农药污染土壤中DDTs的电动力学迁移去除特性

为研究土壤中DDTs(滴滴涕)的电动迁移去除特性,以重庆市某废弃DDTs生产企业污染土壤为研究对象,采用GC-ECD分析了该土壤中DDTs的质量分数、电动迁移效果、电动去除率及试验过程中土壤理化性质改变等.结果表明:该污染场地土壤中w(p,p′-DDT)最高,w(o,p′-DDE)和w(p,p′-DDD)次之,三者分别占w(DDTs)的53.02%、23.46%和12.77%;DDTs迁移效果在192 h时基本稳定,并在3 V/cm电压梯度时迁移效果最佳,其中DDT和DDD向阳极迁移而DDE向阴极迁移,o,p′-DDE富集量最大,其c/c₀〔标准化浓度,c₀、c分别为电动试验前、后污染土壤中w(DDTs)〕为4.70;DDTs去除率在电动时间为192 h、电压梯度为3 V/cm时达到相对稳定,其中p,p′-DDT去除率较高,为49.7%;阴极土壤pH随电动试验时间的增加而增大,其最大值为11.63,阳极土壤表现相反,其最小值为-1.71;电流和土壤温度随电动试验时间的增加呈先增后减的趋势,其峰值均出现在第8小时.研究显示,不同DDTs异构体在电动力学作用下的迁移去除效果存在差异,并且电动过程会引起土壤理化性质改变.      

铬-菲复合污染土壤的电动修复效果

为了解决常规电动修复方法对土壤重金属-有机物复合污染去除效率低的问题,采用向电解液中添加表面活性剂以及控制阴极电解液为酸性的电动强化修复技术,以Cr和菲为代表性污染物,研究电压和表面活性剂〔TritonX-100(曲拉通100)、SDBS(十二烷基苯磺酸钠)〕以及阴极电解液pH对修复效果的影响. 结果表明:Cr(Ⅵ)以阴离子团形式呈现向阳极迁移的趋势,菲呈现向阴极迁移的趋势;随着施加电压的升高,污染物去除率也会相应提高,当电压梯度升至1.0 V/cm时,Cr(T)、Cr(Ⅵ)、菲的去除率分别达到34.3%、76.9%、12.7%. 在电压梯度为1 V/cm的条件下,控制阴极电解液pH为4.00时,Cr(T)、Cr(Ⅵ)、菲的去除率分别升至45.1%、84.8%、23.1%;向电解液中添加表面活性剂后能提高污染物的去除率,其中,添加SDBS能够将Cr-菲复合污染土壤中Cr(T)、Cr(Ⅵ)的去除率由34.3%、76.9%升至39.9%、82.0%,添加TritonX-100能够将有机物菲的去除率由12.7%升至27.0%. 研究显示,修复处理后污染物浓度均有不同程度的降低,充分表明电动处理时提高修复电压、添加表面活性剂以及控制阴极电解液的酸碱性可以明显促进污染物在土壤中的迁移.      

环境污染及其防治 土壤污染及其防治

X53200703654施加电压对铬污染土壤电动修复的影响/孟凡生…(中国环科院)∥环境工程学报/中科院生态环境研究中心.-2007,1(3).-111~115环图X-4试验研究了不同电压条件下电动修复去除效率和单位能耗随施加电压的变化关系,探讨了电动修复经济有效的电压范围.试验选用重铬酸钾作为污染物,配制高岭土中Cr(Ⅵ)初始质量分数为100mg/kg和500mg/kg,含水量为50%,试验运行48h,用乙酸控制阴极pH在4~7之间,施加一系列不同直流电压.试验结果表明,随着施加电压升高,去除效率增大,电压升高到1V/cm时,去除效率显著升高,2种试验土壤去除效率分别为76.7%和89…     

阴极电解液对Cd污染红壤电动修复的影响

针对土壤重金属电动修复过程中阴极电解室pH升高会对重金属的去除产生不利影响的问题,利用Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu标准电极电位较高的优势,以人工模拟Cd污染红壤为研究对象,对不同阴极电解液[Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸]的电动修复效果进行系统分析.结果表明:分别将Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸加入阴极电解室中,pH均控制在2~3,电动修复10 d后发现,将Fe（NO₃）₃溶液、CuSO₄溶液和柠檬酸作为阴极电解液均可以有效控制阴极室的pH,CuSO₄溶液、柠檬酸的加入对土壤中Cd的去除效果较差,而且Cu2+的加入增加了土壤重金属二次污染的风险.相对于CuSO₄、柠檬酸试验组,Fe（NO₃）₃试验组土壤中Cd的去除率较高（大于87.27%）,Fe（NO₃）₃试验组对土壤中Cd的修复效果也最为明显,土壤中w（Cd）由阴极附近的75.95 mg/kg降至阳极附近的9.13 mg/kg.分析电动修复后各试验组中不同形态Cd在Cd总量中所占比例的分析,结果显示,w（弱酸提取态Cd）所占比例由初始的74.57%最高可达到92.69%[Fe（NO₃）₃试验组],表明Fe（NO₃）₃的加入有助于促进土壤中Cd的迁移.研究显示,相比于CuSO₄溶液、柠檬酸,Fe（NO₃）₃溶液作为阴极电解液在控制阴极电解室pH升高的前提下,显著促进了土壤中Cd的解吸和迁移,并达到最佳修复效果.      

以牺牲阳极强化的电化学联用方法修复铬污染土壤

为解决重金属污染土在电动法修复过程中存在的聚焦效应问题,提出了牺牲铁阳极的电化学联用修复技术。在传统电动修复方法基础上增加电解液净化循环装置,优化Cr（Ⅵ）还原及沉淀所需技术参数,并与传统电动修复技术进行对比,探讨其修复效果及适用性。结果表明:迁出的Cr（Ⅵ）可在Fe2+作用下被还原为Cr（Ⅲ）并沉淀,pH、电压梯度、电流密度、电极面积均会影响其反应速率,电极距离对反应速率无直接影响,主要影响电解功率。Cr（Ⅵ）还原-沉淀反应的最佳技术参数为:pH值5~6.5,电压梯度0.8 V/cm,电流密度>6.67 mA/cm2,电极面积90 cm2,电极距离15 cm;较传统电动修复技术,以牺牲阳极强化铬污染土的电化学联用修复技术中,土壤室不同点位的去除率波动范围在10%,最高点位的去除率提高近24%,达93.4%。靠近阳极附近土体中Cr（Ⅵ）去除率从0.24%提高到80.38%。以牺牲阳极强化污染土的电化学联用修复方法不仅有效解决了重金属迁移的聚焦问题,而且有助于促进土中重金属污染物的整体性迁出。     

电动力学作用下污染土壤中HCHs的迁移特征

为研究电动力学作用对污染土壤中HCHs迁移的影响及不同HCHs异构体间的迁移特征,以我国西南地区已停产的某HCHs(六六六)生产企业厂区的污染土壤为研究对象,分析反应时间、电压梯度、w(电解质)和pH等因素对HCHs迁移效果的影响. 结果表明:HCHs可以在电场力条件下进行有效迁移,其迁移效果随反应时间的增加而增强,并在192 h后达到稳定;增加电压梯度可以促进HCHs的迁移,最佳电压梯度为3.0 V/cm;最佳w(电解质)为2%;HCHs的迁移效果在pH为5.07时达到最佳. HCHs由阴极向阳极迁移,不同HCHs异构体在阳极的富集程度存在差异,其中α-HCH富集率最高,为210.5%~226.3%;而β-HCH、γ-HCH、δ-HCH富集率分别为72.5%~265.3%、38.5%~79.3%、57.3%~62.6%. 电动试验结束后,阴极处电导率最高,为1.2~324.4 mS/cm. P_(0.6)(距阴极的标准化距离为0.6的采样点)处最低,为0.1~70.1 mS/cm;土壤pH由阴极向阳极逐渐减小,其中阴极pH为10.31~12.05,而阳极pH为0.98~4.56. 研究显示,电动因素会对污染土壤中HCHs的迁移造成不同程度影响;不同HCHs异构体中,α-HCH迁移能力最强,β-HCH次之,γ-HCH和δ-HCH迁移能力较弱.      

直流电压施加对Pb/As复合污染土壤电动修复的影响

重金属复合污染土壤的治理修复对环境污染防治具有重要意义。以河南某冶炼厂地表含Pb、As复合污染土壤为对象,通过施加不同直流电压对污染土壤进行电动修复,基于迁移率和形态变化对修复效果进行评价。修复过程中,分别对电流变化、Pb/As的迁移规律、土壤含水率、电导率、pH值以及Pb/As的形态转化进行研究。结果表明:施加的直流电压变化对土壤中Pb的迁移影响显著,而对As的迁移影响较弱;当施加直流电压为10 V时,土壤中阴极区域的As含量可降至43.18 mg/kg,当施加的直流电压为30 V时,土壤中阴极区域的Pb含量可降至334 mg/kg,先施加低压后施加高压更有利于提升Pb、As复合污染土壤的电动修复效果;修复完成后Pb和As的弱酸态占比降低,可还原态占比升高,土壤中的Pb和As含量低于GB 36600—2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中第1类建设用地筛选值。     

实际污染土壤和模拟污染土壤垂直电动修复效果对比

为加深对电动修复技术理论的理解及提供实际污染土壤修复技术科学依据,以实际污染土壤和人为污染土壤为研究对象,采用垂直电动修复技术,着重对比了实际污染土壤和人为污染土壤的电流强度、pH和土壤中重金属迁移率。结果表明:1）电动修复过程中,实际污染土壤和人为污染土壤具有相似的电流峰形,但是人为污染土壤电流值约为实际污染土壤电流值的2倍,指示人为污染发生了更多的离子迁移。2）电动修复结束后,距离阳极越近的土壤pH越低,阴极附近区域的土壤pH显著升高,实际污染土壤和人为污染土壤pH变化规律相似,阴极pH的升高可起到深层固定重金属的效果。3）对于实际污染土壤,垂直电动修复技术对0~5 cm土层Cd、Pb、Cu和Zn造成一定的向下迁移,Cd和Zn在5~10 cm土层也有一定迁移,但该土层中Pb和Cu产生积累,其余土层变化不明显。4）对于人为污染土壤,Cd迁移明显且在最底层（35~40 cm）积累,Zn、Cu在表层（0~20 cm）有一定迁移,但是Pb只在最表层（0~5 cm）有一定迁移,其余土层变化不明显。5）对比实际污染土壤和人为污染土壤,实际污染土壤具有明显较低的重金属迁移率,人为污染土壤重金属由于老化时间较短（2个月）,Cd和Zn具有较高的迁移率。因此,人为污染土壤的研究结果不一定适用于实际污染土壤。     

氟污染土壤的阳极强化电动力学修复研究

在不同电解电压及阳极电解液浓度下,对土壤氟在电动力学作用下的迁移特征及其影响因素进行了研究,分析了利用阳极强化电动力学技术修复氟污染土壤的可行性.结果表明,1.0 V/cm电解电压下,当阳极电解液为去离子水时,氟在阴、阳极电解液中的累积量分别为8.2 mg和47.7 mg,土壤氟的去除率仅为8.8%.而阳极强化电动力学作用能够有效促进土壤中氟化物的迁移,1.0、 1.5、 2.0 V/cm电解电压下,阳极电解液为0.02 mol/L的氢氧化钠溶液时,土壤氟的去除率分别为25.9%、 31.2%、 47.3%;当阳极电解液浓度升高为0.1 mol/L时,土壤氟的去除率分别为55.4%、 61.1%、 73.0%.电迁移是其主要的作用机制,电渗析也对氟在土壤中的移动产生影响.电解电压及电解液浓度是影响氟去除效率的主要因素.可以采用适当的阳极强化电动力学技术对氟污染土壤进行修复.     

印度芥菜和香根草对Pb污染土壤的修复效能及作用途径

为探究印度芥菜(Brassica juncea)和香根草(Vetiveria zizanioides L.)对Pb污染土壤的修复效能和作用途径,采用Pb污染土壤〔w(Pb)为400~2 000 mg/kg〕进行为期30 d的盆栽试验,分析植物对Pb的耐受性、积累能力和固定效果.结果表明:① 印度芥菜和香根草对Pb的积累主要集中在根部,两种植物根部累积的w(Pb)分别为206.62~902.40和288.42~1 102.47 mg/kg,单株植物的Pb积累量分别为70.75~138.31和99.09~220.49 μg,香根草对Pb污染土壤的修复效能高于印度芥菜. ② 印度芥菜和香根草对Pb的去除率随土壤中w(Pb)的增加而降低,对Pb的固定率则随土壤中w(Pb)的增加而增加,二者对Pb的去除率最大值分别为1.02%和1.78%,对Pb的固定率可达11.22%和16.78%,两种植物对Pb污染土壤修复的主要途径为植物固定. ③ 主成分分析表明,w(脯氨酸)对植物Pb积累过程具有重要作用.研究显示,相比于印度芥菜,香根草更适用于Pb污染土壤的植物修复.      

不锈钢电极对重金属污染土壤的强化电动修复及电极腐蚀结晶现象与机制

电极腐蚀和盐分结晶是制约土壤电动修复技术工程化应用的重要难题.本研究选择不锈钢作为电极,采用去离子水(DW)、柠檬酸(CA)和聚天冬氨酸(PASP)作为电解液,对Pb、Cu污染土壤进行强化电动修复,考察了重金属去除作用及影响因素,探讨了电极腐蚀和盐分结晶现象与机制.结果表明,在电场作用下,土壤中的Ca会迁向阴极在碱性条件下形成CaCO_3和Ca(OH)_2晶体,降低了电极的导电性;PASP对不锈钢电极有明显的缓蚀作用,CA和PASP都能明显地破坏CaCO_3晶体的形成,但无法对Ca(OH)_2晶体形成有效的破坏;CA和PASP都能促进土壤中Pb的去除,但PASP对Cu去除强化作用不明显,而CA对Cu的去除强化作用非常显著;不锈钢配合不同的缓蚀剂、增强剂联合使用,可以作为电动修复技术工程化应用的电极选择.     

添加液促进电动法修复苯酚污染土壤的模拟研究

模拟研究结果表明,电动技术能有效地修复被苯酚污染的砂土。在电场强度为2V／cm的情况下,苯酚在污染砂土中向阳极迁移,富集发生在距离阳极8cm处。在阴极槽添加的LAs浓度为0．046mol·L^-1时,苯酚在砂土中迁移的富集浓度可以达到未添加LAS时的2．43倍。向阳极槽添加0．1mol·L^-1 NaOH溶液与向阴极槽添加0．1mol·L^-1柠檬酸溶液都有利于苯酚的富集,且向阳极槽添加NaOH溶液更有利于苯酚的富集。     

电动修复过程中电解质浓度对U(Ⅵ)迁移和能耗的影响

采用了柠檬酸与氯化铁组合的一种复合电解质,研究不同的电解质浓度对U（Ⅵ）的迁移行为和能量利用率的影响.结果表明：柠檬酸和氯化铁的最佳浓度为0.1mol/L CA+0.03mol/L FeCl₃,该浓度时铀的去除效率约为（61.55±0.41）%,累积消耗能量为0.2559kW·h,能量有效利用率β为（0.24±0.02）×10³.采用Visual MNIETQ软件模拟铀在pH值为3.0的柠檬酸和氯化铁溶液中的存在形式,结果表明主要以大量铀-柠檬酸根络合物（UO₂-Citrate^-）和少量的铀酰离子（UO₂²⁺）存在,此时铀主要从阴极向阳极迁移.当氯化铁浓度增加至0.05mol/L时,铀的去除率相应减少,产生此现象与电渗流强度及方向、氢氧化铁胶体吸附等因素有关.相较于单一的柠檬酸和盐酸,以柠檬酸和氯化铁组合的电解液具备去除效率高、浸出毒性低、土壤修复后危害小等优势.     

土壤性质对铜-芘复合污染土壤电动-氧化修复的影响研究

重金属-有机复合污染土壤的修复是污染土壤修复的难点之一.选取我国3种典型土壤（红壤、黄棕壤和黑土）,以铜和芘为模式污染物,分别代表典型的重金属和有机污染物,研究了不同土壤类型对电动-氧化技术处理铜和芘复合污染土壤的影响机制.试验中阴、阳极电解液的组分均为10%的羟丙基-β环糊精、12%H2O2和0.01 mol.L-1 NaNO3溶液,施加电压梯度为1V.cm-1.经过15 d电动修复后,红壤、黄棕壤和黑土中总芘去除率分别为38.5%、46.8%和51.3%,总铜去除率分别为85.0%、22.6%和24.1%.pH较高的黑土产生高电渗流,增加了氧化剂与污染物的接触,同时较低的黏粒含量也有利于芘的解吸.红壤的低pH和低有机质含量影响了重金属的形态分布,提高了铜去除率.研究表明不同土壤的pH、黏粒含量和重金属的形态分布等是影响不同类型土壤上铜和芘迁移和修复效率的主导因素.     

外源添加磷和有机酸模拟铅污染土壤钝化效果及产物的稳定性研究

有机酸可提高土壤磷有效性,且能影响对重金属的固定,其在磷活化和重金属钝化方面具有非常复杂的功能.本研究以模拟铅污染土壤为对象,外源添加磷和柠檬酸,采用BCR三步连续提取法、0.01 mol·L-1CaCl2提取和毒性淋溶提取法(TCLP)评价有机酸存在下磷对模拟铅污染土壤的钝化效果;以苹果酸、NaNO3溶液为解吸剂探讨磷-柠檬酸-铅体系的稳定性.结果表明,无柠檬酸时,酸提取态Pb含量随磷浓度的增加而降低;加磷100 mg·kg-1、400 mg·kg-1时,酸提取态Pb含量随柠檬酸浓度增加而显著增加.残渣态Pb与酸提取态Pb的变化趋势相反,说明磷能降低土壤铅的生物有效性,柠檬酸则作用相反.有机酸浓度一定时,随磷浓度增加,0.01 mol·L-1CaCl2提取和TCLP提取的铅含量均呈降低趋势,表明磷具有钝化铅污染土壤的效果;但磷浓度一定时,它们提取铅含量随柠檬酸浓度增加表现出相反的变化趋势.土壤铅的解吸率随苹果酸浓度增加、pH值减小、离子强度增加而提高,且只添加磷处理的土壤铅解吸量较添加磷和柠檬酸共同处理的土壤少,前者钝化的铅稳定性更高.     

柠檬酸对重金属复合污染土壤的浸提效果研究

以浙江富阳某炼铜厂附近受Cd、Cu、Pb和Zn复合污染的土壤为研究对象,采用振荡、静置和超声3种不同浸提方式,通过研究柠檬酸在不同浸提方式下对重金属的去除效果,筛选出最佳柠檬酸浓度、处理时间及功率,并采用Tessier连续提取法分析浸提前后4种重金属形态变化.结果表明,柠檬酸对4种重金属均具有较好的去除效果,其中对Zn的去除效果最好,Cd的去除效果最差,而Cu和Pb的去除效果相当.Pb和Zn的去除率均随着柠檬酸浓度的增加而增加,但增幅随之减小,Cu的去除率则先增加后基本保持不变,而Cd的去除率变化不明显.综合考虑成本和浸提效果后,选用0.2 mol·L-1柠檬酸浸提2次为最优条件,最佳振荡时间和静置时间分别为4 h和24 h,最佳超声时间和功率分别为30 min和500 W.柠檬酸能够在很大程度上改变土壤中重金属的形态分布,主要去除以可交换态和碳酸盐结合态形式存在的Cd及以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态形式存在的Cu、Pb和Zn.通过对比3种浸提方式,在同等去除效果的前提下,静置浸提相比振荡浸提需要更长的时间,而将超声波应用于重金属污染土壤淋洗,所需时间较少,因此,超声波辅助浸提土壤中重金属是可行的,具有良好的应用前景.     

柠檬酸及EDTA对土壤中六价铬的淋洗修复效果研究

主要研究柠檬酸和EDTA淋洗剂对六价铬污染土壤的淋洗修复效果,重点考察淋洗剂浓度、液固比、淋洗时间和淋洗方式对土壤六价铬去除效果的影响。研究结果表明：随着淋洗剂浓度的增加,柠檬酸淋洗剂对供试土壤六价铬的去除率逐渐升高,最高为54．0%,而EDTA淋洗剂对供试土壤的去除率先升高后降低,浓度在0．4 mol·L-1时达到最高,为66．3%;土壤六价铬去除率随液固比的增加呈现先升高后降低的趋势,当液固比为7：1时,0．5 mol·L-1柠檬酸和0．1 mol·L-1 EDTA淋洗剂对供试土壤六价铬的去除率最高,分别为69．6%和61．9%;增加淋洗时间,供试土壤六价铬的去除率逐渐升高,2 h后增幅不大;就清洗方式而言,EDTA淋洗剂一次加入对土壤六价铬的去除效果最好,而柠檬酸淋洗剂宜采用二次加入一次分离的方式。     

皂角苷和柠檬酸联合对市政污泥中重金属的去除与风险评价

污泥的重金属污染严重制约其资源化利用,为探讨皂角苷和柠檬酸联合淋洗去除污泥中重金属的效果,为污泥的资源化利用提供理论依据,以武汉市4个市政污泥样品(S₁、S₂、S₃、S₄)为研究对象,选取1%的皂角苷和0.1 mol/L的柠檬酸联合淋洗1~4次,对淋洗前后污泥中重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的含量和形态进行了分析,并运用M_F指数法和潜在生态风险指数法对淋洗后污泥中重金属的迁移性和环境效应进行了评价。结果表明:经过1次淋洗后,污泥中Zn的去除率最高,为71.04%(S₁),而Ni的去除率较低,为20%左右(S₂),污泥中Cr、Cu、Pb和Cd的最大去除率在23.16%~43.00%之间;经过4次淋洗后,污泥中Zn、Pb、Cr、Cu、Cd和Ni的去除率最高分别为84.79%、81.73%、80.77%、78.89%、56.71%和55.51%;经过淋洗后污泥中各重金属酸溶态所占的比例降至5.41%以下,污泥中Cu以残渣态和可氧化态为主,其他重金属以残渣态为主;皂角苷与柠檬酸联合淋洗后,污泥中重金属的M_F(移动性指数)和E_i(潜在生态风险指数)值下降,说明污泥中重金属的移动性、生物有效性和潜在生态风险减弱,其中污泥中Ni、Pb、Zn的潜在生态风险均由中降为低,污泥中Cu、Cr和Cd的潜在生态风险也有所降低;1.5 g/L的熟石灰对污泥淋洗废液中Cu、Ni的回收率在25%左右,对Pb、Zn、Cd、Cr的回收率在58%~80%之间。皂角苷和柠檬酸联合淋洗可以较好地去除供试污泥中的重金属,降低重金属的移动性和潜在生态风险。     

复合淋洗剂土柱淋洗法修复Cd、Pb污染土壤

选取三氯化铁和有机酸(柠檬酸、苹果酸、酒石酸)复合淋洗,采用土柱淋洗的方法对Cd、Pb污染土壤进行淋洗实验,研究了复合淋洗剂浓度配比、淋洗剂用量和淋洗次数对重金属去除效果的影响,并测定了土壤淋洗前后Cd、Pb形态的变化。结果表明:三氯化铁浓度为10 mmol/L,有机酸浓度为20 mmol/L时,淋洗率Cd为72.15%,Pb为30.26%,与使用单一淋洗剂相比均有大幅提升。复合淋洗剂能有效地去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态重金属,而对有机态和残余态部分重金属作用效果不明显;Cd比Pb容易去除是由于污染土壤中Cd的存在形态主要是可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态,而Pb的存在形态主要是有机结合态和残渣态。淋洗后土壤中Cd和Pb均达到土壤环境质量标准。