简易填埋场垃圾渗滤液水溶性有机物对Pb(Ⅱ)迁移转化特性的影响

为研究简易填埋场垃圾渗滤液DOM(dissolved organic matter, 水溶性有机物)对重金属Pb(Ⅱ)的配位与迁移溶出的影响,运用荧光猝灭分析及柱模拟技术,研究了不同填埋年限(5和10a)简易填埋场垃圾渗滤液DOM与Pb(Ⅱ)的相互作用. 三维荧光猝灭分析表明,填埋10a的垃圾渗滤液DOM紫外区、可见区类富里酸配位荧光基团所占的比例分别比填埋5a的垃圾渗滤液增加了17.68%和7.96%;而配位稳定常数(lg K)则分别降低了10.13%和17.42%. 柱模拟试验结果表明,垃圾渗滤液DOM对土壤中Pb(Ⅱ)的纵向迁移具有促进作用,填埋5和10a的垃圾渗滤液DOM对Pb(Ⅱ)的累计迁移率分别是对照组的2.41和1.98倍. 与填埋5a相比,填埋10a的垃圾渗滤液DOM对Pb(Ⅱ)的溶出能力显著降低,表明随着填埋年限的增加,渗滤液DOM对Pb(Ⅱ)的溶出能力呈降低趋势. 对相同填埋年限的垃圾渗滤液,ρ(DOM)越高,对Pb(Ⅱ)的迁移溶出能力越强;Pb(Ⅱ)的平均迁移量会随着填埋时间的推移逐步降低.      

垃圾渗滤液水溶性有机物对土壤吸附重金属Cd2+、Pb2+的影响

采用序批次吸附试验,研究了不同填埋年限(0、4～5、12a)垃圾渗滤液中的DOM对土壤吸持重金属Cd2 、Pb2 的影响.结果表明,垃圾渗滤液中的DOM能促进土壤对重金属Cd2 、Pb2 的吸附.在有垃圾渗滤液DOM存在的条件下,Cd2 、Pb2 的吸附等温线可用Freundlich方程拟合(R2＞0.94),土壤对Cd2 、Pb2 的吸附量比对照处理(无垃圾渗滤液DOM)分别高1.13～1.42倍和1.09～1.84倍,填埋年限长的垃圾渗滤液较之填埋年限短的渗滤液对土壤吸附Cd2 、Pb2 的影响强烈.在Cd2 、Pb2 初始浓度相同时,潮土较红壤具有更高的吸持能力,并且随体系pH的增高,其吸持量增加.     

垃圾填埋水溶性有机物组成、演化及络合重金属特征

采集不同填埋年限垃圾和渗滤液,提取制备水溶性有机物(DOM),采用紫外光谱、荧光光谱及1H-核磁共振,研究垃圾填埋DOM组成、演化及络合重金属特征.结果表明,填埋初期(5 a)DOM以脂肪族类物质为主,DOM中芳香族物质随填埋进行含量降低,苯环结构上的羰基、羧基和羟基等随填埋进行不断减少;填埋中后期(5 a)DOM以碳水化合物、有机胺等为主,随着填埋年限的延伸DOM中芳香性物质含量上升,苯环上羰基、羧基和羟基等官能团不断增加.填埋产生的渗滤液原液DOM中同时含有脂族类物质、碳水化合物、有机胺等,渗滤液经过厌氧-好氧和MBR处理后,碳水化合物和芳香族化合物含量相对增加,但小分子有机物和烷基链烃物质含量减少,脂肪链支链变短,分支增加.垃圾填埋DOM通过含氮和含氧官能团络合金属Zn从而影响其分布,而对其他金属的分布影响较小.     

光催化降解渗滤液DOM不同组分的相对分子质量变化特征

采用凝胶色谱技术研究了光催化氧化处理过程中垃圾渗滤液DOM 6种组分的分子质量变化规律.结果表明,垃圾渗滤液DOM的相对分子质量大多在104以下,平均在104以上的大分子物质主要是HIB和HIN,仅占渗滤液DOM总量的20%左右.其余组分大多位于(1～10)×103之间,低于500的组分含量很少.说明垃圾渗滤液DOM是以中等相对分子质量的黄腐酸类物质为主,难以生物降解.光催化处理过程中渗滤液DOM的相对分子质量分布范围逐渐变宽,多分散系数D逐渐增大.HOB、HIB、HIA以及HON组分在光催化处理后,相对分子质量显著减小;其中HOB减小最为明显,由初始的(4～25)×103,减小为72 h的(0.4～1)×103之间.而HOA和HIN组分的相对分子质量呈增加趋势,其中HOA增加最为明显,在垃圾原液中分布于(2～20)×103,在72 h光催化处理液中位于(20～50)×103之间.随着处理时间延长,DOM各组分的RID信号均降低,说明其浓度下降.整体上看,渗滤液DOM各组分均发生了明显光催化转化.     

垃圾渗滤液中溶解性有机物对土壤重金属吸附

垃圾渗滤液主要组分为重金属和大量的溶解性有机物(DOM). 选取我国北方具有代表性的褐土,通过不同pH(5～9)和温度 (15,25和35 ℃)下的等温吸附试验,研究了垃圾渗滤液中DOM对Cu, Cd, Pb和Zn 4种重金属在土壤中吸附行为的影响. 结果表明:DOM对Cu和Cd在土壤中的吸附促进作用较明显,对Pb有微弱的促进作用,对Zn的吸附影响不明显;改变pH,DOM对4种重金属在褐土中的吸附也表现出不同的影响,吸附平衡后土壤溶液pH变化差异明显;25 ℃下Cu在土壤中的吸附量高于15和35 ℃条件下;有DOM时,Cd, Zn和Pb在土壤中的吸附量随着温度的升高而增大.      

垃圾渗滤液中溶解性有机物对土壤重金属吸附行为的影响

垃圾渗滤液主要组分为重金属和大量的溶解性有机物(DOM).选取我国北方具有代表性的褐土,通过不同pH(5~9)和温度(15,25和35℃)下的等温吸附试验,研究了垃圾渗滤液中DOM对Cu,Cd,Pb和Zn 4种重金属在土壤中吸附行为的影响.结果表明:DOM对Cu和Cd在土壤中的吸附促进作用较明显,对Pb有微弱的促进作用,对Zn的吸附影响不明显;改变pH,DOM对4种重金属在褐土中的吸附也表现出不同的影响,吸附平衡后土壤溶液pH变化差异明显;25℃下Cu在土壤中的吸附量高于15和35℃条件下;有DOM时,Cd,Zn和Pb在土壤中的吸附量随着温度的升高而增大.     

通风填埋层原位脱氮:回灌渗滤液和垃圾组成的影响

为研究不同的垃圾组成和回灌渗滤液性质对间歇通风填埋层原位脱氮的影响,在固定的间歇通风条件下,对新鲜垃圾填埋渗滤液自身回灌、分别以新鲜和部分稳定渗滤液回灌部分稳定垃圾填埋层的氮转化过程进行了模拟实验.结果表明:新鲜垃圾填埋渗滤液自身回灌的氮溶出率(82.4%)和总去除率(61.4%),高于新鲜和部分稳定渗滤液回灌部分稳定垃圾填埋层;而部分稳定渗滤液回灌部分稳定垃圾填埋层的氮总去除率(58.0%)和渗滤液氮净去除率(32.2%)又高于新鲜渗滤液回灌同样的部分稳定垃圾填埋层(氮总去除率38.2%和渗滤液氮净去除率21.3%).造成这些差异的主要原因是垃圾的生物可降解性,以及填埋层内氮负荷与通风供给的硝化可利用分子氧的比例不同.     

垃圾填埋场地下水溶解性有机物光谱特征

垃圾填埋为我国垃圾处理的最主要途径,填埋过程中渗滤液的泄漏将导致附近地下水污染.地下水中溶解性有机物(DOM)能示踪外来污染物的来源、形态和迁移转化过程,其组成、结构和分布的差异具有重要的环境指示意义.联合现代光谱技术及多元统计分析方法,研究了不同运行年限填埋场地下水中DOM来源、组成和分子结构特征,探究了不同年限地下水DOM动力学演化规律.结果表明,填埋场地下水DOM以微生物来源为主,其次为自生陆源.填埋前期阶段其微生物来源DOM较多,而在填埋后期微生物来源DOM减弱.填埋年限较短的填埋场地下水DOM主要为一些新生成腐殖化程度较低的易降解类色氨酸和类酪氨酸,其促进微生物活性,且各点位差异性较大,应提高预警措施.填埋时间相对较长的填埋场地下水有机质腐殖化率高,难降解的大分子物质累积,微生物活性减弱,填埋垃圾趋向稳定对地下水影响减弱.     

老龄垃圾渗滤液中溶解性有机物在SAARB和MBR处理过程的转化特征

生物法是常用的垃圾渗滤液处理工艺,然而垃圾渗滤液中有机物组成极为复杂,在生物处理过程有机物被完全去除、新产生、减少、保留和增加的5种情形不明.本文采用了超高分辨质谱电喷雾电离傅立叶变换离子回旋共振质谱从分子层面研究老龄垃圾渗滤液中溶解性有机物（DOM）分别在矿化垃圾床（SAARB）和膜生物反应器（MBR）处理过程的转化特征.结果表明,老龄垃圾渗滤液含有5000多个DOM分子式,主要由CHO、CHON、CHOS和CHONS类物质组成,分子组成十分复杂.经过SAARB和MBR处理后,出水中DOM数量分别小幅降低至4909和4864种,SAARB和MBR作为生物法对老龄垃圾渗滤液中有机物分子去除特性相似,被完全去除和减少的物质组成主要为生物可利用性较高的脂肪族类物质（H/C ≥ 1.5）、高度不饱和物质和酚类物质（0.50 ≥ AI,H/C<1.5）,这部分DOM表现出还原饱和的化学特性.新产生、保留和增加的部分物质主要是传统意义上指代的难降解有机物,其主要是高度不饱和物质和酚类物质（0.50 ≥ AI,H/C<1.5）以及芳香指数更高的多酚类物质（0.66 ≥ AI>0.50）,表现为氧化不饱和和还原不饱和的化学特性.本文揭示了老龄垃圾渗滤液在生物处理过程中DOM分子层面的转化特征,为老龄垃圾渗滤液在生物法高效处理提供理论参考.     

PAM保水剂对生物反应器填埋场持水性能及生物活性影响研究

填埋垃圾的含水率是生物反应器填埋场中垃圾降解和渗滤液产生的重要影响因素.本文将农业上广泛应用的聚丙烯酰胺(PAM)高分子保水剂用于垃圾填埋场保水持水性能的改善,以提高填埋场微生物活性,促进有机物降解.选取了典型的非水溶性高分子保水剂JB和水溶性高分子保水剂WSN20,通过考察填埋过程中介质含水率、渗滤液产量及水质,填埋气组分和微生物活性的变化,评价保水剂种类及添加量对填埋介质持水性能和垃圾降解过程的影响.结果表明,保水剂的添加量对介质的持水能力和微生物活性具有较大的影响.适量高分子保水剂的添加可有效减少渗滤液的产生并改善其水质.其中非水溶性保水剂JB的效果尤为显著,0.1%的投加比时能使填埋装置内介质的含水率增加12%,提高填埋体系中的微生物活性3.3倍,渗滤液产生量的削减达到75.6%.     

长期不同水分调控对污染场地土壤溶解性有机质含量及其结构特征的影响

为了考察不同水分调控下污染场地中土壤有机质和溶解性有机质（DOM）的演变过程,以2种冶炼厂重金属污染土壤为研究对象,通过恒温恒湿培养实验观察不同水分调控下土壤有机质和DOM的含量变化,并采用紫外-可见光谱和荧光光谱分析了土壤DOM的光谱特征.结果表明,水分调控180 d后,2种重金属污染土壤中有机质和DOM含量呈不同程度降低趋势,且随着水分含量增加,其降幅明显增加,最大降幅分别为33.28%和89.35%.水分调控过程中,土壤DOM中类蛋白物质最易发生降解,导致类富里酸和类腐殖酸的占比相应提高;随着水分含量增加,土壤DOM的芳香性提高,腐殖化程度升高,分子聚合度和分子量增大,最终导致DOM稳定性增强,上述结果有助于揭示水分诱导过程中DOM的变化对污染场地中重金属环境行为的影响.     

水溶性有机物在土壤剖面中的分馏及对Cu迁移的作用

通过室内土柱试验研究了DOM在土壤剖面中的“分馏”作用,DOM在纵向运移过程中的穿透行为及对污染的红壤和潮土中重金属Cu溶出效果的影响.结果表明,绿肥和猪粪DOM经过土柱后极性都有所降低,在潮土上的降低幅度较大,分别为11.4%和10.72%;DOM能够明显地增加污染土壤中Cu的溶出,且这种作用效果与DOM及土壤的性质有关,绿肥DOM的作用效果比猪粪DOM的强,整个淋洗过程中潮土上Cu的平均溶出量是红壤上的4.37倍(绿肥DOM)和3.03倍(猪粪DOM);由于微生物对DOM的分解作用,降低了DOM对土壤中Cu的溶出效果.     

施用有机物料对污染土壤水溶性有机物和铜活性的动态影响

采用黑麦草盆栽研究施用绿肥、污泥和猪粪后，对Cu污染土壤水溶性有机物(DOM)和土壤Cu环境行为动态的影响．施用有机物料后土壤DOM含量比对照增加0.4—7.5倍，尤以绿肥和猪粪最明显．但随时间延长DOM降解明显，尤其在第一周内．污染土壤中水溶性Cu浓度随DOM的降解而相应减少研究发现，施用污泥有利于降低污染土壤中水溶性Cu浓度和黑麦草对Cu的吸收量，这是污泥固相有机质对Cu吸持使其活性降低和污泥DOM使Cu活性提高二者综合作用的结果．与此相反，施用绿肥和猪粪后，黑麦草体内的Cu含量却明显提高，其中潮土上提高1．4～2．1倍，红壤上提高1．4-1．6倍．因此．施用有机物料改良重金属污染地需格外谨慎。     

重金属污染的长春水田黑土对菲的吸附作用

以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,研究了Pb、Zn、Cu污染后黑土对PAHs的吸附作用.结果表明,分配作用是黑土吸附菲的主要机制,无论重金属污染与否,黑土对菲的等温吸附曲线均呈线性.实验条件下,重金属污染后黑土对菲的吸附作用明显增强,且随重金属含量提高,黑土对菲的吸附系数(Kd)和有机碳标化的吸附系数(Koc)增大.由于重金属的“键桥”作用,黑土吸附菲的平衡溶液中水溶性有机质(DOM)浓度降低,土壤固相有机质含量略有增加(不超过原有有机质含量的0.53%).计算了这部分增加的固相有机质对菲的吸附系数K_Ph/soc,并分析了溶液中DOM对土壤吸附菲的影响.结果显示,溶液中DOM浓度变化及其与菲的结合作用对重金属影响土壤吸附菲的贡献甚微;而K_Ph/soc值则比土壤原有有机质对菲的吸附系数K_d值大2～3个数量级,这是重金属污染导致土壤吸附作用增强的根本原因.     

腐殖酸对土壤铅镉吸附、赋存形态及生物可给性的影响

腐殖酸（HAs）对重金属土壤环境行为及其生物有效性的影响与其组分分子量大小关系密切.通过3种in vitro试验方法（PBET、SBRC、IVG）探讨了HAs不同分子量组分（F1：<5kDa、F2：5~10kDa、F3：10~30kDa、F4：>30kDa）对土壤镉（Cd）、铅（Pb）生物可给性的影响,同时结合批量等温吸附实验、化学连续提取形态分级方法,分析了土壤Cd、Pb吸附和形态转化与生物可给性的关系.结果表明：土壤对Cd、Pb吸附能力既受HAs添加量的影响,也受到HAs分子量大小的影响.HAs添加量为0.2% C~1% C条件下,<5kDa分子量组分促进了土壤对Cd、Pb的吸附,且随着HAs添加量的增加,促进作用更强.而>10kDa的其他组分则降低了土壤吸附Cd、Pb的能力.在本试验HAs添加量范围内,不同组分均促进了土壤中酸提取态Cd向残渣态转化,且低分子量组分对其促进作用更强.土壤Pb²⁺主要以可还原态的形式存在,占57%~89%,随着HAs组分分子量的增加,酸交换态Pb占比逐渐下降,HAs的添加促进了活性态Pb向难利用态Pb转化,从而降低了Pb²⁺活性.3种in vitro方法生物可给性测定结果表明,<5k和5~10k组分均提高了胃、肠阶段土壤Cd、Pb生物可给性（BA_Cd、BA_Pb）,而其余组分则使土壤Cd、Pb生物可给性降低.Cd、Pb生物可给性取决于Cd、Pb在土壤中转化平衡后的赋存形态,酸交换态占比高生物可给性相应也越高,土壤对重金属的吸附固定难以反映生物可给性.     

Removal of heavy metals from a contaminated soil using tartaric acid

This study reports the feasibility of remediation of a heavy metal （HM） contaminated soil using tartaric acid, an environmentally-friendly extractant. Batch experiments were performed to test the factors influencing remediation of the HM contaminated soil. An empirical model was employed to describe the kinetics of riM dissolution/desorption and to predict equilibrium concentrations of HMs in soil leachate. The changes of HMs in different fractions before and after tartaric acid treatment were also investigated. Tartaric acid solution containing HMs was regenerated by chestnut shells. Results show that utilization of tartaric acid was effective for removal of riMs from the contaminated soil, attaining 50%-60% of Cd, 40%-50% of Pb, 40%-50% of Cu and 20%-30% of Zn in the pH range of 3.5-4.0 within 24 h. Mass transfer coefficients for cadmium （Cd） and lead （Pb） were much higher than those for copper （Cu） and zinc （Zn）. Sequential fractionations of treated and untreated soil samples showed that tartaric acid was effective in removing the exchangeable, carbonate fractions of Cd, Zn and Cu from the contaminated soil. The contents of Pb and Cu in Fe-Mn oxide fraciton were also significantly decreased by tartaric acid treatment. One hundred milliliters of tartaric acid solution containing HMs could be regenerated by 10 g chestnut shells in a batch reactor. Such a remediation procedure indicated that tartaric acid is a promising agent for remediation of HM contaminated soils. However, further research is needed before the method can be practically used for in situ remediation of contaminated sites.     

渗滤液与城市污水合并处理过程的有机物去除特征

以上海老港垃圾填埋场调蓄池的渗滤液,及其经厌氧甲烷化垃圾填埋柱循环回灌处理后的出水和其再经过混凝处理后的出水等3种不同处理水平的渗滤液为研究对象,分别以不同的比例与城市污水混合,采用好氧活性污泥法合并进行处理,对进出水的COD、UV254吸光度和溶解性有机物的分子量分布及污泥的脱氢酶活性进行了测定分析．结果表明：当渗滤液混合比例小于10％时,出水的COD和UV254吸光度随混合比例线性升高,污泥的活性相应线性降低;而当混合比例大于20％时．污泥活性阶跃降低,出水COD和UV254吸光度的升高超出线性范围．渗滤液混合比例为20％与比例为5％的混合污水相比．分子量1k～4k的溶解性有机物去除率显降低．渗滤液与城市污水合并处理的混合比例大于10％时,微生物的有机物降解能力会受到严重损害,且常规的渗滤液生物和物化预处理不能减轻此种损害．     

某电镀厂附近农田土壤中的重金属形态研究

通过连续提取法对电镀废水污染区和对照区农田土壤中的重金属元素Cu、Cr、Ni、Pb和Mn形态进行了研究.结果显示,污染区土壤中多种形态的Cu、Cr和Ni含量都显著高于对照区,尤其以它们的有机结合态差异最为显著.污染区较对照区土壤中Mn的总量虽无显著差异,但可交换态Mn的含量显著增加(分别为98.68mg/kg和40.75mg/kg).污染区与对照区土壤中的Pb的交换态、碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态、有机结合态和残留态均无显著差异.电镀废水的污染使得农田土壤中Cu、Cr和Ni含量和生物有效性显著升高,Mn的化学形态改变,移动性和生物有效性增加.