平顶山市煤矿矿区土地复垦煤灰充填后土壤的污染性分析

从粉煤灰的污染潜势分析入手,通过复垦土壤的测试分析、淋溶试验和种植试验,揭示了粉煤灰充填复垦土壤的污染性.研究表明,粉煤灰中重金属的水溶性差,同时因pH值高,抑制了作物对高含量污染重金属的吸收;淋溶试验也表明重金属元素的淋溶性弱;温室盆栽与大田作物籽实样品分析表明,样品中重金属含量符合国家有关标准,说明尽管复垦土壤存在重金属污染,仍然可以种植某些作物.     

煤矸石与粉煤灰淋溶渗出液对水环境影响研究

试验表明,煤矸石与粉煤灰淋溶渗出液pH值将会稳定在煤矸石和粉煤灰本身pH值附近,淋溶渗出液的重金属离子含量及酸碱度符合<一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准>(GB18599-2001),不会对地下水环境造成污染.试验还表明煤矸石和粉煤灰对淋溶水中高含量的重金属有一定的吸附作用.     

煤电工业固废堆积对土壤重金属元素污染调查

以淮南新集煤矿区为例,通过系统采集、分析土壤样品,研究该区煤电工业固废（煤矸石和粉煤灰）堆积对矿区土壤造成的重金属污染。研究结果表明：尽管研究区只有十余年开采历史,煤矸石和粉煤灰长期风化、淋溶已导致其处置堆周边土壤中重金属累积性污染;不同重金属元素在研究区土壤中累积表现出差异性,但均未超过国家土壤二级污染标准,这说明煤电工业固废中重金属向周围土壤迁移是一个缓慢过程。     

不同来源重金属污染土壤中重金属的释放行为

根据重金属来源的不同把重金属污染土壤分为2类:外源重金属污染土壤和内源重金属污染土壤,后者重金属来自成土母质.2类污染土壤中的重金属在不同颗粒中的分布有很大差异:外源重金属污染土壤的重金属主要分布于细颗粒中,重金属具有明显的向细颗粒富集的特点;而内源重金属污染土壤的重金属颗粒分异特征相对不明显.提取试验表明,内源重金属污染土壤中重金属主要以残余态形式存在,较为稳定,释放较缓慢,内源重金属污染土壤颗粒磨细程度对土壤重金属释放的影响明显高于外源重金属污染土壤.pH对外源和内源重金属污染土壤中重金属的溶出均有较大影响.连续淋溶试验表明,外源重金属污染土壤释放重金属的强度虽然较高,但其释放持续时间较短;而内源重金属污染土壤释放重金属的强度较低,但其持续时间较长.     

阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染及潜在生态风险评价

为探究湖北省阳新县复垦工矿废弃地土壤重金属污染状况及其潜在生态风险,对研究区采集的69个复垦工矿废弃地表层土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量进行了测定,在此基础上分别采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对复垦土壤中重金属污染程度和潜在生态风险进行了评价。结果表明:研究区复垦土壤中重金属元素Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的含量均值高于湖北省土壤元素背景值,存在一定程度的富集,部分复垦土壤中重金属元素As、Cd、Cu和Ni的含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的土壤污染风险筛选值,超标率分别为8.7%、4.3%、10.1%和1.4%;复垦土壤中无清洁级别,预警、轻度污染、中度污染和重度污染土壤分别占1.48%、69.57%、18.84%和10.14%,各类型复垦土壤中重金属污染程度依次为金属矿采选废弃地其他工矿废弃地砂石场废弃地煤矿采选废弃地,复垦土壤中各重金属单因子污染指数依次为CdCuHgPbZnNiAsCr;复垦土壤中重金属元素As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的单项潜在生态风险均处于低生态风险级别,而Cd和Hg最高分别达到较高和极高生态风险级别,复垦土壤重金属综合生态风险中,低生态风险、中等生态风险和高生态风险级别的土壤分别占66.67%、30.43%和2.90%,无极高生态风险级别的土壤。总体而言,研究区复垦土壤中重金属元素Cd和Cu的污染较突出,但考虑到毒性响应,复垦土壤中重金属Hg和Cd的污染更应引起警惕。     

粉煤灰基质对草坪草生长环境的影响

粉煤灰的施用是否会对环境造成危害,通过盆栽试验表明:当粉煤灰含量低于72.5%时,粉煤灰中的重金属不会对土壤造成污染;当粉煤灰的含量低于50%时,其渗漏水不会对环境造成重金属污染。     

土壤改良对麻疯树多重金属胁迫的缓解效应影响

采用盆栽试验,研究了石灰石、粉煤灰和白云石改良酸性多金属污染土壤对麻疯树重金属胁迫的缓解效应。研究表明:石灰石、粉煤灰和白云石均显著提高多金属污染酸性土壤的pH值,降低了土壤中多金属有效态含量,提高叶绿素含量、相应地降低麻疯树叶抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)、MDA、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、酸性SH和谷胱甘肽含量,促进麻疯树的生长和增加其生物量,显著降低了其根、茎、叶的重金属浓度,这可在一定程度上缓解多金属对麻疯树的毒害;建议使用石灰石为适宜改良剂和麻疯树联合复垦污染的酸性土壤。     

粉煤灰基质对草坪草生长环境的影响

粉煤灰的施用是否会对环境造成危害,通过盆栽试验表明：当粉煤灰含量低于72．5%时,粉煤灰中的重金属不会对土壤造成污染;当粉煤灰的舍量低于50%时,其渗漏水不会对环境造成重金属污染。     

复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险

测定了上海郊区53个复垦工业场地土壤点位和23个周边河道沉积物点位中8项重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)含量,通过内梅罗指数法和潜在生态风险指数法评价了复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险.结果表明,复垦工业场地土壤中8项重金属均不同程度超过二级标准,其中Zn、Cu的点位超标率最为突出,分别达到了47. 17%和43. 40%;周边河道沉积物中重金属含量显著低于复垦工业场地土壤.复垦工业场地土壤重金属内梅罗综合污染指数为11. 41,处于重度污染水平,其中Cu、Zn最为突出;周边河道沉积物重金属内梅罗综合污染指数为1. 26,处于轻度污染水平.从单项潜在生态风险来看,复垦工业场地土壤重金属除Cd(较强)、Hg(较强)、Cu(中度)外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为385. 79,总体处于较强潜在生态风险水平;周边河道沉积物重金属除Hg略高于轻度外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为83. 91,总体处于轻度潜在生态风险水平.总之,复垦工业场地土壤重金属Cu、Zn污染较为突出,考虑到毒性响应因素则Cd、Hg更应引起关注;周边河道沉积物重金属污染较轻,处于轻度潜在生态风险水平.     

三峡库区(重庆段)菜地土壤重金属污染特征、潜在生态风险评估及源解析

为探究三峡库区菜地土壤重金属的污染特征、潜在生态风险和污染物的来源,于2021年10月采集了库区（重庆段）14个蔬菜种植区（县）菜地的表层土壤样品,分析了样本中7种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的含量,分别利用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险评价法对土壤重金属的富集状况和潜在风险进行了评估,并分析了蔬菜种植年限和栽培方式（露天和大棚）对土壤重金属累积的影响.结果表明,库区菜地土壤中重金属的含量高于重庆市三峡库区土壤背景值,但均低于《农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）规定的土壤污染风险管制值;单因子污染评价结果表明,区域土壤Pb、Zn、Cu和Cd处于轻微污染水平;内梅罗综合污染指数法表明,研究区处于轻度污染水平,主要污染因子为Cd和Ni,有91.4%的土壤样品存在不同程度的污染（P_N>1）,其中9.19%的样品处于重度污染;潜在生态风险评估结果指出,研究区以轻度生态风险为主,Cd中度生态风险的土壤样本数占比为9.77%,存在一定的生态风险.聚类分析结果显示Cd-Cu-Pb-Zn和As-Cr-Ni分别具有相同的污染源.菜地土壤中重金属含量随着种植年限的增加均呈上升趋势;总体上大棚土壤中重金属含量均高于露天菜地土壤.     

拉萨市垃圾焚烧飞灰重金属特性分析及风险评价

焚烧是城市垃圾处理主流技术,飞灰作为垃圾焚烧主要污染物成为垃圾焚烧污染控制关键环节。采集拉萨市垃圾焚烧发电厂飞灰样品,分析了飞灰中重金属含量及浸出毒性特征,并采用改进的潜在风险评价法及健康风险评价法评价飞灰中重金属的潜在风险。结果表明:拉萨市飞灰中重金属含量较高,且Pb的浸出浓度超过GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》浸出液最高允许值的16倍。污染评价结果表明,拉萨市飞灰中Pb对环境具有极强的污染风险。健康风险评价结果表明,飞灰中重金属对人体的致癌风险在可接受范围内,但其非致癌风险值高于美国国家环境保护局(EPA)推荐的非致癌风险值(HQ ≤ 1),对人体具有较高的非致癌风险。其中 Pb对成人和儿童的非致癌风险值分别为3.8975和9.7458,是非致癌风险的主要贡献者。     

碳酸化对不同碱度飞灰中重金属的长期影响

通过对不同地区生活垃圾焚烧飞灰进行碳酸化处理,采用XRF,SEM以及XRD分析飞灰理化特性,通过pH值测定、重金属浸出实验以及重金属形态分析探究CO₂对不同焚烧飞灰中超标重金属Zn、Pb、Cd的长期影响研究.结果表明,由于焚烧过程中烟气排放限值降低需喷入大量氢氧化钙等脱酸剂,导致焚烧飞灰呈现不同碱度特性.根据醋酸缓冲溶液法浸出实验后的飞灰浸出液pH值,将飞灰分为“酸灰”与“碱灰”,并对两类飞灰进行长期碳酸化实验.对比碳酸化前后飞灰中重金属的浸出毒性,“酸灰”中重金属浸出毒性远大于“碱灰”,但是碳酸化处置后“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度分别降低10%~18%和9%~30%;“碱灰”中重金属Zn和Cd的浸出浓度显著增大,且浸出浓度最大超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》的1.46与63.2倍;碳酸化对“酸灰”与“碱灰”中的两性重金属Pb的浸出不具有规律性,但总体而言,碳酸化对“碱灰”中重金属Pb的影响更大.最后通过BCR连续分级提取法分析碳酸化前后飞灰中重金属形态的变化规律,碳酸化后,“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T4赋存占比增加的影响呈下降趋势,但部分样品中T1赋存占比有增加现象,说明此类重金属仍存在浸出风险,而“碱灰”碳酸化后重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T1赋存占比增加的影响呈增加趋势.因此在填埋处置前应重点关注不同碱度飞灰中的重金属浸出特性,为飞灰长期稳定填埋提供保障.     

膜浓缩液淋滤飞灰重金属迁移特性及化学形态变化特征

为解决膜浓缩液和生活垃圾焚烧飞灰难以处理处置的问题,以淋滤柱为试验装置,以膜浓缩液淋滤3种不同填充高度(25.50、16.60、12.70 cm)的生活垃圾焚烧飞灰为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、XRF(X射线荧光光谱分析)和重金属化学形态分析等手段,分析淋滤过程对飞灰中重金属Cd、Cu、Zn、Pb的去除效果及转化机理. 结果表明:①通过膜浓缩液淋滤飞灰实现了飞灰脱氯的效果,填充高度H3(12.7 cm)对氯的去除率达到88%. ②填充高度H3 (12.7 cm)对重金属的脱除效果最好,对Pb、Cu、Cd和Zn的去除率分别为41.83%、0.23%、0.21%和0.57%. ③淋出液中重金属离子主要来自飞灰中弱酸可提取态的重金属,其中淋滤过程对残渣态、可氧化态重金属等影响较小. ④3种填充高度均使飞灰中重金属的浸出浓度有所降低,其中H3 (12.7 cm)填充高度的淋滤灰渣相比于飞灰的浸出浓度减少了90%. 研究显示,膜浓缩液淋滤飞灰可脱除飞灰中的氯盐和部分重金属,降低重金属浸出浓度,为飞灰资源化利用提供了新思路.      

Investigation of basic properties of fly ash from urban waste incinerators in China

Basic properties of fly ash samples from different urban waste combustion facilities in China were analyzed using as X-ray fluorescence （XRF）, scanning electron microscopy （SEM）, X-ray diffraction （XRD）. The leaching toxicity procedure and some factors influencing heavy metals distribution in fly ash were further investigated. Experimental results indicate that the fly ash structures are complex and its properties are variable. The results of XRF and SEM revealed that the major elements （〉10000 mg/kg, listed in decreasing order of abundance） in fly ash are O, Ca, Cl, Si, S, K, Na, Al, Fe and Zn. These elements account for 93% to 97%, and the content of Cl ranges from 6.93% to 29.18 %, while that of SiO2 does from 4.48% to 24.84%. The minor elements （1000 to 10000 mg/kg） include Cr, Cu and Pb. Primary heavy metals in fly ash include Zn, Pb, Cr, Cu etc. According to standard leaching test, heavy metal leaching levels vary from 0 to 163.10 mg/L （Pb） and from 0.049 to 164.90 mg/L （Zn）, mostly exceeding the Chinese Identification Standard for hazardous wastes. Morphology of fly ash is irregular, with both amorphous structures and polycrystalline aggregates. Further research showed that heavy metals were volatilized at a high furnace temperature, condensed when cooling down during the post-furnace system and captured at air pollution control systems. Generally, heavy metals are mainly present in the forms of aerosol particulates or tiny particulates enriched on surfaces of fly ash particles. The properties of fly ash are greatly influenced by the treatment capacities of incinerators or the variation of waste retention time in chamber. Fly ash from combustors of larger capacities generally has higher contents of volatile component and higher leaching toxicity, while those of smaller capacities often produce fly ash containing higher levels of nonvolatile components and has lower toxicity. The content of heavy metals and leaching toxicity maybe have no convincing correlation, and high alkali content of CaO greatly contribute to leaching toxicity of heavy metal and acid neutralization capacity against acid rain.     

高钙特征焚烧飞灰的加速碳酸化处理及对重金属浸出特性的影响

针对生活垃圾焚烧飞灰的高钙含量特征,在室温下采用CO2对焚烧飞灰在液固比(L∶S)为0.25∶1的条件下进行加速碳酸化处理,考察加速碳酸化处理对焚烧飞灰中重金属(As、Cd、Cu、Zn、Sb、Pb)浸出特性的影响.焚烧飞灰XRD分析表明,加速碳酸化处理后飞灰中的Ca(OH)2和CaClOH衍射峰消失,而CaCO3的衍射峰增多,且强度增加.加速碳酸化处理后飞灰中铅的形态发生了改变,并且能够检测到铜的化合物.TG/DTA分析表明,焚烧飞灰在440℃之前增重达到5.70%,SEM-EDS分析证实了Ca(OH)2(s)+CO2(g)→CaCO3(s)反应的发生.焚烧飞灰加速碳酸化处理后的TCLP浸出实验表明,碳酸化时间在2 h内,重金属的浸出浓度除Cd保持不变外都显著下降;而当碳酸化时间超过50 h后,重金属的浸出浓度除Pb外普遍高于飞灰未经碳酸化处理时的浸出浓度.     

异羟肟酸处理垃圾焚烧飞灰的稳定性研究

在研究垃圾焚烧飞灰的成分和对飞灰进行毒性浸出实验的基础上,采用二异羟肟酸新配体(LH2)作为重金属离子螯合剂,对焚烧飞灰进行稳定化处理.研究结果表明,垃圾飞灰主要是Si、Ca、Al、Fe、S、K、Na和Mg等的氧化物,飞灰具有一定的毒性;LH2可用作飞灰中重金属离子的处理剂,当其投加量为2.5%(质量分数),重金属离子的浸出值能达到在卫生填埋场和城市生活垃圾进行共处理的要求,并表现出较好的抗酸冲击性能.     

基于固化法共处置飞灰和浓缩液浸出特性研究

在水泥固化时将生活垃圾焚烧飞灰（简称飞灰）以不同的比例代替复合硅酸盐水泥并且用垃圾渗滤液浓缩液代替水进行固化实验,研究了飞灰掺量（40%、50%、60%）、浓缩液替代水对水泥固化法固化效果及重金属（Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ba）浸出的影响.结果表明：飞灰掺入量的增加会降低固化体的抗压强度,但浓缩液替代水对固化体的抗压强度没有显著影响.不同重金属的浸出行为受掺灰率的影响不同,掺灰率的增加会减少固化体中Zn的浸出,增加Pb和Cd的浸出,Zn、Pb、Cr、As在第36d可达到稳定浸出量不再增加,Ba的累积浸出量持续增加,加入浓缩液后固化体中Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属的浸出量未超过标准限值,可以满足固化处理对浸出毒性的要求.     

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.     

福州地区垃圾焚烧飞灰中矿物组分和重金属污染特征

采集福州某焚烧发电厂飞灰,分析和对比不同地区矿物组分和重金属污染特征。结果表明:此飞灰主要矿物组分除CaCO₃和SiO₂外,还包含可溶性氯盐(NaCl、KCl)和不可溶氯盐(AlOCl)。重金属总量顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cd＞Cr＞Ni。与全国不同地区的飞灰一致,Zn和Pb总量均较高;Pb超出GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染物控制标准》的浸出毒性标准限值。形态分析结果表明,Cd(83.3%)和Cu(66.2%)的不稳定态占比高,Zn(47.0%)和 Pb(36.6%)的不稳定态也具有一定占比。相比于短期浸出和浸提剂种类(纯水、醋酸和盐酸),5 mol/L盐酸长时间重金属浸出效果显著,Zn和Pb浸出浓度明显增强,且Zn最大;受形态和总量影响,Cu、Cd、Cr和Ni浸出浓度相对较低。因此,飞灰长期堆积在环境中仍具有较高的潜在风险。不同区域飞灰的矿物相及其重金属污染特征存在一定普遍规律,并具有地域特征。该研究成果可为后期飞灰固定稳定化方法提供数据支撑。