土壤重金属污染治理的化学固化研究进展

化学固化是改变土壤重金属赋存状态、降低重金属生物有效性、提高农产品质量的重要途径,是一种廉价高效的化学处理方法,应用前景广阔。就土壤重金属污染治理的技术、土壤重金属化学固化的原理及其影响因素、存在的问题及发展方向进行了探讨,期望能为土壤重金属污染治理提供参考。     

AHP-Fuzzy综合评价法在燃料乙醇行业清洁生产评价中的应用

清洁生产是从根本上解决环境保护和经济发展的最好模式。依据生命周期理论并结合燃料乙醇行业特点,本文构建了燃料乙醇行业清洁生产评价指标体系。选用AHP-Fuzzy综合评价法对其清洁生产水平进行评价,在严格的理论基础上加强了评价的科学性和有效性。通过实例研究与分析表明,该指标体系和评价方法可操作性较强,准确性较高,能够比较客观全面地评价企业清洁生产水平,了解企业自身的清洁生产潜力,同时能够找出清洁生产环节中存在的问题,对增强企业市场竞争力和推动企业清洁生产意义重大。     

沙打旺与柳枝稷单、混播种苗期水分利用和根冠生长的比较

在室内生长箱内盆栽沙打旺和柳枝稷的苗期生长阶段进行高土壤水分 (黄绵土土壤田间持水量FC的 80 % )和低土壤水分 (5 0 ?)处理 ,比较二者单、混播种植下水分利用与根冠生长差异 ,以探讨黄土高原半干旱丘陵区牧草植物的合理种植方式 .结果表明 :在水分利用方面 ,低水处理下混播使沙打旺和柳枝稷叶片瞬时水分利用效率均较单播提高 ,低水处理后混播群体水分利用效率也显著比单播柳枝稷增大 .在根冠生长方面 ,混播促进了柳枝稷地上部分植株高度生长 ,并使地下部分分配比重增大 ,根系绝对长度缩短 ;混播后沙打旺的植株高度降低 ,根系绝对长度增加 ,但干物质分配比重减小 .低水处理后 ,沙打旺和柳枝稷混播下的根冠生长趋向于资源的充分合理利用 ,表现在混播群体的根系生长有利于充分利用土壤深层水和表层来水 ,混播后地上部分高度的生长特征变化利于对光的利用 .因此 ,在水分和养分条件相对较差坡地占较大比例的半干旱黄土丘陵地区 ,采用沙打旺和柳枝稷混播种植相比各自单播利于促进苗期生长与提高土壤水分利用率 .图 2表 2参 10     

纳米铁锰氧化物对钒的吸附特性研究

为寻求处理土壤和地下水钒污染的吸附剂,采用模拟实验,开展了纳米铁锰氧化物(MnFe_2O_4)对五价钒(V~(5+))的吸附特征研究,分析了纳米铁锰氧化物浓度、pH值、时间、温度和初始钒浓度等因素对MnFe_2O_4吸附V~(5+)的影响,以揭示纳米铁锰氧化物的吸附动力学及热力学等特征,并通过扫描电镜(SEM)和红外光谱(IR)等表征方法分析了纳米铁锰氧化物吸附V~(5+)的机理.结果表明,在初始钒溶液为100 mg·L~(-1),MnFe_2O_4加入量为0.1 g,pH=4,温度为25℃的条件下,吸附过程在24 h达到平衡,且此条件下有最大吸附值和吸附率,分别为15.14 mg·g~(-1)和60.54%.纳米铁锰氧化物吸附钒的动力学过程符合伪二级动力学模型,等温吸附线符合Langmuir模型.热力学研究表明,升高温度有利于吸附,吸附过程为吸热过程.由扫描电镜结果可知,纳米铁锰氧化物有较大的比表面积,可提供较多的活性位点.因此,纳米铁锰氧化物可作为一种吸附材料用于钒污染废水处理.     

废弃鲜烟叶田间就地堆肥促生长机制研究

烟草种植过程中产生的废弃鲜烟叶同时含有有机质、钾及病原菌,田间就地堆肥可以低成本实现其无害化处理与资源化利用. 为明确废弃鲜烟叶堆肥产品中溶解性腐殖质的含量与功能,研发出废弃鲜烟叶野外强化堆肥模式进行高效返田,开展了废弃烟叶田间直接就地堆肥、废弃烟叶接种有机肥堆肥、废弃烟叶接种土壤堆肥以及废弃烟叶接种土壤和复合肥堆肥,将4种堆肥模式下获得的产品用于烟草盆栽试验,研究了其在添加与不添加化肥复合肥下对土壤肥力、土壤酶活、特征功能基因、病原菌及作物生长的影响. 结果表明:①施加烟叶有机肥能显著增加土壤中溶解性腐殖质的含量,抑制微生物的硝化和反硝化过程,促进全氮保存和碱解氮供给,同时有机肥中的溶解性腐殖质组分还可提升土壤速效钾和有效磷的含量. ②施用烟叶有机肥能增加土壤过氧化氢酶活性,抑制土壤青枯病. ③有机肥施用后,土壤中增加的溶解性腐殖质促进了碱解氮供给,引起了盆栽作物的株高、茎围、叶片数、最大叶长、最大叶宽增加. ④与不添加有机肥的对照组相比,施用废弃烟叶接种土壤和复合肥堆肥得到的产品,在盆栽过程的团棵期(37 d)时株高、茎围、叶片数、最大叶长、最大叶宽分别提高了78.7%、23.1%、26.8%、45.5%、49.6%;在旺长期(56 d)时最大叶长、最大叶宽分别提高了18.5%和16.5%,在成熟期(100 d)时分别提高了11.6%和19.7%. 研究显示,废弃鲜烟叶+土壤+化肥复合肥堆肥工艺制备的有机肥能显著增加土壤溶解性腐殖质,提升土壤固氮、释磷、促钾的能力,改善烟叶的农艺性状.      

有机物组成对混凝-纳滤组合工艺的影响

混凝过程中有机物之间相互作用,对混凝过程形成的絮体性质及后续纳滤膜过滤过程中形成的滤饼层致密性产生影响。针对天然有机物中亲水性和疏水性有机物,采用单一和联合投加的方式,利用激光粒度仪对不同有机物配比条件下形成的絮体尺寸进行测定,研究表明不同组分的有机物对膜污染的影响不同,亲水性组分被认为是亲水性膜材料的主要污染物。     

基于UNMIX模型的地质高背景地区土壤重金属源解析

采矿活动和高地质背景被认为是造成喀斯特地区土壤重金属污染的重要因素. 为了探究采矿活动和成土母质对喀斯特地区土壤重金属积累的影响,利用UNMIX模型和空间分析相结合的方法对广西北部典型金属工业区—刁江流域105个土壤样品中重金属(Cd、As、Pb、Cr、Ni)的分布特征与主要来源进行了研究,并将UNMIX模型源识别结果直接纳入GIS进行空间分析,对比采样点的主导源空间分布与污染源之间的关联性. 结果表明:①研究区土壤中w(Cd)、w(As)、w(Pb)、w(Cr)、w(Ni)的平均值为1.21、19.4、42.1、80.9、31.9 mg/kg;研究区土壤污染以Cd和As复合污染为主,个别采样点存在轻度的Pb污染. ②母质类型、土壤类型、土壤pH和工矿企业是影响重金属积累的重要因素. 对比分析可知,由碳酸盐岩母质发育而来的土壤和偏碱性土壤中重金属的平均含量较高;人为土中Cd、As和Pb的积累较明显,铁铝土中会出现Cr和Ni的共富集;污染影响区内w(Cd)、w(As)、w(Pb)偏高. ③源解析分析显示,研究区土壤重金属存在两类污染源,分别为土壤母质源(源1)、工农业混合源(源2),占比分别为68.45%和31.55%;土壤母质源(源1)对Cr和Ni的贡献占主导作用;工农业混合源(源2)对As、Pb的贡献高于其他重金属;研究区Cd的积累由土壤母质源(源1)和工农业混合源(源2)共同主导. 研究显示,研究区土壤重金属污染水平整体较高,这既与碳酸盐岩中固有的高重金属浓度有关,也与碳酸盐岩风化过程中残留富集导致的浓度放大效应有关,并且研究区多年的工矿业活动与河水灌溉进一步加剧了研究区农田的重金属污染程度.      

黑腐酸对Cd2+的吸附响应面优化及机理研究

以山西褐煤为原材料制备黑腐酸,选择吸附温度、时间、pH值、黑腐酸用量和Cd²⁺初始浓度5个影响因素,采用Box-Behnken响应面法对吸附条件进行优化,分别建立黑腐酸对Cd²⁺的吸附容量和吸附率的二次多项式模型,确定最优吸附条件.将吸附过程拟合等温吸附方程,进行热力学分析,并对材料进行表征.结果表明,pH值、黑腐酸用量和底物浓度为黑腐酸吸附Cd的显著影响因素,优化后的条件为温度308K、时间107.82min、pH=5.55、黑腐酸用量0.05g,底物浓度95.56mg/L,表明黑腐酸是一种良好的吸附材料,吸附效果随温度的升高而增大,能够处理高浓度重金属污染.吸附过程符合Langmuir模型,308K下最大吸附量为54.20mg/g;热力学分析得ΔG⁰ < 0、ΔH⁰ > 0、ΔS⁰ > 0,即反应是自发的吸热熵增反应;黑腐酸表面粗糙多孔,具备良好的比表面积与孔隙结构,具有多种官能团,吸附反应有羟基、羧基等参与形成氢键,并与无机矿物发生离子交换.本研究可为揭示黑腐酸对重金属的吸附机理提供理论依据.     

干湿变化和保水剂对植物生长和水分利用效率的影响

在盆栽玉米、大豆和辣椒的生长阶段进行高水分 (土壤田间持水量FC 10 0 %～ 80 % )、中水分 (FC 70 %～5 5 % )、低水分 (FC 5 0 %～ 40 % )处理 ,后复水至充分供水 .分析 3种植物在干湿变化中的生长和水分利用效应 ,比较土壤施用保水剂的效果 .结果发现 ,水分处理期间 3种植物生长变化与水分供给紧密相关 ,单株干重均表现为 :m (高水分 ) >m(中水分 ) >m(低水分 ) .但水分利用效率 (WUE)效应不一 ,中水分处理下玉米和大豆WUE为 2 0 .2gkg-1和3 .70gkg-1,分别比高水分处理还高 5 9.1%和 2 9.7% .水分处理又复水后 15d ,玉米在中水分处理复水的单株干重增加 39.6 3g ,是一直充分供水处理的 175 .0 % ,WUE达到 13 .3gkg-1,呈现超补偿生长效应和水分利用效率效应 .辣椒在中水分处理后复水 ,其青椒产量较高水分处理增加 6 % ,呈现产量补偿效应 .土壤加入保水剂可明显提高作物在低土壤水分条件下WUE .图 4表 1参 13     

两级序批式生物膜法对厌氧消化液的处理研究

采用两级序批式生物膜法(SBBR)处理猪场废水厌氧消化液,考察了不同类型的填料以及填料的不同组合方式对污染物的去除效果。试验结果表明:组合3(1级反应器中投加碳素纤维填料,2级反应器中投加组合填料)COD去除能力较好,可达93.7%,组合1(1级,2级反应器中均投加碳素纤维填料)NH4+-N和TN去除率最高,分别为69.2%、70.4%;此外对运行过程中的DO浓度和pH值的变化情况进行监测,DO浓度受有机物降解和硝化反应的共同影响,pH值受曝气量的影响较多。因此,可以通过DO浓度和pH值来判断反应系统中污染物的变化情况和反应所处阶段。