重金属-多氯联苯复合污染土壤同步洗脱

电子垃圾拆解区土壤具有重金属与有机物复合污染的特性,尤其以Cu、Pb、Cd和多氯联苯(PCBs)的复合污染较为突出。为了同步脱除土壤中重金属与PCBs,选用增溶物质:Tween 80、TX-100、SDBS、β-环糊精与螯合剂柠檬酸依次组合进行复合污染土壤淋洗实验,应用批量平衡震荡法研究它们对重金属(Cu、Pb、Cd)与PCBs(Aroclor 1254)的洗脱效果。通过比较洗脱效果、环境友好性等方面,得出非离子表面活性剂Tween 80与天然螯合剂柠檬酸2种淋洗剂复合最佳;进一步研究两者的淋洗先后顺序、浓度配比、洗脱时间及淋洗剂p H对污染土壤洗脱效果的影响,结果表明,在Tween 80和柠檬酸均为10 g/L、p H=6、淋洗时间12 h时淋洗效果达到最佳,对Cu、Pb、Cd及PCBs的洗脱率分别达到98.77%、55.92%、66.82%和58.01%。因此,利用Tween80和柠檬酸组合可同时有效去除土壤重金属和PCBs,是复合污染土壤淋洗修复的有效淋洗剂。     

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。     

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)为目标污染物,在0.05 mol·L~(-1)柠檬酸、0.05 mol·L~(-1)EDTA和0.05 mol·L~(-1)皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。     

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。     

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。     

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。     

有机酸土柱淋洗法修复重金属污染土壤

通过室内模拟实验,采用土柱淋洗方法,研究草酸、柠檬酸、乙酸和酒石酸溶液对某电镀厂附近土壤中重金属的去除效果。探讨了淋洗剂浓度、淋洗次数和淋洗时间等对淋洗效果的影响,研究草酸淋洗前后土壤中重金属形态的变化。结果表明,淋洗过程中铬的去除效果明显滞后于铜、锌和镍3种重金属离子。1 mol/L的草酸在土水比为1∶1,淋洗5h,淋洗4次的条件下可以达到最佳淋洗效果,Cu、Zn、Ni和Cr的去除率分别是99.6%、66.98%、88.7%和18.23%。     

氧化亚铁硫杆菌对电子垃圾焚烧迹地重金属形态的影响

采用生物淋滤法处理电子垃圾焚烧迹地重金属严重污染的土壤。所用氧化亚铁硫杆菌是从矿坑废水中通过一系列培养、分离和纯化得到。实验结果表明，生物淋滤法可以有效地去除土壤中重金属Cu、Ph和Zn，去除率的大小顺序为Zn〉Cu〉Pb；采用五步连续提取法分析处理前后土壤中重金属的存在形态，结果表明，通过氧化亚铁硫杆菌处理受重金属污染的土壤，可以促使易移动的重金属结合态的溶解（可交换态、碳酸盐结合态和Fe—Mn氧化物结合态），并使难移动的重金属结合态向易移动的重金属结合态转变。     

有机酸对成都平原镉污染土壤的淋洗效果

以成都平原某化工厂附近受Cd污染的2种土壤为对象,采用振荡淋洗技术,研究了有机酸在不同浓度、固液比、振荡时间和复合淋洗条件下对重金属Cd的去除效果。实验结果表明:柠檬酸和酒石酸对Cd含量为22.78 mg·kg~(-1)的SLT-01土壤具有更好的去除效果,分别达到73%和62%,而乙酸和草酸的去除能力较低;随着固液比的降低,有机酸对Cd的去除率逐步提高;随着时间的增加,Cd的去除率波动增加;柠檬酸和酒石酸复合淋洗并没有提高Cd的去除率;振荡淋洗前后土壤结构未发生明显变化。综合考虑土壤中Cd的去除效果和成本,选择柠檬酸作为最佳淋洗剂;最佳实验条件:溶液浓度为0.10 mol·L~(-1),固液比为1∶20,淋洗时间为8 h。     

动电修复不同形态重金属污染土壤效果研究

以钢铁厂附近废地的重金属土壤为对象,研究了动电修复技术去除重金属效果与其各化学形态的关系,讨论了电能消耗。结果表明,同一种重金属,其动电去除效率顺序为交换态碳酸盐结合态Fe-Mn氧化结合态有机结合态残留态,即吸附性越弱的形态,其去除率越高,如交换态去除率95%;吸附性越强的形态,其去除率越低,如有机态和残留态去除率低于29%;对于不同重金属,高移动性和弱吸附性的重金属较弱移动性和强吸附性的重金属去除效果好,即各形态的Cd、Cu和Zn的去除率明显高于相应形态Pb的去除率;能耗分析表明,实验时间超过96 h后,在电能有较大消耗的同时,重金属去除率却提高不明显。     

淋洗对污染土壤重金属形态分布及生物可利用性影响研究

淋洗是一种快速高效的土壤重金属修复技术,淋洗条件的选择对不同土地利用类型的重金属污染修复具有重要意义。以Ni、Cu、Cd复合污染土壤为研究对象,在不同淋洗条件(液固比和pH)下考察6种淋洗剂(去离子水、模拟酸雨、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)和氨三乙酸(NTA))对Ni、Cu、Cd的淋洗效果、形态分布及生物可利用性影响。结果表明:(1)当液固比5∶1mL/g时,柠檬酸、Na2EDTA、NTA表现出良好的淋洗效果,对建设用地土壤Ni、Cu、Cd的去除率分别达到84.53%、92.30%、56.00%以上。(2)淋洗后土壤中可交换态、可还原态Ni、Cu、Cd浓度均明显降低。(3)总体上,淋洗使残余指数升高、迁移系数降低,重金属离子在液固比20∶1 mL/g时生物可利用性最低。(4)根据实际污染土壤效果,pH 5.2的柠檬酸或pH 7.5的Na2EDTA在液固比20∶1mL/g时可降低农业土壤的风险;建设用地土壤使用液固比5∶1mL/g、pH 7.5的Na2EDTA或pH 7.5的NTA对3种重金属的去除率达80.43%以上。     

氧化亚铁硫杆菌对电子垃圾焚烧迹地重金属形态的影响简

采用生物淋滤法处理电子垃圾焚烧迹地重金属严重污染的土壤。所用氧化亚铁硫杆菌是从矿坑废水中通过一系列培养、分离和纯化得到。实验结果表明，生物淋滤法可以有效地去除土壤中重金属Cu、Pb和Zn，去除率的大小顺序为Zn>Cu>Pb；采用五步连续提取法分析处理前后土壤中重金属的存在形态，结果表明，通过氧化亚铁硫杆菌处理受重金属污染的土壤，可以促使易移动的重金属结合态的溶解（可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态），并使难移动的重金属结合态向易移动的重金属结合态转变。     

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。     

3种纳米材料对低分子质量有机酸淋洗铅、锌和镉效率的影响

新型高效淋洗剂的筛选是土壤重金属淋洗修复技术的基础之一。通过振荡淋洗法研究了纳米二氧化钛(TiO_2)、碳纳米管(C)和纳米二氧化硅(SiO_2)与柠檬酸和酒石酸组合改性后对2种铅锌矿区土壤的淋洗效率。结果表明,单一柠檬酸对土壤Pb、Zn和Cd去除率最高为71.28%、61.09%、57.40%,而单一纳米材料对3种重金属去除率均小于2%;2种有机酸与纳米材料改性后的重金属淋洗率与单独淋洗差异显著(P0.05)。其中随纳米TiO_2浓度升高,2种有机酸对2种土壤中Pb的去除率显著降低(P0.05),而对Zn和Cd的去除率呈先增加后减少;C纳米管和纳米SiO_2能够明显提升2种有机酸对土壤Pb、Zn和Cd的去除率(P0.05),且当C纳米管和纳米SiO_2分别在0.04 mol·L~(-1)和0.10 mol·L~(-1)时提高柠檬酸对3种金属的去除率达13.1%~25.1%和13.5%~26.8%。     

复合生物滞留介质对雨水径流中重金属净化效果

城市雨水径流中重金属逐渐成为环境水体中重金属污染的重要来源之一。选择细沙、沸石、砂土、石英砂分别和木质素以一定比例混合组成的复合生物滞留介质为研究对象,采用人工模拟雨水,研究了不同复合生物滞留介质对雨水径流中重金属的净化效果及其影响因素。结果表明,4种复合介质对Pb2+的去除率均超过98%,且去除率较稳定,细沙复合介质对Cu2+的平均去除率为98.5%,对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cu2+Zn2+Cd2+,沸石复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Cu2+Zn2+,沙土复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Zn2+Cu2+,石英砂复合介质对Pb2+、Zn2+和Cd2+的去除率均超过99%。雨水径流中重金属浓度、介质高度和降雨历时对复合生物滞留介质去除重金属的影响较小。酸性条件下,4种复合介质均存在明显的重金属溶出过程,pH越低,复合介质中重金属溶出量越多,且同种复合介质中不同重金属元素的溶出浓度变化过程相似。     

重金属污染土壤的草酸和EDTA混合淋洗研究

采用不同浓度的草酸(oxalic acid,OX)和乙二胺四乙酸(EDTA)混合的淋洗方法研究重金属污染土壤的最佳混合淋洗方式,探讨了液固比、淋洗时间及pH对淋洗效果的影响,并分析了0.2 mol/L OX+0.2 mol/L EDTA处理前后土壤中重金属形态的变化。结果表明,采用0.2 mol/L OX+0.2 mol/L EDTA混合的淋洗法可同时去除多种重金属,且对Cu、Zn、Ni和Cr的去除率明显高于单用OX和EDTA,去除率分别为Cu 41.29%、Zn 84.73%、Ni 54.2%和Cr 66.01%。0.2mol/L OX+0.2 mol/L EDTA在液固比为5∶1、淋洗时间为4 h、pH为6时可分别达到最佳淋洗效果,且分别为Cu 62.59%、Zn 93.48%、Ni 55.95%和Cr 71.57%;Cu 50.47%、Zn 86.67%、Ni 61.53%和Cr 72.68%;Cu 44.40%、Zn 81.82%、Ni68.76%和Cr 74.93%。形态分析结果表明,0.2 mol/L OX+0.2 mol/L EDTA能较好地改变土壤中重金属形态的分布。     

比较两种表面活性剂淋洗去除土壤中的重金属

以停车场和湿地2种土壤为研究对象,分别使用表面活性剂鼠李糖脂和月桂基醚硫酸钠对土壤样品进行淋洗,考察2种表面活性剂对这2种土壤中重金属的去除能力差异及形态分布的影响,并分析淋洗后残留在土壤中表面活性剂的生物毒性。结果表明,2种表面活性剂均可在一定程度上去除2种土壤中的Cu、Cd、Pb和Zn。与湿地土壤相比,2种表面活性剂对停车场土壤中重金属的去除率均较高,且月桂基醚硫酸钠的去除能力优于鼠李糖脂。2种表面活性剂对可交换态重金属的去除效果最好,对残渣态重金属去除率较低。淋洗后2种土样中残留的鼠李糖脂及停车场土样中残留的月桂基醚硫酸钠的生物毒性低,湿地土壤中残留的月桂基醚硫酸钠具有一定生物毒性。     

3种植物水浸提液对工业园区污水处理厂污泥中重金属的淋洗效果

为探讨植物材料淋洗去除工业园区污水污泥中重金属的可行性,选用马桑(Coriaria nepalensis)、枳椇子(Hovenia acerba)和乌药(Lindera aggregata)的水浸提液作为淋洗剂,采用振荡淋洗实验研究了不同淋洗剂浓度和pH、淋洗时间和温度对其去除供试污泥中重金属的影响,并确定淋洗的最佳参数。结果表明,当3种淋洗剂浓度从20 g·L~(-1)上升到80 g·L~(-1)或淋洗温度从15℃增至55℃时,重金属去除率均呈先升高后稳定的趋势。同时,淋洗效果还受淋洗剂pH和淋洗时间的影响。基于淋洗效果、技术应用和经济成本,枳椇子、乌药和马桑水浸提液淋洗的最佳参数分别为pH 7、80 g·L~(-1)、25℃、180 min,pH 4、100 g·L~(-1)、25℃、180 min和pH 4、80 g·L~(-1)、25℃、180min,此时各淋洗剂重金属去除率总体表现为CdCuPbNi。其中枳椇子和乌药对Cd去除率较高,分别为73.12%和82.60%,但Ni去除率仅为23.34%和19.42%;与前2种植物材料相比,马桑对Pb(36.40%)和Ni(27.88%)的去除率高,但对Cd(30.11%)和Cu(30.38%)的去除率相对较低。淋洗后污泥中Cu和Pb含量均可达农用污泥A级标准(CJ/T 309-2009),乌药淋洗后Cd及马桑淋洗后Ni含量可达到A级标准,其他淋洗剂情况下Cd和Ni含量可达到B级标准。此外,植物水浸提液淋洗污泥还能有效保留甚至增加其养分,降低可交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态重金属含量。研究表明,马桑、枳椇子和乌药在淋洗去除污泥中重金属和实现污泥土地应用上有一定潜力。     

复合淋洗剂柱淋洗法修复工业废弃地铬污染土壤

为了更好地修复铬污染土壤,以盐酸、柠檬酸为初始淋洗剂,配合去离子水、石灰水、氯化钙、碳酸钠和磷酸钠,制定了20种复合淋洗剂的淋洗方案对某工业废弃地铬污染土壤进行柱淋洗实验,研究复合淋洗剂对土壤pH、总铬和Cr(Ⅵ)去除效果及对各形态铬变化的影响。结果表明:(1)各淋洗方案对土壤总铬和Cr(Ⅵ)的去除量分别为197.4~1 671.6、113.2~316.8mg/kg,其中初始淋洗剂盐酸、柠檬酸结合使用对总铬有较好的去除效果。(2)石灰水和磷酸钠可以将淋洗后的土壤pH调至接近中性并固定尚未淋洗出的Cr(Ⅵ)。(3)当0.2mol/L柠檬酸、0.1mol/L盐酸、0.2mol/L盐酸、1%(质量分数)石灰水用量分别为2、2、1、2mL/g进行淋洗时,土壤pH为7.37,总铬和Cr(Ⅵ)去除量分别为1 659.8、316.8mg/kg,去除率分别为34.6%、72.7%,水溶态铬、可交换态铬和碳酸盐态铬已被大量淋出,有机态铬与残渣态铬占比较其他淋洗方案低,为最佳淋洗方案。     

生物酶生态修复重金属污染土壤

以多种重金属污染的土壤为材料,研究了酶对重金属的去除效果。在单因素实验基础上,采用响应面法对重金属去除的反应条件进行优化,结果表明,α-淀粉酶质量浓度0.2%、p H 3.5、反应时间12 h为最佳淋洗修复条件,Cd、Cr、Cu、Ni、Zn去除率分别为82.36%、75.02%、38.38%、34.69%和57.54%,去除率的大小顺序为CdCrZnCuNi。酶作为土壤的组成部分,利用酶修复重金属污染的土壤,可以降低环境风险,具有较好应用前景。