沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤

通过稳定化实验、连续提取实验及植物毒性实验,研究了沼渣对硫酸亚铁稳定化Cr （Ⅵ）污染土壤的促进效果与机制.结果表明,沼渣协同硫酸亚铁对土壤中Cr （VI）有良好的稳定化效果.最佳的修复条件为：n（Fe）/n（Cr）=3∶1,含水率为35%,沼渣投加量为4.5%,反应时间为12 d,此时Cr （VI）稳定化效率为99.85%,残余六价铬含量为1.49 mg·kg^-1,满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》（GB 36600—2018）第二类用地筛选值5.7 mg·kg^-1的限值要求.由连续提取实验结果可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后酸溶态铬含量显著降低,而可还原态、可氧化态和残渣态铬含量明显增加.风险分析进一步表明,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后铬的风险等级由非常高风险降至低风险.植物毒性分析可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理植物毒性显著降低.微生物多样性和群落结构分析可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后土壤中细菌群落的丰度和多样性均明显增加.     

某铬盐厂Cr(Ⅵ)污染土壤还原稳定化效果研究

以某铬盐厂铬渣堆存场地内Cr(Ⅵ)污染土壤为研究对象,采用七水硫酸亚铁(Fe SO_4·7H_2O)、多硫化钙(Ca Sx)、Fe SO_4·7H_2O和Ca Sx、Fe SO_4·7H_2O和水泥4种药剂开展Cr(Ⅵ)污染土壤的还原稳定化实验,并利用BCR连续提取法进行铬形态分析。结果表明,Cr(Ⅵ)还原效果:Fe SO_4·7H_2O和Ca Sx复配药剂在4种药剂中对Cr(Ⅵ)的整体还原效果最好。铬稳定效果:Fe SO_4·7H_2O和水泥复配药剂在4种药剂中对土壤铬的稳定性最好,Fe SO_4·7H_2O和水泥复配药剂处理对铬的形态分布的影响是使弱酸提取态、可还原态和可氧化态转化成残渣态,处理后残渣态铬质量分数高达30.98%。污染土壤中铬的形态分布为可氧化态(63.67%)残渣态(23.29%)弱酸提取态(6.80%)可还原态(6.25%),4种药剂处理后土壤中铬的形态分布为可氧化态残渣态可还原态弱酸提取态。     

铁铈氧化物对土壤As (Ⅴ)和P的稳定化效果

本文以铁铈氧化物(Fe-Ce,FC)为研究对象,评估其对中国3种典型砷(As)污染土壤的稳定化修复效果,并通过电子扫描显微镜能散X线分析仪(SEM-EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)等光谱学技术探索FC对As(Ⅴ)的微观吸附特征.结果表明,FC能使土壤毒性浸出As含量显著降低84. 1%～98. 3%,且在碱性土壤中表现出较强的高p H适应性,能显著增加吸附态As(F1+F2)向水合铁铝氧化物结合态(F3+F4)的稳定化. FC能使不同类型土壤的有效态P含量显著下降47. 13%～60. 32%,不仅能缓解P竞争土壤As(Ⅴ)吸附位点,而且能有效预防周边水体的面源污染.通过SEM-EDS和XPS分析,发现As(Ⅴ)吸附产物表面均检测到Fe、Ce和As这3种元素,且As主要吸附于Fe原子表面. FC在我国土壤砷污染稳定化修复领域具有较好地应用前景.     

三价铁促进生物氧化锰稳定土壤砷的效果和机制

通过室内模拟实验,研究了三价铁对生物氧化锰（BMO）稳定化砷污染土壤的促进效果与作用机制.实验结果表明：三价铁的添加提高了BMO对土壤中砷的稳定化效率,当三价铁以质量分数百分比（以Fe计）为0.5%、1%、2%和4%添加时,砷的稳定化效率由单独BMO处理的63.02%增加至86.04%、93.86%、96.56%和97.98%;由连续提取实验结果可知,添加三价铁能够促进土壤中砷的结合形态由可交换态、专属吸附态向无定型铁锰结合态和结晶型铁锰结合态转变,增强土壤中砷的稳定化作用;风险分析进一步表明添加三价铁后砷的环境风险由中风险转变为低风险;矿物晶体结构分析表明,添加三价铁后土壤中出现水铁矿、纤铁矿等次生铁氧化物,这些铁氧化物对土壤中砷有良好的吸附固定能力.总体而言,三价铁的存在能够提高BMO对砷污染土壤的稳定化效率,但三价铁的添加量不宜过高,否则会引起土壤酸化问题.     

场地土壤中有效态砷的稳定化处理及机理研究

分别以生石灰和亚铁盐作为辅助剂与稳定剂对2种砷污染的土壤进行稳定化处理,通过化学浸出、形态及结构研究,揭示土壤中有效砷的稳定效率和机理.结果表明,外源铁添加量与土壤砷含量(Fe/As)的物质的量比达到6:1~8:1,CaO投加比例为0.05%~0.1%(w/w)时,土壤中有效态砷的稳定效率超过85%.土壤有效砷的稳定化处理主要是将砷从非专性吸附态和专性吸附态转化为弱结晶的铁铝或铁锰水化氧化物结合态、结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态.稳定处理后2种污染土均有新物相羟砷铜矿(As2Cu5H4O12)生成.     

铬污染土壤的形态特征及药剂稳定化研究

基于典型污染场地中的铬污染土壤,以多种形态划分方法(Tessier法、BCR法、Maiz法)为体系,探讨了铬的污染特征以及多种形态划分方式的适用程度,并利用不同投加比例的FeSO_4、Na_2S、Na_2SO_3,以及复配药剂分别对铬污染土壤进行稳定化处理,通过土壤总铬及六价铬浸出浓度的测定,研究了药剂对铬污染土壤的短期(2 d,28 d)和长期(1 a)稳定化效果。结果表明,该土壤样品中,残渣态的铬含量最大,其次为铁锰氧化物结合态以及有机物和碳酸盐结合态,不同的提取方法虽然在划分形态方面的技术手段各不相同,但存在着一定的联系;3种药剂及复配剂型对污染土壤中的铬均有很好的稳定化效果,可以在短期内降低总铬和六价铬的浸出浓度,并在长期的稳定化过程中,进一步提高稳定效果并保持。     

施用硫酸亚铁和腐熟猪粪改良铬污染土壤研究

通过室内模拟培养试验,研究不同投加比例的硫酸亚铁和腐熟猪粪对铬污染土壤的改良效果研究。结果表明,浸出毒性Cr(Ⅵ)约27.0～30.5 mg/L的铬污染土壤,添加4%的FeSO_4·7H_2O修复后,浸出毒性降至约0.04 mg/L,土壤肥力情况恶化,土壤较贫瘠;修复后土壤添加1.4%的腐熟猪粪培肥,土壤有机质含量较空白对照组提高了71.99%,碱解氮、有效磷与速效钾含量分别是对照的1.33、2.72和16.23倍,土壤综合肥力较肥沃,利于后期农业生产。结果表明,施用硫酸亚铁和腐熟猪粪不仅能有效降低铬污染土壤毒性浸出浓度,达到较好的土壤修复效果,而且显著提高土壤肥力,实现土壤生态改良。     

淹水和干湿交替对修复后土壤铬的稳定性影响研究

采用固化/稳定化技术修复后的场地和土壤因其污染物未彻底清除而备受关注，外界环境胁迫下重金属存在再活化的风险，但再活化的速率和形式尚不明确. 我国华南地区高温多雨，水热交换频繁剧烈，固化/稳定化后修复场地的安全利用面临更大的潜在风险. 以珠三角地区2个典型固化/稳定化修复后场地土壤为研究对象，开展淹水和干湿交替对土壤重金属铬(Cr)的释放、形态转化及其影响机制研究. 结果表明:①淹水和干湿交替可提高已固化/稳定化土壤中Cr的浸出浓度. 场地A和B土壤Cr的浸出浓度较淹水前分别上升了1.32和8.72倍，干湿交替后场地A土壤Cr的浸出浓度略有下降，场地B土壤Cr的浸出浓度则增加了4.32倍. ②淹水和干湿交替促使已固化/稳定化的Cr从酸可提取态向相对稳定的可氧化态等转化. 场地A和B土壤中酸可提取态Cr含量较淹水前的变化率分别为?60.17%和?14.34%，可氧化态Cr含量的变化率分别为2.71%和13.30%；干湿交替后土壤可提取态Cr含量的变化率分别为?28.78%和?2.13%，可氧化态Cr含量的变化率分别为5.48%和10.22%. ③淹水通过降低土壤氧化还原点位(E_h)、pH和无定形氧化铁等影响Cr的稳定性，促使Mn4+、Fe3+的还原和Cr的重新释放；干湿交替较淹水处理对固化/稳定化体系的影响相对较小. 研究显示，水分胁迫可提高固化/稳定化修复后土壤Cr的浸出浓度、改变赋存形态，但其浸出浓度远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》和HJ/T 301—2007《铬渣污染治理环境保护技术规范(暂行)》规定的浸出液浓度限值；鉴于外界环境胁迫的长期性和复杂性，以及当前“一评定终身”的效果评估管理模式对未彻底清除污染物场地后期监管的无力性，持续关注和系统管控是实现固化/稳定化修复后场地可持续安全利用的必要途径.      

铬污染土壤的稳定化处理及其长期稳定性研究

利用不同投加比例的FeS、FeSO4、Fe0和Na2S2O4,分别对铬污染土壤进行处理,通过土壤浸出浓度和六价铬含量的测定,考察这4种还原剂对铬污染土壤的短期(3 d、28 d)和长期(1 a)稳定作用.结果表明,将FeS和Fe0直接用于铬污染土壤的稳定化时,由于其溶解度很低,稳定效果不好.而FeSO4对铬污染土壤的稳定化具有很好的效果,可以在短期内降低总铬和六价铬的浸出浓度,减少土壤中的六价铬含量,且其效果随着投加浓度的增加而提高.在长期稳定过程中,由于铁的氢氧化物的逐渐形成,其稳定化效果进一步提高.Na2S2O4同样有利于铬污染土壤的稳定化.在适当的投加比例下,FeSO4和Na2S2O4对土壤pH值影响很小,维持在6~8.     

不同水分条件下铁基氧化物对土壤砷的稳定化效应研究

应用等温吸附试验及室内模拟培养的方法,研究了Fe2O3、Nano-Fe2O3和铁锰双金属氧化物(FMBO)等铁基氧化物对砷的吸附特性和对不同含水量土壤中砷的稳定化效应.从等温吸附试验结果来看,3种铁基氧化物对As(V)和As(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学方程,12 h后基本达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir方程,FMBO对As(V)和As(Ⅲ)的吸附容量显著大于Fe2O3和Nano-Fe2O3,且对As(Ⅲ)的饱和吸附容量大于As(V),能够起到氧化和吸附的双重作用.从对不同含水量土壤中砷的稳定化效果来看,Nano-Fe2O3和FMBO在风干和田间持水量土壤中均能达到90%以上的稳定化效率,显著高于Fe2O3;在土壤水分饱和条件下,FMBO的稳定化效率仍保持在93.5%以上,且能够将土壤中As(Ⅲ)氧化成As(V),而Fe2O3和Nano-Fe2O3分别仅为29.4%、81.4%.3种铁基氧化物的添加会使土壤中砷的结合态发生变化,Fe2O3、NanoFe2O3主要使砷由F1非专性吸附态和F2专性吸附态向F4结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变,添加FMBO主要向F3无定形或弱结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变.总体看来,在非饱和状态的土壤,Nano-Fe2O3和FMBO均为良好的稳定化材料,而对于长期淹水的稻田或地下水位较高的地区,或者由于降雨造成土壤滞水等情况,FMBO可以作为一种优良的稳定化材料用于土壤砷污染修复.     

铁锰氧化物在不同水分条件下对土壤As的稳定化作用

本文以铁锰氧化物(Fe-Mn,FM)为研究对象,评估其在不同水分条件下对我国南方3种砷(As)污染土壤的稳定化修复效果.结果表明,添加一定比例(质量分数30%)水分对于抑制土壤As的毒性浸出具有积极作用,但水分过高(淹水条件)则会引发As的大量活化释放.淹水条件下,FM对As污染土壤具有明显的应用优势,能使韶关、河池和常德这3种土壤毒性浸出质量浓度均显著下降99. 00%以上,使其土壤有效态As含量分别显著降低55. 40%、40. 05%和16. 92%,并增加专性和非专性吸附态As向水合铁铝氧化物结合态的稳定化. FM能使韶关、河池和常德土壤有效态磷(P)含量分别降低0. 60%～6. 67%、15. 74%～50. 00%和32. 48%～40. 39%,这有可能会限制缺P区域农产品对酸性或中性土壤的P摄取. FM对3种供试土壤p H值影响的变化幅度仅为0. 04～0. 07,对土壤环境的影响非常小. FM在我国淹水As污染土壤稳定化修复领域具有较好的应用前景.     

负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤的稳定化机制研究

为探讨负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤中共存重金属的稳定化效果和迁移转化特征,以玉米秸秆和小麦秸秆为原材料,负载磷酸盐后在600 °C下无氧热解制备两种生物质炭材料,并将其用于重金属复合污染土壤中进行稳定化批处理试验. 结果表明:负载磷酸盐的玉米秸秆和小麦秸秆生物质炭材料可通过增加土壤中无定形铁、铝氧化物的含量而促进其对Cd的吸附,且负载磷酸盐后玉米秸秆生物质炭材料对土壤中无定形氧化物含量的增幅和游离态氧化物含量的降幅高于小麦秸秆生物质炭;同时,两种生物质炭材料均显著提高了土壤铁的活化度,进而有效控制了土壤重金属的生物有效性. 添加不同比例(如5%、10%和15%)的负载磷酸盐生物质炭均可降低土壤中Pb、Cd、Zn和Cu的迁移风险,并促进Pb的酸可提取态、铁锰结合态向有机结合态和残渣态转化,以及Cd、Zn和Cu的酸可提取态向残渣态转化. 两种负载磷酸盐生物质炭材料均可有效降低重金属的浸出浓度,10%及以上的添加量均可使Pb的浸出浓度降低98%以上. 15%的负载磷酸盐玉米秸秆生物质炭可使Cd和Zn的浸出浓度分别降低89%和47%,而15%的负载磷酸盐小麦秸秆生物质炭可使Cu的浸出浓度降低56%. 研究显示,施用10%~15%的负载磷酸盐生物质炭材料可显著降低重金属复合污染土壤中Pb和Cd的潜在环境风险,对矿区重金属污染土壤的安全利用具有参考和指导意义.      

污染场地六价铬的还原和微生物稳定化研究

通过采集苏州某化工原址场地铬污染土壤,首先加入石硫合剂使大部分六价铬[Cr(Ⅵ)]还原,再加入营养液促进土著微生物大量生长,利用微生物还原稳定化土壤中的铬.培养60 d后,通过毒性浸出、土壤中剩余Cr(Ⅵ)测定等实验确定稳定化效果,结果表明,加入5%营养液培养后,土壤毒性浸出液中Cr(Ⅵ)浓度由原来的8.26 mg·L-1降低到0.26 mg·L-1,降低了96.8%,总铬浓度由原来14.66 mg·L-1降低到0.63 mg·L-1,降低了95.7%.另外,通过高锰酸钾氧化实验和灭菌实验确定稳定化的持久性,高锰酸钾氧化后,仅通过还原处理的土壤浸出液中Cr(Ⅵ)由8.26 mg·L-1增加到14.68 mg·L-1,而经稳定化后的土壤浸出液中Cr(Ⅵ)降低到2.68 mg·L-1.稳定化后的土壤样品经紫外灭菌,发现微生物消亡后,对稳定化效果没有显著影响.因此,初步证明了高浓度高毒性的Cr(Ⅵ)污染土壤经初步还原后再经微生物稳定化治理是可行的,为Cr(Ⅵ)污染场地治理提供了一种高效低成本的修复技术.     

污染土壤中铅和镉稳定化修复效果评估方法比较

在重金属污染土壤稳定化修复实践中,通常采用不同的浸提方法测定土壤中重金属由高活性态向低活性态的转化情况,进而评估污染土壤中重金属的稳定化修复效果。采用硫酸硝酸(AA)法、TCLP法、DTPA法和连续分级提取法评估了污染土壤中重金属铅和镉的稳定化修复效果,比较了不同浸提方法评估结果的差异及相关性。结果表明:AA法、TCLP法和DTPA法对污染土壤中铅和镉的浸提量均随着稳定化材料投加量的增加而下降,采用不同浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的浸提量表现为DTPA法TCLP法AA法,且采用3种浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的浸提量与重金属活性态(B1)均呈极显著的正相关关系,与重金属潜在活性态(B2)和稳定态(B3)均呈极显著的负相关关系,污染土壤中铅和镉的浸提量变化可反映土壤中铅和镉由活性态向潜在活性态和稳定态的转化情况;随着稳定化材料投加量的增加,不同浸提方法得到的污染土壤中铅和镉的稳定化率有一定的差异,但变化趋势基本相似。     

铬污染场地修复技术研究及应用

综述了国内外铬污染场地修复技术的研究动态,探讨了铬污染修复技术研发的需求,重点讨论了铬污染土壤的主要修复技术如:土壤清洗技术、化学解毒技术、电动修复技术和稳定化技术等。并针对这些技术存在的不足,开发了化学解毒与稳定化联合技术,对山西某铬渣堆存场地中受污染土壤进行修复。结果表明:运用化学解毒与稳定化联合技术可以降低污染土壤中总铬和六价铬的浸出浓度,稳定效果好且能在工程实际中高效应用。     

铬污染土壤的药剂修复及其长期稳定性研究

利用不同投加比例的硫化钠及连二亚硫酸钠,分别对不同类型的铬污染土壤进行修复处理,通过土壤总铬及六价铬浸出浓度的测定,研究了供试药剂对铬污染土壤的短期(3 d)和长期(1.5 a)稳定化效果。结果表明:两种药剂对铬污染土壤的稳定化均具有很好的效果,可以在短期内快速降低总铬和六价铬的浸出浓度,其效果随着投加量的增加而提高。在长期稳定过程中,不同药剂不同投加量的的稳定化效果进一步提高,且保持稳定。     

富里酸改性FeMnNi-LDH对砷镉污染土壤的钝化修复

选用腐殖质活性组分富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出稳定层状FA@Fe Mn Ni-LDH复合材料,并运用于As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)复合污染土壤的钝化修复.通过小白菜盆栽实验研究了在不同砷镉复合污染水平及不同初始土壤pH值条件下,复合材料对土壤As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的钝化效果、各形态含量变化及对小白菜根部和地上部As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)转运、富集系数的影响,并进行相关性分析.结果表明,FA@Fe Mn Ni-LDH复合材料对As和Cd具有显著的同步钝化效果.当复合材料添加量由0%增加到1.0%,促进了土壤非专性吸附态和结晶铁铝氧化物结合态As向专性吸附态、无定型铁铝氧化物结合态和残渣态As转化,土壤可交换态Cd主要向残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd转化;土壤初始pH对As和Cd的钝化效果影响明显,酸性和中性土壤的pH分别增加了1.65和0.64个pH单位,土壤有效态As的降低率分别达到69.74%和63.31%,有效态Cd的降低率分别为60.25%和61.78%;小白菜的鲜重和株高随复合材料添加量的增加而提高,并...     

Fe3+负载凹凸棒土(Fe/ATP)结构表征及其稳定化修复镉(Cd)机制研究

以凹凸棒土(凹土,ATP)为原料,采用浸渍法制备Fe3+负载凹土(Fe/ATP),表征了其结构与形貌,研究了凹土和Fe/ATP对土壤中镉(Cd)的吸附效果,以浸出浓度作为稳定化评价指标,通过吸附前后凹土和Fe/ATP形貌等特征的变化探讨了稳定化修复Cd机制.结果表明,加入质量比20%的凹土和Fe/ATP,Cd的浸出浓度分别降低了45%和91%,说明Fe/ATP对土壤中Cd有显著的稳定化作用.形貌表征分析表明,凹土主要通过结构中的水、—OH基团和晶格缺陷来稳定Cd,而Fe/ATP对土壤中Cd稳定化作用可能主要来自—OH基团以及Fe—O中桥氧的贡献.凹土与氧化铁均为土壤中天然矿物,廉价易得且环境友好,制备方法简单易实现,该复合材料用于Cd污染土壤的稳定化修复具有较好的应用前景.     

水分管理对稻田土壤铁氧化物形态转化的影响及其与镉活性变化的耦合关系

稻田土壤水分管理过程中铁氧化物的形态转化对土壤镉（Cd）活性和水稻Cd累积具有重要影响.以西南地区紫色水稻土为研究对象,通过室内培养试验,探讨了淹水管理方式（持续淹水,CW;干湿交替,DW）联合铁氧化物（针铁矿,G-Fe;铁粉,Fe）施用对Cd污染土壤的pH、氧化还原性质（Eh、pe+pH）、铁氧化物形态转化和Cd有效性变化的影响,分析了水分管理驱动下铁氧化物形态转化与土壤Cd活性演变的耦合关系.结果表明CW管理可显著降低土壤Cd有效性,淹水93 d后DTPA-Cd降低了17.7%~39.2%,CW联合Fe或G-Fe施用显著提升了对土壤Cd的钝化效果,其中G-Fe短期钝化效果好,淹水14 d后DTPA-Cd的含量较对照降低24.3%,而Fe则可持续钝化土壤Cd,淹水93 d后DTPA-Cd的降幅为39.2%,干湿交替下施用铁氧化物则对土壤Cd无钝化效应.相关性分析表明,无定形铁（Fe_o）的形成（P<0.01）是驱动土壤Cd有效性变化的主要原因：CW使土壤pH逐渐降低并稳定在7.4左右,且土壤保持还原状态,促进了土壤铁氧化物由结晶态（Fe_c）向Fe_o转化,进而促使Cd由可交换态向铁锰结合态转化,并最终导致Cd有效性降低;CW联合Fe、G-Fe施用显著提升了Fe_o的含量和比例,从而强化了对土壤Cd的钝化效果.研究结果揭示了水分管理联合铁氧化物施用对稻田土壤Cd活性的调控效应和机制,为Cd污染稻田土壤安全利用中水分优化管理和含铁钝化剂施用提供了科学依据.     

热脱附-稳定化工序对土壤镉稳定化效率的影响

热脱附-稳定化是修复重金属-有机物复合污染土壤的主要工艺。由于热脱附对土壤重金属有“活化”和“固化”的双重作用,因此,热脱附-稳定化工序会影响重金属的稳定化效率。以含镉(Cd)的复合污染土壤为研究对象,从浸出率、形态分布、微观形貌3个层面,分析热脱附-稳定化(T-S)和稳定化-热脱附(S-T)工艺对Cd稳定化效率的影响。结果表明：S-T工艺浸出率(42.26%)低于T-S工艺(52.11%);由于Cd“活化”“固化”与稳定化作用,S-T工艺处置的土壤Cd弱酸提取态和残渣态比例分别是T-S工艺的0.75,1.4倍,形态更趋于稳定分布;电镜扫描(SEM)显示,S-T工艺比T-S工艺处置后土壤颗粒结晶更为显著,说明土壤Cd的稳定化效果更好。