Leaching-induced migration and compositional form change of Cu,Zn, and Cd from sludge to loess

Land utilization of sewage sludge has become one of the major issues in environmental mitigation in China. This is particularly important in the Loess Plateau of Northwest China. Sludge enriched with organic matter and nutrients might effectively help to resolve the problems of silty loess soils as evidenced by porosity defect, structural alterations and absence of fertility. After sludge flows into the loess, irrigation water contains heavy metals that leach and migrate into sludge and consequently related human health risks may occur that raise concerns; and this situation needs to be rectified. The characteristics of the vertical migration and composition form change of Cu, Zn, and Cd from composted sludge to loess, and corresponding influencing factors, were investigated by performing a soil column simulation test under the leaching treatment of a one-year irrigation water capacity. Results demonstrated that: (1) composted sludge significantly improved loess fertility, and irrigation leaching transported only a small quantity of organic matter in sludge in the plough layer; (2) although some of the Cu, Zn, and Cd in composted sludge migrated to and concentrated in the middle and upper layers of the soil column during leaching, these metals were mostly retained in the plough layer; and (3) after the leaching treatment of the one-year irrigation water capacity, the compositions of Cu, Zn, and Cd (particularly Cu and Zn) in both plough layer and loess began to stabilize with low concentrations in the exudate. These findings confirmed the applicability of composted sludge in loess regions. This study provided a new insight into the sludge reuse in alkaline soils in arid and semi-arid region.     

应用概率物种敏感度分布法研究太湖重金属水生生物水质基准

目前广泛使用的水质基准推导方法—物种敏感度分布法存在曲线拟合模型不确定、曲线拟合效果不佳、种内差异欠考虑、基准值不准确等诸多问题,概率物种敏感度分布法可有效解决上述问题。应用概率物种敏感度分布法构建了太湖水体中5种重金属Ag、Pb、Cd、Hg和Zn的概率物种敏感度分布曲线,在此基础上得到了保护水生生物的急性水质基准分别为1.079μg·L~(-1)、637.973μg·L~(-1)、19.465μg·L~(-1)、8.729μg·L~(-1)和105.506μg·L~(-1),慢性水质基准分别为0.108μg·L~(-1)、63.797μg·L~(-1)、1.947μg·L~(-1)、2.340μg·L~(-1)和52.753μg·L~(-1);不同类群间生物对重金属的敏感度存在差异,不同重金属对同一类群生物的毒性也存在差异;通过与国内外已有的重金属水质基准值比较,发现水质基准具有明显的区域性,目前基于国外水质基准或我国整体水域特点来制定的太湖水质标准,往往造成对太湖水生生物欠保护或过保护的状况。     

宿州市护城河沉积物重金属污染程度及来源分析

在对宿州市护城河沉积物12个采样点重金属含量测试的基础上,运用沉积物富集系数法和内梅罗指数法对该水域沉积物中V、Cr、Ni、Cu、Zn、As及Pb 7种重金属污染程度进行分析,并运用聚类分析法和因子分析法对重金属来源进行识别.结果表明:Cu和Zn处于较强污染状态,Ni、As和Pb处于中等污染状态,Cr处于轻微至中等污染状态,V处于无污染状态;护城河沉积物12个采样点7种重金属的综合污染程度由大到小依次为H7、H10、H3、H9、H1、H11、H6、H5、H12、H8、H2和H4,其中位于工业区附近的H7点污染程度最高,而位于居民区和护城河汇流处附近的H4点最低;聚类分析将7种重金属分为Ⅰ类(Cu、Zn、As和Pb)、Ⅱ类(Cr和Ni)和Ⅲ类(V),每类元素自身具有相似的地球化学过程;旋转成分矩阵后的因子分析从重金属元素变量中提取出3个主成分(PC1、PC2和PC3),与聚类分析结果相对应,可解释总变量的90.97％.PCI(Cu、Zn、As和Pb)表示交通运输和煤炭工业污染,PC2(Cr和Ni)表示机械制造业,PC3(V)表示自然作用.     

江西钨矿周边土壤重金属生态风险评价:不同评价方法的比较

对江西省大余县某钨矿区周边的农田土壤进行调查分析,并采用不同的方法对土壤进行评价,结果表明,土壤As、Pb、Zn、Cu和Ni的含量范围分别为15.33—154.65 mg·kg-1、156.29—346.98 mg·kg-1、47.73—277.72 mg·kg-1、19.06—210.24 mg·kg-1和12.00—35.11 mg·kg-1,一些土壤样点的As、Pb、Zn和Cu含量已超过国家土壤环境质量二级标准.利用地累积指数法对土壤进行评价,结果表明土壤均受到As、Pb、Zn、Cu和Ni不同程度的污染;根据CPI(综合污染指数)评价标准,65.7%的土壤处于污染状态;利用TCLP法对土壤生态风险进行评价,结果显示所有土壤并未受到重金属的污染,以内梅罗综合污染指数法对土壤进行综合评价,结果表明该农田土壤重金属生态风险处于安全范围;以潜在生态危害指数法评价,发现Pb、As和Cu达到或超过中等生态风险的样点分别占37.14%、25.72%和2.86%,其他重金属污染风险均属轻微以下.不同评价方法得出的评价结果有差异,人们在评价重金属污染土壤时要根据评价的目的慎重选择合适的评价方法.     

太原市土壤重金属污染空间分布及评价

以太原市土壤作为研究对象,系统研究了太原市城市土壤及工业区土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb的污染水平和分布,并对污染状况进行了评价.研究表明,太原市土壤中重金属的含量分别为Cr:35.35—848.80mg·kg-1,Ni:4.00—99.57 mg·kg-1,Cu:4.89—266.99 mg·kg-1,Zn:45.16—677.01 mg·kg-1,As:0.66—35.46 mg·kg-1,Cd:nd—1.00 mg·kg-1,Pb:15.61—1240.41 mg·kg-1.其中城市土壤重金属含量较低,工业区土壤重金属含量较高,受到多种重金属的复合污染.以土壤环境质量国家二级标准值作为评价标准,用单项污染指数和综合污染指数对太原市土壤重金属污染进行评价,结果显示太原市大部分城市土壤未受7种重金属污染,只有6.7%的地区处于轻污染水平;工业区土壤污染严重,污染程度从高至低为化工厂(重污染)热电厂(重污染)化肥厂(重污染)第一电厂(中度污染)建筑工地(中度污染)焦化厂(轻污染).7种重金属在太原市土壤中的空间分布规律不同,且均与工业区分布相关,工业区是太原城市土壤重金属污染的重要来源.     

台风影响期间石家庄秋季典型空气污染过程研究

利用PM2.5污染监测数据、气象资料和WRF模式,研究了2013年10月2日至10日石家庄地区秋季一次典型的空气污染过程,结果表明,PM2.5质量浓度的上升和下降阶段与相继出现的台风"菲特"和"丹娜丝"输送气流及其背景场有关,本次污染过程同时受台风系统背景场、副热带高压系统和大陆高压系统协同控制.石家庄PM2.5质量浓度演变分为上升、下降、再上升和下降4个阶段,浓度曲线呈现双峰特征,分别对应台风"菲特"加强、减弱、台风"丹娜丝"加强和减弱阶段.污染过程中,PM2.5日均质量浓度最高值是425μg·m-3,导致这一现象的原因是由于台风"菲特"和"丹娜丝"系统外围东南暖湿气流进入石家庄地区,高空1000、1800和2600 m处出现逆温层,下沉气流最大风速是0.2 m·s-1,覆盖并影响石家庄地区,形成稳定的大气条件,利于PM2.5污染物持续积累,造成石家庄地区PM2.5浓度达到峰值并出现重污染事件.     

重庆主城区次级河流表层沉积物重金属污染特征及风险评价

山地城市次级河流因季节性降雨容易导致沉积物中污染物形成"二次污染",沉积物可能具有重金属潜在生态风险.本文采集了重庆市主城区19条次级河流表层沉积物,分析了7种重金属元素(V、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb)的污染水平,解析了重金属污染来源,并从流域层面评价次级河流表层沉积物重金属的潜在生态风险.结果表明,与背景值(中国土壤元素背景值)相比,除V外,其它6种重金属元素超标1.1~6.7倍.富集系数分析和主成分分析显示,沉积物中重金属V、Ni和Pb均未发生富集(富集系数小于1.5),且主要来源于自然源.Cd、Zn、Cu和Cr平均富集系数分别为6.63、2.31、1.90和1.40,均存在不同程度的富集;Cr、Zn和Cu主要来源于工业废水的排放.主城区次级河流表层沉积物重金属潜在生态风险指数RI值范围为77~382,均值为228,总体属于中等生态风险等级.空间分布上,重庆主城区西北部汇入嘉陵江的次级河流表层沉积物重金属表现出较高的生态风险,东南部汇入长江的次级河流表层沉积物表现为相对较低的风险.     

柠檬酸对重金属复合污染土壤的浸提效果研究

以浙江富阳某炼铜厂附近受Cd、Cu、Pb和Zn复合污染的土壤为研究对象,采用振荡、静置和超声3种不同浸提方式,通过研究柠檬酸在不同浸提方式下对重金属的去除效果,筛选出最佳柠檬酸浓度、处理时间及功率,并采用Tessier连续提取法分析浸提前后4种重金属形态变化.结果表明,柠檬酸对4种重金属均具有较好的去除效果,其中对Zn的去除效果最好,Cd的去除效果最差,而Cu和Pb的去除效果相当.Pb和Zn的去除率均随着柠檬酸浓度的增加而增加,但增幅随之减小,Cu的去除率则先增加后基本保持不变,而Cd的去除率变化不明显.综合考虑成本和浸提效果后,选用0.2 mol·L-1柠檬酸浸提2次为最优条件,最佳振荡时间和静置时间分别为4 h和24 h,最佳超声时间和功率分别为30 min和500 W.柠檬酸能够在很大程度上改变土壤中重金属的形态分布,主要去除以可交换态和碳酸盐结合态形式存在的Cd及以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态形式存在的Cu、Pb和Zn.通过对比3种浸提方式,在同等去除效果的前提下,静置浸提相比振荡浸提需要更长的时间,而将超声波应用于重金属污染土壤淋洗,所需时间较少,因此,超声波辅助浸提土壤中重金属是可行的,具有良好的应用前景.     

电芬顿法处理重金属络合物Ni-EDTA的研究

本文首先研究了电絮凝与电芬顿对Ni-EDTA去除效率对比,结果发现电絮凝对Ni-EDTA去除效率较低.通过电化学阳极溶解产生Fe2+,外加H2O2反应的阳极电芬顿过程可有效去除Ni-EDTA.详细考察Ni-EDTA初始浓度、电流密度、p H值及H2O2投加量对Ni-EDTA去除率的影响.结果表明,电芬顿方法处理Ni-EDTA络合物其初始浓度越低,去除效果越好.反应最佳p H值为3.5,H2O2投加量在一定条件下存在最优值,而络合物的去除率随着电流密度的增加而提高.对Ni-EDTA去除过程进行了分析.     

生物质炭对土壤重金属形态转化及其有效性的影响

为了解土壤重金属形态转化及其有效性对生物质炭修复措施的响应,以Cd、Cu、Pb和Zn复合污染水稻土为供试土样,添加不同粒径(1 mm和0.25 mm)和不同施用量(0、1%和5%)的竹炭(BB)、稻草炭(RSB)进行为期1年的恒温((25±1)℃)培养试验后,检测土壤p H、有效磷含量及重金属DTPA有效态含量的变化,并采用BCR连续浸提法分析生物质炭对土壤中重金属元素化学形态再分配的影响.结果表明:稻草炭的施用显著(p0.05)提高了土壤的p H值,且在RSB-5%(0.25 mm)处理下效果最显著;稻草炭的施用显著(p0.05)提高了土壤的有效磷含量,且5%用量比1%用量效果更明显;而竹炭的施用对土壤p H值和有效磷含量均无显著性影响;RSB-5%(0.25 mm)处理对降低土壤中Cd、Cu、Pb和Zn有效态含量的效果最佳,分别减少了34.5%、50.1%、52.5%和52.1%;在细粒径(0.25 mm)稻草炭处理下,酸溶态Cd和Cu向可还原态和可氧化态转化,酸溶态Zn向可还原态转化;在粗粒径(1 mm)竹炭处理下,酸溶态Cu和Zn向可还原态、可氧化态和残渣态转化;酸溶态Pb在稻草炭处理下向可还原态和可氧化态转化,且细粒径比粗粒径效果更佳;竹炭和稻草炭的施用改变了土壤中上述重金属各形态的分配,且5%用量比1%用量效果更明显.