Pxrf土壤重金属检测的影响因素、模式与校正方法

针对便携式X射线荧光光谱（Pxrf）法测定土壤重金属检测精度不足的问题,提出一种以Pxrf测定值及场地参数的特性关系为基础的通用建模方法和流程,用以构建适用于各场地特性的Pxrf校正模型,以提高Pxrf的测量准确度.以北京某典型矿区污染场地为例开展研究,选取土壤中Pb、Sr、Cu、Fe、Mn、Zn 6种重金属,通过潜在相关因子（土壤有机质含量、含水率、实际污染物含量）及其不同数学变换形式（指数、对数、幂函数的数学变换）与Pxrf测定值的相关分析,识别显著影响Pxrf测定值的影响变量、影响程度及影响形式;基于影响因子识别结果,建立其与Pxrf的数学模型表达式,实现Pxrf测定值校正,准确值提高的目的.结果表明：Pb、Cu、Zn 3种重金属的Pxrf测量值与实际浓度呈现显著相关,相关系数值为0.75~0.82;重金属Sr、Fe、Mn相关系数值为0.25~0.52,其相关性稍差.含水率对Pxrf检测影响程度从小到大排列依次为Sr、Mn、Cu、Pb、Zn,相关系数值范围为0.1~0.7.所有重金属的Pxrf测量值受土壤有机质含量影响弱,相关系数均低于0.5.经模式变换后,重金属Zn、Pb、Cu的Pxrf测量值与实际浓度相关性呈增大趋势（增大了4%~13%）;其他重金属无显著变化.模型校验结果显示,Pb、Zn、Cu、Mn四种重金属的模型可用来提高该场地Pxrf法检测精度.相较于原始Pxrf测量值,可用模型中经校正后的Pxrf值的相对误差从32.4%~56.6%降至4%~29.9%.     

新型脱汞技术下粉煤灰中的含汞量及其堆存时汞的浸出特征研究

添加溴化钙、喷射活性炭或溴化活性炭等脱汞技术会将更多的汞转移到粉煤灰中,增加了粉煤灰在堆存过程中的环境风险。主要讨论了添加溴化钙、喷射活性炭或溴化活性炭等不同新型脱汞技术产生的粉煤灰(分别简称为BCFA、CFA、BFA)的理化特性,并模拟了极端酸性降雨条件下粉煤灰在堆存过程中汞的释放规律。结果表明,BCFA、CFA、BFA与常规协同控制脱汞下产生的粉煤灰(简称RFA,作为对照)的矿物组成与颗粒粒径无显著差异。添加不同量的溴化钙后BCFA中含汞量变化不明显,与RFA中含汞量差异也不明显;BFA和CFA中含汞量随喷射速率提高而逐渐增加,且明显高于RFA中含汞量。RFA、BCFA、CFA、BFA的浸出液含汞量在13.7~42.6ng/L,均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅰ类标准,因此不同新型脱汞技术产生的粉煤灰在堆存初期,即使在极端酸性降雨的条件下,也不会对周围水环境造成汞污染。     

典型危险废物的工程力学特性

掌握填埋废物的工程力学特性是确保危险废物填埋堆体稳定性的重要前提条件,因此,针对6种典型危险废物的工程力学特性开展了调查研究.研究结果表明,污泥类危险废物的含水率和有机质含量远高于非污泥类危险废物,而前者的比重则显著低于后者.污泥类危险废物的渗透系数相对较小,比污染土壤和飞灰炉渣混合物的渗透系数小1个数量级,比滤池填料的渗透系数小2个数量级.不同危险废物的无侧限抗压强度排序为:飞灰炉渣混合物(314.3 kPa)和滤池填料(278.9 kPa)＞污染土壤(124.9 kPa)＞杭州氧气厂污泥(68.6 kPa)、锌铬污泥(71.4 kPa)、油泥(58.4 kPa).不同危险废物的粘聚力排序为:飞灰炉渣混合物(40.8 kPa)、滤池填料(31.1 kPa)＞污染土壤(20.9 kPa)＞杭州氧气厂污泥(1.94kPa)、锌铬污泥(3.10 kPa)、油泥(1.81 kPa).此外,不同危险废物的内摩擦角差异相对较小,其变化范围在18.8°～35.0°之间.综合分析可知,飞灰炉渣混合物和滤池填料的工程力学特性较好,而污泥类危险废物的工程力学特性则较差.     

基于FFT的垃圾填埋场低频交流检测法的研究

为了解决填埋场高压直流检测法稳定性较差、精确度较低的问题,文章提出了基于FFT(fast Fourier transformation,离散傅氏变换的快速算法)的低频交流电信号填埋场渗漏检测方案,可以提高垃圾填埋场实时检测系统的检测精度,大大减少由电压不稳定性带来的误判和漏判。对其检测原理进行了分析,通过在中国环境科学院内模拟实验与贵州榕江填埋场现场试验,对传统的高压直流检测方案与低频交流检测方案进行了对比。结果表明:当信号频率为1~10 Hz之间时,基于FFT的低频交流信号填埋场渗漏检测方案可行,抗干扰能力更强,检测电压稳定性更强,准确度更高,并且可以提高检测精度。     

污泥烧结轻骨料调质影响研究

研究了污泥添加不同比例的SiO₂,Al₂O₃,CaCO₃和Na₂CO₃后的烧结体建材性能,并从晶体相反应机理角度讨论了添加剂改变烧结体建材性能的作用机理.结果表明,添加硅、铝能显著提高烧结体的抗压强度,硅是玻璃体成陶组分,对提高烧结体的抗压强度主要发挥物理作用;铝主要与污泥中的磷反应生成类似石英结构的AlPO₄高强晶体. 添加钠能增加烧结体的熔融液相,降低烧结体的吸水率,但烧结体变脆抗压强度降低. 添加钙增大吸水率,降低抗压强度. 此外,硅、铝会导致烧结体烧结温度提高,钠则能显著降低烧结温度.      

便携式渗漏检测装置在填埋场防渗层完整性检测的应用

利用基于双电极法的偶极子检测和基于电极栅格法的区块化检测装置,对重庆某生活垃圾填埋场进行了防渗层高密度聚乙烯(HDPE)膜完整性检测.结果表明:偶极子在漏洞附近时,其周围电势分布会出现正负突变;区块化检测利用网格铺设电极和上位机软件解析可以精确定位漏洞位置.基于高压直流电法的便携式渗漏检测系统,在填埋场铺设防护层的条件下能够有效地检测到直径约1 cm的漏洞,并且能够对漏洞进行精确定位.对 2种不同电学方法的验证表明,电极栅格法比双电极法测量范围大、精度高.      

电极铺设方式对填埋场渗漏检测定位的影响

利用高压直流电法,对单HDPE膜衬层模拟垃圾填埋场检测电极采用蜂窝状和栅格状2种铺设方式对漏洞定位影响进行了研究,通过2种算法进行了定位误差的比较.结果表明,在电极间距为1m时,蜂窝状电极铺设方式漏洞定位误差是栅格状误差的53%,但电极数量增加了13%.第1种算法的误差小且波动较小.检测电极采用蜂窝状铺设方式,电极间距为1m,回路电流为100mA时,漏洞定位误差不超过15cm.     

烧结机共处置过程中重金属Cd、As的挥发特性研究

选取优级纯化学试剂Cd Cl2和As2S3来模拟危险废物中的重金属,按一定比例将其与烧结矿原料均匀混合后进行共处置煅烧。主要研究了在煅烧过程中Cd和As的挥发规律,同时对煅烧所得烧结矿进行消解实验求得固化的重金属量。实验结果表明,Cd的挥发率随着温度的升高和时间的增加而不断增大,直到达到一个平衡而不再继续增大,对Cd的挥发进行动力学模拟得到挥发率α与煅烧温度T和煅烧时间t的关系式为α=1-exp(-0.669exp(-3567.6/T)t)。而As则呈现出温度越高挥发率越低的规律,当温度为1 200℃时,煅烧75 min后As的挥发率仅为9.8%,即共处置过程中As与烧结矿原料发生化学反应而固化下来,挥发较少,可认为对人体健康和环境造成的危害较小。     

奶牛养殖粪水施用量对农田土壤中抗生素抗性基因赋存特征及微生物群落结构的影响

为探究奶牛养殖粪水施用对农田土壤中抗生素抗性基因(Antibiotics Resistance Gene, ARGs)赋存特征及微生物群落结构的影响,本研究以经氧化塘处理后的奶牛养殖粪水为研究对象,设置4组不同的养殖粪水施用量,分别为0、0.016、0.032和0.064 t·m^-2,在玉米农田连续施用2个玉米生长周期后采集土壤,利用荧光定量PCR技术和高通量测序分析土壤中ARGs的丰度及微生物群落结构.研究发现施用养殖粪水后土壤中ARGs总相对丰度显著(p<0.05)提高了0.85～5.41倍.土壤中ARGs和可移动基因元件(Mobile Genetic Elements, MGEs)的总相对丰度均与养殖粪水施用量呈显著正相关(p<0.05),tet C、sul2和erm B是影响ARGs总丰度变化的主导基因.相较于养殖粪水施用为0 t·m^-2时,养殖粪水施用量从0.016 t·m^-2增加到0.064 t·m^-2时,土壤中微生物群落的chao1指数分别增加了44.4%、47.5%和42...     

低温热处理生活垃圾焚烧飞灰中二噁英的降解机理

生活垃圾焚烧飞灰中二噁英类污染物会对人体健康和环境造成严重的危害,有必要了解固相中二噁英的降解机理从而帮助其降解至环境可接受的水平. 本研究将理论和试验相结合探究低温热处理法降解飞灰中二噁英的机理. 以八氯代二苯并对二噁英（OCDD）作为目标污染物附着在模拟飞灰〔m_CaO∶m_Ca(OH)2=3∶1〕上,利用密度泛函理论（DFT）对固相中OCDD的低温热处理降解机理进行分析,并进行模拟飞灰降解试验. 首先对降解前的模拟飞灰进行热重（TG）分析,然后采用红外光谱（FTIR）和透射电子显微镜（TEM）测试对固体产物进行表征,并对反应气相进行收集和检测从而验证反应机理. 结果表明:①从室温到400 ℃模拟飞灰共有三段失重过程,失重率为9.61%. ②—OH是低温热处理降解OCDD的关键官能团. ③结合FTIR和TEM分析结果可知,当多个—OH取代OCDD上的Cl后会氧化OCDD生成大量CO₃2?,这是OCDD转化的主要路径. OCDD转化的次要路径是在降解过程中会形成小部分C—O—结构,该结构可能与其他降解后的OCDD分子相结合形成大分子有机物. ④结合气相检测可知,Cl转化的主要路径是整个—OH完全取代Cl,取代后的Cl会脱离出反应体系形成Cl₂. 次要路径是仅—OH上的—O—会取代Cl形成C—O—,该结构由于自由基未完全配对而不稳定,Cl和H相结合生成HCl脱离反应体系. CO₂平均含量仅有0.008 5%,说明几乎没有碳酸盐分解或与HCl发生反应. 研究显示,低温热处理降解生活垃圾焚烧飞灰中二噁英的关键基团为—OH,二噁英的主要物质归趋为碳酸盐,Cl的主要物质归趋为Cl₂.