玉米和小麦对城市污泥施用土壤中多氯联苯的吸收和传输特征

城市污泥施用农田能够改善土壤性状及促进作物生长,但也会使农田存在重金属和有机污染物等污染风险. 多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)作为一类持久性有机污染物,被作物吸收、累积后经食物链传递,潜在威胁着人体健康. 为探究城市污泥施用农田后PCBs在土壤和作物(玉米和小麦)中的分布特征,解析玉米和小麦对土壤PCBs的吸收和传输规律与差异,以关中地区城市污泥施用土壤为研究对象,设置不同植物种属、污泥施用量和污泥类型的土壤盆栽培养试验. 结果表明:①城市污泥施用后造成土壤、玉米和小麦的PCBs污染,土壤、植物根和地上部分以低氯代PCBs〔一氯代PCBs(mono-PCBs)~五氯代PCBs(penta-PCBs)〕为主,且百分含量呈依次增加趋势. ②与种植前相比,种植植物后土壤中更低氯代的PCBs占主导;且土壤∑PCBs消减了20.00%~79.30%,各处理对∑PCBs的消减差异表现为玉米高于小麦、单倍污泥施用量高于双倍污泥施用量、有机质含量最高的污泥施用处理∑PCBs的消减率最高. ③植物根可以吸收土壤PCBs并向地上部分传输,且吸收和传输能力与植物种属、污泥施用量和污泥类型有关,小麦对污染土壤∑PCBs及各PCBs同系物的吸收能力均强于玉米,而传输能力较弱;双倍污泥量施用下植物根对∑PCBs、一氯代PCBs(mono-PCBs)~四氯代PCBs(tetra-PCBs)和六氯代PCBs(hexa-PCBs)的吸收减弱;有机质含量最低的污泥施用下植物根对∑PCBs的吸收能力最强. 研究显示,城市污泥施用会引起土壤和作物PCBs污染,种植作物能消减污染土壤PCBs,而小麦和玉米对土壤∑PCBs及各PCBs同系物的消减和吸收传输存在种属差异.      

多氯联苯复合污染农田土壤的植物协同修复效应

采用田间微域试验,初步研究了紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天在不同栽培模式下对多氯联苯(PCBs)复合污染农田土壤的协同修复作用.结果表明,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对PCBs复合污染土壤的修复效果明显高于紫花苜蓿单作,其中紫花苜蓿-海州香薷混作、紫花苜蓿-海州香薷-伴矿景天混作种植120d后,土壤中PCBs含量比紫花苜蓿单作时分别降低43.0%和47.8%,强化效果显著.与紫花苜蓿单作相比,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作可有效提高植株总生物量,增强植物对土壤中PCBs的吸收富集能力.土壤PCBs同系物分析结果表明,种植植物可有效降低土壤中低氯代PCBs含量,植物混作栽培模式可以促进高氯代PCBs组分向低氯代PCBs组分的转变.可见,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对多氯联苯复合污染农田土壤具有较好的协同修复作用.     

我国半干旱区工业化城镇PCBs干沉降及归趋

采用大气被动干沉降采样器,观测了我国半干旱区城市皋兰2018年非取暖季和取暖季18种多氯联苯（PCBs）的大气干沉降通量和污染特征,并利用主成分分析、环境多介质模型对其污染来源、环境归趋行为等进行了分析和研究.研究区∑₁₈PCBs干沉降通量为13.0~158.8ng/（m²·d）,呈现园区点较高、取暖季高于非取暖季的特征.干沉降中PCBs以四氯联苯和五氯联苯为主,并且四氯联苯干沉降通量在取暖季明显上升.研究区PCBs污染主要源于含PCBs的产品以及燃烧和工业热过程带来的排放,但燃烧和工业热过程无意产生的PCBs可能对研究区产生更大影响.土壤相是研究区PCB81主要的汇,相间迁移以大气相向土壤相的沉降为主;大气平流输出是研究区PCB81的主要清除途径;污染物排放速率、平流停留时间和平流输入污染物浓度是影响大气相、土壤相PCB81浓度的主要因素.     

多氯联苯污染农田土壤的原位生态调控修复效应

通过田间原位修复试验,初步研究了不同生态调控措施对多氯联苯(PCBs)污染农田土壤的修复效应.结果表明,经添加石灰、翻耕、种植紫花苜蓿、种植水稻等修复阶段后,土壤中PCBs含量呈显著降低,平均去除率达86.9%;同时也降低了土壤中类二英PCBs毒性当量.对土壤PCBs同系物分析结果表明,在调控翻耕与种植紫花苜蓿修复阶段,主要对低氯代PCBs进行降解去除;在种植水稻修复阶段,则主要降低了高氯代PCBs含量.结果还显示原位生态调控修复并未对土壤微生物生态产生较大影响.可见,该技术对于修复PCBs污染农田具有良好的应用前景与推广意义.     

滴水湖及其环湖水系沉积物、土壤中多氯联苯的空间分布特征及风险评价

为了解城市人工湖泊中多氯联苯(PCBs)的污染状况,利用GC/MS技术测定了滴水湖及其环湖水系沉积物、土壤中14种PCBs的含量,并对其分布特征、来源和生态风险进行了探讨与分析.结果表明,滴水湖及其环湖水系沉积物、周边农田土壤中Σ_(14)PCBs含量分别为0.65~16.41 ng·g~(-1)(以干重计)和0.47~1.27 ng·g~(-1),总体处于较低污染水平.但环湖水系表层沉积物高于湖区表层及柱样沉积物中PCBs含量,引水过程可能会对湖区造成污染.湖区沉积物中PCBs随深度增加而降低,表明自成湖以来湖区沉积物中PCBs有污染加剧的趋势.研究区沉积物、土壤中PCBs均以四氯联苯(Tetra-CBs)和五氯联苯(Penta-CBs)为主,分别占Σ_(14)PCBs的20.65%和67.12%,主要特征单体为PCB105、PCB118和PCB77.主成分分析(PCA)结果表明,PCBs主要来源于国产2号、1号PCB产品的使用残留、城市固废焚烧及煤、木材的燃烧排放.研究区沉积物及土壤中12种类二噁英类多氯联苯(DL-PCBs)的毒性当量浓度(TEQs)为0.01~79.40 pg·g~(-1),其中环湖水系及湖区表层沉积物有7个样点中DL-PCBs-TEQs超过了美国EPA沉积物质量指导值(ISQGs),可能对水生生物产生毒性影响,应当引起重视.     

多氯联苯污染土壤的植物-微生物联合田间原位修复

选择宿主植物紫花苜蓿(Medicago sativa L. ),同时接种苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)或/和地表球囊霉(Glomus versiforme),在田间试验条件下,研究植物-微生物联合作用对多氯联苯(PCBs)污染土壤的修复效应.结果表明,所有种植植物的处理,根际土壤PCBs 的去除率均高于对照,其中紫花苜蓿并接种根瘤菌的处理,土壤PCBs 的去除率最高,达到42.6%,显著高于其他处理.土壤PCBs 同系物分析结果表明,所有种植植物的处理都增加了土壤中低氯代PCBs 的比例,特别是紫花苜蓿并接种根瘤菌的处理.接种根瘤菌明显促进植株的生长以及植株对PCBs 的吸收和转运.     

上海崇明岛农田土壤中多氯联苯的残留特征

在上海崇明岛采集了101个耕层土壤样品,利用GC-μECD测定了8种多氯联苯(PCBs)浓度,并对其进行多元统计分析,探讨了其可能的污染来源.结果表明,样品PCBs浓度范围为n.d.~261ng/g,均值为56.0ng/g,低氯联苯含量和检出率均较高.不同土壤利用方式对PCBs残留量有一定影响,表现为水稻田土壤>大棚蔬菜西瓜田土壤>露天蔬菜西瓜田土壤.主成分分析和相关性研究结果显示,土壤中低氯联苯同系物间相关性较好,污染来源可能为同一类.     

废弃电容器封存点及旧工业场地多氯联苯的污染特征

研究了四川资阳机车厂废弃电力电容器封存点与旧工业场地土壤与降尘中28种多氯联苯（PCBs）的污染水平与组成特征.电容器封存山洞未封闭洞口处土壤中PCBs含量最高,28种PCBs的总含量（ΣPCBs）达227 502 ng.g-1,铸铁车间窗台降尘中也有高残留的PCBs,ΣPCBs在10μg.g-1以上,封存点和铸铁车间样品中PCBs单体含量之间均存在显著的正相关关系（P〈0.01）.高污染样品中PCBs的同族体分布均以四氯代PCBs为最高,其次为三氯代PCBs和五氯代PCBs.与封存点土壤相比,铸铁车间样品中高氯代PCBs的贡献更大.12种类二英PCBs的毒性当量（TEQ）介于75.43～24 027 pg.g-1之间,远大于电子垃圾拆解区土壤,但普遍都以PCB126的毒性当量贡献占绝对优势.     

北京土壤中的PCBs含量与组成

利用高分辨率气质联用仪(HRGC-HRMS)测定了北京土壤中的多氯联苯(PCBs)含量.结果表明,PCBs总含量平均为3.1 ng·g-1(范围为0.39～13ng·g-1),毒性当量TEQ为0.37pg·g-1(范围为0.72～1.8pg·g-1),与其它研究结果相比处于较低水平.类二嗯英PCBs含量最大的3种为118＞105＞77(IUPAC编号),约90%的TEQ由异构体126产生.PCBs同族体含量以低氯取代为主,虽然与国内环境介质相似,但与国外不同.国内对低氯取代PCBs化学品的使用可能是造成这种不同的主要原因.高氯取代PCBs更容易吸附在土壤有机质中.PCBs总含量的高低顺序为:路边土壤＞公园土壤＞农田土壤＞山地土壤,城区与近郊土壤＞远郊土壤,推测城市机动车尾气的排放和农用化学品的使用等是造成北京土壤PCBs含量升高不可忽视的原因.     

多氯联苯在水稻田中的迁移行为

对典型污染地区水稻田土壤及作物中多氯联苯的含量和分布特征进行了研究。结果表明，土壤中以4－6氯取代的PCBs同类物（congeners）为主，三者占PCBs总量的85％以上；多氯联苯在土壤中的横向和纵向迁移行为很弱，同类物之间表现出不同的迁移特性；水稻对多氯联苯没有明显的生物富集作用；水稻不同组织中多氯联苯的含量相差很大，其中浓度分布顺序为稻叶＞稻壳＞稻杆＞糙米；大气沉降可能是水稻污染的主要来源。     

热解吸修复污染土壤过程中DDTs的去除动力学

采用热解吸修复技术对北京某农药厂旧址的DDTs(滴滴涕)污染土壤进行修复试验,优化了土壤中DDTs的热解吸温度,对DDTs热解吸动力学过程以及土壤水分对热解吸修复效果的影响进行了研究. 结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中DDTs,在340℃时土壤中∑DDTs的去除率达到99%,此时土壤中的w(∑DDTs)为0.598mg/kg,低于HJ 350—2007《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(1.0mg/kg),但继续升温∑DDTs去除率的变化不明显. 土壤中∑DDTs的热解吸动力学符合二级动力学方程(R2为0.9914),热解吸过程受土壤中w(∑DDTs)的影响较大,即随时间的增加,w(∑DDTs)下降,热解吸速率会迅速降低. 土壤含水率对热解吸效果有一定的影响,特别是当土壤含水率超过16%时p,p-DDE的去除率明显降低,而土壤含水率对其他组分的影响较小.      

间接热解吸工艺用于含汞固废及污染土壤处理工程案例解析

云南某大型汞污染场地修复工程是国内首例采用间接热解吸工艺处理含汞固废及污染土壤的工程。通过工程实践获得了相关施工技术参数,当加热温度为600~750 ℃,停留时间为40~60 min时,修复后物料中总汞含量可达到修复目标要求,验证了间接热解吸工艺的修复效果。工程实施结果表明:间接热解吸工艺对高浓度含汞固废及污染土壤修复效果明显,修复后物料中污染物含量达到修复目标要求,污染物排放满足GB 16297—1996《大气污染综合排放标准》要求,未对环境产生不良影响。该工艺还可实现汞的资源化回收,具有广阔的应用前景和工程借鉴价值。     

FeCl3强化汞污染土壤热解吸修复

目前采用的热解吸技术修复汞污染土壤所需热解吸温度(600~800 ℃)较高,导致修复成本很高,也造成土壤本身结构的破坏. 采用在土壤中加入添加剂的方式来降低土壤修复的热解吸温度和热解吸时间, 分析了热解吸修复汞污染土壤时FeCl₃的最佳投加量、热解吸时间和热解吸温度,并且对试验条件进行优化. 结果表明:在土壤中添加FeCl₃能够有效提高汞的去除率,可降低热解吸所需的温度和时间. 当热解吸温度为400 ℃、热解吸时间为30 min时,随着c(FeCl₃)/c(Hg)的增加,汞的去除率逐渐提高. c(FeCl₃)/c(Hg)、热解吸温度、热解吸时间分别为150、450 ℃、20 min下,是汞污染土壤热解吸修复的最佳条件. 在热解吸过程中添加FeCl₃,可以使土壤中的w(Hg)在较低热解吸温度、较短的热解吸时间下降至GB 15618—1995《土壤环境质量标准》三级标准限值(1.5 mg/kg)以下.      

有机污染场地土壤热解吸技术研究进展

文章在总结国内外研究的基础上,介绍热解吸技术原理、分类及典型旋转干燥热解吸系统,重点梳理热解吸技术运行参数(加热温度、停留时间和载气)、土壤性质(质地、粒径、含水率和有机质)和污染物性质(种类、浓度和形态)对热解吸效率影响的研究现状,评述热解吸技术强化措施(添加剂、联合其他技术)、动力学研究(常用模型、研究现状)、热解吸后土壤性质变化及生态性评价,提出热解吸技术未来重点研究方向。     

处理温度和时间对六氯苯污染土壤热解吸修复的影响

以山东潮土作为供试土壤,模拟HCB(六氯苯)污染土壤的热解吸试验研究. 考察处理温度和时间2个主要影响因素对热解吸后土壤中HCB的去除率及其热解产物变化的影响. 结果表明:随处理温度的升高和处理时间的延长,HCB的去除率逐渐增大,在处理温度400 ℃、处理时间10 min时,HCB的去除率达到94.2%;在处理温度450 ℃、处理时间60 min时,HCB 的去除率达到99.4 %,去除效果明显,w(HCB)达到HJ 350—2007《展览会用地土壤环境质量评价标准》的A级标准限值(≤0.66 mg/kg);继续升高处理温度和延长处理时间对HCB的去除率改变不大. HCB的热解吸过程不仅是HCB的物理分离过程,也存在HCB的还原脱氯过程,HCB的热解产物主要为1,3,5-TCB(1,3,5-三氯苯)和1,2,4-TCB(1,2,4-三氯苯);处理温度450 ℃、处理时间60 min为该污染土壤较为合适的热解吸运行参数.      

采用清洗-热脱附工艺修复石蜡基与环烷基原油污染土壤

石油污染土壤修复工艺的选择及其应用效果受原油属性影响明显。选取石蜡基和环烷基2类原油污染土壤,采用清洗预处理-热脱附方法,研究耦合工艺的修复效能,重点比较清洗对土壤粒级的分离效果,表面活性剂对石油污染物的脱附效率,药剂清洗前后的土壤热脱附修复效果等。结果表明:清洗后2种土壤的砂质组分吸附的石油类脱附率约为59.83%和36.42%,远高于黏质组分。阴离子型α-十六烯基磺酸钠脱附能力更强,石蜡基和环烷基2类油源污染土壤的石油类脱附率为46.5%和39.8%。以环烷基土壤为例,将药剂清洗后分离出的黏粒土进行热脱附,与未清洗的原污染土壤相比,前者脱附所用时间更短。400℃下热脱附3 h,石油类含量降至0.26%。采取清洗-热脱附工艺开展现场试验,清洗后粗粒级砂质土壤的石油类含量为1.56%,黏粒土脱水后热脱附,石油类含量可达到0.57%,清洗-热脱附修复污染土壤能耗低于单纯热脱附工艺。     

深度脱水印染污泥滚筒干化特性中试

采用燃油烟气模拟热电厂烟气,实验研究了深度脱水印染污泥的滚筒干化特性,分析了滚筒转速、烟气流速及滚筒长度对污泥干化效果、干燥效率的影响规律,同时也探讨了进口温度对干化尾气污染物排放特性的影响。结果表明:滚筒转速对深度脱水印染污泥在滚筒中的停留时间有重要影响,同时也是影响出口污泥含水率的最主要因素,而烟气流速则是影响干燥效率的最主要因素。对于深度脱水印染污泥,滚筒干燥容积传热系数为0.361~1.168 k J/(m3·s·℃),烟气流速会对其有一定的影响,而滚筒转速对其的影响很小。干化尾气中除NH3和臭气浓度高于恶臭污染物厂界3级标准值外,其他各污染物的排放浓度均低于国家排放标准。为抑制污泥中NH3、H2S及苯系物的释放,深度脱水印染污泥滚筒干化的烟气温度应控制在190℃以内。     

焦化类污染场地堆式燃气热脱附工程示范与效果评估

近年来,有机污染土壤堆式燃气热脱附技术因具有二次污染可控、污染物去除率高以及修复成本低等优势得到快速发展,然而目前国内外关于该技术的工程示范与效果评估仍有待研究. 针对我国北方某退役焦化厂污染土壤,开展了2 000 m3的堆式燃气热脱附工程试验,系统分析热脱附过程中土壤的温湿度变化规律、修复效果以及能源消耗等情况,并提出堆式燃气热脱附技术的应用条件和优化方法. 结果表明:当加热运行至35 d时,堆体测温点平均温度达175 ℃,抽检的12组土壤样品中污染物浓度均远低于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)》中第一类用地筛选值,修复达标率为100%;运行至39 d时,收集水量共计310.4 m3,土壤体积含水率从25.8%降至10.3%左右;同时,该试验采用的烟气余热再利用技术将排烟温度降至300 ℃以下,使修复能耗降低约11.5%,即每修复1 m3污染土壤消耗约49.5 Nm3天然气和16 kW?h电量;此外,采用COMSOL软件模拟堆体的温度和湿度结果与试验结果的平均相对误差分别小于7.36%和7.49%,具有较好的吻合性. 研究显示,热脱附修复过程中堆体的底层平均温度处于较低水平,需提高底层加热管温度,或铺设岩棉板进行隔热保温措施,以提高堆体底层土壤的修复效率,研究结果可为有机污染土壤堆式燃气热脱附技术应用提供技术支撑.      

不同污泥处理与处置工艺的碳排放

针对目前主流的污泥处理处置工艺,总结了各工艺碳排放情景及其影响因素.好氧堆肥、干化、土地利用、焚烧的碳主要以CO2的形式排放;而厌氧消化和填埋的碳排放以CH4为主.好氧堆肥的CO2排放当量较低,填埋的CO2排放当量较高.好氧堆肥、厌氧消化、填埋工艺分别可以通过改善通风状况、前处理和不同类型污泥联合处理、覆盖有机材料等方...