脱硫石膏中典型重金属组分批淋滤特性研究

淋滤实验是目前研究固体废弃物中重金属迁移性最常用的方法,为了揭示脱硫石膏中Cr、As、Ni、Pb重金属组分的迁移特征,对脱硫石膏进行赋存形态和淋滤实验的实验研究。结果表明重金属组分大多以氧化物结合态为主,其中FA1中重金属可淋滤态大小为PbAsCrNi,而FA2中重金属可淋滤态为AsPbNiCr。淋滤实验采用pH为4.0和4.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液为淋滤液,淋滤时间为17 d,淋滤实验结果表明,各重金属的淋出率随淋滤时间的延长而增加;Cr、Ni、Pb组分随着淋滤液pH值降低而增加;重金属的赋存形态对重金属迁移特性有重要影响。脱硫石膏FA1中Cr、As、Ni、Pb以及脱硫石膏FA2中的Cr、Pb的最高淋出量超过《地表水环境质量标准》,在脱硫石膏资源化应用过程中可能对环境造成危害。     

煤及其燃烧产物中有害痕量元素的淋滤特性研究

通过对我国西北部上湾与石嘴山电厂原煤、底灰和飞灰中As、Pb、Cd、Mop、Mo、Co和U等有害痕量元素在不同条件下的淋滤实验,采用原子荧光光谱（AFS）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了痕量元素在2套（6个）样品、3种淋滤介质、4个不同时间段获取的淋滤液中的浓度,对比不同元素间淋出率、60h的最大淋出率和淋滤强度的差异性,分析痕量元素在不同条件下的淋滤特性;通过对比元素在原煤和燃煤产物中的含量、60h的最大淋出率以及淋滤液中元素的浓度,参考相关地下水的环境质量标准对痕量元素的环境效应进行了综合评价：As与Se的淋滤性较差,淋滤液中的最大浓度较低,对环境造成危害的可能性很小;Pb与Cd在淋滤液中的最大浓度较高,可能对环境造成危害.Mo与Co的淋出性好,淋出率高,同时淋滤液中的最大浓度是三类地下水环境质量标准的5～10倍,对环境造成危害的可能性最大.     

煤矸石中重金属的淋滤特征研究

以内蒙古某矿区的煤矸石为研究对象,采用试验模拟法对煤矸石中的重金属的淋滤特征进行研究.结果表明:经过8 d的淋滤试验,重金属淋滤强度达到稳定,各个样品中各元素的最大淋出率平均值为:Cd＞Cr＞Pb＞Cu＞Hg＞As;Hg,Cr,Cd元素的最大淋出率与样品中元素背景值负相关;淋滤液中的As来源于硫化物的风化;煤矸石中重金属对环境的影响主要发生在淋滤初期,且重金属在自然条件下的淋滤过程对环境的影响较小,只有Cr和Cd的浓度超过了国家地表水Ⅲ类水质标准.     

黑曲霉对海口城市垃圾焚烧飞灰生物淋滤作用的影响

采用黑曲霉淋滤海口垃圾焚烧飞灰中的重金属,通过定期监测淋滤过程中的菌体浓度,pH值和飞灰中四种超标重金属Cr、Zn、Cd、Pb在淋滤液中的浓度来探讨黑曲霉对海口城市垃圾焚烧飞灰生物淋滤作用的影响.结果表明:在生物淋滤初期,黑曲霉生长延迟,对飞灰中重金属的滤出作用不明显.随后黑曲霉菌丝浓度缓慢升高,淋滤液pH下降,4种金属在淋滤液中的浓度均不断增加,Cr、Zn、Cd、Pb分别在第12、12、9、12天达到峰值1.51 mg/L、75.72 mg/L、2.18 mg/L、19.09 mg/L.在第18天实验结束时,这4种重金属在淋滤液中的浓度均随菌丝球的出现显著下降.因此黑曲霉可有效去除飞灰中的Cr、Zn、Cd,Pb,并通过将其固定在菌丝球中,降低其在淋滤液中的浓度.     

酸性水动态淋滤与静态浸泡土壤中氟的实验研究

模拟研究了不同pH值的淋滤液对土壤的动态淋滤及静态浸泡,用氟离子选择电极法测定了不同pH值淋滤液在不同时间段获取的淋出液中氟浓度以及淋滤后残渣中的氟含量,结果表明:淋滤液的pH值、淋滤时间以及土壤中氟的赋存形态对氟的淋出影响重大。淋滤液的酸性越强,土壤中氟的最大淋出浓度越大,土壤中被淋出的氟含量越高,淋出率也越高且氟的淋出主要集中在淋滤初期60h内,后渐趋于平缓;动态淋滤淋出的氟含量及溶出率均稍高于静态浸泡,这可能源于动态淋滤较强的分子运动,进而使提取剂充分渗透到土壤基质中。黄壤、黄棕壤、水稻土在pH=3的淋出液中的氟浓度变化曲线表明土壤淋洗作用更多的是将土壤中的可溶性氟盐淋洗掉。可溶性氟盐越多,被淋失的氟就越多。     

采用离石黄土原位修复煤矸石渗滤液污染地下水

为以较好的技术手段和较低的经济成本治理煤矸石淋滤液、矿坑废水对地下水的污染,通过土柱淋滤试验、PRB (permeable reactive barrier)模拟试验以及场地修复试验,对煤矸石淋滤液中重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附性进行了研究. 土柱淋滤试验结果表明:离石黄土(粒径0.05~0.10mm)、亚砂土(粒径0.05~0.10mm)和细沙(粒径>0.10~0.25mm)对煤矸石淋滤液中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附能力为离石黄土>亚砂土>细沙,其中离石黄土对As的分配系数为2.26L/kg.模拟槽试验表明,在地下水流速为0.20m/d、m(煤矸石):m(离石黄土)分别为5和7的情况下,淋滤液中的As能够全部被黄土墙吸附;m(煤矸石):m(离石黄土)为10时,部分As透过黄土墙向下游迁移. 5个月的场地修复试验表明,利用离石黄土作为PRB的吸附材料能够较好地去除地下水中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)和As,厚约0.5m的离石黄土墙对被煤矸石淋滤液污染的地下水中Cr的去除率最高,达到70.97%,对Pb的去除率最低,为43.14%.      

稳定化处理对矿渣中重金属迁移转化的影响研究

土壤中重金属的不同存在形态会产生不同的环境效应,并直接影响重金属的毒性、迁移性和生物有效性.以石灰、粉煤灰、干化污泥、花生壳为稳定剂,对某金矿区含重金属矿渣进行组合处理;通过重金属形态分析、淋滤试验、植物盆栽试验,探讨矿渣中重金属的迁移转化规律.结果表明,添加稳定剂后,酸性矿渣的pH升高至中性以上,有机质含量显著增加.矿渣中As、Pb、Zn的主要存在形态为残渣态,添加粉煤灰、干化污泥和花生壳使矿渣中可交换态As和有机结合态As含量分别降低了65.6%、87.7%;添加石灰、粉煤灰和花生壳使矿渣中铁锰氧化物结合态As主要向碳酸盐结合态As转化;添加石灰和粉煤灰使矿渣中的可交换态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Pb、Zn主要向残渣态Pb、Zn转化.经前期稳定化处理后,矿渣淋滤液中As、Pb、Zn的含量均有不同程度的下降,添加花生壳处理后淋滤液中的As、Pb、Zn含量进一步下降.其中,粉煤灰、干化污泥和花生壳处理后淋滤液中As含量下降最显著,降幅为57.4%;石灰、粉煤灰和花生壳处理后淋滤液中Zn含量下降最显著,降幅为24.9%.添加稳定剂处理矿渣明显有利于植物的萌发与生长,其中添加粉煤灰、干化污泥和花生壳效果最好,香根草的萌发率为76%.     

黔西南汞铊矿废弃物中污染物释放的联合调控研究

为评价植生改良与先锋植物联合调控作用对矿产采冶废弃物中污染物迁移的控制情况,以黔西南兴仁市滥木厂大量露天堆存的汞铊矿废弃物（采冶废渣、尾矿、废石等混合物）为研究对象,选择当地广泛存在的碳酸盐岩、腐熟牛粪作为植生改良剂,并种植三叶草和黑麦草作为先锋植物进行联合调控,通过淋滤实验评价其对废弃物中高毒性污染物Hg、Tl、As和Sb释放的抑制效果。结果表明：对照组废弃物淋滤3次所得淋滤液中Hg、Tl含量平均为14.8 μg/L和170.6 μg/L,As和Sb平均为22.1 μg/L和4.9 μg/L,在雨水淋溶下具有持续释放进入环境的风险;联合调控可对废弃物中Tl和Hg的释放有明显的抑制效果,其中淋滤液Tl含量降为对照的12.2%～54.1%,10%碳酸盐岩梯度的混种组淋滤液Tl含量为19.6 μg/L,效果最好;5%、10%碳酸盐岩梯度的三叶组和混种组淋滤液中Hg含量显著低于对照水平（p<0.05）,较对照降低34.5%～47.9%;而联合调控则致使废弃物中As、Sb释放,相关性分析表明,植生改良剂添加引起的废弃物基质中溶解性有机质含量增加与植物诱导下游离氧化铁的溶解可能是导致As、Sb释放的关键因素。形态分析结果表明,联合调控促使汞铊矿废弃物中Hg、Tl向残渣态转变,而促使残渣态As、Sb占比下降导致其活化。综上,对汞铊矿废弃物采用植生改良剂-先锋植物联合调控可显著抑制Hg、Tl的释放,但需考虑所加植生改良剂中溶解性有机质增加及废弃物基质中游离氧化铁溶解引起的As、Sb活化与释放带来的环境风险。     

干湿交替对铈锰改性生物炭固定红壤As的影响

以砷(As)污染红壤为研究对象,通过静态培养试验,探讨了铈锰改性生物炭(cerium-manganese modified biochar,MBC)在干湿交替老化条件下对红壤中As的固定效应.结果表明,与常规培养比较,干湿交替条件下MBC的施用显著降低了红壤中水溶态As(WSAs)含量(P＜0.05)和pH值,且随着材料用量的增加和培养时间的延长而持续降低,试验结束时,土壤pH值比常规条件下降低了 0.08～0.16个单位.与此同时,干湿交替条件下添加MBC后的土壤WSAs显著下降,当培养至30 d时,WSAs相比于常规培养降低了 38.73％～51.94％,比试验初期降低了 45.64％～56.19％,未添加MBC的处理在两种培养模式下土壤WSAs含量和pH值均显著升高(P＜0.05),其中以干湿交替处理更为明显.从红壤中As赋存形态看,当培养试验结束时,相比于常规培养而言,干湿交替模式下MBC的施用使土壤中非专性吸附态As(Fl)降低了 33.16％～36.00％,专性吸附态As(F2)降低了 7.67％～11.99％,残渣态As(F5)增加了 15.43％～42.45％,且土壤As的迁移系数M亦显著低于常规培养(P＜0.05),降幅为9.02％～12.75％;而未添加MBC的处理土壤As活化明显,且以干湿交替条件下更甚.整体上看,干湿交替水分管理有利于MBC对红壤中As的固定,MBC修复As污染红壤具有良好的稳定性和应用潜力.     

不同淋滤条件对麦饭石溶出性能的影响

随着脱盐技术的广泛应用,低矿化度水的健康风险日益凸显,麦饭石作为脱盐水的再矿化材料具有很大的应用前景,然而当前对麦饭石在淋滤条件下水岩作用的研究较少。为了探究不同淋滤条件对麦饭石溶出性能的影响,文章结合麦饭石的SEM、XRF和XRD表征,通过改变淋滤液pH值、离子强度、流速和麦饭石粒径等条件开展柱实验,对麦饭石渗出液的TDS、Na、K、Ca、Mg、Sr、Al含量进行测试,从而确定麦饭石矿化的最佳条件。结果显示,淋滤液为弱酸性、离子强度增大都更利于麦饭石中Sr的溶出。淋滤液流速减小、麦饭石粒径减小、间断通水增加了麦饭石与水的接触时间,使晶体结构中的Na、Ca、K、Mg、Sr与Al发生了离子交换反应,导致麦饭石渗出液的TDS、Na、K、Ca、Mg、Sr含量增加,而Al含量反而降低。麦饭石的最佳淋滤条件为:流速为5 mL/h,麦饭石粒径为80～120目,淋滤液离子强度为4～8 mmol/L NaCl,此时渗出液中的有益元素Ca、Sr含量较高,限制性指标Na、Al含量较低。     

三峡库区香溪河流域磷矿废石磷素释放特性研究

以三峡库区香溪河流域内所堆存的磷矿开采废石为研究对象,分别利用去离子水和人工配制的酸雨(pH=4.5)作为淋溶液,采用动态柱淋溶的试验方法,对比分析了磷矿废石在中性和酸性淋溶条件下的磷素释放特性.结果表明,在中性淋溶条件下,磷矿废石淋出液将长期处于弱碱性状态(pH=7.0~9.0),而在酸性淋溶条件下,淋出液pH值将在液固比(L/S)达到0.5mL/g后由弱碱性(pH=8.0~9.0)转变为弱酸性(pH=6.0~7.0);磷矿废石淋出液中的总磷(TP)浓度主要受淋溶环境pH值的影响,呈现出随液相pH减小而增大的趋势,而淋溶时间的增加不会对淋出液中的TP浓度形成稀释效应;当淋溶环境的pH值相对稳定时,磷矿废石将以稳定的溶解速率向液相中释放磷素;而当淋溶环境的pH值由弱碱性向酸性转变时将形成磷素加速释放期;无论是在自然淋溶条件还是在酸性淋溶条件下,磷矿废石淋出液中的TP浓度均超出超过GB 8978-1996中所规定的III类水域TP的排放限值(0.5mg/L),应将其视为II类工业固体废弃物进行相应的处置,以降低其对香溪河库湾的磷污染风险.     

负载铁生物炭对雄黄矿尾渣砷的钝化效果

湖南石门雄黄矿矿区内大量As含量极高的尾渣,严重威胁着当地环境安全与居民生命健康.为推动实现对雄黄矿高As尾渣的稳定化处理,系统分析了FeBC（负载铁生物炭）对雄黄矿尾渣中As的钝化效果,并对FeBC钝化As的发生机制进行探讨.结果表明:水平振荡试验和合成沉降浸出试验（synthetic precipitation leaching procedure,SPLP）中尾渣As的浸出浓度分别为103.7和173.5 mg/L;FeBC的加入[矿渣与FeBC的比例（w/w）为4:1]使尾渣中As的浸出浓度降低72.2%~79.2%.在以模拟酸雨为淋溶液的柱试验中,FeBC处理使淋出液中ρ（As）下降79.1%~99.3%,As淋失总量减少92.8%,但酸雨淋溶量的持续增加使出水中ρ（As）随pH的降低而缓慢上升.FTIR（傅里叶红外光谱）分析发现,FeBC表面负载的Fe原子通过羟基与砷酸根之间的配位基交换作用吸附As是FeBC高效钝化尾渣中As的关键机制;同时,生物炭载体表面含氧官能团还可能通过氢键与As氧合阴离子或分子发生了吸附反应.研究显示,FeBC在钝化雄黄矿尾渣中高含量As方面具有突出优势,可用于快速降低矿渣中As的浸出毒性;但在长期酸雨淋溶条件下,可能需要设置酸度缓冲层以充分保障FeBC钝化As作用的稳定性和持久性.      

pH-dependent release characteristics of antimony and arsenic from typical antimony-bearing ores

The pH-dependent leaching of antimony (Sb) and arsenic (As) from three typical Sb-bearing ores (Banxi, Muli and Tongkeng Antimony Mine) in China was assessed using a pH-static leaching experiment. The pH changes of the leached solutions and pH-dependent leaching of Sb and As occurred in different ways. For the Banxi and Muli Sb ores, alkaline conditions were more favorable for the release of Sb compared to neutral and acidic conditions, but the reverse was true for the pH-dependent release of As. For the Tongkeng Sb ore, unlike the previous two Sb-bearing ores, acidic conditions were more favorable for Sb release than neutral and alkaline conditions. The ores with lower Sb and As contents released higher percentages of their Sb and As after 16 day leaching, suggesting that they are the largest potential sources of pollution. This work may provide key information on the geochemistry of Sb and As in the weathering zone.     

锑矿采选固废与冶炼废渣的化学特性及重金属溶出特性

对锑矿区采选固废和冶炼废渣的化学成分及在模拟酸雨不同pH值下的溶出特性进行研究。结果表明,采矿废石、浮选尾矿渣、鼓风炉炉渣及鼓风炉燃烧残渣都含有Sb、V等重金属污染物,其中鼓风炉炉渣Sb含量最高,达1.22 g/kg,溶出率为0.355%;采矿废石中Sb的含量最低,为0.34 g/kg,溶出率最高达到10.391%,说明锑矿区废渣和冶炼固废中的重金属释放与固废的重金属含量不成正比。浸出实验表明,锑矿采矿废石浸出液Sb浓度达到3.55 mg/L,超过贵州省环境污染物Sb的排放标准(0.5 mg/L)7.11倍;锑矿鼓风炉燃烧残渣浸出液Sb浓度为3.11 mg/L,超过标准6.23倍。因此锑矿区露天堆放的固体废物,经酸雨淋溶浸泡产生的废液会污染周边水体,可能对周边生态和居民造成危害。     

模拟酸雨下铅锌冶炼废渣重金属的静态释放特征

以株洲某铅锌冶炼废水中和渣为研究对象,开展不同初始pH值（3.0,4.5,5.6和7.0）模拟酸雨静态浸出实验,研究22d浸泡过程中废渣Cd、Cu、Pb和Zn等重金属的动态释放规律及其化学形态变化和矿物相变特征.结果表明,废渣具有较强的酸缓冲潜力,浸出液pH值稳定在6.20~6.66.Cu和Pb在浸泡初期释放较快,Cd和Zn释放相对较慢.浸出液Cd浓度随浸出时间增加而上升,Zn浓度呈波动变化,Cu和Pb浓度变幅较小.提高雨水酸度促进废渣中重金属的释放,浸出液Cd、Cu、Pb和Zn浓度范围分别为1.38~8.70,0~0.02,1.21~2.26和27.2~135mg/L,其中Cd、Pb和Zn浓度分别超过我国《铅、锌工业污染物排放标准》（GB 25466-2010）限值的26.6~173倍、1.42~3.52倍和17.1~89.0倍..重金属BCR顺序提取表明,浸出液中较高Cd和Zn浓度与其赋存高活性态比例一致,且酸雨促使残渣态Cd和Pb向活性态转化.XRD分析显示,pH=3.0酸雨处理22d后原废渣中Cd和Zn的赋存矿物相消失,PbSO₄谱峰增强,表明废渣重金属的释放受其赋存矿物相及次生矿物形成的影响.重金属释放率呈现出Cd （2.50%~15.8%）> Zn （0.41%~2.13%）> Pb （0.06%~0.10%）> Cu （0.0003%~0.11%）的趋势.自然堆存酸雨作用下废渣中Cd、Pb和Zn具有较大环境风险,需加强降雨淋滤污染防治管控.     

酸性淋溶对铅锌尾矿金属行为的影响及植物毒性

露天存放的铅锌尾矿受到自身酸化和酸雨的双重影响,从而加剧尾矿对环境的影响。因此,研究尾矿在酸性条件下的重金属行为及其植物毒性,对植物在铅锌尾矿地的自然定居有非常重要的意义。将铅锌尾矿砂装柱,用pH2～7溶液淋溶50天的结果表明,酸度的提高可以显著地增加尾矿砂中重金属（Pb、Zn、Cu和Cd）的溶出。而随着时间的延长,Zn的溶出量明显增高,Pb和Cu的溶出则逐渐降低。在pH值＜3时,Cd的溶出逐渐升高,pH值＞3时,Cd的溶出也呈下降趋势。酸度对重金属溶出的影响由大至小依次为Zn＞Cd＞Cu＞Pb。渗滤液对植物的毒性随着起始淋溶酸度的提高与时间的推移而加剧     

模拟酸雨对浙东北红壤中盐基离子和铝的淋失影响研究

通过对浙江省东北部杭州至宁波地区两个红壤剖面的模拟酸雨淋溶实验研究表明，随着时间的延续，盐基离子的淋失浓度会在某一时期出现一个峰值。该峰值的出现与酸雨的ｐＨ值并不简单相关，Ａｌ＾３＋的淋失浓度只是在酸雨ｐＨ值＝２．５左右才显增高并在淋出液ｐＨ＝４．０时有一个阈值，经ｐＨ＝２．５－３．０模拟酸雨１０余年降水量的淋溶，红壤中淋出液的ｐＨ值下降不超过０．８。     

模拟酸雨对不同土层酸度和K+淋失规律的影响

在江西表土施用KCl肥料后,用室内模拟酸雨的土柱实验,研究酸雨对不同土层酸度及K⁺淋失的影响.其结果表明,不同土层淋出液pH值的变化先下降后上升,但起始pH值存在明显差异,pH2.5酸雨在A层和AB层淋溶的中后期又下降;淋出液电导变化有一个峰值,其出现在淋溶的起始阶段,表明土壤中养分迅速向下迁移.K+的淋失与降雨的酸度有关,pH2.5酸雨会加速K⁺在土体内向下迁移,在A层土壤中K⁺的释放可分为2个阶段:快速释放过程和中速释放过程;至于pH4.5酸雨淋溶下,K⁺淋失分为快速释放过程和慢速释放过程.     

模拟酸雨对MoO3生产废渣的浸出毒性及生物毒性的影响

利用理化分析、浸出毒性分析、生物毒性试验相结合研究了三氧化钼(MoO3)生产排放的废渣在不同模拟酸雨条件下的浸出毒性及生物毒性.结果表明,废渣浸出液中镍超标,属于具有浸出毒性的危险废物;同时其浸出液具有极强的生物毒性,浸出液生物毒性由强至弱依次为pH=4.5>pH=5.0>pH:5.5>pH=6.0.pH=6.5>pH=6.8,生物毒性最低的浸出液(pH:6.8)24h、48h对隆线溞的半致死体积分数LC50分别为0.3775%、0.2184%.因此,三氧化钼生产排放的废渣在堆存和运输过程中要妥善处理,防止经雨水,尤其是酸雨淋溶浸泡;经浸泡后产生的废液会污染附近水体和土壤,对环境和居民健康造成危害.     

广西大厂多金属矿区河流中Sb和As的迁移及环境影响

以广西大厂多金属矿山为例,对其矿山尾矿堆及地表河流进行采样,研究矿山开采中释放的毒害元素Sb和As对河流水环境的影响. 结果表明,矿渣堆中的w(Sb)和w(As)分别为175～7 119和309～24 233 mg/kg;选厂排水中ρ(Sb)和ρ(As)最高值分别为5 475和179 μg/L;受矿山影响的河流中的ρ(Sb)和ρ(As)平均值在枯水期为630和100 μg/L,在丰水期为497和65 μg/L. 该矿山的开采致使选厂排水和矿山尾渣均对矿区河流中重金属含量做出显著贡献,已对周边河流产生严重影响,造成了刁江上游河水的污染. Sb与As虽然化学性质相似,但二者在河水中的迁移特性仍有明显的差别,As在河水中的衰减强于Sb. 河水中Sb和As的影响范围都很大,模拟计算表明,Sb和As的影响范围分别离矿山区约120和60 km.