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。     

温度对污泥焚烧残渣中重金属形态分布及残渣综合毒性的影响

通过实验考察了干污泥在固定床焚烧炉中停留20 min,温度分别为500 ℃、700 ℃和900 ℃的焚烧残渣中重金属(Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd)的残留特性及形态分布规律.在实验温度范围内,重金属的残留率因元素和焚烧温度而异,Cu的残留率最高在80%以上,Cd的最低,900 ℃时仅为3.4%;焚烧残渣中各重金属在稳定态的分布比例均较干污泥中有显著提高.提出了用于重金属毒性定量分析的指标--重金属综合毒性指数,并采用该指数对污泥和残渣中重金属的综合毒性进行了评价.结果显示,单位质量污泥焚烧后的各残渣中重金属综合毒性均较干污泥小且随焚烧温度升高而降低,焚烧能够实现一定程度的无害化; 并且,单位质量残渣中重金属的综合毒性也随焚烧温度的升高而降低.     

污染土壤电动修复过程中铜的形态转化研究

采用电动修复法对铜质量浓度为1 500 mg/kg的污染土壤进行处理,在不同修复时间条件下对铜的去除效果、电流变化和土壤p H值进行研究,在此基础上采用Tessier法对土壤中铜的不同形态进行了分离提取测定。结果表明,在修复电压为30 V,修复时间为7 d时,土壤中的铜质量浓度可以降至400 mg/kg以下,可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等不稳定态铜的总占比升高,有机物结合态、残渣态等稳定态铜的总占比降低,铜形态的变化有利于提升电动修复的效果。     

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。     

红壤和磷灰石对沉积物重金属稳定化的影响

利用磷灰石、红壤及两者复配组合对污染沉积物中重金属进行稳定化处理,通过TCLP和改进的BCR连续提取法对稳定化效果进行分析和评价。结果表明,在稳定化试验中,对Cu、Cd和Zn的稳定效果由大到小为红壤+磷灰石、磷灰石、红壤;其中,红壤+磷灰石对Pb的稳定效果与磷灰石单独添加相近,显著大于红壤。5%磷灰石+5%红壤添加3个月后,Cu、Cd、Zn和Pb的稳定效率分别达到59.83%、29.43%、31.00%、96.06%。添加5%磷灰石时,Cu、Cd、Zn和Pb的稳定效率分别为52.46%、24.67%、25.23%、96.06%。红壤的添加不同程度地促进了磷灰石对Cu、Cd和Zn的稳定效率。连续提取试验结果表明.磷灰石单独和复配添加均使Cu、Zn和Pb的生物可利用态和潜在生物可利用态占比降低,生物不可利用态占比增大。5%磷灰石+5%红壤处理中,Cu、Cd、Zn和Ph的生物可利用态和潜在生物可利用态的比例总和分别降低了19.31%、5.11%、20.11%和68.97%。相比磷灰石单独处理,复配处理进一步促进了Cd和Zn的酸溶态向残渣态转化。磷灰石和红壤+磷灰石复配处理能有效降低沉积物中重金属的危害。     

蚯蚓粪与零价铁、磷矿粉对酸性土壤改良和重金属风险控制研究

针对酸性土壤退化和重金属活性高的问题,为了寻求一种综合改善土壤酸性和控制重金属风险的改良技术,基于室内土培试验,通过将蚯蚓粪、零价铁和磷矿粉进行不同形式的组配,分析其对土壤理化性质和重金属镉铅活性的影响,最终筛选出适宜的酸性土壤改良剂。结果表明,加入改良剂后土壤p H值提升了0.17～1.33个单位,有机质质量分数增加了30.7%～124.5%,阳离子交换量提升了371%～627%,均显著改善了土壤理化性质。有机-无机组配材料对重金属Cd、Pb的钝化效果显著,其中蚯蚓粪+零价铁(VCFe)和蚯蚓粪+零价铁+磷矿粉(1∶1∶1,V1F1P1)处理的土壤Cd、Pb有效态含量降低45.4%～59.0%,钝化效果最佳。Tessier形态分析结果表明,这2种改良剂能够将Cd从活性较高的可交换态向活性较低的铁锰氧化态和残渣态转化,将Pb从可交换态、碳酸盐结合态向残渣态转化。组配材料通过改变土壤理化性质而影响到Cd、Pb部分形态转化,进一步影响到其有效性和迁移性。     

某市生活污水处理厂污泥中重金属的含量及形态研究

城市污泥的农用现已成为污泥资源化利用的主要方式之一,但该利用方式在很大程度上受限于污泥中重金属可能引发的二次污染风险。本文采用原子吸收光谱法,测定了某生活污水处理厂各工艺单元的污泥样品中重金属元素Zn、Pb、Cr、Ni、As的含量;进而用改进的Tessier连续提取法对5种重金属元素的形态分布特征进行了研究。结果表明,各单元污泥样品中5种重金属元素含量均在我国污泥农用控制标准范围内。污泥中重金属的连续提取实验发现,重金属主要以残渣态和腐殖酸结合态的形式存在,迁移性和生物可利用性较低。其中Cr和Pb的残渣态比例较高,分别为63%-88%和76%-86%;As和Zn的残渣态比例次之,分别达到了45%-54%和31%-47%;Ni的残渣态比例最低,只有17%-25%。Ni的腐殖酸结合态比例最高(57%-66%),As、Zn、Pb次之,Cr的腐殖酸结合态比例最低,只有2%-10%。Ni元素的可交换态比例较高(4%-18%),在进行污泥农用时应引起注意。     

磷基及铁基钝化剂对Pb、Cd、As复合污染土壤的修复效果及其工艺条件优化

通过DTPA和NaHC03浸提方法评价磷基、铁基钝化剂对Pb、Cd、As复合污染土壤的钝化修复效果.结果表明,磷基钝化剂中磷酸二氢钙对有效态Pb、Cd固定效果较好,35 d后其去除率分别为61％、38％;铁基钝化剂中以硫酸高铁对有效态As固定效果最好,28 d后其去除率达74.6％.工艺条件优化结果表明,随磷酸二氢钙用量增加,土壤中有效态Pb、Cd含量明显下降;随硫酸高铁用量增加,对有效态As的固定效果明显增加,当硫酸高铁添加量为土壤中As总物质的量的3.06倍时,28 d后土壤中有效态As的去除率高达74.5％.土壤水分含量在最大田间持水量的60％～80％时,对有效态Pb固定影响不大,但均略高于最大田间持水量30％ ～ 50％时的Pb去除率;土壤水分含量在最大田间持水量的60％～80％时,有效态Cd固定效果较好.当磷酸二氢钙用量为土壤中Pb、Cd总物质的量的10倍,土壤水分含量为最大田间持水量的60％时,21 d后有效态Pb、Cd去除率分别达到93％和39％.铁基与磷基钝化剂复配可以同时固定土壤中的Pb、Cd、As.当Fe3+与PO43-物质的量的比为7.2∶1时,7d后土壤有效态Pb、Cd、As去除率分别为99％、41％、69％.     

宁波市浙贝母主产地土壤重金属形态分析及污染评价

为了解宁波浙贝母种植地土壤重金属分布特征,采用ICPAES测定了章水镇种质资源圃土壤Cd、Pb、Cu、Ni、Cr和Zn质量比,用Hkanson潜在生态风险指数法评价重金属的生态风险,BCR连续提取法分析其分布形态。结果表明,土壤中重金属元素总量从大到小排序为Zn、Cr、Pb、Cu、Ni、Cd,其中Cd富集程度最高,平均质量比为背景值的8倍左右,超过国家二级土壤标准。Eir指数表明,Cd的潜在风险指数也最高,75%区域处于很高或高潜在生态风险;RI指数表明,90%区域处于高潜在生态风险或中潜在生态风险。土壤中重金属均以残渣态为主,但Zn的弱酸提取态、Cu的可氧化态比例相对较高,Cd的3种可提取态相加接近45%,具有高潜在危害性。相关性分析表明,Cu和Zn、Cr和Ni,以及Cu和Cd重金属的来源具有相似性,且不同形态重金属之间可能会发生迁移转化。p H值与各种重金属的形态之间不存在明显的相关关系,有机质对重金属化学形态的影响因重金属种类不同而有差异。     

不同基质人工湿地去除电镀重金属(Cr,Zn)的研究

选取沸石、煤渣、沸石+煤渣作为基质,研究3种不同基质人工湿地对电镀重金属(Cr,Zn)污水的净化效果。结果表明,3种基质对于重金属Cr,Zn均有明显的去除效果,去除率都在74%以上;煤渣和沸石发生了协同作用,对重金属Cr的去除效果好于其单独使用;种植植物的煤渣与沸石混合基质人工湿地去除重金属Cr,Zn能力优于种植植物的沸石基质人工湿地。     

重金属铜离子在分层土壤中的迁移机制

以重金属铜离子为研究对象,设计了包含黏土防护层、壤土运移层、竹炭(碳粉)净化层组成的复杂室内大土柱(直径Φ=280 mm)模型。在重金属铜离子运移试验研究的基础上,着重分析了铜离子在具有复杂分层结构土柱模型中的迁移规律。结果表明,黏土对铜离子的吸附阻滞作用显著高于壤土,阻滞效率在91%左右。经黏土阻滞后,碳粉净化层与壤土层自净效率约占7.5%,显著降低了模型出口铜离子残余量(可降至总量的0.45%)。对设计研究模型,试验结果充分体现出黏土吸附阻滞作用为主、碳粉净化作用为辅的显著特性。因此,如将此理念推广至地下水环境保护实践,则可简称之为"以防为主,以治为辅"的地下水环境保护理念。     

锌冶炼烟尘中铅汞分布及形态研究

锌精矿脱硫焙烧烟气降温过程中,烟尘的性质及其中铅汞存在形态的变化规律是冶炼烟气重金属(Pb和Hg)污染控制的重要依据。通过电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、激光粒度分析及筛分分析了不同降温收尘环节烟尘元素成分及粒度变化。烟尘主要含Zn、Fe、Ca、Cd、S、Pb元素,其累积质量分数达69.90%~77.62%,而Hg含量较低。烟尘粒径随烟气温度降低呈先增大后减小的变化规律,中位径由沸腾焙烧炉排出的28μm升至经余热锅炉降温后的36μm,再逐级降至经电收尘器后的5.6μm。据此,重点分析了Pb和Hg在烟气中的分布,并借助X射线光电子能谱(XPS)分析了其存在形态。结果表明,随烟气温度降低,烟气中Pb和Hg含量呈上升趋势,Pb由2.8%增至9.2%,Hg由4.8μg/g增至109.1μg/g。不同工艺环节的烟尘中Pb均以PbSO_4和含Pb—O键的复杂Pb配合物的形式存在。Hg变化较为明显,仅沸腾焙烧炉烟尘样品中能够检测到HgS与HgSO_4,其余工艺环节烟尘样品中无含Hg化合物的特征峰。     

一株石化废水中脱氮产微生物絮凝剂菌株的鉴定与性能

筛选出了一株适用于石化污水处理的异养硝化-好氧反硝化产微生物絮凝剂菌株HAD-2,鉴定其为门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina),考察了其最佳硝化条件、反硝化性能及在模拟污水中的脱氮能力。菌株为耐热菌,偏碱性(pH=8.5)和高碳氮比(25∶1)时硝化性能最佳。在异养硝化体系中,12 h时菌株对氨氮的去除率达到92.29%,硝酸盐和亚硝酸盐积累少;在反硝化体系中,12 h时菌株对亚硝酸盐和硝酸盐的去除率分别达到86.40%和84.92%;在模拟废水中,48 h时菌株对氨氮、硝态氮和亚硝态氮的降解率分别达到95.25%、65.47%和72.40%。菌株在多种培养基中可产微生物絮凝剂,在葡萄糖培养基中絮凝能力最佳,絮凝率为94%。     

不同挥发分煤尘层最低着火温度变化规律研究

针对煤化工等行业的沉积煤尘热自燃问题,运用煤尘层最低着火温度测试系统,研究了不同挥发分煤尘层的着火状态、不同挥发分及不同厚度煤尘层最低着火温度的变化规律。结果表明:煤尘层厚度为5 mm时,挥发分质量分数大于35%的煤尘在较低温度便出现着火现象,肉眼很容易观察到火星的出现,温度曲线波动剧烈,而对于挥发分质量分数小于15%的煤尘,通过煤尘层内部"温度达到450℃"来判断其着火;在灰分质量分数相当的情况下,煤尘层最低着火温度随挥发分增加呈严格递减的趋势变化;得到了煤尘层厚度和最低着火温度的函数关系式,通过试验得到了挥发分质量分数为37.45%煤尘的重要常数M和N。     

邻苯二甲酸二甲酯(DMP)降解菌的分离鉴定及降解特性

采用梯度压力驯化法从河流沉积物中筛选到一株能够以邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl Phthalate,DMP)作为碳源和能源生长的菌株,命名为THF-2,对其进行16S r DNA扩增、T/A克隆后测序,菌株THF-2被鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。研究了温度、初始p H值和表面活性剂对菌株THF-2降解DMP的效果,测定了邻苯二甲酸酯(PAEs)对菌株THF-2生长的影响,进而分析了菌株对不同质量浓度DMP的降解效果。结果表明,菌株在15~20℃对DMP具有良好的降解效果,最适温度为20℃;在p H=4~8范围,随p H值升高,DMP降解率增大,最佳p H值条件为8.0。在最适条件下,经过72h培养,菌株THF-2对质量浓度500 mg/L的DMP降解率达89.5%。不同表面活性剂对THF-2降解DMP的影响存在差异。添加质量分数1%非离子表面活性剂曲拉通X-100和吐温80,对THF-2降解DMP有一定的促进作用,但差异不显著(p0.05);当曲拉通X-100和吐温80添加质量分数为2%和3%时,降解作用受到抑制,降解率与添加量呈显著负相关(r=-0.98,p0.05)。添加离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)会抑制THF-2对DMP降解作用。DMP降解试验表明,当DMP质量浓度为100~500 mg/L时,THF-2对DMP的降解符合一级动力学方程模型,降解半衰期为13.92~27.08 h。因此,菌株THF-2可应用于低温地区及低温条件下DMP的生物处理。     

铜冶炼高砷烟尘浸出特性研究

以水为浸取剂,浸出铜冶炼过程中产生的高砷烟尘(砷质量分数为15.06%),研究了反应温度(T)、反应时间(t)、液固比(L/S)、pH值等因素对As、Pb、Zn浸出率的影响,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法分析了原料及浸出渣的微观结构,揭示了高砷烟尘中As、Pb、Zn物相的溶解机理。结果表明,以Pb_2As_2O_7和(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O存在形态为主的高砷烟尘浸出特性受液固比、pH值的影响十分显著,而受反应温度、反应时间的影响很小。在T=50℃、t=30 min、L/S质量比=10∶1、pH=1.0、搅拌速度300 r/min的条件下,Pb浸出率小于0.5%,As浸出率为93%,Zn浸出率为95%。XRD和SEM结果表明,在强酸性条件下,烟尘中的Pb_2As_2O_7物相可溶解释放Pb~(2+)和AsO_4~(3-),而生成的Pb~(2+)可与液相SO_4~(2-)反应生成PbSO_4沉淀,进而降低Pb的浸出率;(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O溶解释放出Zn~(2+)和AsO_4~(3-),可进一步提高As和Zn的浸出率。     

煤质粉末活性炭自燃和热稳定性分析

针对煤质粉末活性炭最显著的热危险特性——自燃危险性进行试验。采用粉尘层最低着火温度测定系统对煤质粉末活性炭进行自燃试验,测定煤质粉末活性炭的最低着火温度;采用SDT Q600热重分析仪测定煤质粉末活性炭在氮气和空气气氛中以20℃/min的速率升温至700℃时的热解和燃烧特性,通过TG/DTG曲线计算其着火温度,并进行热稳定性评价。粉尘层自燃试验结果表明,煤质粉末活性炭最低着火温度为400℃,具有自燃危险性,易形成阴燃;氮气气氛中热解试验表明,热解过程经历了室温~120.0℃和280.0~700.0℃两次轻缓失重阶段,646.44℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为0.082 6%/℃,自燃危险性较低;空气气氛中燃烧试验表明,燃烧过程经历了室温~95.5℃和300.0~600.0℃两次剧烈失重阶段,分别为吸附水分受热蒸发和氧化生成的有机官能团分解脱附导致,565.35℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为13.20%/min,粉末较强的氧气吸附效应和较低的导热系数导致其自燃倾向较高,火灾危险性较大。     

序批式深床人工湿地冬季处理效能

针对连续流人工湿地脱氮效果差、占地面积大、冬季效能低的问题,以提高人工湿地冬季低温运行效能、减小人工湿地占地面积为目标,在前期序批式深床人工湿地研究基础上,重点考察其冬季低温条件下的处理效能。结果表明,温度对序批式深床人工湿地效能影响显著,8~10℃下城镇污水进水COD、NH_4~+-N和TN质量浓度为261mg/L、60 mg/L和70 mg/L时,各自平均去除率分别为72.6%、36.7%和40.2%,较20~25℃时分别下降9.8%、15.4%和10.6%;水温8-10℃时,2级序批式深床人工湿地系统COD、NH_4~+-N和TN去除率分别为95.1%、74.7%和78.7%,较单级系统的72.0%、38.9%和41.1%分别提高了23.1%、35.8%和37.6%。     

基于超高效液相色谱串联质谱法的番茄果实和土壤中氟吡菌胺残留测定

建立了番茄果实和土壤中氟吡菌胺残留的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测方法。用乙腈水溶液提取样品中的氟毗菌胺,以C_(18)柱为分析柱、乙腈-甲酸水溶液为流动相,采用超高效液相色谱-串联质谱多反应监测、电喷雾正离子源、外标法定量。氟吡菌胺在0.05~1.00 mg/L范围内与峰面积呈良好的线性关系,线性方程为y=6964.10x-143.28,决定系数为0.996 8。向对照番茄果实、对照土壤中分别添加氟吡菌胺标样,使其添加量分别为0.10 mg/kg、0.40 mg/kg和2.00 mg/kg,平均回收率分别为92.43%~103.32%和92.75%~104.46%,相对标准偏差分别为3.8%~4.9%和3.4%~4.4%。番茄果实和土壤中氟吡菌胺的定量限分别为1.0μg/kg和1.7μg/kg,检出限分别为0.3μg/kg和0.5μg/kg。     

直流电场对印度芥菜体内镉亚细胞分布和化学形态的影响

为了研究电场作用对植物吸收重金属的直接影响,同时避免土壤和溶液性质变化对植物吸收重金属的影响,设计了一种新型电场-植物效应试验装置,并应用此装置通过水培试验研究了不同强度的直流电场对印度芥菜体内镉质量比和镉亚细胞分布、化学形态的影响。结果表明:应用该装置可实现电场作用下水培体系中pH值、电导率EC和Cd浓度的恒定和均匀分布;不同强度的电场处理对印度芥菜叶中Cd质量比影响不大,但显著增加了印度芥菜根对Cd的吸收,其中以20 mA处理中根Cd质量比最高(52.1 mg/kg),是对照处理的2倍,且显著提高了根细胞壁对Cd的积累(从对照的47.1%增加到63.3%),降低了细胞质和细胞器组分对Cd的积累(从对照处理的31.3%降低到20.3%)。中等强度的电场(如10 mA和20 mA)能够促进根中Cd从易移动的FNaCl态向活性较低的F_(HAc)态和F_(HCl)态转移,同时电场处理还明显增加了印度芥菜体内F_(HCl)态和Fr态的分布率,增加了印度芥菜对Cd的固定和积累。