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。     

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.     

铬污染土壤还原—固化稳定化过程研究

以我国某铬渣堆场六价铬污染土壤为研究对象,探讨硫酸亚铁、氧化钙、水泥等作为还原—固化稳定化药剂对六价铬污染土壤还原—固化稳定化效率的影响。试验结果表明:土壤六价铬浓度与七水合硫酸亚铁投加倍数呈指数关系,当七水合硫酸亚铁投加剂量为理论值的6.5倍,土壤中六价铬浓度未检出(<0.002mg/kg)。氧化钙的加入抑制了土壤中水溶性六价铬的浸出,正交试验的所有样品中水溶性六价铬浓度在4~56.6 mg/L。水泥加入后,初始浓度为3880 mg/kg的土壤水溶性六价铬浓度浓度降低至19.9mg/L。造成反应后水溶性六价铬浓仍较高的可能原因是含水量较低,土壤颗粒内部六价铬未全部溶出。因此在实际工程中,可考虑增大体系含水率、加酸调节pH值或提高添加氧化钙、水泥比例等方法提高土壤还原—固化稳定化效率。     

几种稳定化药剂修复铬污染土壤的研究

采用FeSO_4、K_2HPO_4、EDTA二钠、Na_2S、膨润土、粉煤灰、Ca(OH)_2和水泥8种药剂分别对铬污染土壤进行修复,考察这8种药剂对不同养护时期(7,15,28d)铬污染土壤浸出液中总铬和六价铬的稳定效果,以及对土壤pH值的影响。结果表明,FeSO_4对铬污染的稳定化具有很好的效果,浸出液中总铬和六价铬含量分别降低到2.21,0.76mg/L以下;硫化钠可以使浸出液中总铬和六价铬含量降低50%左右;EDTA二钠对于六价铬有明显的去除作用,但对总铬去除作用不明显。其余几种药剂中,氢氧化钙效果稍微好,其他药剂稳定效果较差。硫酸亚铁和硫化钠对铬土pH影响较大,经过28d修复后也未恢复到原土pH值水平。经过EDTA二钠、氢氧化钙和水泥作用的铬土在第28天的pH值接近原污染铬土壤。其他药剂对土壤pH影响不大。     

铬污染土壤稳定化处理对蚯蚓的毒性效应

浸出毒性测试是评价重金属污染土壤稳定化处理效果的主要方法,但该方法不能准确反映稳定化处理后土壤的生物毒性变化.本研究以多硫化钙(CPS)稳定化处理的电镀厂铬(Cr)污染土壤为对象,以赤子爱胜蚓为指示生物,研究评估土壤稳定化处理的生物毒性效应.结果表明,在Cr污染土壤中,随着CPS投加量的增加,蚯蚓的毒性效应逐渐减弱随后增强.高浓度Cr污染土壤经过CPS稳定化处理后仍然具有明显的生物毒性,CPS与土壤中Cr(VI)投加比(物质的量比,下同)为3时土壤浸出毒性虽满足浸出标准,但对蚯蚓的7 d致死效应高达100%,且暴毒期间出现肉眼可见的外部形态变化,回避率为83.3%,在暴毒第5 d时蚯蚓体内总Cr含量为20.9 mg·kg~(-1).CPS对蚯蚓具有较强的生物毒性作用,在不含Cr污染的对照组土壤中,CPS投加量与稳定化处理Cr污染土壤中稳定化药剂投加比为5相同时,蚯蚓的7 d急性毒性致死率为100%.蚯蚓的致死率和外部形态变化可快速直观地反映重金属污染土壤的生物毒性,可为土壤稳定化处理的安全性与生物毒性评估提供参考依据.     

多硫化钙对铬污染土壤处理效果的长期稳定性研究

稳定化修复技术逐渐成为我国现阶段重金属污染土壤修复的主要技术,其修复后验收主要通过分析土壤重金属的浸出浓度来评价修复效果,然而该验收指标未反映土壤重金属在不同情景下的长期稳定性.本研究以经稳定化药剂多硫化钙(CPS)处理前后的某电镀厂铬(Cr)污染土壤为对象,开展多pH浸出、模拟酸雨淋溶、冻融循环和干湿交替作用下土壤重金属Cr的长期稳定性研究.结果表明:在多pH浸出实验中,稳定化处理后达标土壤(CPS-D-3)在pH大于6.92时,Cr(Ⅵ)浸出浓度大于0.05 mg·L~(-1).在整个试验模拟酸雨淋溶作用的过程中(30年),稳定化处理可以有效抑制Cr向环境中释放,CPS-D-3中的总Cr和Cr(Ⅵ)的累积释放量比未经稳定化处理的Cr污染土壤(CPS-D-1)分别显著减少了91.86%和99.61%.在冻融循环的过程中,稳定化处理可有效降低土壤中浸出总Cr的含量.经过15次干湿交替后CPS-D-1和CPS-D-3分别比未经过干湿交替作用时浸出总Cr浓度减少了99.96%和96.88%.多pH浸出试验可以作为检验土壤安全的较为敏感的指标,冻融循环、模拟酸雨淋溶和干湿交替评估方法可协助评价重金属的长期稳定性.     

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。     

硫化物对电镀厂铬污染土壤的稳定化效果及其机理研究

以某电镀厂旧址内的铬(Cr)污染土壤为研究对象,分别添加多硫化钙(CPS)、硫化钠(Na2S)以及焦亚硫酸钠(Na_2S_2O_5)3种硫化物稳定剂,探究3种稳定剂不同投加摩尔比对土壤中Cr的价态变化、浸出毒性和形态分布的影响.结果表明:CPS对Cr(Ⅵ)还原效果最佳,当CPS投加摩尔比为3时,土壤中Cr(Ⅵ)含量从1587.5 mg·kg-1减少至12.43 mg·kg~(-1),还原效率高达99.2%,然而相同条件下Na_2S和Na_2S_2O_5对Cr(Ⅵ)的还原效率仅分别为55.6%和74.5%.CPS对Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率最高,当CPS投加摩尔比为3时,浸出Cr(Ⅵ)和总Cr浓度分别为0.02mg·L~(-1)和0.32 mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率分别为99.8%和99.1%,此时Cr(Ⅵ)浓度满足GB/T 14848-93《地下水水质标准》规定的限值.相同投加摩尔比下Na2S和Na_2S_2O_5对Cr(Ⅵ)稳定效率分别仅为63.0%和98.9%,对总Cr稳定效率分别为66.5%和77.2%;浸出Cr(Ⅵ)和总Cr浓度随着CPS和Na2S投加摩尔比的增加而降低,然而随着Na_2S_2O_5投加摩尔比的增加,浸出Cr(Ⅵ)浓度持续下降,但总Cr浓度不断升高.CPS和Na2S稳定化后土壤中Cr的有机物结合态变化不大(p0.05)、铁锰氧化物结合态显著增加(p0.05).硫化物稳定剂稳定化后土壤中Cr的可交换态含量的变化是影响浸出总Cr浓度变化的主要原因.基于3种硫化物稳定剂对土壤中Cr(Ⅵ)还原效率、Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率和Cr的可交换态含量的影响,CPS投加摩尔比为3时,对该电镀厂铬污染土壤的稳定化效果最佳.     

两段式还原铬渣中Cr(Ⅵ)的试验研究

比对了多种还原剂处理六价铬的解毒效果,确定了焦亚硫酸钠、硫酸亚铁两段式还原处理铬渣浸出液中六价铬和总铬的还原剂投加顺序和投加量。结果表明,该技术能使解毒后铬渣中Cr6+浓度达到0.17 mg/L,满足HJ/T 301—2007《铬渣污染治理环境保护技术规范(暂行)》解毒后铬渣六价铬≤0.5 mg/的要求,且具有较好的长期稳定性,解毒彻底,可为该技术的工程应用提供理论依据。     

高浓度含砷污泥的药剂稳定化和水泥固化研究

以某铜冶炼厂高浓度含砷污泥为研究对象,分别开展了药剂稳定化和水泥固化小试研究,并对比分析了不同剂量的两种稳定化药剂和矿渣硅酸盐水泥（PSA）单独投加后污泥中砷的浸出毒性。研究发现：该铜冶炼厂污泥中砷含量极高,达到危废级别。对含砷污染土壤具有较好稳定化效果的两种药剂对高浓度含砷污泥的处理效果并不理想,在高剂量投加（15％）条件下仍不能使污泥中砷的浸出浓度低于5mg／L的危废鉴别标准值。相比而言,传统的水泥固化处置方式能有效降低污泥中砷的浸出浓度,使其低于5mg／L,但该处置方式污泥增容显著,会增加后续相关处理费用和难度。本研究对开展含重金属污泥和污染土壤的固化／稳定化修复提供了有重要价值的参考和借鉴。     

铬渣污染土壤稳定化技术研究

选用3种不同类型的铬渣污染土壤(A土、B土和C土)作为研究对象,探讨了6种稳定化药剂对污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原效果,并研究了不同药剂对各形态Cr稳定化效果。结果表明:FeSO4和Na2S对Cr(Ⅵ)都有很好的还原效果,葡萄糖次之,Na2SO3效果一般,柠檬酸和腐植酸效果不好;FeSO4和Na2S对B土、C土中Cr(Ⅵ)的还原率达到90%以上,对A土中Cr(Ⅵ)的还原率则低于85%;稳定化药剂主要是将酸可提取态Cr转化为其他形态,FeSO4效果最明显,可将80%以上的酸可提取态Cr转化为其他形态,主要为可还原态Cr;葡萄糖主要将之转化为可氧化态Cr;鉴于FeSO4的良好的还原效果,选择FeSO4作为稳定化药剂,且FeSO4添加量为理论投加量的20时较合适,浸出液可以满足地下水三级标准的50μg/L;经济性分析,处理1t清洗后土壤的药品费用为8.91元。     

可溶性磷酸盐处理焚烧飞灰的稳定化技术

对垃圾焚烧飞灰的基本物化性质进行了分析,表明焚烧飞灰的主要元素以Ca、Cl、K、S、Si等为主,另外还含有相当数量的重金属如Pb、Zn、Cu、Mn和Cr等,且Pb、Cu、Zn、Cd等重金属的浸出毒性远高于危险废物浸出毒性标准.研究采用可溶性磷酸盐对焚烧飞灰进行稳定化处理,分别考察了磷酸盐投加量、养护时间和pH值等因素对稳定化产物的影响.结果表明:磷酸盐可以对焚烧飞灰取得很好地稳定化效果,当磷酸盐投加量为3%时,飞灰中重金属Pb、Cd和Zn的浸出浓度能够分别降低97·5%、91·6%和95·5%;养护时间对稳定化产物稳定性的影响不大;稳定化产物能够在相当宽泛的pH范围内保持稳定,其长期稳定化效果很明显.     

生物炭负载铁锰双氧化物固化稳定化土壤中砷

砷(As)在土壤中的赋存形态复杂, 常规固化稳定化材料处理不同形态As时存在局限。针对该问题,通过整合生物炭(bio-char, BC)表面吸附-静电引力-络合螯合与铁锰双氧化物(ferric manganese binary oxides, FMBO)共沉淀-氧化还原作用, 制得负载了FMBO的BC新功能材料BC_FM, 并与硅酸盐水泥复配固化稳定化As, 利用响应面法探讨影响因素对处理效果的影响。结果表明:在BC_FM与硅酸盐水泥配比为9.88%和8.80%、养护20.53 d条件下, As浸出浓度最低为0.055 mg/L, 可交换态含量占比从4%降至0.5%, 残渣态含量占比从77%升至87%, 无侧限抗压强度>50 kPa。推测BC_FM固化稳定化机制为Fe-O(H)-As共沉淀、Mn-O(H)-As氧化和BC功能的联合作用。该研究结果可为长效固化稳定化As提供新的技术方案。     

钛石膏中重金属元素的浸出特性研究

研究了钛石膏中重金属含量和不同浸出条件下钛石膏中重金属的浸出特性。结果表明,钛石膏中Mn、Hg、Zn、Cr、As含量相对较高,表现出对周围环境的潜在危害性。不同浸提剂浸出实验中,由于较强的离子强度效应,海水对重金属的浸出能力强于硫酸/硝酸、去离子水(除Zn外),且海水Hg浸出浓度超出标准限值近3倍。在连续静态浸出实验中,海水浸出和酸性浸出的重金属浓度均不断降低,但重金属海水浸出量始终高于酸性浸出,表明盐度对重金属的浸出具有持续促进作用,而钛石膏则表现出较强的酸缓冲能力。同时在连续浸出过程中海水及酸性浸出的重金属累积浸出率均显著增加,说明在标准加速浸出时间以外,钛石膏液固浸出体系仍具有较强的重金属释放能力,故认为钛石膏简易堆存可能存在环境风险。     

厌氧条件下深谷型湖泊底泥覆盖效果研究

为有效控制深谷型湖泊内源污染,构建底泥活性覆盖系统,以脱碱赤泥为主料,粉煤灰、黏土和Ca CO3为辅料,制作了不同配比的底泥覆盖材料,并评价其在厌氧条件下对湖泊内源污染物的控制效果。结果表明:底泥覆盖后上覆水体水质总体趋于稳定,DO水平能够得到改善,TP和COD的释放受到抑制,对NH3-N虽有一定控制作用但短期效果不理想;3种材料覆盖后,上覆水体中均低检出或未检出Cu、Pb、Zn、Cr、Cd,Fe、Mn、Ca、Mg的含量也较对照组低,削弱了金属元素的释放迁移;结合底泥内源污染物的控制效果和上覆水体水质的稳定性两方面因素,3种材料中,材料2(配料为赤泥38.9%,黏土14.4%,粉煤灰38.9%,Ca CO37.8%)最适于深谷型湖泊底泥覆盖。该覆盖方法原料获取方便、材料制作简单、经济成本低廉、操作方法简易、污染控制效果优良,可用于深谷型湖泊底泥原位控制。     

宝鸡市长青镇冶炼厂周围土壤重金属污染与健康风险评估

以宝鸡市长青镇冶炼厂周围土壤为研究对象,分析了Pb、Zn、Cr和Cu的含量,评估了其健康风险,对污染源进行解析。研究结果表明:Pb、Zn、Cr和Cu的含量均高于背景值,且从表层向下浓度逐渐降低;均处于中污染-重污染以内,污染顺序为:Pb≥Cr≥Zn>Cu;儿童日暴露量、单因子非致癌健康风险和总非致癌健康风险均大于成人,成人和儿童的日暴露量和非致癌健康风险顺序为经口摄入>皮肤接触吸收>呼吸吸入,均不存在非致癌健康风险和总风险;Cr对儿童经呼吸暴露的致癌健康风险大于成人,且均不可能造成致癌健康影响;源解析显示Pb、Cr和Cu具有相同的污染源,而Zn有不同的污染源。     

某铬渣堆场周边土壤地下水Cr~(6+)污染特征研究

通过采集某铬渣堆场周边不同距离、深度的土壤和地下水样品,研究了铬渣堆场周边土壤、地下水中六价铬的分布特征和污染状况,通过数据分析确定了铬渣堆场周边受铬污染的地下水和土壤的范围及污染程度,判断污染边界,为后续场地污染治理提供了基础资料。结果表明:铬渣堆场周边土壤地下水已受到严重铬污染,必须尽快采取有效措施对其进行治理修复,以保证当地的农业生产和人体健康。     

草酸改性杨树叶对六价铬的吸附性能

利用草酸改性杨树叶为试验材料,对溶液中六价铬进行吸附去除。试验结果表明:当p H=2,吸附剂剂量为0.3 g,反应时间为120 min时,该材料对50 m L浓度为50 mg/L含铬废水的去除率达99.1%;伪二级动力学方程能较好地拟合该材料对Cr(VI)的吸附动力学过程,揭示其吸附主要是离子交换吸附;Langmuir方程能较好模拟该材料对Cr(VI)的等温吸附过程,表明其吸附主要是单分子层吸附,最大吸附量为40.91 mg/g。热力学研究表明,Cr(VI)在该材料表面的吸附是一个自发、吸热的物理吸附过程。     

太湖流域梁塘河沉积物重金属生态风险评价

研究了太湖流域梁塘河沉积物中6种重金属(砷、镉、铬、铜、汞和铅)的空间分布特征。相关性分析表明:铅、镉和汞有显著的正相关关系;砷和铜也有显著正相关;铬与其他金属均无良好的相关关系。参照SQGs基准,砷、镉、铬、汞、铅含量介于风险评价低值(ERL)与风险评价中值(ERM)之间,可能会对水域生物有一定的毒性;铜含量在部分取样点超过了ERM值,对水生生态系统有很强毒性。Hakanson潜在生态风险指数法研究表明,各取样点的表层沉积物均有一定生态风险,其中5号、6号呈现极强的生态风险;6种元素生态风险由强到弱的顺序为:镉、铜、砷、汞、铅、铬。