页岩气钻屑中的重金属成分研究

本文对页岩气开采过程中产生的各种钻屑中的重金属含量进行了分析。结果表明,按照浸出毒性浸出方法处理的样品中,重金属含量均较低;按照微波消解方法处理的样品中,清水钻屑、水基钻屑中的重金属含量也较低,但处理后的油基钻屑中重金属含量较高,其主要来源可能是钻井中使用的加重剂。     

机械力活化固硫灰固化处理含油钻屑

利用机械力化学法活化固硫灰固化降解含油钻屑,研究了不同含油钻屑掺比对固化降解效果的影响,并进一步探讨了机械力化学法对含油钻屑中有机污染物的固化降解机制。研究表明,当含油钻屑掺量为50%时,球磨后样品中的含油率为1.92%,固化体常温养护28 d抗压强度为22.70 MPa,固化体石油类浸出浓度为3.875 mg/L低于GB 8978-1996中规定的限值。XRD分析表明含油钻屑中的有机污染物以物理包裹和吸附的形式被固化于含油钻屑固化体的凝胶相中。IR分析表明机械力化学法对含油钻屑中的有机污染物有较好的降解作用。     

广州城市污泥中重金属形态特征及其生态风险评价

分析了广州市4个不同来源的城市污水处理污泥中重金属含量,考察了污泥样品中重金属形态分布和生物可利用性,并分别利用风险评价指数(RAC)和固废重金属毒性浸出方法评价了污泥中重金属生态危害风险和浸出毒性风险.结果表明,污泥样品中Cu、Cr、Pb和Zn含量较高,不同来源污水处理污泥中重金属含量差别较大.污泥样品中重金属绝大部分以非稳定态存在,酸性污泥中可迁移的酸溶态重金属比例较高.由单一萃取结果,1 mol·L-1NaOAc溶液(pH 5.0)和0.02 mol·L-1EDTA+0.5 mol·L-1NH4OAc溶液(pH 4.6)分别对酸性和碱性污泥中生物可利用态重金属具有较好的萃取能力.污泥酸性越强,其中生物可利用态重金属比例越大.污泥中重金属的迁移能力使其处于高生态危害风险程度;重金属的生物可利用性使酸性污泥大多处于极高危害风险程度,而使碱性污泥大多处于中等危害风险水平.除城市污水处理污泥外,污泥样品中重金属具有高的浸出毒性风险,萃取重金属生物可利用态后,污泥仍具有高浸出毒性风险,但由于浸出毒性风险降低使部分污泥可进行填埋处置.     

水泥窑协同处置掺加萃余钻屑对水泥熟料性能的影响

含油钻屑经过萃取脱油后,通过马弗炉模拟水泥窑协同处置的方式对萃余钻屑开展实验研究。采用热重分析萃余固废掺入对水泥烧成过程的影响,结果表明:掺加萃余固废后,CaCO₃分解温度下降13.2℃,更有利于水泥熟料的烧成;通过乙二醇代用法测定水泥熟料中f-CaO含量,可得掺加萃余固废的最适比例为20%;水泥熟料的X射线衍射图谱结果表明,掺加萃余固体废物烧制的水泥熟料主要矿物组成不变,但萃余固体的掺加对水泥矿物形成仍有影响。水泥产品的水化样XRD图谱结果表明,萃余固体废物掺加会抑制水泥水化反应的速率,并且掺加萃余固体废物的水泥协同处置产品的重金属浸出浓度符合GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》的安全限值,无重金属浸出的环境安全风险。     

深圳海滩塑料垃圾及其重金属污染分析

海洋塑料垃圾污染是一个全球性环境问题,为了解海岸线上塑料垃圾及其重金属污染情况,本研究在深圳海岸线上选取5个典型海滩,分析海滩塑料垃圾的组成和来源,并研究塑料垃圾的重金属含量及其浸出行为,评估其潜在的摄入风险.结果表明：塑料和泡沫塑料是海滩垃圾最主要的组成成分,占比高达72%;人类海岸活动是海滩塑料垃圾最主要的来源,占比高达80.58%;塑料垃圾中Zn、Ba、Pb的含量较高,其中Zn的平均值达到500mg/kg以上;在模拟胃酸溶液中,Zn的浸出浓度最高（0.7605~2.6283mg/L）,Mn浸出率最高（16.22%~83.45%）,Sb的浸出量和浸出率均为最低.基于海滩塑料垃圾样品中重金属最大可浸出率的摄入风险评估表明,塑料样品中的重金属不会造成健康风险.本研究提供的基础数据资料有助于海洋塑料垃圾的管理.     

典型页岩气油基钻屑的组成分析及危害评价

分别从重庆某两个页岩气井场选取水平井油基钻屑(A)和直井油基钻屑(B)样品,详细分析其基本性质及组成。结果表明:油基钻屑由72.78%~81.34%的灰分、14.14%~26.21%的有机物和1.01%~4.52%的水分组成。灰分来源于钻井液中的无机添加剂和钻头破碎的岩石碎屑,主要成分为CaCO_3、BaSO_4、SiO_2和Fe_2O_3。有机物来源于调制钻井液的基础油和各类有机添加剂,主要成分为烷烃、多环芳烃、苯系物和烯烃。碱性盐、重金属和有机物是油基钻屑中的三类有害物质,且其危害依次增加,若不加以有效处置,将对当地生态环境和人类健康造成持久性破坏。     

化学法去除污泥中重金属的后续研究

以化学法去除污泥中重金属的后续研究作为主要研究内容,研究了酸化废液终处理以及处理后污泥的资源化利用问题。研究表明:对化学法处理污泥后所产生的酸化废液进行水泥固化处理,通过重金属浸出毒性实验发现,浸出液中所含的重金属含量很低,要远低于国家浸出毒性标准,所以此法用于处置废液是具有一定的可行性的。将处理后的污泥与正常土壤按1:1混合,在其上栽培酸性植物三叶草,植株可以正常生长,通过对植株中的重金属测定,发现污泥中残存的重金属迁移至植株体内的含量较小,不影响植株的正常生长,所以,可将处理后的污泥用于城市园林绿化地等。     

等离子体技术在处理垃圾焚烧飞灰中的应用研究

对飞灰进行TCLP重金属浸出试验,发现重金属Cd的浸出浓度达到0.322 5 mg/L,高出国家规定的毒性浸出标准(Cd:0.3mg/L),采用美国EPA规定的1613方法分析飞灰中的二(噁)英含量,其毒性当量I-TEQ为0.45 ng/g.利用直流双阳极等离子体电弧对飞灰进行熔融处理,对得到的熔渣进行分析,结果表明,飞灰经过熔融处理后,重金属的浸出浓度得到很好的控制,远低于毒性浸出标准,飞灰中的二(噁)英毒性当量I-TEQ接近91.6%被降解消除,得到的熔渣呈非结晶质的玻璃质结构,具有非常致密的微观结构.     

土壤中重金属测定前处理方法的对比研究

对土壤样品的前处理分别采用全自动样品消解仪及微波消解仪进行消解.按照国标法测定土壤样品中的铅、镉、铜、锌、镍、锰.根据消解情况及测定土壤中重金属含量对消解方法进行对比分析.结果显示采用全自动样品消解仪消解土壤样品,操作简单、方便,最大程度保障了实验人员的安全,并且消解效果良好,避免了土壤样品赶酸过程导致蒸干,重金属含量测定结果准确可信.微波消解法消耗的试剂量较少,样品受污染的风险小,引入的试剂误差小.     

医疗垃圾焚烧飞灰的重金属浸出特性及其稳定化处理研究

通过对医疗垃圾飞灰的浸出特性和高温熔融处理实验,研究了浸出时间、液固比、pH值和颗粒尺寸对重金属浸出特性的影响以及飞灰熔融对重金属稳定化处理效果.结果表明,随着浸出时间的增加,飞灰绝大部分重金属的浸出浓度增高,浸出毒性增强;液固比(L/S)增加,大部分重金属的浸出率大大提高,其中重金属Cd的浸出率最大,在液固比为90时,飞灰中的Cd的浸出率达到70%以上;pH为中性左右的时候,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属的浸出液浓度最低;颗粒尺寸在较大或者较小时,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属浸出浓度较小,大部分重金属在颗粒尺寸250～900μm时,重金属的浸出浓度较高;飞灰高温熔融后,重金属的浸出毒性大大降低,说明熔融对重金属有很好的固化效果.     

生物浸提对有色冶炼废渣中重金属形态的影响

本研究针对某冶炼厂的有色冶炼废渣,利用生物浸出技术浸提废渣中的有价金属,考察浸出前后各重金属形态变化,实验结果表明:浸出后余渣中Cd、Mn、Cu、Pb、Zn等有害元素含量显著降低,浸出过程重金属的酸可提取态相对含量逐渐降低,残渣态相对含量逐渐提高。     

焚烧飞灰重金属含量及浸出长期变化规律研究

通过对24个飞灰样品的重金属全量消解和高精度X射线荧光光谱法（HDXRF）快速检测结果进行线性回归分析,发现HDXRF法可较准确测定飞灰中Cu、Pb、Zn、Ni和Cd含量（线性回归决定系数R²³0.90）.采用HDXRF法对某焚烧厂飞灰重金属含量6个月快速检测及浸出毒性测定数据统计分析发现：飞灰重金属月均含量较稳定（变异系数CV<0.14）但日均含量波动较大（CV>2.54）;飞灰中Pb、Cu和Zn含量呈正相关（相关系数r>0.78）;金属浸出浓度受浸出液终点pH值影响显著,超标频率依次为Pb（68.9%）、Cd（66.1%）、Ni（24.0%）、Cu（14.2%）和Zn（1.6%）.短期飞灰金属含量和浸出毒性数据受焚烧工况,烟气处理工况和垃圾组分等多种因素共同影响,不具有代表性.为评估垃圾分类源头削减重金属效果,建议采用快速检测方法对焚烧飞灰重金属含量进行长期监测.     

垃圾焚烧飞灰中重金属稳定性评价方法研究

通过用TCLP浸出方法和MEP多级浸出方法对垃圾焚烧飞灰中重金属进行浸出稳定性分析,考察飞灰中重金属在不同浸出过程的浸出行为,探究影响浸出过程的因素,以期能够为含重金属危险废物的长期稳定性提供理论指导。研究结果表明,不控制p H的TCLP浸出方法在提取剂与飞灰混合的过程中p H迅速升高至6.0以上,较高的p H不能充分模拟在自然暴露酸性降水过程中重金属的浸出,从而低估飞灰中重金属的风险;MEP多级浸出方法通过在浸出的第1步使用醋酸缓冲溶液浸出液并动态调节浸出液p H为(5.0±0.2),使飞灰中碱性物质在第1步首先得到释放,然后在第2~9步提取过程能维持较低的p H,从而较好地模拟飞灰在自然条件下经过反复酸雨淋滤过程重金属的稳定性。     

黄磷生产企业磷泥烧渣浸出毒性试验研究

以某黄磷企业磷泥烧渣为分析研究对象,对采集的黄磷烧渣样品采用《城市生活垃圾有机质的测定灼烧法》(CJ/T96-1999)测定样品的含水率和燃烧挥发分,按照《固体废物浸出毒性浸出方法》(HJ/T299)进行浸出试验,并利用火焰原子吸收光度法分别测定了其浸出液中的铅、镉、铜、锌、铬和镍6种重金属,可见分光光度法测定砷。试验结果表明磷泥烧渣中7种重金属相对标准偏差在1.2%～5.3%之间,加标回收率在78.7%～106.6%之间,磷泥烧渣的浸出液中的危害成分浓度除了Cu离子不超标外,其余六种危害成分均超标,其中Cd离子超标189.7倍。     

我国垃圾焚烧飞灰性质及其重金属浸出特性分析

调查分析了我国12个垃圾焚烧飞灰样品的性质和重金属浸出规律.结果表明,飞灰的主要组成元素有Si、Ca、Al、Fe、K、Na、Cl 等,除1个样品外,飞灰样品中的重金属元素含量均在0 .5%～3 .0%范围内.由此可见焚烧飞灰具有较大的环境风险,必须按危险废物进行安全管理.应用单批次浸出程序检测结果表明,美国EPA的毒性浸出程序（TCLP）和我国固体废物浸出毒性鉴别程序（GB 5086 .1-1997）对焚烧飞灰中的重金属浸出率偏低,且二者对飞灰危险性评估的差异较大,这主要是受二者不同的浸出液最终的pH值所影响.常规酸中和容量（GANC）浸出试验结果表明,飞灰中重金属的浸出主要受浸出液的最终pH值影响,而该pH值取决于飞灰中碱性物质与浸取剂酸度二者间的相互作用.通过对不同类别程序的浸出过程分析发现,在相同浸取液作用下,单批次式浸出程序的静态平衡终点与连续过流式浸出程序的平衡终点存在较大差异,有必要结合我国飞灰特点和实际处置场景,建立适用于焚烧飞灰的单批次式毒性浸出试验程序,避免对飞灰危险性识别的不足和管理的失控.     

废物水泥窑共处置产品中重金属释放pH静态试验研究

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并制取混凝土样品,将样品破碎至粒径小于1 mm. 采用pH静态(pH-dependence)试验研究pH对破碎混凝土样品中重金属(Cr,Ni,As,Cd和Pb)浸出特性的影响以及混凝土样品的酸中和容量.结果表明,混凝土的酸中和能力较大,浸出液pH降至6.87,需加入2.5 mol/kg的硝酸,而浸出液pH降至1.46的过程中,需要消耗15 mol/kg的硝酸,因此在一般的混凝土使用过程中,混凝土孔隙水的pH能在较长段时间内保持中性或弱碱性;浸提剂的酸碱性是影响混凝土中重金属浸出的重要参数,在试验研究的pH范围内,不同重金属的浸出规律不同;混凝土中重金属的浸出与其在混凝土中的存在形态及混凝土矿物对重金属的作用相关.      

细胞冻融破碎对城市污泥中重金属浸出浓度的影响

利用反复冻融的方法对污泥细胞进行破碎,考察处理前后污泥重金属的浸出浓度和形态分布的变化,并通过扫描电镜和红外光谱分析污泥中微生物细胞形貌和有机化合物含量的变化.结果显示,经过细胞破碎处理后,污泥中重金属的浸出浓度增大,锌、镍、铬、镉和铜的浸出浓度比原始污泥分别增加了9.7%、5.1%、25%、9%和50%.不稳定态增加,锌和镍的不稳定态分别增加了20.4%和37.9%,锌、镍、铬和铜的有机态分别减少了4.2%、8.2%、1.2%和5.1%.细胞发生了形貌上的变化,细胞体破碎程度严重.细胞EPS以及污泥中的蛋白质、羧酸、多聚糖等有机基团含量明显减少.细胞破碎后污泥浸出浓度增加的主要原因是污泥中有机态的重金属转化成了其他不稳定态的重金属.     

煤矸石毒性浸出及周边土壤环境影响分析

采集贵州省六盘水不同矿山堆弃的煤矸石和周边土壤样品,分析测定煤矸石重金属含量,模拟中性和酸性降雨条件下煤矸石的浸出毒性,并结合周边土壤的重金属赋存状态研究煤矸石重金属的释出迁移情况。结果表明,煤矸石样品中Fe、Cu、Zn、Cr~(6+)富集,可能对当地环境造成污染;浸出液中Fe含量较高,并在中性降雨环境下的浸出率要远高于酸性降雨环境,结合当地降雨PH呈中性的特点,Fe对当地环境造成污染的可能性较大;长时间的降水淋溶使煤矸石中重金属不断析出导致本身含量不断下降,甚至会低于周边原始土壤背景值浓度,污染性大幅度降低,从而增加了煤矸石可利用范围。     

污泥飞灰中重金属不同浸出方法比较及综合毒性评价

通过高精度气流分级机对污泥飞灰进行粒径分级:1μm、1~2.5μm、2.5~10μm、10~50μm、50μm.采用HJT299-2007-硫酸硝酸法,HJ557-2009-水平振荡法,美国EPA的毒性浸出方法 TCLP,欧盟危险废物鉴别浸出标准(EN12457-3)对不同粒径飞灰中重金属浸出毒性进行对比研究,根据浸出结果建立了一种重金属浸出综合毒性的评价方法.结果表明,飞灰中的重金属含量及浸出量随飞灰粒径的增加而降低,其中重金属Zn和Cu在TCLP浸出方法中的1μm粒径段的浸出含量最高,分别为107.34 mg·kg~(-1)和318 mg·kg~(-1).TCLP法和硫酸硝酸法的重金属浸出量远高于欧盟(EN12457-3)和水平振荡法.根据比较重金属总体污染毒性指数OPTI值的大小,发现10μm的飞灰的OPTI值远大于10μm的飞灰的OPTI值,说明粒径小于10μm的飞灰更具有毒性,危害性更大.     

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。