素为Na、Al、Mg、Ca、K、Fe、Ti、Cr、W、Si和Cl;凝胶过滤色谱(GFC)分析表明,SMP中的大分子有机物被膜截留并累积是形成膜污染的原因之一;傅立叶红外(FTIR)光谱和三维荧光光谱(EEM)分析表明,膜面有机污染物的主要成分为糖类、蛋白质和腐殖酸;膜污染物组分质量分析说明在处理高盐废水时无机膜污染不可忽略.     

气相色谱质谱法分析挥发性有机污染物质量控制研究

根据美国环保局合同实验室计划(US EPA CLP),分析5个样品,系统地研究了色谱质谱法分析挥发性有机污染物全过程中每个环节上的质量控制问题。此法可用来定量大部分沸点在200℃以下,不溶于水的挥发性有机物。实际上对于水样的定量检测限大约是5μg/L,土壤和底泥是5μg/kg。     

机械通风法处理土壤中氯代烃的修复效果研究

机械通风法是一种操作简单、效果好、成本低廉的土壤修复技术,特别适合大型挥发性污染场地的土壤修复。为了解该技术对不同挥发性污染物的去除效果,文章选取了国内一大型氯碱化工遗留场地,采用机械通风技术进行了现场修复中试。结果表明,该修复技术对于土壤中的挥发性有机污染物具有很好的去除效果,经修复后土壤中各种污染物的去除率可达90%以上,基本能达到该场地土壤污染物的修复目标值要求。土壤中污染物的挥发过程满足幂函数y=A×e(-x/B)+y0的形式,修复效果明显。结果还表明,污染物浓度对其挥发有较大的影响,浓度越高,挥发速率越快,且污染物的挥发速率与蒸汽压成正比。该研究成果将对我国开展大型挥发性污染场地的土壤修复工作提供理论基础和技术支持。     

城市污泥土地利用多环芳烃(PAHs)生态风险评价研究

文章分析了污泥中有机污染物的危害,指出中国污泥土地利用时有机污染物的风险评估程序缺失,可使用的资料不足。结合国内外的研究成果,文章选取了多环芳烃(PAHs)为典型污泥污染土地的有机污染物,给出城市污泥土地利用多环芳烃(PAHs)的生态风险评价方法和风险计算。通过对污泥中多环芳烃(PAHs)的毒性分析,对污泥土地利用时多环芳烃(PAHs)的生态风险进行了评价,为中国未来进行污泥土地使用有机物污染的风险评估提供了参考。     

依据VOC浓度变化优化场地SVE通风流量的研究

土壤气相抽提(SVE)中挥发性有机污染物(VOC)的扩散速度是确定SVE抽提流量的依据。为了优化场地SVE通风流量,结合试验现场土壤的土质条件和含水率,测试了污染物在不同均质土质中的扩散速度,绘制了污染物浓度随时间变化曲线。研究表明污染物的扩散在不同种土质和含水率的条件下,浓度的变化具有相似规律:快速上升阶段,出现拐点,浓度稳定阶段;在测试的压力场范围内,结合场地不同的抽提流量(Flow rate)的通风以及停止通风进行浓度恢复的试验,同样获取了场地污染物的浓度变化曲线,即场地污染物浓度平衡破坏和浓度平衡的恢复。测试数据显示,不同土质结构的场地内不同区域的污染物浓度恢复曲线和单一土质的污染物扩散具有相同的规律。因此可以采用扩散速度来求解抽提的通风流量。根据室内外的测试数据,文中给出了理论计算的场地优化通风速率建议。     

污灌区地下水中有机污染物的分离鉴定与致突变活性研究

应用XAD系列大孔网状树脂萃取富集法,结合GC、GC/MS/DS1的分离鉴定技术,研究了北京东郊污灌区深层(90m)和浅层(18m)地下水中的有机污染物。采用LSC-GC/MS/DS装置测定了地下水中的挥发性有机物,并对水样进行了Ames试验以检验水样的致突变活性。结果从深井水样中检出32种非挥发性有机物,未检出挥发性有机物,致突变试验阴性。浅井水样中同时检出非挥发性和挥发性有机物。两种菌株在所有试验条件下均呈现阳性致突变反应。     

基于保护地下水的北京市土壤通用筛选值推导

分别采用三相平衡耦合地下水稀释模型(以下称方法1)和SESOIL耦合地下水稀释模型(以下称方法2)对北京市不同水文地质条件(永定河山前冲洪积扇顶部区域、中上部区域和下部区域)下27种VOCs(挥发性有机污染物)、31种SVOCs(半挥发性有机污染物)、11种农药/PCBs(多氯联苯)及二英基于保护地下水的土壤通用筛选值进行推导. 结果表明,下部区域土壤通用筛选值最保守,顶部区域次之,中上部区域最宽松. 采用方法1推导的中上部区域土壤通用筛选值分别是顶部区域和下部区域的1.1~1.4、9.9~34.9倍,顶部区域土壤通用筛选值是下部的10.7~24.9倍;采用方法2推导的中上部区域土壤通用筛选值是下部区域的9.8~49.9倍. 对于有连续非饱和带弱水层的中上部区域及下部区域,方法2推导的结果较方法1宽松. 其中,PAHs(多环芳烃)、PCBs、二英、多数农药及酯类等高K_oc(有机碳-水分配系数)污染物均难以穿透清洁非饱和土壤进入地下水;而对于VOCs、酚类等低K_oc污染物,方法2推导的中上部区域土壤通用筛选值普遍是方法1的4.3~18.4倍,下部区域为方法1的3.0~24.6倍. 考虑到土壤通用筛选值应具有风险筛选功能及一定保守性,建议各种污染物以顶部区域方法1推导结果及中上部区域和下部区域方法2推导结果中最保守的值作为北京市基于保护地下水的土壤通用筛选值.      

土壤气相抽提影响半径及透气率现场试验

土壤气相抽提技术(SVE)可有效去除非饱和土壤中的挥发性有机污染物。土壤透气率及气相抽提的影响半径是进行SVE系统设计的重要参数,可通过多种方法取得。文章通过在北京市某焦化厂进行SVE现场试验,监测系统运行的土壤气相压力变化,求取土壤透气率及抽气影响半径。监测结果表明:SVE系统运行后,土壤中气相压力降最初不断增大,可...     

城市污泥中重金属和有机污染物的净化与污泥土地利用

城市污泥中N、P、K和有机质含量丰富,实现污泥的稳定化和资源化已成为环境界关注的课题之一。然而,城市污泥中重金属Cd、Cu、Ni、Zn等,有机污染物苯并(α)芘等含量超过了GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》,限制了污泥的土地利用。系统总结城市污泥中重金属去除和有机污染物降解的处理方法,污泥的综合利用现状与潜在环境影响,并就城市污泥的综合利用前景进行了展望。     

污泥用作渗透性反应壁填料的可行性研究

渗透性反应壁(permeable reactive barrier,PRB)现已被广泛用来治理酸性采矿废水.寻求高效的有机反应填料是运用渗透性反应壁技术的关键.采用批式吸附实验和批式微生物培养实验研究了城市污水处理厂的消化污泥作为渗透性反应壁有机填料的可行性.批式吸附实验结果表明,污泥对Zn2+和Cd2+具有较强的吸附能力,最大吸附量分别为13.62mg·g-1和15.60mg·g-1.在批式微生物培养实验中,SO24-浓度从实验初期700mg·L-1左右下降到结束时的300mg·L-1以下,去除率为60%～70%;Fe和重金属污染物(Zn、Cd)都得到了完全去除.结果表明,污泥是一种合适的渗透性反应壁填料.     

施用无害化污泥影响土壤碳库组分和碳库管理指数的演变

以小麦-玉米轮作体系下的沙质潮土为研究对象,选用经无害化处理后符合国家标准且在推荐量范围内的商业化污泥产品,通过2013~2015年田间定位试验,研究无害化污泥施用对沙质潮土土壤碳库组分和碳库管理指数的影响,为无害化污泥资源化利用提供理论和技术依据.结果表明,与不施无害化污泥处理(CK)相比,土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(SMBC)、易氧化有机碳(LOC)和可溶性有机碳(DOC)施用污泥各处理分别显著增加到了8.40~14.74 g·kg-1、164.45~257.45 mg·kg-1、3.58~4.88 g·kg-1和81.16~101.58 mg·kg-1(P0.05),其中各活性有机碳组分SMBC、LOC和DOC分别显著提高了84.00%~188.07%,26.26%~58.03%和109.58%~185.39%(P0.05),其中45 t·hm~(-2)污泥(W3)处理提升效果最明显;施污泥各处理土壤微生物量熵(SMBC/TOC)和易氧化有机碳有效率(LOC/TOC)均有升高趋势,提高范围分别为8.02%~2.77%和13.75%~46.48%,土壤可溶性有机碳有效率(DOC/TOC)施污泥各处理分别显著降低了17.06%~40.94%(P0.05),并且随污泥施用量的增大,SMBC/TOC、LOC/TOC和DOC/TOC呈下降趋势,说明施用45 t·hm~(-2)污泥增大了土壤中稳定态碳含量,导致其比值降低;施污泥各处理土壤碳库活度(L)和碳库指数(LI)随污泥施用量增大而降低,说明施用45 t·hm~(-2)污泥其土壤稳定态碳含量高,有利于沙质潮土土壤有机碳的积累;施污泥各处理土壤碳库管理指数(CMPI)显著提高了153.45%~195.40%,其中W3处理提升效果最为明显;通过相关性分析及冗余分析得出,用CMPI来表征土壤肥力的变化比用TOC更灵敏、直接,能更好地反映出土壤养分及碳库的动态变化.综上,施用15~45 t·hm~(-2)污泥可以显著提高沙质潮土土壤活性碳库各组分含量和碳库管理指数,尤以施用45 t·hm~(-2)(W3)污泥效果最为显著.     

第二届挥发性有机污染物(VOCs)检测分析、减排控制、环境政策研究专辑征稿通知

挥发性有机物污染对生态、环境、健康产生了重要的影响,从国家层面上VOCs已经被列为重点控制的污染物,对挥发性有机污染物的减排与控制有着迫切的需求,有关挥发性有机污染的研究已经引起政府、地方、企业和科研人员密切的关注.为了支持国家挥发性有机污染减排与控制,更好地促进与提高有关我国挥发性有机污染的科学研究,《环境科学》2011年出版"挥发性有机污染物(VOCs)检测分析、减排控制、环境政策研究"专辑(中国科学院生态环境研究中心郝郑平研究员为专辑的特邀主编).专辑出版后,引起了极大地反响和关注.     

城市生活污泥农用对作物和土壤中汞的影响

采用田间小区试验,研究了连续5a施用污泥条件下汞(Hg)在小麦/玉米轮作体系中累积及转运特征.田间试验包括5个处理:施用化肥处理(S0)和4个施用污泥处理,污泥用量分别为4.5t/hm2(S1)、9t/hm2(S2)、18t/hm2(S3)和36t/hm2(S4).结果表明,随着污泥施用年限的增加土壤中Hg累积量显著增加,污泥中所含Hg的投入量与土壤中Hg的累积量之间存在显著的线性回归关系;污泥中的Hg主要累积在表层土壤(0~20cm),累积率达到90%以上;当污泥中的Hg含量低于污泥农用时污染物控制标准限值(GB18918-2002)时,在用量低于2400t/(hm2·a)条件下,连续5a施用并未对小麦和玉米地上部Hg含量产生显著影响.     

膜界面探测器在有机污染场地调查中的应用研究进展

膜界面探测器(membrane interface probe,MIP)是一种有机污染物的高分辨检测器,已广泛用于污染场地土壤和地下水中挥发性有机污染物污染特征与空间分布的实时原位调查检测. 当前,我国在污染场地土壤的高精度快速筛查技术和装备方面存在较大的需求,但在该领域的自主研发与应用还处于起步阶段. 本文在系统梳理MIP在国内外有机污染场地应用案例的基础上,从文献计量学的角度分析了该领域的研究现状与未来发展态势. 结果表明:自1996年首次有文献报道MIP的应用以来,该领域的发文数量呈逐年增加趋势. 当前,国际上对MIP的研究和应用较多的国家主要为美国和中国. 从已有应用案例来看,MIP主要应用于污染场地中苯系物、卤代烃、石油烃等多种污染物的原位实时检测. MIP的发展主要经历了3个阶段,分别为挥发性有机污染物传感器的研发、场地土壤及含水层污染物的测定,以及探头的联合应用. 其中,MIP与其他多功能探头的有机耦合技术及装备的研发将成为该领域未来研发的重要方向. 基于MIP在场地有机污染物检测中的局限性,并结合我国场地土壤调查的现实需求与关键科学问题,分别从阐明污染物界面传质与扩散机制、设计高性能半透膜材料、研发高精度钻测一体化装备,以及建立相关标准与技术指南等四方面,对我国污染场地土层钻进探测一体化技术与装备的研发需求与发展方向提出了展望.      

基于特定场地的挥发/半挥发有机化合物(VOC/SVOC)空间分布与修复边界确定

选择我国某典型的废弃化工污染场地为研究对象,在对场地全面调查的基础上,采用美国试验与材料学会(ASTM)规范的场地环境评价方法,对场地中污染物类型、污染程度和空间分布进行了描述.同时,以人体健康风险为基础对场地修复目标进行推算,并界定修复边界和测算污染土壤体积.结果表明,四氯化碳、四氯乙烯、五氯乙烷、六氯丁二烯、六氯乙烷和六氯苯等挥发/半挥发性有机化合物为场地土壤中的主要污染物类型,其含量超过我国现有标准.根据场地特性,以最大可接受风险水平1×10-4、1×10-5和1×10-6计算得出的修复目标值界定修复边界,场地中对应区域的污染土壤体积分别为20457、25600和37300m3.最后,根据综合场地利用规划和成本投入要求,对场地中污染土壤分类处理和修复提出了技术建议.