惠阳城区降雨径流重金属污染特征研究：Ⅰ.地表堆积物重金属含量分析

以惠阳城区为研究对象,选取4种具有代表性的典型城市功能区类型:工业区、商业区、住宅区、交通区,对其地表堆积物进行样品采集和实验分析.结果表明:地表堆积物细粒部分(粒径<149舯)所占比例为51%,粗粒部分(粒径>2 000um,)所占比例仅4.1%;重金属含量的粒径分级特性和质量分数相似,即粒径越细的部分重金属含量越高;Pb,Zn,Cu.Cr之间的相关系数较高;重金属的浸出浓度在不同的功能区基本遵循同样的规律,即细粒部分重金属浸出浓度最高,随粒径的增大浸出浓度逐减,细粒部分重金属的浸出浓度:w(Pb)为59.1 rag/kg/kg,w(Zn)为93.5 mg/kg,w(Cu)为37.7 ms/ks,w(Cr)为23.9 ms/kg,w(Cd)为0.07 mg,kg.     

DTCR协同水泥固化/稳定化重金属污染底泥的研究

采用二硫代氨基甲酸盐(DTCR)为添加剂协同水泥固化/稳定化重金属污染底泥,以抗压强度和颗粒固化体(粒径￡9.5mm)浸出毒性为指标确定水泥和DTCR的最优配比.通过酸雨条件(pH 3)下对颗粒固化体和整个固化体的浸出试验来评价固化/稳定化的效果.利用X射线衍射仪(XRD)和环境扫描电镜(ESEM)分析了固化/稳定化机理.结果表明,固化/稳定化的最优配比为水泥掺入量为50%(干底泥),DTCR掺入量为2%(干底泥).其固化体7d抗压强度为1.03MPa,颗粒固化体中重金属Cu,Zn,Pb,Cd的浸出浓度分别为0.105,4.65,0.232,0.123mg/L,能够达到安全填埋要求.酸雨条件下(pH 3)对颗粒固化体和整个固化体浸出研究表明,水泥、DTCR固化/稳定化底泥效果更好;XRD和ESEM分析表明,固化/稳定化的机理主要是水泥在水化反应时,能够形成水化产物Ca(OH)2、水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石(AFt),将重金属废物包容,并逐步硬化形成具有一定强度的水泥固化体.     

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.     

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.      

云南酸控区土壤重金属释放特征及潜在风险

研究了云南省酸雨控制区3种土壤重金属Pb、Zn、Cu在模拟酸雨淋溶作用下的释放特征,并进行了酸雨淋溶前后的潜在风险评价.结果表明,重金属在模拟酸雨作用下很快溶出,约30 h后趋于平稳,3种重金属Pb、Zn、Cu最大累计释放量分别为102.32、52.19和70.54 mg/kg.不同pH下重金属的溶出趋势基本相同,重金...     

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。     

铅锌尾矿中重金属在模拟酸雨淋溶下的浸出规律

重金属尾矿污染是世界性难题,污染水体、大气和土壤,对周边的生态环境和人体健康造成严重危害。在我国酸雨范围大且酸雨问题比较严重的背景下,探讨酸雨淋溶下尾矿中重金属的浸出规律将有利于加强我国重金属尾矿的污染控制和管理。采用湖南桃林铅锌尾矿库中的尾矿模拟酸雨条件进行淋溶实验,研究发现重金属Pb、Zn、Cu、Mn含量分别为1252.5,849.4,363.1,280.0mg/kg。其中,Pb、Zn主要以残渣态存在,分别占69.7%和53.8%;Cu主要以有机结合态存在,占67.0%;Mn主要以铁锰氧化态、有机结合态和残渣态存在,共占90.0%。在静态淋溶实验中,固液比越大、模拟酸雨pH值越小,重金属的浸出浓度越大。在动态淋溶实验中,Zn、Mn浸出浓度随时间呈现减小趋势,而Pb和Cu浸出浓度随时间先增大,后减小。     

掺膨胀土粉煤灰的重金属浸出试验研究

通过搅拌试验和柱渗试验2种室内浸出试验方法,对粉煤灰掺不同量膨胀土在中性和酸性(模拟酸雨)2种浸出条件下,进行几种金属离子污染问题的研究。通过试验,旨在获得在中性和酸性条件下,粉煤灰膨胀土不同配比掺和样中重金属离子的浸出规律。该文所取得的成果为:所有试样的Fe、Mn离子浸出浓度较大,都超过《生活饮用水卫生标准》;当粉煤灰膨胀土不同配比掺和样置于地下水位以下时,试样中Zn、Fe、Mn、Cu、Cr和Ni的浸出浓度不规律,Zn、Fe、Mn、Cu、Cr和Ni离子浸出浓度最小的最佳配比分别为5%、15%、15%~20%、5%、0%或20%、0%~5%;中性条件下,柱渗试验初始浸出浓度高于搅拌试验;pH值对粉煤灰膨胀土不同配比中Cr浸出浓度影响较大,酸性条件下浸出浓度小于中性条件,对工程有利,且当柱渗分为前期和后期时,Cr离子浓度呈指数曲线状有规律浸出;当膨胀土掺量为10%时,Cr离子的初始浸出浓度为最小,所有金属离子在酸性条件下浸出浓度也最小,因此,从环境角度考虑的最佳配比可能在10%左右;当膨胀土掺量从20%开始,未经养护样品柱渗试验后期(≥15 d)渗透系数能够满足工程利用要求;所有酸性条件下的渗透系数都小于中性条件,因此酸性反而有利于粉煤灰膨胀土混合物的工程应用。     

不同 pH 浸提条件对生活垃圾焚烧炉渣重金属浸出影响研究

生活垃圾焚烧炉渣富集了大量重金属,对环境有严重影响。对生活垃圾焚烧炉渣以（ HJ／T 299－2007）硫酸硝酸法浸提,在不同的pH浸提条件下对炉渣中重金属浸出特性进行了实验研究。结果表明重金属浸出量随着浸出pH的下降有明显上升趋势,尤其在酸性条件下有明显提升。炉渣在酸雨长期浸泡下会浸出大量重金属,对周边土壤及地下水造成严重影响。     

惠阳城区降雨径流重金属污染特征研究：Ⅱ.重金属污染负荷估算

用0.5 mol/L HCI提取出来的重金属含量可以代表地表堆积物中能被降雨径流浸出的重金属污染物,模拟一次典型降雨在不同功能区所造成的降雨径流污染特征.结果表明,一次典型降雨径流中的重金属产生量:ρ(Pb)为0.143 mg/L,ρ(Zn)为0.206 mg/L,ρ(Cu)为0.087 mg/L,L,ρ(Cr)为0.040 mg/L.Pb的污染负荷总量达68.77 kg,Zn的污染负荷总量为88.50 kg,Cu的污染负荷总量为41.77 kg,Cr的污染负荷总量为20.37 kg.交通区产生的重金属负荷占总负荷的比例:Pb为78%,Zn为58%,Cu为76%,Cr为47%.降雨径流所致的重金属污染负荷已接近甚至超出了当地重点污染点源的重金属污染负荷.降雨径流将会对淡水河产生短期污染.     

城市拆除和装修建筑垃圾重金属浸出特性分析

以建筑拆除和装修产生的垃圾为研究对象,对可能含有的重金属进行浸出特性研究。结果表明:1)部分建筑垃圾Cr、Pb、Zn含量超过常规土壤背景值,其中聚氯乙烯线管中Pb较背景值高出105倍;2)建筑垃圾中重金属在醋酸缓冲溶液下浸出效果更为显著,石膏板中As、混凝土中Pb与玻璃中Zn的浸出率分别达到34.16%、38.15%与38.21%,分别是硫酸硝酸体系下的12,89,24倍;3)实际场景模拟过程中,酸雨环境仅有Cr、Zn浸出,而生活垃圾渗滤液环境下多种重金属均有浸出,Zn的浸出率最高。     

不同粒径铅锌冶炼废渣中重金属分布特征

为研究铅锌冶炼废渣自然风化崩解与机械破碎后形成的不同粒径废渣中重金属分布及其迁移扩散的差异,对黔西北土法炼锌大量堆存的不同来源不同粒径铅锌冶炼废渣中Pb、Zn、As、Cu、Cd、Cr等6种主要重金属污染物的总量、水溶态与有效态含量进行分析。结果表明:黔西北土法炼锌废渣中富含多种重金属,其中Pb、Zn含量较高(分别可达12 151.83、13 735.97 mg/kg),As、Cu次之(3 031.25、2 782.57 mg/kg),而Cd、Cr含量较低(164.12、45.6 mg/kg)。自然风化崩解不同粒径级颗粒间Pb、Zn、As、Cu、Cd、Cr 6种主要重金属污染物的总量均存在极显著差异(p0.01),且6种重金属含量均与粒径呈显著负相关;不同粒径级间矿渣水溶态及有效态重金属含量均整体呈现出随粒径减小而升高的趋势,且不同粒径级废渣颗粒之间水溶态与酸溶有效态重金属含量均具有显著差异(p0.05);而机械破碎得到冶炼矿渣不同粒径级之间6种重金属含量均基本相同,不同粒径级之间废渣水溶态与酸有效态重金属含量与粒径关系与自然风化崩解矿渣规律类似,但其数值上低于自然崩解相应值。说明不同来源以及不同粒径的铅锌矿冶炼废渣中重金属的含量及其释放数量存在显著差别,在自然堆放条件下风化崩解的铅锌废渣对周围环境产生的污染和危害要大于机械破碎矿渣,应加以及时有效的治理。     

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%.      

Cu和Cd复合重金属污染土壤修复后对地下水的安全性研究

以修复前污染土壤为对照,对化学固化修复后的铜(Cu)、镉(Cd)复合重金属污染土壤进行了模拟酸雨淋溶实验和SPLP浸出实验,研究了修复后土壤中Cu、Cd的释放特征,应用模糊综合评级法,评价了修复后土壤对地下水安全的风险级别。在十年酸雨淋溶下,污染土壤Cd释放总量为14.06 mg,Cu为7.27 mg,对地下水安全的风险级别为11;修复后土壤中的Cu和Cd 10年释放总量都为0,对地下水安全的风险级别为1。Cu、Cd复合重金属污染土壤经化学固化修复后对地下水的风险较低。     

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。     

不锈钢渣资源利用特性与重金属污染风险

研究了2种不锈钢渣——电炉(EAF)钢渣和转炉(AOD)钢渣可资源化利用和重金属污染特性.结果表明:2种钢渣的粒径主要分布于小于5 mm的范围内;EAF钢渣的主要元素(w>1%)为Ca,Si,Mg,Al,Fe,O和Cr,主要矿物质为Ca₂SiO₄和Ca₃Mg(SiO₄)₂;而AOD钢渣主要由Ca,Si,Mg,C和O等元素组成,主要矿物质为Ca₂SiO₄,资源化利用潜力大.不锈钢渣浸出毒性测试结果表明:除Cr外,所有重金属浸出质量浓度均低于或接近于检测限,Cr浸出质量浓度小于0.2 mg/L,远低于危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996)相应限值,且重金属主要以稳定的化学形态存在;根据有效浸出测试结果,不锈钢渣中的Cr在最不利条件下存在溶出风险,但以毒性较低的Cr(Ⅲ)为主,与X射线衍射测试结果一致.因此,不锈钢渣中的重金属浸出污染风险低.      

β-环糊精壳聚糖改性生物炭固化稳定化土壤中镉和铬

镉(Cd)和铬(Cr)是在土壤中普遍存在的重金属污染物,固化稳定化作为一种处理土壤中金属污染的方法,具有快速、经济、有效等特点.该试验以稻壳生物炭(BC)为原材料,利用β-环糊精壳聚糖(β-CC)对其进行改性,制备得到一种环保廉价且能有效固化稳定化土壤中重金属离子的有机复合吸附材料β-环糊精壳聚糖生物炭(β-CC BC),其与硅酸盐水泥复配后可以固化稳定化土壤中的Cd、Cr.利用控制单因素变量对改性生物炭的处理效果进行探究,结果表明：(1)以β-CC BC添加量为变量时,添加量为10 g/(0.1 kg)左右时,Cr浸出浓度最低,为1.92 mg/L,添加量为12.5 g/(0.1 kg)时,Cd的浸出浓度最低,为0.61 mg/L;以养护时间为变量时,养护时间为28 d时,Cr浸出浓度最低,为2.13 mg/L,养护时间为21 d时,Cd浸出浓度最低,为0.55 mg/L.(2)通过对5种材料进行浸出试验,并对处理后土壤中Cd、Cr的浸出浓度进行测定,发现与磷酸钾(K₃PO₄)、碳酸钙(CaCO₃)、硅酸钠(Na     

降尘中重金属的形态及其在模拟酸雨下的溶出规律

使用透射、扫描电子显微镜观察大气降尘的形貌,运用BCR分级提取法和火焰原子吸收分光光度法研究大气降尘中重金属元素Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Mn,Fe和Cd的含量及形态分布,探讨模拟酸雨条件下大气降尘中重金属元素的溶出规律.结果表明:小粒径降尘较大粒径比表面积大,吸附能力也较强;大气降尘中重金属元素(除Fe外)均以残渣态为主, Cd含量极小,未检出;粒径相同的降尘中,Fe含量最高,主要以可还原态存在,可提取态达到70%以上;Cu,Pb,Zn,Cr,Ni和Mn均以残渣态为主;Cu,Pb和Cr在小颗粒中相对富集,造成小粒径降尘的生物危害性更大;模拟酸雨条件下,Cu,Pb,Mn,Fe和Zn的溶出量均随pH降低而增大.      

不同渗滤条件下垃圾焚烧飞灰中重金属的渗滤特性

对垃圾焚烧飞灰在酸性及碱性条件下的渗滤特性进行了实验研究,结果表明,重金属Pb、Zn、Ni、Cr及Hg存在相似的渗滤规律,即在酸性及碱性(pH>12)条件下均有一定的渗滤,且渗滤量随着渗滤液浓度及液固比(L/S)的增加而增加,如对于Pb在酸、碱2种渗滤环境下,当液固比由20增加到40时,渗出量分别由0.457 mg/kg、51.142 mg/kg增加到104.576 mg/kg、59.692 mg/kg.而Cd、Cu只在酸性环境下存在渗滤情况,在碱性环境下几乎没有渗滤,在酸性环境下对于所研究的几种重金属,Cd、Pb、Zn的渗出率较高,而其余几个重金属的渗滤相对较少.     

碳酸化对模拟废物水泥窑共处置产品中重金属浸出的影响

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料(重金属以一定的比例掺入水泥生料)并制备混凝土样品,研磨至粒径小于1mm,并使部分样品发生碳酸化作用.并分别对未碳酸化样品和碳酸化样品进行pH静态试验,研究了碳酸化作用对混凝土样品酸中和容量以及重金属(Cr,Ni,As,Cd和Pb)浸出行为的影响.结果表明,未碳酸化样品在碱性范围内(pH=7~12)酸中和容量较大,而碳酸化样品则在弱酸性范围内(pH=5~7)酸中和容量较大;碳酸化作用不影响混凝土中Cr、Ni、Cd、Pb的释放曲线的变化趋势,仅改变了浸出量最小值出现的pH值区间,但是碳酸化作用改变了混凝土中As的吸附相,使其释放曲线发生了明显的改变;碳酸化作用降低了混凝土中Cr、Ni、Cd、Pd的浸出量,但在较大pH范围内(pH=3~7和pH>11),增加了As的浸出量,因此,对混凝土中重金属溶出的安全性评价应重点关注As.