硫化物对城市污泥中重金属的形态分布与生物有效性影响

以合肥市某污水处理厂污泥为研究对象,研究了Na_2S、(NH_4)_2S改良剂对污泥重金属形态、生物有效性的影响。结果表明:硫化物改良剂可以提高污泥pH值,添加Na_2S和(NH_4)_2S改良剂后的污泥pH值比对照pH值最大升高分别为3.1和1.0;改良剂对污泥中重金属Cu、Zn、Cd、As均有显著钝化作用,利用Tessier连续提取法分析污泥重金属化学形态,2种改良剂均有效降低了污泥中重金属可交换态的质量比,使其向碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等稳定态转化,可交换态Zn、Cd比对照最大降低程度分别达98.8%和98.6%;硫化物处理显著降低了污泥中重金属有效态质量比,硫化物添加量越多,重金属有效态降低幅度越大,其中对有效态Cu、Cd的作用效果更为明显,Cu、Cd有效态最大降低幅度分别为87.3%、52.6%;T3型发光菌发光量试验表明,添加硫化物改良剂后污泥中重金属毒性降低;盆栽试验结果显示,硫化物钝化污泥后青菜地上部和根部重金属积累量大大降低,地上部As、Cd、Cu、Zn最大降低量分别为51.6%、31.2%、17.5%、20.7%,根部As、Cd最大降低程度分别为19.5%、58.1%。     

长江铜陵段表层水中重金属含量及存在形态分布研究

通过测定长江铜陵段枯、丰水期江水中cu、Pb、Zn和cd不同形态的含量,分析了4种金属在江水中的存在形态分布,不同水期含量变化,水中悬浮物对金属吸附能力大小,以及近20年来含量的变化情况。结果表明,长江铜陵段江水中各重金属总量丰水期时大于枯水期,重金属各形态含量之间均有差异:丰水期时,各金属会被悬浮物以不同的方式携带进入水体中,cu、zn、Pb以活跃态和稳定态为主,Cd以活跃态为主;枯水期时,Zn主要以溶解态和稳定态为主,Pb以稳定态方式被携带,而80％的Cu、Cd是以溶解态形式存于水中。悬浮物(丰水期)对重金属的吸附能力大小顺序为Pb>Cu>Zn>Cd。与近20年江水中的重金属背景值比较,长江铜陵段重金属含量有普遍升高的趋势。     

垃圾焚烧飞灰中重金属的分布规律及化学形态分析

研究了重庆市垃圾焚烧发电厂焚烧飞灰的粒径分布,分析了焚烧飞灰中重金属的含量、浸出特性和形态分布特征,讨论了不同粒径飞灰中重金属的分布特性.结果表明,大部分飞灰粒径集中在38～250 μm,其中粒径为38～100μm飞灰占总量的49.49%.飞灰浸出液中Pb和Zn的浓度均超出了<危险废物浸出毒性鉴别标准>(GB5085.3-2007),因此该焚烧飞灰被认定为危险废物.在＜250μm粒径范围内,Cd、Cr、Cu、Mn和Pb普遍表现出向小颗粒富集的趋势;Zn的粒径分布则与上述5种元素表现出相反的趋势;Ni的分布与粒径的相关性不大,在各粒径上的分布较均匀.除Ni元素外,用BCR法分析所得的其他6种重金属形态分析结果和总量测定的结果基本吻合.飞灰中Cr、Ni、Zn和Mn主要以稳定态存在,而Cd、Pb和Cu则主要以不稳定态存在.     

污泥掺烧对焚烧后固体废物污染物排放的影响

在佛山某生活垃圾焚烧发电厂开展生活垃圾掺烧市政污泥工业试验,分析5%、10%、15%的市政污泥掺烧对电厂焚烧后固体废物中重金属和二噁英排放的影响。结果表明,掺烧污泥使Cd在飞灰中的分布提高了40%以上,但其他重金属的分布特征仍主要受各自沸点的影响。焚烧固废中重金属含量受污泥的引入影响普遍不显著,飞灰中Cu浸出质量浓度上升20%,Ni、Pb、Hg、Cr的浸出质量浓度波动下降;炉渣中重金属浸出质量浓度波动较大。焚烧飞灰中总二噁英含量与污泥掺烧比例成负相关,且与投料中的Cl质量分数成正相关,与S质量分数成负相关。因此,低于15%的污泥掺烧比例不会显著提升焚烧固废中污染物排放浓度。     

南京市城市污泥和工业污泥中典型矿质元素含量和形态分布研究

采用三态连续提取法研究南京市部分城市污泥和工业污泥中典型矿质元素的含量和形态分布,为污泥资源化的合理利用提供科学参考.结果表明,污泥总体呈高有机质、高氮磷、低K的相似性,但其理化性质如阳离子交换容量(CEC)、pH等有差异.污泥中不同矿质元素含量差异也较大,Fe的浓度最高,其次是Mg、Zn;且不同污泥间同一矿质元素含量的差异也较大.各元素的形态分布有一定差异,Cu主要分布在可氧化态,其酸溶/交换态和可还原态的百分率很低;Zn三态分布均较高;Mg、Mn主要分布在酸溶/交换态;Fe主要分布在残渣态.但三种提取形态百分率之和除Fe外均超过50%.研究同时表明,城市污泥和工业污泥中矿质元素形态分布无显著性差异.     

污泥溶液的酸碱度对重金属Cr、Cd形态的影响

为研究污泥中Cr、Cd的形态与其pH值的关系,本文取样进行了相关试验。通过试验结果,得出如下结论:污泥溶液pH值对重金属Cr、Cd形态及其转化有重要影响。重金属Cr在污泥溶液中主要以残渣态为主,氧化态和还原态基本随着pH值的升高而有所增加,Cr的交换态含量都很低,并随着pH值的升高而降低;Cd的氧化态基本随pH值的提高而增加,酸溶态/交换态含量随pH值的提高而降低。     

温度及特征尺度对污泥表观干燥动力学的影响研究

从污泥表观干燥动力学人手来研究污泥干燥并进行数值模拟,根据在自制实验台上测得的圆柱污泥的干燥失重曲线,采用等温热分析动力学的基本原理,得出了污泥干燥失水率与时间的关系式,这一关系式说明污泥干燥时间与包含失水率的多项式呈线性关系,其斜率作为研究污泥表观动力学的重要参数之一,与干燥温度及污泥特征尺度有关.根据实验结果拟合出描述斜率与干燥温度及污泥直径3者关系的表达式,验证实验表明,拟合斜率值与实验值接近.拟合斜率值可估计污泥干燥所需时间,这是一种定量描述污泥干燥速率的方法,对进一步研究污泥表观干燥动力学有重要意义.     

膨润土和改性膨润土对电镀污泥中重金属的稳定化处理

采集某电镀厂污泥,以膨润土和改性膨润土为稳定剂,采用TCLP毒性浸出试验分析膨润土和改性膨润土对污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的稳定化效果。未加入稳定化剂前,电镀污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的浸出毒性分别为154 mg/L、13.5 mg/L、658 mg/L和76 mg/L。稳定化试验结果表明,在膨润土和改性膨润土的投加量与干污泥的质量比分别为1∶5和3∶10,振荡时间为12 h时,浸出液中重金属质量浓度最低,稳定化效果最好。形态分析结果表明,加入膨润土和改性膨润土稳定后重金属以有机结合态和残渣态为主,与未稳定前相比污泥中重金属不稳定态的含量变少。扫描电镜和红外分析结果表明,膨润土和改性膨润土可能通过吸附和离子交换来稳定污泥中的重金属。研究表明,改性膨润土对电镀污泥中高含量重金属的稳定化效果要优于未改性膨润土的稳定化效果。     

垃圾焚烧飞灰中重金属的浸滤特性及影响因素

以重庆市生活垃圾焚烧飞灰为研究对象,分析飞灰浸滤的初始pH值、液固比(L/S)及浸出时间对飞灰中重金属浸滤特性的影响.同时,采用分级提取法(BCR法)对浸滤进行形态分析.结果表明,飞灰浸滤呈弱碱性(飞灰浸滤pH值未超过腐蚀性鉴别标准pHi≥12.5或≤2.0,不具有腐蚀性);但Pb的浸出质量浓度(5.19 mg/L)超过国家限定标准(5 mg/L),具有浸出毒性,属危险废物.飞灰中Cr、Ni和Mn主要以残渣态为主,而Cd和Cu主要以弱酸提取态为主.重金属的浸出量与初始pH值密切相关,易在酸性条件下浸出.重金属的浸出量基本上随液固比和浸出时间的增加而增加,且在浸出时间为24 h时达到最大浸出量(Cd除外).本研究为焚烧飞灰的污染防治与合理处置提供了依据.     

二元含汞重金属混合物对费氏弧菌的联合毒性研究

以费氏弧菌(Vibrio fucheri)作为毒性测试物种,测定了Hg2+、pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2、Cr6+对费氏弧菌的单一毒性;采用等毒性配比法研究了Hg2+/pb2+、Hg2+/Cr6+、Hg2+/Cu2+、Hg2+/Zn2+、Hs+/Cd2+5种二元混合体系的联合毒性作用.结果表明,重金属离子单独存在时均会对费氏弧菌产生毒性作用,发光菌的相对发光强度均与重金属离子质量浓度呈负相关关系,线性相关系数为0.876 4～0.973 0.Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Cr6+单独存在时对费氏弧菌的EC50分别为0.045 mg/L、0.181 mg/L、0.300mg/L、0.117 mg/L、0.614 mg/L、23.000mg/L,重金属离子毒性从大到小为Hg2+、Cd2+、pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+.而与单一重金属相比,其二元混合物对费氏弧菌的生物毒性效应和强度完全不同.Hg2+/pb2+、Hg2+/Cr6+二元混合体系表现为拮抗作用,Hg2+/Cu2+、Hg2+/Zn2+均表现为协同作用,Hg2+/Cd2+表现为加和作用.     

酸去除剩余活性污泥重金属效果及农用安全性

污水处理厂剩余污泥中的重金属是污泥农用的潜在危害之一,因此如何有效去除污泥中的重金属以保证其农用安全性是当前迫切需要解决的问题。采集污水处理厂二沉池的活性污泥,比较不同物质的量比的盐酸和硝酸(1∶2、1∶1、2∶1)浸取污泥中重金属Pb、Zn、Cd、Cu和Mn的效果,采用Tessier连续提取方法定时检测污泥重金属相态分布,分析混合酸对污泥EPS结构和质量比的影响,并检验了处理后污泥对菠菜生长及重金属富集的影响。结果表明:1)盐酸/硝酸物质的量比为2∶1时效果最佳,重金属浸出率从高到低依次为Pb、Zn、Cd、Mn、Cu;2) Pb的可交换态和碳酸盐结合态比例最高,Cu的残渣态比例最大,可交换态、碳酸盐结合态和FeMn氧化物结合态比例越大,重金属的浸出率越高;3)酸浸试验期间EPS总量减少,黏液层和LB-EPS层易脱落;最后盆栽试验表明处理后污泥中重金属的潜在迁移性风险大大减弱,且污泥对菠菜生长有明显的促进作用。因此混合酸处理后污泥可以安全用于农业种植,且污泥与土壤干重比为1∶1时效果最佳。     

污水灌溉对土壤重金属含量、酶活性和微生物类群分布的影响

以沈阳张士灌区长期污灌的农田土壤为对象,研究了土壤重金属、土壤酶活性、微生物生物量和种群分布特征,分析了土壤微生物参数与土壤重金属和土壤性质的相关关系.结果表明,虽然已停止污灌十余年,张士灌区农田土壤仍存在Cd、Zn、Cu等多种重金属污染.土壤Cd污染最严重,含量达1.75～3.89 mg·kg-1.土壤耕作层(0～30cm)Zn、Cu、Pb总含量随土层深度增加逐渐减少,而Cd元素的垂直分布呈向下迁移的趋势.Cd、Zn、Cu、Pb等4种重金属含量水平分布特征相似,均为1号样地＞2号样地＞3号样地＞4号样地.相关性分析表明,张士灌区土壤酶活性、微生物生物量和种群分布受重金属污染和土壤养分的影响,土壤养分含量(有机碳、N、P、K)对微生物的正面效应大于重金属对微生物的负面效应.土壤全量Cd和速效K对微生物参数的影响最为明显,Cd含量与多酚氧化酶活性和微生物生物量(Cmic)呈极显著负相关,与纤维素酶活性呈极显著正相关(P＜0 01),速效K含量与多酚氧化酶活性、微生物生物量以及可培养微生物种群数量均呈极显著正相关(P＜0.01).     

基于野外实测光谱的污灌区土壤重金属污染快速监测

利用光谱反射率反演土壤重金属含量相比传统实验室化学分析方法具有简单高效、成本低、非侵入性等优点。但光谱采集主要局限于实验室内,大大降低了监测的时效性。采集了龙口市污水灌溉区内的32个土壤样本,对9种重金属(Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb)进行了测定,并对土壤光谱进行了野外实测,同时对实测光谱进行光谱变换,提取了去除包络线(CR)、光谱倒数对数(lg(1/R))、一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)4种光谱指标,采用偏最小二乘回归方法(PLSR)建模。结果表明,污水灌溉区内存在严重的土壤重金属污染现象,As、Ni、Cd等重金属富集情况显著,与Fe、Mn呈显著相关的6种元素为Ni、Mn、As、Pb、Zn、Cr,相应的最优建模光谱指标分别为一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)、反射率(R)、反射率(R)、二阶微分(RD2)、去除包络线(CR),验证精度r分别为0.935 3、0.781 4、0.699 6、0.745 8、0.690 1、0.569 6。研究表明,利用野外实测光谱可以提高土壤重金属监测的时效性,预估土壤重金属含量具有一定的可行性,但针对不同的重金属应使用不同的光谱指标建模来达到最优效果。     

不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附研究

讨论了不溶性腐殖酸(IHA)对水中重金属pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附去除作用.将可溶性腐殖酸进行改性处理,制备了不溶性腐殖酸,并应用差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等测试手段对其热性能及微观形貌进行了分析表征.研究了不溶性腐殖酸对水溶液中的Pb、Cd、Cu等重金属离子的吸附特征.吸附等温线分别以Linear,Frendlich和Langmuir方程进行拟合,结果显示吸附的最佳模型为Frendlich方程.利用该方程拟合的数据,由Clausius-Claperyon's方程计算出的pb2 、Cd2 、Cu2 吸附焓变值说明,重金属在不溶性腐殖酸上的吸附以物理吸附为主.同时考察了温度、酸度及吸附时间对吸附的影响.结果表明,随着温度的升高和pH值的增大,不溶性腐殖酸对pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附量增加.随着pH的增加,在近中性条件下不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附率高且稳定.当pH=7时,在实验浓度范围内pb2 、Cd2 、Cu2 在不溶性腐殖酸中的吸附率分别为98.73%,97.86%,99.25%.吸附进行12 h以后,吸附作用基本达到平衡.不溶性腐殖酸对重金属离子具有强烈的吸附作用且吸附率稳定,可以广泛用于去除污水中的重金属离子.     

微生物促进植物修复重金属污染土壤机制研究进展

归纳总结了近10年来微生物促进植物修复重金属污染土壤的主要机制,包括微生物促进修复植物生长的耐性机制和影响植物提取/固定重金属的积累机制,并展望了今后的研究重点。对微生物促进机制的研究有助于更好地掌握及实施微生物-植物联合修复技术,进而提高污染土壤的修复效率。     

基于BP模型的土壤重金属对其生物毒性的贡献分析

通过BP神经网络模型对石油开采区土壤重金属的部分缺失试验数据进行补齐,并采用主成分分析法对石油开采区土壤中重金属进行源解析。结果表明,土壤中重金属的来源包括自然来源、农业来源、交通来源和燃煤来源。以不同来源重金属作为输入条件、土壤生物毒性作为输出条件构建不同来源重金属土壤发光菌生物毒性神经网络模型,模型验证结果表明,在0.05显著性水平下,25组验证样本模拟值和试验值之间的相关系数r为0.396,满足模型验证要求。结合相对灵敏度计算,获得不同来源重金属对土壤生物毒性的贡献率分别为自然来源26.68%、农业来源52.71%、交通来源4.67%、燃煤来源15.94%,即农业来源为石油开采区土壤中发光菌生物毒性的最主要来源。     

固定剂对土壤中Cr形态变化及生物可利用性的影响

为了考察固定剂对土壤中重金属Cr形态变化及生物可利用性的影响,用天然沸石、FeSO4、MgO质量比为2∶1∶1的物质组合作为固定剂,取一定量风干后的Cr污染棕壤土样,按照5%的比例加入固定剂。在封闭的体系里培养1周后,用Tessier序列提取法提取土壤中添加固定剂前后不同污染程度时各形态的Cr,并对生物可利用性进行评价。结果表明,Cr在土壤中的存在形态以残渣态比例最高,固定剂的添加使Cr向稳定的铁锰结合态和有机结合态方向转变,降低了碳酸盐结合态的比例,从而使Cr的生物利用性和迁移性降低,减小了Cr进入生物链的几率,一定程度保证了土壤使用的安全性。     

基于模糊综合评价法的重型柴油车排放控制技术评价

机动车已成为我国城市大气污染的重要来源,尤其是重型柴油车已成为当前机动车污染控制的重点。应用模糊综合评价法对重型柴油车排放控制技术进行评价,针对重型柴油车排放控制技术的特点,构建了包括环境、经济、技术等3方面共8项指标的综合评价指标体系,可为有效筛选最佳适用技术提供重要参考。以国六重型柴油车为例,对EGR、SCR、ASC、DOC、DPF等排放控制技术及(EGR+DOC+DPF+SCR+ASC)、(DOC+DPF+SCR+ASC)等技术组合,定量评价了其环境、经济、技术指标,筛选出国六重型柴油车最佳可行技术。结果表明,国六重型柴油车排放控制技术得分较高的是(EGR+DOC+DPF+SCR+ASC)排放控制技术组合,该路线是目前重型柴油车达到国六排放法规主流的技术组合,各排放关键零部件的分担压力比较均衡,可以减少95%以上的氮氧化物和颗粒物排放,从而满足未来更严格的排放标准。