塌陷地粉煤灰充填复垦土壤的污染性分析

从粉煤灰的污染潜势分析入手,通过复垦土壤的测试分析、淋溶试验和种植试验,揭示了粉煤灰充填复垦土壤的污染性.研究表明,粉煤灰中重金属的水溶性差,同时因pH值高,抑制了作物对高含量污染重金属的吸收;淋溶试验也表明重金属元素的淋溶性弱;温室盆栽与大田作物籽实样品分析表明,样品中重金属含量符合国家有关标准,说明尽管复垦土壤存在重金属污染,仍然可以种植某些作物.     

浅议采煤塌陷区复垦技术研究

本文主要阐述了充填复垦的方法及复垦过程中土壤的性质变化,目前充填复垦根据充填材料的不同分为粉煤灰、煤矸石、河湖於泥及垃圾充填,复垦土壤性质的变化主要集中在土壤的容重、孔隙度、水分、养分、生物活性、土壤生产力、污染物质及其修复的研究上.     

煤电工业固废堆积对土壤重金属元素污染调查

以淮南新集煤矿区为例,通过系统采集、分析土壤样品,研究该区煤电工业固废（煤矸石和粉煤灰）堆积对矿区土壤造成的重金属污染。研究结果表明：尽管研究区只有十余年开采历史,煤矸石和粉煤灰长期风化、淋溶已导致其处置堆周边土壤中重金属累积性污染;不同重金属元素在研究区土壤中累积表现出差异性,但均未超过国家土壤二级污染标准,这说明煤电工业固废中重金属向周围土壤迁移是一个缓慢过程。     

采煤沉陷区土壤中重金属的2种特征趋势研究

为探讨积水与复垦对采煤沉陷区土壤重金属污染风险的影响,选择淮南潘谢矿区典型沉陷复垦区、积水区作为研究区域,并以Cu、Zn、Cr、Cd、Ni和Pb 6种重金属作为研究对象,采用地累积指数法和潜在生态危害指数法,研究了土壤和底泥中重金属的生态危害,并讨论了底泥与土壤中各重金属的相关性。结果表明:潘谢矿区中,复垦区土壤所受污染程度远大于底泥,底泥所受污染程度远大于天然土壤。从总体污染水平和生态风险影响程度来分析,三者基质中Cd的污染水平在6种重金属元素中均较为突出;从相关性上来分析,底泥中Ni与Cu、Cr、Pb在0.05水平上相关性显著,天然土壤中Ni与Cu在0.01水平上相关性显著,复垦土壤中Cu、Zn、Cr、Cd、Ni和Pb 6种重金属的相关性均显著。     

粉煤灰作为土壤改良剂的应用研究

本文主要研究粉煤灰作为土壤改良剂，在准格尔煤田排土场中进行农作物的栽培试验。试验表明施加适量的粉煤灰种植农作物，能起到熟化土壤作用，达到增产的效果。利用粉煤灰复垦土壤，既节省了处理粉煤灰的费用，美化了环境，又为国家提供粮食，有着一定的经济效益和环境效益。     

土壤改良对麻疯树多重金属胁迫的缓解效应影响

采用盆栽试验,研究了石灰石、粉煤灰和白云石改良酸性多金属污染土壤对麻疯树重金属胁迫的缓解效应。研究表明:石灰石、粉煤灰和白云石均显著提高多金属污染酸性土壤的pH值,降低了土壤中多金属有效态含量,提高叶绿素含量、相应地降低麻疯树叶抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)、MDA、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、酸性SH和谷胱甘肽含量,促进麻疯树的生长和增加其生物量,显著降低了其根、茎、叶的重金属浓度,这可在一定程度上缓解多金属对麻疯树的毒害;建议使用石灰石为适宜改良剂和麻疯树联合复垦污染的酸性土壤。     

阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染及潜在生态风险评价

为探究湖北省阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染状况及其潜在生态风险,对研究区采集的69个复垦工矿废弃地表层土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量进行了测定,在此基础上分别采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对复垦土壤中重金属污染程度和潜在生态风险进行了评价。结果表明:研究区复垦土壤中重金属元素Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的含量均值高于湖北省土壤元素背景值,存在一定程度的富集,部分复垦土壤中重金属元素As、Cd、Cu和Ni的含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的土壤污染风险筛选值,超标率分别为8.7%、4.3%、10.1%和1.4%;复垦土壤中无清洁级别,预警、轻度污染、中度污染和重度污染土壤分别占1.48%、69.57%、18.84%和10.14%,各类型复垦土壤中重金属污染程度依次为金属矿采选废弃地其他工矿废弃地砂石场废弃地煤矿采选废弃地,复垦土壤中各重金属单因子污染指数依次为CdCuHgPbZnNiAsCr;复垦土壤中重金属元素As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的单项潜在生态风险均处于低生态风险级别,而Cd和Hg最高分别达到较高和极高生态风险级别,复垦土壤重金属综合生态风险中,低生态风险、中等生态风险和高生态风险级别的土壤分别占66.67%、30.43%和2.90%,无极高生态风险级别的土壤。总体而言,研究区复垦土壤中重金属元素Cd和Cu的污染较突出,但考虑到毒性响应,复垦土壤中重金属Hg和Cd的污染更应引起警惕。     

君安矿区复垦土壤的环境质量分析与评价

以君安矿区复垦土壤为调查研究对象,分析了该矿区不同复垦基质的主要重金属污染元素Pb、Cu、Cd和Cr的含量,并采用三步评价法对该矿不同区域复垦土壤的环境质量进行了分析与评价。结果表明:君安矿西区、东区复垦土壤环境质量合格,北区、南区和中区复垦土壤均不符合我国土壤环境质量标准;通过将矿区与全国土壤背景值进行比较可知,矿区复垦土壤未受到重金属Cu的污染,受Cd、Cr的污染较轻,受Pb的污染较严重。该研究可为进一步确定矿区土壤复垦方向提供依据。     

矿山复垦土壤典型元素时空变化研究

在抚顺矿区矸石回填复垦还田生态重建试验区,利用网格布点取样法采集不同覆土类 型、不同土壤深度、不同覆土时间的土壤样品,对矿山复垦土壤的营养元素和重金属元素的 时空变化进行了研究.结果表明,矸石回填覆土后,营养元素含量在覆土初期恢复较快,覆土中 重金属元素含量呈逐年递减趋势;施(培)肥造成了重金属元素和营养元素含量表层高于30cm 层和60cm层;覆土中重金属元素主要来源于外界输入; 矸石母质中的重金属不存在对覆土耕 作层的污染问题.     

东部平原矿区三种复垦方式复田土壤理化性状对比分析

在我国东部平原矿区,煤矸石充填复垦、粉煤灰充填复垦和泥浆泵复垦等三种土地复垦方式得到了广泛的应用。通过对比、分析了三种复垦方式对土壤的理化性状及耕作效果的影响,结果表明：①不同复垦方式对土壤理化性状及耕作效果产生明显的差异;②泥浆泵复垦地力恢复周期长,而煤矸石复垦、粉煤灰复垦地力恢复周期相对较短;③泥浆泵复垦土壤耕性较差,但无污染风险;煤矸石、粉煤灰复垦土壤耕性较好,但存在一定污染风险。结论：在现有的经济技术条件下,煤矸石、粉煤灰充填复垦方式更适合在我国东部平原矿区应用;但需对复垦方式进行一定改良。     

膜浓缩液淋滤飞灰重金属迁移特性及化学形态变化特征

为解决膜浓缩液和生活垃圾焚烧飞灰难以处理处置的问题,以淋滤柱为试验装置,以膜浓缩液淋滤3种不同填充高度(25.50、16.60、12.70 cm)的生活垃圾焚烧飞灰为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、XRF(X射线荧光光谱分析)和重金属化学形态分析等手段,分析淋滤过程对飞灰中重金属Cd、Cu、Zn、Pb的去除效果及转化机理. 结果表明:①通过膜浓缩液淋滤飞灰实现了飞灰脱氯的效果,填充高度H3(12.7 cm)对氯的去除率达到88%. ②填充高度H3 (12.7 cm)对重金属的脱除效果最好,对Pb、Cu、Cd和Zn的去除率分别为41.83%、0.23%、0.21%和0.57%. ③淋出液中重金属离子主要来自飞灰中弱酸可提取态的重金属,其中淋滤过程对残渣态、可氧化态重金属等影响较小. ④3种填充高度均使飞灰中重金属的浸出浓度有所降低,其中H3 (12.7 cm)填充高度的淋滤灰渣相比于飞灰的浸出浓度减少了90%. 研究显示,膜浓缩液淋滤飞灰可脱除飞灰中的氯盐和部分重金属,降低重金属浸出浓度,为飞灰资源化利用提供了新思路.      

拉萨市垃圾焚烧飞灰重金属特性分析及风险评价

焚烧是城市垃圾处理主流技术,飞灰作为垃圾焚烧主要污染物成为垃圾焚烧污染控制关键环节。采集拉萨市垃圾焚烧发电厂飞灰样品,分析了飞灰中重金属含量及浸出毒性特征,并采用改进的潜在风险评价法及健康风险评价法评价飞灰中重金属的潜在风险。结果表明:拉萨市飞灰中重金属含量较高,且Pb的浸出浓度超过GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》浸出液最高允许值的16倍。污染评价结果表明,拉萨市飞灰中Pb对环境具有极强的污染风险。健康风险评价结果表明,飞灰中重金属对人体的致癌风险在可接受范围内,但其非致癌风险值高于美国国家环境保护局(EPA)推荐的非致癌风险值(HQ ≤ 1),对人体具有较高的非致癌风险。其中 Pb对成人和儿童的非致癌风险值分别为3.8975和9.7458,是非致癌风险的主要贡献者。     

高钙特征焚烧飞灰的加速碳酸化处理及对重金属浸出特性的影响

针对生活垃圾焚烧飞灰的高钙含量特征,在室温下采用CO2对焚烧飞灰在液固比(L∶S)为0.25∶1的条件下进行加速碳酸化处理,考察加速碳酸化处理对焚烧飞灰中重金属(As、Cd、Cu、Zn、Sb、Pb)浸出特性的影响.焚烧飞灰XRD分析表明,加速碳酸化处理后飞灰中的Ca(OH)2和CaClOH衍射峰消失,而CaCO3的衍射峰增多,且强度增加.加速碳酸化处理后飞灰中铅的形态发生了改变,并且能够检测到铜的化合物.TG/DTA分析表明,焚烧飞灰在440℃之前增重达到5.70%,SEM-EDS分析证实了Ca(OH)2(s)+CO2(g)→CaCO3(s)反应的发生.焚烧飞灰加速碳酸化处理后的TCLP浸出实验表明,碳酸化时间在2 h内,重金属的浸出浓度除Cd保持不变外都显著下降;而当碳酸化时间超过50 h后,重金属的浸出浓度除Pb外普遍高于飞灰未经碳酸化处理时的浸出浓度.     

异羟肟酸处理垃圾焚烧飞灰的稳定性研究

在研究垃圾焚烧飞灰的成分和对飞灰进行毒性浸出实验的基础上,采用二异羟肟酸新配体(LH2)作为重金属离子螯合剂,对焚烧飞灰进行稳定化处理.研究结果表明,垃圾飞灰主要是Si、Ca、Al、Fe、S、K、Na和Mg等的氧化物,飞灰具有一定的毒性;LH2可用作飞灰中重金属离子的处理剂,当其投加量为2.5%(质量分数),重金属离子的浸出值能达到在卫生填埋场和城市生活垃圾进行共处理的要求,并表现出较好的抗酸冲击性能.     

螯合剂稳定飞灰的条件优化及螯合产物的稳定性评价

研究了垃圾焚烧飞灰螯合稳定化处理过程中螯合剂的加药量、体系的含水率以及搅拌时间对飞灰中各种重金属浸出浓度的影响;随后研究了飞灰螯合产物在自然环境下、紫外线光照下和35℃下重金属的浸出行为,同时对比了大分子DTC和小分子SDD的螯合性能。结果表明:当螯合剂的加药量达到3%时,飞灰中常见的6种重金属的浸出浓度都低于GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的限值;提高含水率有利于螯合反应的进行,对Pb、Zn和Cd,加大螯合时的含水率都可以降低浸出液中的重金属浓度;当搅拌时间超过2 min后,飞灰中重金属的浸出基本稳定。随着时间推移,不同放置条件下螯合飞灰中重金属的浸出浓度均满足填埋场入场控制标准,同时发现大分子DTC较小分子SDD具有更好的螯合效果。     

我国垃圾焚烧飞灰性质及其重金属浸出特性分析

调查分析了我国12个垃圾焚烧飞灰样品的性质和重金属浸出规律.结果表明,飞灰的主要组成元素有Si、Ca、Al、Fe、K、Na、Cl 等,除1个样品外,飞灰样品中的重金属元素含量均在0 .5%～3 .0%范围内.由此可见焚烧飞灰具有较大的环境风险,必须按危险废物进行安全管理.应用单批次浸出程序检测结果表明,美国EPA的毒性浸出程序（TCLP）和我国固体废物浸出毒性鉴别程序（GB 5086 .1-1997）对焚烧飞灰中的重金属浸出率偏低,且二者对飞灰危险性评估的差异较大,这主要是受二者不同的浸出液最终的pH值所影响.常规酸中和容量（GANC）浸出试验结果表明,飞灰中重金属的浸出主要受浸出液的最终pH值影响,而该pH值取决于飞灰中碱性物质与浸取剂酸度二者间的相互作用.通过对不同类别程序的浸出过程分析发现,在相同浸取液作用下,单批次式浸出程序的静态平衡终点与连续过流式浸出程序的平衡终点存在较大差异,有必要结合我国飞灰特点和实际处置场景,建立适用于焚烧飞灰的单批次式毒性浸出试验程序,避免对飞灰危险性识别的不足和管理的失控.     

碳酸化对不同碱度飞灰中重金属的长期影响

通过对不同地区生活垃圾焚烧飞灰进行碳酸化处理,采用XRF,SEM以及XRD分析飞灰理化特性,通过pH值测定、重金属浸出实验以及重金属形态分析探究CO₂对不同焚烧飞灰中超标重金属Zn、Pb、Cd的长期影响研究.结果表明,由于焚烧过程中烟气排放限值降低需喷入大量氢氧化钙等脱酸剂,导致焚烧飞灰呈现不同碱度特性.根据醋酸缓冲溶液法浸出实验后的飞灰浸出液pH值,将飞灰分为“酸灰”与“碱灰”,并对两类飞灰进行长期碳酸化实验.对比碳酸化前后飞灰中重金属的浸出毒性,“酸灰”中重金属浸出毒性远大于“碱灰”,但是碳酸化处置后“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度分别降低10%~18%和9%~30%;“碱灰”中重金属Zn和Cd的浸出浓度显著增大,且浸出浓度最大超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》的1.46与63.2倍;碳酸化对“酸灰”与“碱灰”中的两性重金属Pb的浸出不具有规律性,但总体而言,碳酸化对“碱灰”中重金属Pb的影响更大.最后通过BCR连续分级提取法分析碳酸化前后飞灰中重金属形态的变化规律,碳酸化后,“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T4赋存占比增加的影响呈下降趋势,但部分样品中T1赋存占比有增加现象,说明此类重金属仍存在浸出风险,而“碱灰”碳酸化后重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T1赋存占比增加的影响呈增加趋势.因此在填埋处置前应重点关注不同碱度飞灰中的重金属浸出特性,为飞灰长期稳定填埋提供保障.     

城市垃圾焚烧飞灰特性及水泥固化试验研究

试验分析了重庆市某城市垃圾焚烧发电厂飞灰的化学成分,研究了原飞灰的浸出毒性,考察了水泥对原飞灰和酸洗预处理飞灰中重金属的固化效果. 结果表明:飞灰中重金属Pb和Zn的浸出质量浓度均超过《危险废物浸出毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007),因而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理;酸洗预处理飞灰固化试块的抗压强度得到了一定程度的提高,其重金属Pb和Zn的浸出毒性均较相同配比、相同养护时间的原飞灰固化试块有明显降低;酸洗预处理飞灰固化试块抗压强度随掺入飞灰比例的降低和养护时间的延长而加大,在养护28 d时其抗压强度最高,达4.25 MPa;酸洗预处理飞灰固化试块在养护28 d时,其重金属Pb和Zn的浸出质量浓度分别比原飞灰所制固化试块降低了10.6%～59.0%和7.4%～73.7%.      

Investigation of basic properties of fly ash from urban waste incinerators in China

Basic properties of fly ash samples from different urban waste combustion facilities in China were analyzed using as X-ray fluorescence （XRF）, scanning electron microscopy （SEM）, X-ray diffraction （XRD）. The leaching toxicity procedure and some factors influencing heavy metals distribution in fly ash were further investigated. Experimental results indicate that the fly ash structures are complex and its properties are variable. The results of XRF and SEM revealed that the major elements （〉10000 mg/kg, listed in decreasing order of abundance） in fly ash are O, Ca, Cl, Si, S, K, Na, Al, Fe and Zn. These elements account for 93% to 97%, and the content of Cl ranges from 6.93% to 29.18 %, while that of SiO2 does from 4.48% to 24.84%. The minor elements （1000 to 10000 mg/kg） include Cr, Cu and Pb. Primary heavy metals in fly ash include Zn, Pb, Cr, Cu etc. According to standard leaching test, heavy metal leaching levels vary from 0 to 163.10 mg/L （Pb） and from 0.049 to 164.90 mg/L （Zn）, mostly exceeding the Chinese Identification Standard for hazardous wastes. Morphology of fly ash is irregular, with both amorphous structures and polycrystalline aggregates. Further research showed that heavy metals were volatilized at a high furnace temperature, condensed when cooling down during the post-furnace system and captured at air pollution control systems. Generally, heavy metals are mainly present in the forms of aerosol particulates or tiny particulates enriched on surfaces of fly ash particles. The properties of fly ash are greatly influenced by the treatment capacities of incinerators or the variation of waste retention time in chamber. Fly ash from combustors of larger capacities generally has higher contents of volatile component and higher leaching toxicity, while those of smaller capacities often produce fly ash containing higher levels of nonvolatile components and has lower toxicity. The content of heavy metals and leaching toxicity maybe have no convincing correlation, and high alkali content of CaO greatly contribute to leaching toxicity of heavy metal and acid neutralization capacity against acid rain.