活化过硫酸钠去除长期污染土壤中的TPH

探讨了利用过硫酸钠氧化修复实际污染场地长期高浓度石油类(TPH)污染土壤的可行性。研究了过硫酸钠的活化方式、添加量、添加方式、土壤初始p H等因素对TPH降解效率的影响,并采用探针化合物研究了活化过硫酸钠对TPH的氧化去除机制。结果表明:Fe~(2+)活化方法对TPH去除效果最好,反应24 h最高去除率达40.8%;碱活化效果次之,去除率可达35.2%;过氧化氢活化效果一般,去除率为21%左右;热活化效果较差,去除率仅为15.6%。Fe~(2+)活化过硫酸钠去除土壤中TPH的反应在5 min内基本完成,最佳过硫酸钠用量为2.5 mmol·g-1土,过硫酸钠/硫酸亚铁/柠檬酸投加量之比为4∶1∶1,一次添加氧化剂的方式较多次添加效果好。实验场地土壤初始p H对TPH降解效果影响不大,自由基探针实验证实反应中硫酸根自由基、羟基自由基、还原性物质的存在。对于本场地污染土壤的修复,利用Fe~(2+)活化过硫酸钠修复是较为有效、快速的方法。     

添加天然沸石和石灰对土壤镉形态转化的影响

采用土壤培养实验,研究镉污染土壤中添加沸石、石灰及两者配施对土壤pH值和土壤镉形态变化的影响。结果表明,土壤pH值随沸石用量的增加而增加,随培养时间呈现先增加后下降并逐渐趋于稳定的趋势,但均高于对照。高剂量石灰的处理对土壤pH的影响最大,与对照相比土壤pH提高了3.33个单位。在土壤5~50 d培养过程中,石灰处理的土壤交换态镉含量呈现先逐渐降低而后略有升高的趋势,其余处理均呈下降趋势。培养50 d后,高剂量的沸石、石灰及高剂量沸石与石灰配施处理的土壤交换态镉含量从5 d时的67.54、61.95和55.56 mg/kg降低至54.65、49.93和45.96mg/kg。相关分析表明,不同培养时期交换态镉含量与土壤pH值呈负相关关系。在10个处理中,L2Z3(石灰2 g/kg土和沸石60 g/kg土)组合处理效果最好,使土壤交换态镉含量下降了34.68%,碳酸盐结合态镉含量上升了4.30%,铁锰氧化结合态镉含量上升了16.97%,有机结合态镉含量上升了1.31%,残渣态镉含量上升了12.11%。     

化学预氧化-生物强化-生物刺激对土壤中菲降解的联合效应

通过室内实验,探究了低浓度过硫酸盐预氧化耦合生物强化或生物刺激技术处理下土壤中菲的降解率和修复效应。结果表明,浓度为0.1 mmol·g~(-1)、温度为50℃热活化的过硫酸钠对土壤中菲7 d的降解率为22.7%。预氧化后,加入高效降解菌和营养物质,强化微生物对菲的降解,继续培育21 d,最终降解率较第7天可提高8.08%～18.59%。同时添加高效降解菌和营养物质N,对土壤中菲的降解促进作用最强,最终降解率可达41.29%,较仅进行化学氧化的对照组和仅进行微生物降解的对照组分别提高17.44%和22.86%,较预氧化后不进行微生物强化的对照组提高12.9%。降解期间,土壤微生物数量和pH呈先下降,后上升趋势,最终维持在相对稳定水平。相关性分析结果表明,土壤中菲的降解率与氧化剂和营养物质N的添加呈显著正相关,土壤微生物数量与pH呈正相关,与氧化剂呈负相关,土壤pH与氧化剂及营养物质P呈负相关。研究结果证实了化学预氧化耦合生物强化和生物刺激技术能有效促进微生物对菲污染土壤的修复。     

生态利用模式对油气田外排水中典型污染物在荒漠土壤中迁移和转化的影响

西北地区干旱缺水,但油气田外排水产量却呈逐年增加的趋势,外排水生态利用是解决西北地区水资源短缺和外排水处置矛盾的有效策略之一。为此,探究了在湿地和灌溉生态利用模式下水中典型耗氧有机物(以COD计)和石油烃(petroleum hydrocarbon)在荒漠土壤中的迁移和转化规律。原位土壤分层土柱实验结果表明,2种利用模式均会导致土壤中总有机碳(TOC)的含量有不同程度的下降,外排水COD的升高会减缓土壤TOC的流失,但会改变土壤TOC的组成。土壤微生物可有效消减外排水中COD,降低其向土壤深层迁移的风险。TPH易在土壤表层发生累积,但低浓度TPH排放的灌溉模式有利于减少土层中TPH的累积。湿地模式下由于水流量大,增加了TPH向地下水迁移的风险。土壤微生物对TPH的降解率可达15%,并导致C₂₅以下的TPH相对含量显著降低,但C₂₆以上组分的TPH相对含量则有所提升,原因在于短链TPH易被微生物降解,长链TPH不易降解并形成累积。以上研究结果可为油气田外排水生态利用可行性提供数据参考。     

生物通风技术修复柴油污染土壤的土柱模拟实验

生物通风技术是将土壤气相抽提和生物降解结合起来的原位强迫氧化降解方法,对于修复因地下储油罐泄漏引起的土壤污染具有广阔的应用前景。通过室内土柱模拟柴油泄漏污染土壤,分析了不同历时残余总石油烃(total pe-troleum hydrocarbon,TPH)的平衡分布规律以及土壤中不同深度柴油量、总柴油量的变化。结果表明:(1)各柱残余TPH剖面分布差异的原因受土柱的初始装填情况的影响较大;(2)残余TPH平衡分布曲线呈双峰型的土柱,柴油的去除主要以挥发作用及生物降解作用为主;(3)挥发作用主要是由通风孔隙体积数及土壤含水率来影响的;重力作用则主要是由初始油浓度、土壤含水率、C∶N∶P影响的;除通风方式外,其余4个因素都对生物降解作用有影响;(4)初始油浓度较大,土壤含水率较小的柱8和柱11,生物降解作用最明显,柴油去除效果最好。该成果可为生物通风过程的强化提供理论依据。     

氯苯污染土壤低温原位热脱附修复

为了考察低温原位热脱附技术对土壤中氯苯的修复效果,以土壤中氯苯为目标污染物,控制热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率,对不同条件下土壤中的氯苯进行测定分析,研究其对热脱附效果的影响。结果表明:原位热脱附过程中土壤温度变化以加热棒为中心,随着距离增加而呈现时间和空间上的滞后效应;原位热脱附设定温度越高,土壤修复效果越好,当土壤设定温度为100℃时,90%土壤样品氯苯去除率达99%以上,与设定温度130℃修复效果相当;土壤粒径越小,其比表面积大,对污染物吸附效率越高,所需热脱附时间越长;含水率影响氯苯在土壤中的挥发速率、有效孔隙率和透气率,含水率过高或过低都不利于氯苯污染土壤原位热脱附修复。热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率对低温原位热脱附技术去除土壤中氯苯的效果具有较大的影响。     

镉污染胶东棕壤的电动力学修复研究

在Cd污染的胶东棕壤土体两端加以1 V/cm的直流电压梯度进行电动力学修复.考察了电动力学修复过程中阴阳极电解液pH、电渗流量和电流密度的变化,并将处理后的土体分6段进行了分析,主要参数为pH、电导率、土壤中Cd的浓度及其形态分析.结果表明,经过445.0 h的电动力学修复,阳极附近3段土壤中Cd的去除率分别达到98.19%、97.01%和96.24%;阴极附近3段土壤中出现了Cd富集现象,且pH为5.88的土壤段Cd的富集率最高.     

铜污染场地土壤的原位电动强化修复

电动修复技术是一种新型的污染土壤修复技术,相关的理论和实验室小试研究较多,但鲜见野外现场条件下的原位修复研究。本研究以某电镀厂铜污染区为修复对象,以可生物降解的络合剂乳酸和柠檬酸为阴极池增强试剂,考察在原位条件下电动修复技术对土壤中铜的去除效率,并评估修复过程的电能消耗。结果表明:在电压梯度7.5 V·m~(-1),阴极池乳酸和柠檬酸浓度为0.5 mol·L~(-1),处理24 d(乳酸处理)和17 d(柠檬酸处理)的条件下,乳酸处理较柠檬酸处理电流要高、且阴阳极池溶液和土壤的pH、电导率变化要小;乳酸处理后土壤铜含量明显下降(阳极和阴极附近土壤铜去除率分别为52.6%和35.7%),而柠檬酸处理条件下阳极和阴极附近铜的去除效率分别为27.2%和~(-1)7.5%,这可能与其较低的电流和较短的处理时间有关。与现有文献比较,乳酸处理总能耗(15.7 k Wh·m~(-3))处于较低水平,而Cu的去除率处于较高水平(35.7%~52.6%),优于文献报道的电动修复去除效率和电能消耗。     

电渗脱水对污泥性质及结合水含量的影响

为探究电渗脱水对污泥理化性质及内部结合水的影响,采用电渗脱水技术处理机械脱水后的污泥,研究了电渗脱水后污泥的含水率、pH、总氮、总磷及结合水的含量变化。结果表明,随着脱水实验的进行,污泥的含水率均呈下降趋势,其中阳极下降最快,最低含水率可降至50.4%。阴极pH上升至9.1,中部变化不明显,而阳极持续下降至5.8。总氮含量表现为阴极和中部缓慢上升,而阳极持续下降;总磷含量的变化为阳极缓慢上升,而阴极和中部持续下降。电渗脱水后污泥中结合水含量较原泥降低,其中阳极结合水含量最低,结合水与干物质的质量之比由初始的2.67降低至0.76。同时发现,结合水含量越少,其所需的融化热就会越高,脱除难度越大。     

生物强化处理石油污染土壤理化性质和微生物学特性的纵向分布特征

采用原位强化生物修复技术对某区块石油污染土壤进行为期16个月的生物修复,考察了处置后污染土壤理化性质、微生物学特性以及石油烃组成的纵向分布特征。实验结果表明,经过修复后各土层的石油烃去除率是表层土IN-3(50.42%)中层土IN-2(23.54%)底层土IN-1(10.51%);IN-1处于缺氧环境,存在硫酸盐还原和反硝化作用,使得土壤pH值从7.86±0.03降低至7.27±0.03,土壤总氮从2.53±0.13 g/kg降低至0.77±0.04 g/kg;厌氧菌的种群数量是IN-1(10.43±0.71×104CFU/g)IN-3(6.74±0.39×104CFU/g)IN-2(5.15±0.42×104CFU/g),放线菌数量与石油烃含量显著负相关(r=-0.989,p=0.0110.05);IN-3对饱和份和芳香份的降解率最高,分别达到了70.27%和54.52%,远高于IN-2和IN-1;模拟蒸馏结果表明,IN-3正构烷烃得到了很大程度的去除,缺氧的IN-1对正构烷烃去除得较少;厌氧菌数量与胶质和沥青质去除率之间成正相关关系,对于污染源较为分散的污染区域,采用原位生物强化修复时可以考虑引入厌氧修复。     

电解液对直流电场处理石油污染土壤的影响

直流电场处理石油污染土壤技术是一种发展中的土壤修复技术,有诸多优点。在该修复过程中,电解液的成分、电解液p H值控制对通过土壤的电流、土壤含水率、土壤含油率产生了影响。直流电场处理中通过土壤的电流与电解液成分、电解液p H值、土壤电导率和土壤湿度等因素密切相关。采用直流电场处理石油污染土壤效果明显,最低石油去除率达到73.6%。当电解液为0.1 mol/L的Na2CO3时,通过调节p H值,可使通过土壤的电流达到1.6 A、土壤电导率达到0.9S/m。处理后阴极、阳极和中间3个位置的土壤含油率分别从0.4672%降到0.0696%、0.0684%、0.0625%,石油去除率达到了85.1%。     

不同质量比的膨松剂对家庭生物有机垃圾堆肥的影响

为解决家庭生物有机垃圾堆肥反应中含水率高、含有机质多等问题,选择秸秆作为膨松剂对家庭生物有机垃圾进行堆肥处理,重点研究添加不同质量比的膨松剂对堆肥反应中堆体温度、含水率、有机质、pH、电导率及堆料质量减少率等评估堆肥质量参数变化的影响.结果表明,添加质量分数为5%、10%及20%的膨松剂的堆肥反应在第2天堆体温度超过55℃,并持续3 d以上,而添加质量分数为30%的膨松剂堆肥由于其含水率较低(约55%)在整个堆肥反应中堆体温度都低于55℃;堆肥1周内,有机质及含水率下降显著;添加20%膨松剂堆肥的堆料质量减少率最为明显,达39.6%;堆肥反应中,pH在5.5～8.5,在腐熟期pH趋于稳定,呈弱碱性;电导率随堆肥进行呈上升趋势,4种不同质量比膨松剂堆肥产品的电导率均位于1.88～1.96 mS/cm,可以安全使用.     

柴油污染包气带的气相抽提影响因素

气相抽提(SVE)是一种经济、高效的土壤原位修复技术。为了研究介质、介质含水率和通风方式对SVE去除效率的影响,并探讨实验运行过程中包气带不同深度柴油浓度的变化规律,实验利用了有机玻璃柱模拟包气带环境,开展柴油污染的SVE实验。结果表明,对于不同介质,SVE去除粗砂中柴油的效率高于中砂;不同含水率,含水率为1%的粗砂中柴油的去除率大于含水率为12%的粗砂;不同的通风方式,连续通风的效率大于间歇通风。此外,不同深度介质均出现柴油浓度先升高后降低的趋势。     

高浓度铬污染土壤水浸泡与电动修复联合处理实验

对含铬量为2 142 mg/kg的铬污染土壤首先使用蒸馏水进行6轮浸泡试验,然后再进行电动修试验。土壤经过浸泡、通电24 h和72 h处理后总铬的去除率分别为:47%、61%和70%,表明预浸泡可以显著降低电动修复的负荷从而降低整个土壤修复费用。电动修复过程中对土壤两端的温度进行了测量以间接反映土壤电阻的分布和变化情况。结果显示土壤电阻逐渐上升,从阴极端开始逐渐过渡到阳极端,60 h之后达到最高值并保持稳定。电动修复的电流效率随土壤中铬浓度的降低而下降。此外,浸泡和电动修复均导致整个土壤和各断面铬浓度分布不均匀性增大。     

强化生物通风修复过程中柴油衰减规律及其影响因素研究

强化生物通风技术对于修复因地下储油罐泄漏引起的土壤污染具有很大的应用前景。通过室内土柱模拟柴油泄漏污染土壤，从土柱中总石油烃（total petroleum hydrocarbon，TPH）剖面分布随时间的变化及降解模式角度，分析了其自然衰减和强化生物通风过程。结果表明：初始柴油浓度直接影响着各柱在自然衰减和强化生物通风过程中柱内的残余TPH平衡分布曲线的形状和浓度峰值位置；在前期自然衰减过程中（约1个月），当土壤中的柴油浓度为5 000～40 000 mg油/kg土时，整个柱内TPH变化的主要原因是重力扩散迁移的结果；当土壤中的柴油浓度≤5 000 mg油/kg土时，其TPH的变化不仅是重力扩散迁移作用的结果，生物降解作用也存在；通风约2个月后，抽提作用对于保持土柱上部柴油浓度稳定变化的意义较为突出。     

3种环保型淋洗剂对重金属污染土壤的淋洗效果

采用振荡淋洗法研究衣康酸(IA)、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)和衣康酸-丙烯酸共聚物(IA-AA)在不同因素影响下对污染土壤Cd、Pb和Zn的淋洗效率。结果表明:3种淋洗剂对土壤Cd、Pb和Zn的去除率随其浓度增加而快速上升,随pH增加呈迅速下降和先升高后降低2种趋势,随淋洗时间总体呈上升趋势;3种淋洗剂在浓度为0.15 mol·L-1且pH为3时,对Cd和Zn去除率最高(39.34%~65.65%);在相同浓度和pH为5条件下对Pb的去除率最高(22.05%~50.62%)。其中IA-AA对Cd、Pb和Zn的去除率分别可达65.65%、50.62%和44.92%。它们去除的主要重金属组分为酸溶态、可还原态和部分可氧化态,且经IA和IA-AA淋洗的土壤养分损失相对较小。因此,IA-AA是修复Cd、Pb和Zn复合污染土壤有工程应用前景的淋洗剂。     

金矿区高浓度砷污染土壤的稳定化处理

以粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、硫酸亚铁(Fe_2SO_4)和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)为稳定剂对矿区高浓度As污染土壤进行处理,通过土壤理化性质、重金属形态和浸出浓度变化等综合评估稳定剂对高浓度砷污染土壤的稳定化处理效果。结果表明,添加稳定剂可以提高土壤pH值、有机质含量和阳离子交换量。粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、硫酸亚铁对土壤中的As有较好的稳定化作用,其中硫酸亚铁对土壤中As的稳定效果最好。同时添加10%粉煤灰、10%干化污泥和1%硫酸亚铁后,土壤中可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰氧化物结合态As、有机结合态As含量显著降低,降幅分别为62.3%、55.2%、29.6%、58.2%,残渣态As含量增加8.1%。添加粉煤灰、干化污泥、硫酸亚铁能显著降低土壤中As的浸出浓度,而添加KH_2PO_4会使土壤中As浸出浓度增加,移动性增强。当同时添加10%粉煤灰、10%干化污泥、1%粉碎花生壳和1%硫酸亚铁后,As浸出浓度最低(0.93 mg·L~(-1)),稳定效果最好,稳定化效率达到了74.8%。土壤中As的浸出浓度与可交换态As和碳酸盐结合态As呈显著正相关,与残渣态As呈显著负相关,可交换态As、碳酸盐结合态As和残渣态-As含量是影响土壤中As浸出浓度变化的主要因素。     

超声波净化石油污染土壤实验研究

为研究超声波技术处理石油污染土壤的影响因素,选取了土壤含油量、土水比、土壤类型、超声处理时间和超声功率5个因素进行了具有交互作用的正交实验,并讨论了各因素对土壤中石油污染物清除率的影响。实验结果表明超声波对土壤中石油污染物的净化效果明显,总石油烃(TPH)的清除率在23.0%到77.3%之间,土壤类型对净化效果的影响最为显著,粘土中的TPH清除率显著低于砂土。由超声空化引起的解吸作用和真空抽滤是实验过程中土壤TPH减少的主要途径。研究结果表明超声波技术用于石油污染土壤修复是可行并且有效果的。     

土壤中铬电动修复过程及影响因素

实验筛选出阳极pH、阴极pH、电压梯度、电极形状4种影响因素,以黏土为研究对象,设计正交实验和对比实验研究铬的电动修复过程。结果表明,最重要的影响因素为电压梯度,其他影响因素重要性排序为阳极pH、阴极pH、电极形状;在电压梯度为1.5 V·cm~(-1)下,以去离子水作为电解质,分别控制阴极和阳极pH在11和3,取得很好的去除效果,144 h后铬迁移率达到80.9%。总铬和六价铬分布规律类似,从阳极到阴极呈现逐渐下降的趋势。经过电动修复后土壤中水溶态铬比例减少,可氧化态和残渣态比例增大。铬电动修复控制系统在微电流范围内可取得很好的去除效果。     

重金属Pb、As污染土壤的稳定化修复评价方法研究

稳定化修复是广泛应用的土壤修复技术之一,然而目前对该项技术修复效果的评价方法并不完善。鉴于此,提出分层原位取样的淋溶实验及外源污染的截留柱实验作为评价方法,分别评价稳定化修复过程中重金属在土壤中的迁移风险和稳定化修复的适应性。结果表明,稳定化修复后5cm深度土壤浸出液中As和Pb浓度分别降低了92.6%和98.4%;而稳定剂对于25cm深度土壤中的Pb、As截留效果不同,稳定化修复后的As污染土壤对Cd有较好的截留效果,而稳定化修复后的Pb污染土壤对于Cd的截留能力低于对照组。基于淋溶实验和截留柱实验的评价方法具有良好的应用前景。