超积累植物与煤在混烧过程中重金属的迁移特性

通过在管式炉中进行了煤与超积累植物——伴矿景天的混烧实验,主要研究了不同燃烧温度、不同氮氧比气氛以及煤与伴矿景天的不同混合质量比对混烧过程中重金属(Cd、Zn与Pb)迁移情况的影响,并应用XRD技术分析灰渣中重金属的存在形式。实验分析表明:升高温度能在不同程度上增强Cd、Zn与Pb的挥发,提高其在飞灰中的含量;与单独燃烧伴矿景天相比,煤与伴矿景天混烧更有利于Cd和Zn保留在底渣中,但不利于Pb保留在底渣中;对于不同氮氧比气氛而言,Zn和Cd在底渣中的含量随着气氛中氧气含量的提高而升高,而气氛对Pb的影响是随着氧气含量的增加,Pb在底渣的含量是先增加后减少;当煤在混烧中的比例较高时,Cd更多向飞灰迁移,Pb和Zn则更多地残留于底渣。     

长沙市夏季大气颗粒物中重金属的形态及其源解析

对长沙市高开区、经开区、开福区以及马坡岭4个采样点夏季的大气颗粒物(TSP)浓度以及颗粒物中的重金属元素Cu、Zn、Mn、Pb和Cd的浓度和形态分布进行了研究分析,利用污染因子(Cf)对重金属元素的可保持能力进行了评价,并利用因子分析方法(PCA)分析TSP中重金属元素的主要来源。结果显示长沙市夏季TSP平均浓度为220.7μg/m3,表明长沙市颗粒物污染较严重。TSP中重金属元素浓度大小顺序为:ZnPbCuMnCd。从形态分布来看,大约63.3%~89.0%的Cu主要存在于可氧化态(F3),而Mn在这一态中分布最少。元素Zn、Cd则主要分布在弱酸提取态,分别占了70%和35%。Pb主要分布在残渣态,大约为24%~43%。由污染因子计算可知Cu、Cd和Zn比Mn、Pb有更高的迁移性。     

淹水对土壤重金属浸出行为的影响及机制

为了明确淹水对土壤重金属浸出行为的影响及其作用机制,以实际场地重金属污染土壤为研究对象,开展了淹水实验。对淹水过程中土壤重金属的浸出浓度、氧化还原电位、pH、铁氧化物浓度及重金属形态等相关指标进行测定了分析。结果表明,淹水后,重金属浸出浓度随淹水时间呈现先增长后降低趋势。淹水初期(30 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别增加了6.71%、4.03%、3.56%和4.55%。pH降低、有机质降解和铁氧化物还原溶解是导致重金属浸出浓度升高的主要原因。随淹水时间的持续增加,重金属浸出浓度逐渐降低并于90 d时趋于稳定。淹水结束时(180 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别降低了23.78%、16.78%、15.48%和15.45%。重金属形态分析表明,淹水促使重金属赋存形态由酸可提取态转化为可还原态和可氧化态,降低了重金属活性;矿物成份分析证实了金属硫化铜物相的生成。新形成的无定形氧化铁对重金属的吸附作用和硫化物与重金属的化学沉淀作用是重金属浸出浓度降低的主要机制。该研究为淹水条件下重金属污染土壤风险控制提供了依据。     

电絮凝法处理重金属底泥清淤尾水

采用电絮凝法处理湘江霞湾港重金属底泥清淤尾水,研究了电极转换方式、起始p H值和电流密度对尾水中各污染物去除效果的影响。实验结果表明,采用先由铁作为阳极反应20 min,然后转换铝作为阳极反应10 min的组合方式,当起始p H值为6,电流密度为100 A·m-2时,Cd、Zn、Cu、Pb、Hg、As、NH+4-N和TP的去除效率分别可以达到99.2%、98.6%、99.3%、98.4%、99.5%、99.7%、84.8%和95.9%。电絮凝法去除尾水中重金属的主要机制是分布于悬浮物中的重金属主要通过疏松态铝的絮凝以及氢气的气浮作用去除,而分布于过滤液中的重金属主要以其氢氧化物沉淀去除。     

淮南潘集矿区农田土壤重金属污染特征及在小麦中累积特征研究

为探究淮南潘集矿区内农田土壤和小麦中重金属的污染状况,选取了16块研究样地,测定其农田土壤和小麦不同部位中Cu、Zn、Pb、Cd、As含量,利用生物富集系数(BCF)和转运系数(TCF)分析重金属在小麦中的迁运行为,并进行重金属化学形态分析和潜在生态风险指数分析。结果表明,矿区农田土壤Zn、Pb浓度平均值低于背景浓度,Cu、Cd、As浓度平均值分别是背景浓度的1.03、4.17、1.81倍。5种重金属的化学形态以残渣态为主,Cu、Zn、Pb、Cd、As的残渣态质量分数平均值分别为47.44%、50.33%、43.36%、46.84%、98.86%。矿区农田土壤重金属综合潜在生态风险指数处于轻度或中度等级,相对较轻,主要贡献重金属是Cd。Cu、Zn易于富集在小麦地上部分,Pb、Cd、As大部分富聚在地下部分。     

金矿污染河流的水体和沉积物中重金属分布特征及生态风险评价

金矿开采导致严重的水体和沉积物重金属污染。采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP/MS)分析了金矿开采区河道32个采样点的水体和表层沉积物样品,研究了水样的溶解态及颗粒态重金属(As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn)组成;通过分步化学提取法研究了各重金属在沉积物中的地球化学形态组成,利用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价了河流沉积物中重金属污染状况。结果表明:水体中Cu、Zn、As主要以溶解态存在,Pb、Cr、Cd以颗粒态为主。水体中重金属元素形态分布主要受点源污染排放影响。沉积物中,Cd浓度较低;As、Zn主要以氧化物结合态、有机物结合态和残渣态存在;Pb、Cr、Cu以有机物结合态和残渣态为主。结合地累积指数和潜在生态风险指数分析表明,Cd和Cu为主要的风险元素。     

医疗垃圾焚烧飞灰重金属形态分析

利用原子吸收光谱仪分别对医疗垃圾焚烧飞灰重金属含量和重金属形态及其随颗粒度分布特性进行了分析,结果表明,飞灰中Cd、Zn、Pb等的浸出浓度远超标与这些重金属的可交换态和碳酸盐态含量较高有关;飞灰颗粒度主要在96 μm以下,96～150 μm的颗粒中Cd、Pb含量最高,且Zn、Cd的形态以可交换态为主.     

铅锌厂重金属污染土壤的螯合剂淋洗修复及其应用

为探讨螯合剂淋洗法在修复铅锌厂周边重金属污染土壤的修复效果及淋洗后土壤利用价值,研究采用振荡淋洗的方法比较了乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸三钠盐(NTA)、[S,S]-乙二胺-N,N-二琥珀酸三钠盐(EDDS)乙二醇-双-(2-氨基乙醚)四乙酸(EGTA)4种螯合剂对不同污染程度土壤中Cd、Cu、Zn、Pb的去除效果,并用BCR连续提取法分析了淋洗前后土壤重金属形态的变化,最后通过黑麦草盆栽实验及土壤酶分析,探讨了土壤经淋洗后的利用价值。结果表明,4种螯合剂中EDTA对Cd、Cu、Zn和Pb的去除率比其他螯合剂的去除率高,其中对高污染土壤4种重金属离子的去除率最大,分别为Cd 90.98%、Cu 42.10%、Zn 56.98%和Pb 52.03%,4种重金属中Cd的去除效果分别为EDTANTAEDDSEGTA;EDTA能有效去除酸溶态、可还原态土壤重金属,而对可氧化态和残余态土壤重金属作用效果不明显;EDTA淋洗土种植黑麦草后土壤脱氢酶、碱性磷酸酶和β-葡糖苷酶活性均高于NTA淋洗后土壤中酶活性。综合考虑淋洗效率、淋洗剂的成本和利用价值等因素,可以认为,采用EDTA和NTA淋洗修复重金属污染土壤具有一定的实用性,并以EDTA效果较佳。     

重金属复合污染土壤稳定化研究及效果评价

用自制稳定化试剂CTS-AC01试剂对广西河池某砒霜厂遗址As、Cd、Pb、Zn复合污染土壤进行稳定化研究并进行效果评价。结果表明:(1)CTS-AC01试剂可以降低土壤中重金属的毒性特征浸出程序(TCLP)浸出液浓度,使As、Cd、Pb、Zn的稳定效率分别达到87.7%、93.7%、90.9%、99.5%;(2)经过20次模拟淋溶,淋溶液中As、Cd、Pb、Zn的质量浓度分别为0.199、0、0、0.017mg/L,除As浓度超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅴ类水质标准外,其他3种重金属均已达标;(3)通过土壤中重金属形态分析发现,稳定化主要是将可交换态和氧化结合态向残渣态转化,但20次模拟淋溶对土壤中重金属形态的影响不大,更长期的淋溶作用有待进一步研究。     

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。     

EDTA/纳米羟基磷灰石联合修复重金属污染土壤

土壤淋洗可能导致残留重金属活化,采用淋洗/钝化联合修复重金属污染土壤可在一定程度上减少这一影响。研究了EDTA淋洗、纳米羟基磷灰石钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率、TCLP浸出浓度、化学形态分布的影响,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和生理毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复进行了评价。结果发现,EDTA淋洗对Pb和Cu的洗脱效果较好,对Zn浸出浓度的削减率较高。当EDTA投加量为2 g·L~(-1)时,Zn的浸出浓度降低了70.40%。纳米羟基磷灰石对Pb和Zn具有较好的钝化效果,对Cu和Cd的钝化作用相对较弱。当纳米羟基磷灰石投加量为2%时,Pb浸出浓度削减率高达89.65%。淋洗/钝化联合修复大幅度降低了Pb和Cd的浸出浓度,降低了可还原态Cu残留量、可还原态和残渣态Cd残留量,以及弱酸提取态和可还原态Zn、Pb残留量。当EDTA和纳米羟基磷灰石投加量分别为1 g·L~(-1)和1%时,土壤重金属总环境风险削减率达到74.12%。EDTA对土壤中Cu和Cd的洗脱效果较好,后续钝化修复作用有限,Pb和Zn则可通过淋洗/钝化联合修复大幅度提高削减环境风险削减率。     

EDTA在铅污染土壤治理中的优化处理方法

为了探究EDTA在土壤重金属污染治理中的优化处理方法,采用湿筛和水中重力沉降的方法,从人工Pb污染土壤(原土)中分离提取砂土、粉土和粘土,分析讨论了EDTA对土壤中Pb的去除效果,并从EDTA清洗前后土壤中Pb的BCR形态分布出发,分析了EDTA对不同粒径土壤中各形态Pb的去除效果。研究发现,实验用土壤中砂土、粉土和粘土含量分别为11.2%、75.6%和13.2%,EDTA浓度越高,土壤中Pb去除效果越好,且砂土中Pb最易被去除(~100%),粉土与原土其次(88.66%~96.50%),粘土最难被去除(64.78%~79.60%),但随着EDTA浓度增加,粒径对去除Pb的影响减弱。在土壤修复实践中,可通过利用不同浓度EDTA处理不同粒径土壤的方法达到优化效果。BCR形态分布说明外源性Pb进入土壤后主要以弱酸提取态和可还原态存在,EDTA清洗主要去除弱酸提取态和可还原态,粘土中的各形态去除率均最小。     

浙江省铅锌矿区土壤重金属污染及重金属超富集植物筛选

分别以浙江省境内富阳某铅锌矿区(FY)、淳安某铅锌矿区(CA)、诸暨某铅锌矿区(ZJ)和三门某铅锌矿区(SM)为研究对象,对铅锌矿区土壤的Zn、Pb、Cu、Cd 4种重金属污染状况及其上生长的16种优势草本植物的重金属富集特征进行了研究。结果表明,FY、ZJ和SM的土壤均受Cd、Zn、Pb重度污染,而CA的土壤受Cd、Zn、Cu重度污染。4个铅锌矿区的Cd污染最严重,其次为Zn污染。CA的伴矿景天(Sedum plumbizincicola)和ZJ的紫花香薷(Elsholtzia argyi)地上部Cd质量浓度分别为571.2、218.7mg/kg,且富集系数和转运系数均超过1,达到了Cd超富集植物的标准,表明这两种植物均可能是Cd超富集植物。     

燃烧条件对灰渣中重金属元素形态的影响

根据改进了的BCR连续提取法,重金属元素形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态,实验研究了不同燃烧温度、空气流量和燃烧气氛对燃煤重金属(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb)的形态分布和挥发特性的影响规律。结果表明:在原煤和灰渣中,各重金属元素均主要以稳定的残渣态存在;8种重金属元素的挥发性难易程度顺序为Pb、Cd、ZnAs、Cr、Ni、CuMn;燃烧温度从650℃升至1 050℃过程中,各重金属元素4种存在形态的逸出率逐渐升高,逸出率最低增大幅度为20%,最高达60%;随空气流量的增大,重金属元素的有机物结合态和残渣态加速分解和挥发,各重金属元素的逸出率不断增大;除元素Mn和Ni较易于在贫氧气氛中挥发外,元素Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb均在富氧气氛中比较易于挥发气化。     

超声强化茶皂素对污染土壤中重金属去除效果的影响

利用超声强化茶皂素修复土壤重金属,研究了淋洗剂浓度、淋洗方式及淋洗时间对土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的修复效果及修复前后土壤重金属的形态变化。结果表明:茶皂素对土壤Cu、Zn、Pb和Cd的解吸率随着茶皂素浓度升高而增大,最大解吸率分别为48.60%、35.10%、28.10%和45.60%。单独采用超声导致低解吸率,而超声辅助振荡能增加重金属的解吸率(26.3%～61.6%)并缩短达到平衡状态的时间。双常数方程和Elovich方程均能较好描述3种淋洗方式下重金属的解吸动力学过程,重金属的解吸过程是非均相扩散。超声辅助作用下可以活化土壤中的重金属,并通过振荡减少重金属的酸提取态和可还原态,从而减少重金属可迁移性和生物可利用性。     

调理剂对堆肥产品重金属生物有效性的影响

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素,因此,研究污泥堆肥化处理过程中重金属生物有效性,对污泥的农用具有重要意义。实验以城市污泥为原料,以菌菇渣和秸秆为调理剂,设置4个处理:A(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.4∶0.025)、B(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.3∶0.025)、C(污泥∶秸秆=1∶0.12)和D(污泥∶秸秆=1∶0.09),进行好氧堆肥实验,采用BCR顺序提取法测定各种形态的重金属,研究堆肥前后重金属形态的变化规律。结果表明,城市污泥中Cu、Ni、Pb和Cr主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低,而Zn和Cd主要以酸溶态和可还原态存在,生物有效性较高;堆肥过程显著降低了Cu、Zn、Ni和Pb的生物有效性,并改变了Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd的形态分布,使污泥中的Cu、Zn、Ni、Pb和Cd向着更稳定的可氧化态或残渣态转变;污泥经过堆肥处理后,Cu、Zn和Ni 3种重金属生物有效性关系为:ABCD,与其他处理相比,处理A残渣态的Pb和Cr增加比例较多,综合来看,处理A对重金属生物有效性的降低最为明显,重金属钝化效果最佳。     

铝铁电极联用电絮凝法处理Cu-EDTA络合废水

采用电絮凝法处理Cu-EDTA模拟废水,研究电极组合方式、初始pH值和氯化钠浓度3个因素对化学需氧量(COD)和Cu去除效果的影响。实验研究发现,当电极组合方式为2个铝阳极和2个铁阴极,起始pH值为3,氯化钠浓度为0.5 g/L,换极周期为40 min,反应时间为80 min时,COD去除率达到78.7%,Cu离子去除率达到99.9%。通过实验研究确定EDTA的去除机制主要是:酸性条件下的次氯酸氧化作用,碱性条件下的氢氧化物絮凝沉淀作用及单核态铝/铁与多核态铝/铁电荷中和作用,Cu的去除机制主要是氢氧化物的絮凝沉淀作用和铁电极的电沉积作用。     

微生物矿化修复重金属污染土壤

以选矿厂附近土壤为研究对象,分析了土壤中交换态重金属含量,As、Pb、Cd、Zn和Cu的交换态浓度为14.01、4.95、0.64、33.46和12.95 mg/kg。基于生物矿化原理,利用碳酸盐矿化菌生长代谢过程产生的脲酶来分解底物尿素,产生碳酸根离子,固结重金属离子,使得土壤中活泼的重金属离子转变为碳酸盐矿物态,降低其危险。研究了温度、pH和重金属离子对酶活性的影响,发现环境30℃温度有利于促进酶活性;在弱酸性条件下,底物分解量减少15%;重金属离子在低浓度时对脲酶活性影响不大,浓度提高后对酶活性抑制作用没有加剧。将制备好的微生物矿化修复制剂喷洒于1 000 m2的污染土壤中,实验结果发现,土壤中交换态重金属离子含量在0～20 cm范围内明显减少,As、Pb、Cd、Zn和Cu的交换态浓度分别减少至2.37、1.25、0.31、16.67和3.42 mg/kg。     

不同粒径垃圾焚烧飞灰金属形态分布比较研究

研究了华南地区某垃圾焚烧厂的除尘器飞灰的化学组成和粒径分布,并采用分级提取法对不同粒径飞灰中的重金属化学形态进行了研究。同时比较了华南、华东、西南地区以及台湾地区垃圾焚烧飞灰的筛下累积分布和不同粒径飞灰中各重金属组成。结果表明,飞灰的组要成分为：CaO、SiO2和SO3等;各地区75%的飞灰粒径都主要集中在38.5～75μm。华南地区各粒径飞灰中挥发性金属（Zn和Pb）含量明显高于其他金属。除Ni和Cr外,Cu、Zn、Pb和Cd含量随粒径减小呈先减少后增大的趋势。华南地区Cu、Zn、Ni、Cr、Pb和Cd的含量均高于其他地区（台湾地区除外）。Cu、Zn和Cd的弱酸提取态和可还原态含量较高。高于40%的水溶态Pb表明其对环境有较大潜在危害;40%Ni和Cr主要以残渣态存在,对环境的潜在影响较小。     

不同化学淋洗剂对复合重金属污染土壤的修复机理

化学淋洗技术是一种常用的重金属污染土壤修复技术,化学淋洗剂的选择尤为重要。以乙二胺四乙酸二钠(EDTA),柠檬酸(CA)和三氯化铁(FeCl_3)为化学淋洗剂,采用振荡淋洗法研究淋洗时间与淋洗剂浓度对Cu、Zn、Pb和Cd去除效果的影响,分析重金属污染土壤淋洗前后重金属形态与基本理化性质的变化。结果表明:3种化学淋洗剂对重金属的快速反应阶段基本在60 min内,在240 min达到淋洗平衡,对Pb和Cd的淋洗主要是非均相扩散过程;EDTA、柠檬酸和FeCl_3对重金属的去除能力依次为PbCdCuZn,CdZnCuPb与Pb≈CdCuZn,EDTA的淋洗效率最高,Cd的解吸能力最强;EDTA和FeCl_3可有效去除弱酸可溶态与可还原态重金属,柠檬酸能有效去除弱酸可溶态重金属,修复后的土壤仍有环境风险;3种淋洗剂修复后的土壤中总有机碳与粒径分布无明显变化,FeCl_3会酸化土壤。综合考虑,EDTA、柠檬酸和FeCl_3均为淋洗效果好的环境友好型化学淋洗剂,该研究成果可用于现场淋洗去除土壤中重金属的小试。