生物质对赤泥壤质化改良的促进作用

为解决赤泥的规模化安全处置问题,以拜耳法赤泥为研究对象,选用玉米秸秆为改良剂,通过分析各改良处理的基本理化指标、土壤酶活性以及微生物群落代谢水平等指标的变化,探究了生物质改良对赤泥壤质化改良的促进作用。结果表明,生物质添加可显著降低赤泥的盐碱性。其中,pH、电导率(EC)和盐碱度(Exchangeable sodium saturation percentage, ESP)分别降至9.89、0.461 mS·cm^-1和35.2%,且随添加比例的增加改良效果更佳。经生物质添加处理,赤泥基质容重显著降低、孔隙度显著增加,颗粒平均重量直径(Mean weight diameter, MWD)增加至0.38 mm。经生物质改良处理,赤泥中微生物群落的生长代谢水平、多样性以及土壤脲酶、磷酸酶和脱氢酶的活性均有显著升高。冗余分析(Redundancy analysis, RDA)结果表明,微生物群落多样性参数与pH、EC和ESP呈负相关,与MWD呈正相关。本研究结果可为赤泥规模化生态处理提供参考。     

冻融循环及有机肥配施对黑土中镉形态的影响

以黑龙江黑土为对象,研究了冻融循环及有机肥配施量对黑土中镉形态分布的影响。对配施不同有机肥的土壤样品进行5次冻融循环,采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析土壤样品中镉的赋存形态。结果表明,冻融循环数及有机肥的配施有助于降低黑土中的总镉量;冻融循环会促使黑土中的镉由交换态、碳酸盐结合态、有机结合态向铁锰氧化物结合态和残渣态转化,而增加有机肥配施量会使黑土中的镉由交换态向其他形态转化。因此,冻融循环及有机肥配施有助于降低土壤中镉的生物有效性,进而降低其环境风险。     

赤泥的土壤化改良研究进展综述

赤泥是氧化铝生产过程中产生的固体废弃物，年产量和堆存量大，理化性质极端，严重威胁赤泥堆场周边生态环境和居民健康。赤泥土壤化改良和堆场生态修复被认为是最有希望解决赤泥问题的方法之一。对赤泥的基本理化性质，赤泥土壤化改良机理、改良措施(基质改良、植物修复和微生物修复等)及其存在问题、改良过程中的潜在生态环境风险等进行了研究和总结分析，并对赤泥土壤化改良领域未来的研究工作进行了展望和建议。     

赤泥添加对石灰性土壤中Pb、Cd形态分布及小麦根系的影响

通过田间种植小麦实验,研究添加不同剂量拜耳赤泥(0%、1%、2%、3%、4%和5%)对重金属污染的石灰性土壤Pb、Cd化学形态和小麦幼苗根系的影响。培养1个月,添加赤泥显著地提高了土壤p H值,提高幅度随赤泥投加量增加而增大。培养3个月,添加不同剂量的赤泥均明显降低土壤中可交换态Pb和Cd的含量,赤泥投加量为5%时效果最为显著,分别比对照下降90%和72%。添加赤泥对所种植小麦幼苗的根系也有影响。种植5个月,小麦根系总根长、总表面积和总体积等随添加赤泥的剂量增加呈现先增大后减小的趋势,赤泥投加量为3%时增幅最大,总根长、总表面积和总体积分别比对照增加88.23%、75%和90.32%。研究表明,赤泥可作为重金属污染的石灰性土壤的理想改良剂,但考虑到小剂量赤泥(即1%~3%)促进重金属污染农田中小麦根系的生长,建议在种植区采用小剂量赤泥(即3%)处理的重金属污染修复方案。     

拜耳法赤泥还原焙烧工艺及产物性质分析

采用正交实验,考察焙烧温度、焙烧时间、还原剂和添加剂用量对拜耳法赤泥还原焙烧效果的影响。结果表明,在焙烧温度为1 080℃,焙烧时间为70min,赤泥、还原剂、添加剂质量比为100∶9∶7的最优条件下还原焙烧赤泥,经过磁选,赤泥中的含铁矿物得到富集,精矿品位平均为67.36%,回收率平均为85.54%。用热重(TG)/差示扫描量热(DSC)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析、X射线衍射(XRD)分析以及质量磁化率测定等方法,对赤泥还原焙烧前后的理化特性进行研究,证实经过还原焙烧,赤泥中Fe_2O_3转化为Fe_3O_4和Fe。     

煤粉发泡剂对赤泥陶粒烧胀特性的影响

分析赤泥、膨润土和煤粉的理化性质,并在此基础上烧制赤泥陶粒。考察不同发泡剂煤粉掺量下所烧制陶粒的烧胀性能。采用热性质分析、矿物分析和红外光谱等手段分析陶粒样品,研究煤粉的掺量和烧结温度对陶粒烧胀过程的影响以及赤泥陶粒的烧胀机理。结果表明:烧结温度为1 000℃时,随着煤粉掺量的增加,赤泥陶粒的显气孔率和吸水率升高,而体积密度和抗压强度降低;煤粉掺量为30%时,赤泥陶粒显气孔率45.13%,体积密度0.131 g·cm~(-3),吸水率39.0%,抗压强度14.7 MPa;掺入煤粉后赤泥陶粒生料有机组分烧失量增加,熔融温度降低,烧胀过程中还原性气氛增强;烧结温度升高能够促进易熔融矿物铁橄榄石的生成,提高陶粒的烧胀性能。     

施肥方式对东北玉米种植区氮磷流失的影响

研究不同施肥方式下东北玉米单作种植体系氮磷流失规律,可为该地区农田面源污染防控及生态保护提供技术参考。试验设置农民习惯处理、优化施肥处理、秸秆还田处理和有机肥化肥混施处理,采用自然降雨条件室外模拟方法,分析不同施肥处理对东北玉米种植区径流淋溶氮磷流失的影响。结果表明,在东北地区玉米单作模式下,多雨年份优化施肥处理与农民习惯处理相比可降低15.8%的总氮流失负荷,降低7.3%的总磷流失负荷;秸秆还田处理可明显降低22.9%的总氮流失负荷及15.1%的总磷流失负荷;有机肥化肥混施处理降低总氮流失负荷13.6%,但增加总磷流失负荷13.9%;氮磷流失负荷以泥沙流失为主,淋溶流失其次。结合作物产量,在多雨年份,优化施肥处理和秸秆还田施肥处理是防控东北玉米区农田面源污染和保证作物产量的理想施肥方式。     

赤泥对污染土壤Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响

通过土壤培养实验,研究添加赤泥对污染土壤中Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响。结果表明,不同赤泥用量处理均可显著降低土壤中HOAc提取态Pb、Zn含量。当赤泥用量为5%时,培养1、2和3个月后,HOAc提取态Pb含量分别比对照下降62.5%、65.3%和73.5%;HOAc提取态Zn含量分别比对照下降56.7%、65.8%和67.4%。培养3个月后,只有1%赤泥用量处理显著降低了土壤中生物可给性Pb含量,而不同用量赤泥处理均显著降低了土壤中生物可给性Zn含量。研究表明赤泥是一种钝化污染土壤中Pb、Zn的潜力添加剂。     

不同施肥处理对番茄秸秆厌氧发酵产沼气的影响

随着蔬菜栽培面积与产量增加,蔬菜残体处置已成为当前迫切需要解决的环境问题之一。该文以番茄‘苏粉11号’为实验材料,研究了不同施肥(化肥、沼液)处理对番茄生物量、秸秆理化特性及产沼气量的影响,以期为估算番茄秸秆厌氧发酵产沼气潜力提供科学依据。结果表明:不同施肥处理对番茄秸秆理化特性及产气率影响不显著(P0.05),且番茄秸秆厌氧发酵过程中,各处理发酵液pH值、VFA浓度间差异不显著。施沼液提高了番茄植株生物量和单位种植面积产沼气量,番茄秸秆产量和单位种植面积产气量分别以施沼液1组(300 t沼液·ha-1)和施沼液2组(600 t沼液·ha-1)最高,为28.35 t·ha-1、745.8 m3·ha-1,分别是施化肥组的1.65和1.63倍,且合理施用沼液在增加番茄产量的同时,降低了番茄秸秆产废系数。     

改性拜耳法赤泥颗粒的制备及对土壤铅的稳定化处理

拜耳法赤泥产量大且成分复杂,碱性强,难处理,易引起环境污染。而近年土壤重金属污染形势严峻,儿童血铅中毒事件时有发生。针对上述问题,以拜耳法赤泥为主要原料,加入少量水泥等添加剂改性制备赤泥基颗粒材料,并将其应用于土壤中铅的稳定化。结果表明,材料配方为2%水泥+5%石膏+5%粉煤灰+5%磷酸二氢钙+83%,水灰比为0.5,圆盘造粒参数为28°α40°、20r·min~(-1)R40r·min~(-1)时为颗粒最佳条件。按此配方制备的赤泥颗粒对铅污染浓度为100、250、500和800mg·kg~(-1)的模拟污染土壤进行修复,当投加5%的颗粒,稳定10d后,土壤中铅的生物可利用态分别降低了72.52%、65.38%、64.73%和40.03%,而残渣态增加了43.4%、35.13%、43.42%和43.97%,有随着污土浓度增加而增加的趋势,表明赤泥制备成颗粒材料后能有效稳定土壤中不同浓度的铅。     

应用籽粒苋修复镉污染农田土壤的潜力

针对农田土壤镉污染问题,采用超富集植物籽粒苋并配施不同组合的外源活化剂进行盆栽实验和田间实验,并测定籽粒苋及根系土壤中镉含量并计算富集系数。结果表明,在盆栽实验的不同处理组中,施加磷酸二氢钾(0.74 mmol·kg~(-1))、EDTA(2 mmol·kg~(-1))和柠檬酸(4 mmol·kg~(-1))最有助于提高籽粒苋对Cd的提取修复效率。田间实验中添加活化剂(EDTA和柠檬酸)后籽粒苋的根、茎和叶组织对Cd的富集能力分别是不添加活化剂处理组的2.10、1.84和2.76倍;与对照组相比,籽粒苋的根、茎和叶部分的Cd含量都显著提高(P0.05),这说明外源活化剂促进了籽粒苋对土壤中Cd的吸收,提高了修复效率。每年种植两茬籽粒苋并添加活化剂,Cd的去除率可达4%～10%。种植超富集植物并配施活化剂既可以提高修复效率,又可以节约修复成本。     

MgCl2和脱水矿泥对赤泥盐碱性的调控

针对赤泥盐碱性过高造成资源化利用难的问题,采用MgCl2和氧化铝工业固体废物脱水矿泥对赤泥进行盐碱性调控,并依据赤泥的pH、电导率、碱性阴离子(OH-、CO32-、HCO3-、AlO2-)和可溶性盐分阳离子(K+、Ca2+、Na+、Mg2+)质量分数以及黑麦草种子发芽率结果表征盐碱性调控效果.结果表明,当赤泥投加7‰M...     

添加堆肥和赤泥对土壤生物有效性Cd和Zn的影响

采用土壤培养实验,研究添加堆肥和赤泥对土壤中Zn和Cd生物有效性的影响。结果表明,单独添加堆肥或赤泥以及赤泥和堆肥一起添加到土壤,均可以降低土壤中的交换态Cd和Zn含量以及生物有效态Zn和Cd含量。与对照相比,培养1~3个月后,单独添加堆肥、单独添加赤泥和同时添加赤泥与堆肥导致土壤交换态Cd含量分别降低14%~18%、33.3%~46.1%和44.2%~57.7%;土壤交换态Zn含量分别降低54.4%~59%、100%和100%;土壤生物有效态Cd含量分别降低11.8%~14.7%、25.1%~33.7%和32.6%~43.9%;土壤生物有效态Zn含量分别降低14.1%~15.8%、59.7%~72.2%和43.2%~58.4%。     

胜利油田含油污泥的植物修复研究

胜利油田滨一污水站产生的含油污泥经俄罗斯菌剂修复后含油量仍较高,为进一步降低其含油量,采用了植物修复技术.在总面积为1 000 m2的含油污泥修复场地上,分别种植了高羊茅、苜蓿、大豆、玉米和高粱,进行了120 d的植物修复.检测了植物修复前后含油污泥的含油量、基本理化性质、生物毒性、微生物数量和代谢功能多样性.对比发现,植物修复后含油污泥的石油降解率最高可达34.09%,持水率提高,生物毒性下降,微生物数量增加及代谢功能多样性增强.实验说明,植物修复是处理含油污泥的有效方法之一.     

利用制糖副产物土壤化赤泥的效果

赤泥因具有碱性高、孔隙率低、团聚性差和养分缺乏等问题,同时因其生产性状差,堆场植被复垦难以实现;而且在堆存过程中,重金属元素具有潜在的长期浸出性,存在污染环境的风险。利用富含多种有机成分且蓬松度好的制糖副产物酒精废醪液、蔗渣对赤泥进行改性,可实现土壤化及植被复垦。结果表明,添加制糖副产物对赤泥理化性质及所含重金属迁移性具有显著影响,蔗渣能使孔隙度得到改善,酒精废醪液与赤泥比值(mL:g)3时,赤泥的pH可降至8以下,配合添加酒精废醪液和蔗渣可使赤泥的有机质含量从(19.8±1.2)g·kg~(-1)增加到200g·kg~(-1)左右,经土柱模拟实验发现添加剂可使赤泥所含重金属的生物有效性增强。     

3种植物对Cd污染农田土壤的修复效果比较试验研究

通过盆栽试验研究了3种植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)、紫茉莉(Mirabilis Jalapa)、中华景天(Sedum polytrich-oides)对上海地区2种质量浓度(1.2、12.0mg/kg)Cd污染农田土壤的修复效果,以探索其在上海地区Cd污染农田土壤修复中应用的可行性。结果表明:2种浓度下,三叶鬼针草对土壤Cd去除效果均最佳,1.2mg/kg处理下盆中土壤Cd质量浓度由原来的1.249 9mg/kg下降到0.861 7mg/kg,降低0.388 2mg/kg,Cd去除率为31.06%;12.0mg/kg处理下三叶鬼针草盆中土壤Cd质量浓度由原来的12.033 2mg/kg下降到10.020 6mg/kg,降低2.012 6mg/kg,Cd去除率为16.73%;紫茉莉和中华景天相比较而言,修复效果均较差。在2种浓度下,3种植物地上部分生物量排序均为三叶鬼针草>中华景天>紫茉莉。因此,建议将三叶鬼针草作为上海地区Cd污染农田土壤修复的优选植物。     

大莲湖生态修复工程对水质影响的研究

大莲湖是淀山湖水系中富营养化程度较为严重的湖泊,从2008年12月起,为了改善水质,重建大莲湖生态环境,采取了塑造地型、设计护坡、调整水系、配置植物、构建快速渗透系统等措施治理大莲湖,分析了生态工程完工后半年多来大莲湖水质变化状况;结果表明:经过生态修复后,其水质得到明显改善,COD、总氮和总磷分别比生态区外的鱼塘下降了68%、62%和74%;氨氮平均为0.27 mg/L,亚硝态氮平均0.02 mg/L,叶绿素a平均下降了72%。因此,将工程措施与生物净化方法有机结合在一起,并因地制宜地构建快速渗透系统是湖泊治理的一条有效途径,该修复工程的成功实施也为其他生态修复工程提供了技术支持。     

生物有机肥在土壤改良和重金属污染修复中的研究进展

生物有机肥兼具有机肥料和微生物肥料的性质,可以培肥土壤、调控土壤微生态平衡、改善农产品品质、控制土壤中重金属的有效性,也是农业废弃物资源化利用的重要手段。综述了生物有机肥的主要特征、生物有机肥在土壤重金属污染中的修复作用,重点介绍了生物有机肥在改良土壤性质和修复重金属方面的优越性能,指出生物有机肥领域当前存在的问题,并提出未来在肥源监管、标准修订和品种研发等方面进行改进,为保障农产品的质量安全、有机肥料的资源化利用提供参考。     

改性生物炭催化过硫酸盐脱色金橙Ⅱ

以生物质热解发电副产物稻壳生物炭为原料,利用HF和NaOH对其进行酸碱改性处理,制备改性生物炭(HF-BC和NaOH-BC),并对其理化性质进行分析,同时研究其催化过硫酸盐(PS)脱色金橙Ⅱ(AO7)的效果及其影响因素。结果表明:(1)和稻壳生物炭相比,NaOH-BC的比表面积、孔内比表面积、孔体积和平均孔径分别增加了0.40、12.04、1.57、0.89倍,HF-BC也分别增加了0.18、8.27、1.45、1.07倍;NaOH-BC的羧基和酚羟基摩尔浓度分别增加了30%和15%,HF-BC也分别增加了58%和90%。(2)改性生物炭催化PS脱色AO7具有较好的效果,反应14h后AO7去除率超过90%且均优于稻壳生物炭。(3)AO7去除率随初始pH和AO7初始浓度的增大而减小,随生物炭和PS投加量的增大而增大。     

城市半封闭河道水体生态恢复试验

利用复合生态滤床、底泥生物氧化、水体生物修复和河道生态恢复等技术,对上海漕溪河富营养水体进行治理.结果表明,在每隔7～10 d间歇性流量300～400 m3/次的污水补水进量下,通过生物治理,消除了水体富营养和黑臭现象,从每个污水补给周期开始,3～4 d后COD、NH3-N、TP除去率分别达到50%、40%和55%以上,水体清澈见底.从2005年3～5月,河道生物多样性逐步增加,先后出现枝角类、桡足类动物和鱼类.表明对于已截污的城市半封闭河道,利用浸没式复合生态滤床对污水进行预处理,在此基础上,通过底泥生物氧化、水体增氧、河道生态恢复等措施,进行生物治理,可取得良好治理效果.本研究为城市半封闭河道的治理和养护提供了一套切实可行的方法.