金山湖底泥重金属稳定化处理效果及机制研究

采用氧化钙和过氧化钙及二者混合物对底泥中的重金属进行稳定化试验,研究了稳定化后底泥中重金属迁移情况,并对底泥重金属稳定化技术的机制进行初步探讨.酸雨淋溶试验结果表明,底泥经CaO、CaO CaO2、CaO2稳定化后, pH=2.9时, Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为96、97和93mg/kg,而空白试验中Zn迁移至第6层,首层迁移量为128mg/kg; pH:5.0时, Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为87、90和89mg/kg,而空白试验中Zn迁移至第5层,首层迁移量为112mg/kg,这说明稳定化底泥中Zn的迁移速度和首层迁移量均有降低,3种稳定化药剂能够降低其在土壤中的迁移能力;淋溶液pH值对Zn的迁移能力有影响, pH较高能够减缓Zn在土壤中的迁移速度,降低其首层迁移量; Ni和Cd的酸雨淋溶试验也可得出同样结论.重金属稳定化机制试验结果表明,经上述3种药剂稳定化处理后,底泥pH值由6.76分别上升到8.33、8.15和8.21, TOC含量分别降低5%、10.9%和13.1%; Zn、Ni和Cd的稳定态含量分别增加10.6%、1.7%和4.5%,这是导致重金属迁移能力下降的主要原因;由此可见,3种药剂对同一金属的稳定化作用无明显差异;从不稳定态向稳定态转化的比例来看,稳定化药剂对不稳定态金属的稳定能力次序为: Zn>Cd>Ni.     

利用大型土柱自然淋溶条件下研究土壤重金属的迁移及形态转化

为研究不同重金属在土壤中的迁移和形态转化,通过分层填装土柱,在土柱0~5 cm深度范围内添加Pb、Ag、Bi、In、Sb和Sn等重金属污染土壤,并在自然条件下淋溶4 a,分析各重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的迁移速率及其形态组成. 结果表明:①在>30 cm深度范围内,红壤、潮土和黑土中各重金属质量分数与其相应本底值相比变化不大;与试验前土壤相比,砂土整个剖面中6种重金属质量分数均较高. ②6种重金属在4种土壤中的残留率表现为砂土<潮土<黑土<红壤;对于0～10 cm土壤中Pb的残留率,在潮土中大于Ag和Sb,在黑土中大于Ag,在红壤中大于In,在砂土中则大于Sn. ③模拟试验后残留在土柱中的重金属主要分布在土壤表层(0～30 cm),而深层(>30 cm)较少;6种重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的残留率平均值分别为98.0%、65.1%、65.9%和56.5%. ④与添加污染土壤之前相比,试验后土壤中残渣态等稳定形态重金属质量分数较低,其中Pb、In和Sb均以碳酸盐结合态和有机金属络合态为主,Ag和Sn分别以有机金属络合态、双氧水可提取有机结合态和有机金属络合态、无定形铁锰氧化物结合态为主,而Bi则以碳酸盐结合态和双氧水可提取有机结合态为主. 结果显示,红壤中Pb的迁移风险较低,潮土和黑土中Ag、Sb的迁移风险较高,而砂土中Sn和Sb的迁移风险需要格外关注.      

土柱淋洗法修复铬污染土壤的水力梯度优化试验

针对重金属污染土壤的修复,淋洗法是一种比较成熟的方式,但目前研究主要聚焦于淋洗剂的选择,而关于水力停留时间对淋洗效果影响的研究相对较少.水力梯度是影响水力停留时间的重要因素,优化水力梯度能够缩短修复周期,降低淋洗成本,有效提高淋洗效率,为现场淋洗修复工程应用提供参考.本文针对人工制备的不同质地的铬污染土壤进行了土柱淋洗试验,探究了土柱淋洗过程中不同水力梯度条件下淋出液的pH值、淋洗液渗流速度和淋洗前后不同类型土壤中Cr（VI）及总Cr含量的变化情况,并根据土壤中Cr（VI）、总Cr去除情况对水力梯度进行了优化,研究结果表明淋洗铬污染土壤的最佳柠檬酸浓度为0.15 mol·L^-1,淋洗铬污染壤土、砂质壤土和砂土的最佳水力梯度分别为7.2、3.6和1.2,总Cr去除率分别达到82.86%、77.27%和82.15%.     

多环芳烃室内土柱淋溶行为的CDE模型模拟

采用土柱淋溶实验方法对多环芳烃(PAHs)在人工污染士柱中表面活性剂淋溶下的运移进行了实验室研究,获得了示踪剂Br^-和PAHs的穿透曲线(BTCs);并通过室内批量平衡试验(PAHs和表面活性剂吸附试验和表面活性剂对PAHs吸附／解吸影响试验)获得了吸附系数,进而获得阻滞因子．基于这些实验室结果,通过CXTFIT2．1软件,用平衡CDE模型拟合了Br^-的BTCs,获得物理和水动力参数;并在此基础上应用CDE非平衡模型拟合PAHs在表面活性剂淋溶条件下土柱中的BTCs以及不同时刻、不同埋深处PAHs浓度的动态变化,预测了PAHs在土柱中的迁移趋势。     

聚丙烯酰胺对磷素在土壤中吸附-解析与迁移的影响

通过等温吸附-解析试验和土柱淋溶试验,研究了土壤(填土)经聚丙烯酰胺(PAM)处理后对磷素的吸附、解析规律以及磷素在土柱中迁移的影响.研究结果表明,和原土样相比,PAM减少了土壤在慢速吸附阶段对磷的吸附,不仅使土壤对磷的最大吸附量(Xm)降低,而且使被吸附磷的解析率升高;PAM与土壤复合后可以促进有效磷在土柱中向下迁移,增加淋溶液中磷的浓度.     

不同磷处理对污染土壤中有效态铅及磷迁移的影响

为了研究不同含磷化合物对污染土壤中铅有效性的影响及其在土壤剖面中的迁移状况,对3种不同性质的含磷化合物按含量为2500、5000 mg·kg-1进行了土柱试验.结果表明,对铅污染土壤施入磷酸氢钙(SSP)、磷矿粉(PR)及羟基磷灰石(HA)能显著降低土壤表层CaCl2(0.01 mol·L-1)提取态铅的含量,且有效铅的含量随磷施入含量的增加而显著降低.在施磷270 d后,施入含量为5000 mg·kg-1的磷酸氢钙(SSP5)、磷矿粉(PR5)及羟基磷灰石(HA5)处理土壤有效铅的含量分别比对照降低了86.6%、81.1%和89.7%.对不同深度土壤有效磷和全磷含量分析表明,土壤中施入不同溶解性质的磷显著增加了土壤表层(0～10 cm)的有效磷(Olsen-p)及全磷的含量,土壤中有效磷及全磷的含量随着土柱深度的增加而显著降低.除了SSP5处理外,上述不同磷处理对于大于50 cm深度的土壤中的有效磷和全磷变化没有显著影响,而所有处理对于大于70 cm深度的土壤中有效磷和全磷含量没有显著影响.这表明在铅污染土壤中施入不同性质的磷能显著降低土壤中CaCl2(0.01 mol·L-1)提取态铅的含量,而土壤中施入的磷在土壤垂直剖面的迁移却很少,即使是易溶性的磷酸氢钙(SSP)也不会造成大于70cm深度的土壤剖面中磷含量的显著性差异,其原因可能与土壤胶体对磷的强力吸附有关.     

改性沸石对2,4-二氯苯酚的去除作用

采用溴化十六烷基三甲铵(HDTMAB)制备改性沸石,在与天然沸石对比的基础上,研究了改性沸石在动态条件下去除2,4-DCP的效果。并对影响去除率的主要因素,包括沸石粒径、进水浓度,进水流速,沸石用量,进水pH值等进行研究。结果表明,细粒改性沸石在pH2.5左右时处理低浓度2,4-DCP溶液时,能取得较好的去除效果,流速较低时去除率最高可达80%以上。     

再生水不同灌水水平对土壤酶活性及耐热大肠菌群分布的影响

为了探讨再生水不同灌水水平对土壤酶活性和环境污染指示菌耐热大肠菌群分布的影响,采用室内土柱灌水实验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤酶活性和耐热大肠菌群分布的影响.结果表明:(1)在土壤酶活性方面,相同灌水水平下,与自来水处理相比,再生水灌溉处理提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌水处理显著提高了土壤蔗糖酶活性和深层土壤过氧化氢酶活性.(2)在土壤耐热大肠菌群分布方面,相同灌水水平下,与自来水灌溉处理相比,再生水灌溉显著提高了土壤耐热大肠菌群数量;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌水处理显著增加了土壤耐热大肠菌群数量;4个处理的表层土壤耐热大肠菌群数量均显著高于深层,且随着灌溉时间的推移,0~60 cm各土层的土壤耐热大肠菌群数量存在降低趋势.(3)通过对土壤耐热大肠菌群数量与土壤酶活性的相关性分析表明,土壤耐热大肠菌群数量与土壤脲酶和蔗糖酶活性呈极显著正相关,与土壤过氧化氢酶活性呈显著正相关.因此,再生水灌溉促进了土壤C、N循环转化酶的活性,合理控制再生水灌水水平可以有效阻控土壤耐热大肠菌群的数量.     

人工土配比的土柱试验研究

为了减小天然土壤的堵塞程度,提高污水土地处理系统对污染物质的去除效率,向天然土壤--耕层土中加入粉煤灰、草炭、冲击砂和煤渣配制成人工土,研究不同质量配比下污染物质的去除率和污水的渗透系数.污染物质去除率、渗透系数的正交试验及最优质量配比试验结果表明,各因素的最优质量分数为粉煤灰8%、草炭10%、冲击砂10%、炉渣12%.在此条件下,污水的出水水质为NH+4-N 12.92 mg/L、TP 0.19 mg/L、CODCr 53.90 mg/L,其中NH+4-N和CODCr达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)一级标准的限值,TP达到二级标准的限值;污染物质去除率为NH+4-N 42.30%、TP 93.20%、CODCr 70.66%,渗透系数为1.41 mm/min.以人工土为填料的污水土地处理系统的渗透速率、抗堵塞性能及污水处理能力都得到了有效提高.