石油烃在页岩气开采区土壤中的迁移特性

页岩气开采区油基钻井液的使用会导致土壤受到石油类物质污染,探究石油类污染物在土壤中的环境行为对受污染土壤的修复有重要意义。为此,文章选择以涪陵页岩气开采区为研究区域,通过批量平衡试验研究废油基钻井液中石油类物质在土壤中的吸附/解吸特性,并采用动力学模型进行拟合分析;以土柱淋滤法探究不同降水量和污染强度对土壤中石油类污染物纵向迁移特性。研究结果表明,土壤对石油类污染物的吸附能力较强,解吸率低,吸附平衡状态下的土-水分布系数K_d值为51.86 mL/g,准二级动力学模型对吸附和解吸附过程均有很好的拟合效果,R~2均大于0.99,表明吸附/解吸速率主要受化学吸附机理的控制。石油类污染物主要分布在土壤的表层(0～18 cm),且随深度的增加呈下降趋势。石油类污染物迁移的深度及迁移量受污染强度、淋滤量等因素的影响,总体上,随着污染强度及淋滤量的增加,石油类污染物在土壤中的迁移量及迁移深度也增加。     

新疆不同质地土壤对石油类污染物的吸附作用

石油类污染物的迁移转化研究对环境保护及人体健康均有重要意义。由于石油类污染物在不同质地土壤中的吸附行为不同,采用静态吸附实验方法,研究了新疆甘泉堡工业区3种质地土壤(粉土、粉砂、粉质黏土)对石油烃的吸附动力学及吸附热力学行为,进行了吸附动力学和等温吸附拟合,并分析了土壤粒径、有机质含量、pH值及以含盐量对石油烃吸附量的影响。结果表明:粉土、粉砂、粉质黏土对石油烃的吸附均能在240 min达到吸附平衡,平衡吸附量分别为0.7765,0.6763,0.7173 mg/g;吸附能力顺序为粉土>粉质黏土>粉砂,准二级动力学模型(R2=0.9967~0.9989)能够更加准确地描述石油烃在土壤中的吸附过程;等温线为Langmuir型,其吸附平衡常数(K_a)分别为0.6126(粉土)、3.1310(粉砂)和0.1180(粉质黏土),表明石油烃在不同质地土壤中的吸附为单分子层吸附;土壤对石油烃的吸附量随土壤粒径和pH值的减小、有机质含量和含盐量的增加而逐渐增大。     

石油类污染物在季节性冻土中迁移转化规律研究

土壤地下水石油类污染依然普遍且严重。季节性冻土区土壤经历冻-融-冻过程,石油类污染物与土壤地下水作用过程更为复杂。文章综述了冻融交替对土壤理化性质的影响,以及由此引起的土壤中石油类污染物吸附解吸、生物降解过程变化,为季节性冻土区石油类污染物迁移转化的研究治理提供支持。     

石油污染物在土壤中的环境行为研究进展

土壤的石油污染问题已成为全球面临的重要环境问题之一.研究石油污染物在土壤中的环境行为,有助于准确了解其在环境中的归宿以及评价污染土壤对生态系统和人类健康的危害.本文综述了土壤中石油污染物的危害及其存在状态,全面分析了石油污染物在土壤中的吸附/解吸、挥发、渗滤及自然降解等环境行为,并提出了该研究领域存在的问题以及今后的发...     

石油类污染物在黏性土壤中的垂直分布规律

为了查明石油类污染物在黏性土壤中的垂直分布规律,本文选择某机械加工厂中机床下润滑油长期滴漏处为研究对象,研究了润滑油穿越地面混凝土层后在黏性土层中的分布特征,并结合土壤性质研究了该场地特征污染点在土壤0.2~3.0m深度范围内总石油烃(TPH)和挥发性有机物(VOCs)的垂直分布规律,以及土壤性质与土壤中TPH、VOCs含量的关系。结果表明:在工业企业石油类污染场地,污染物会透过素填土迁移进入较深层土壤;若地表污染源没有消除或刚停止持续污染,则TPH在表层素填土(0~0.5m)中含量较高,在浅层素填土(0.6~1.0m)中含量较低,而素填土中VOCs含量较低;在黏性土层中,大量TPH和VOCs会被吸附于在土层上方,且污染物浓度随土壤深度的增加显著降低。     

河流沉积物中石油类污染物吸附与释放规律的实验研究

以延河沉积物和采油废水为对象 ,实验研究了河流沉淀物对石油类污染物的吸附以及污染沉积物中该类污染物的释放规律。结果表明 ,当河流沉积物浓度在 2 0～ 2 0 0kg/m3,排放废水含油浓度为 1 55 7mg/L时 ,水相中石油的吸附平衡浓度可高达 70～ 5mg/L ;实验条件下污染沉积物中石油类在水相中的平衡释放浓度为 1 0mg/L左右 ;相同污染负荷下 ,含油废水直接排放 (吸附后 )对河流水质造成的污染要比污染沉积物中石油类的释放产生的污染更为严重 ,不过后者污染的作用周期要比前者长得多。     

四环素在黄土中的吸附行为

采用批吸附实验方法讨论了不同pH和离子强度条件下四环素在黄土中的吸附行为.实验结果显示,黄土对四环素有较强的吸附能力,添加可溶性腐殖酸可减少土壤对四环素的吸附量,吸附行为可以用Freundlieh等温方程描述.随着土壤溶液中离子强度的增加,四环素在黄土表面的吸附逐渐减少,表明四环索在黄土表面的吸附是以阳离子交换作用为主.在pH=4.0～9.0的范围内,黄土对四环素的吸附系数随着pH的增大而减小.     

石油类污染物在陇东黄土塬区土壤中迁移的模拟试验研究

采用一种新的土柱淋滤方法,在不同淋滤量、污染强度和柱长条件下模拟了陇东黄土塬区自然降水对石油污染物在土壤中纵向迁移的影响.结果表明,石油类污染物迁移的深度受污染强度、淋滤量、土层深度等因素的限制.污染物在土柱中峰值出现的深度均随污染强度、淋滤量和土层深度的增加呈增加的趋势,在0~10 cm的范围内,污染物均大量存在,且石油类污染物在土壤中的纵向迁移规律与污染强度、淋滤量、柱长等众多因素有关,即淋滤量越大污染物越容易发生迁移,污染强度越高迁移深度越大,土层越深迁移越容易实现.     

环丙沙星在黄土中的吸附机制及影响因素

为了解兽药抗生素在西北黄土中的吸附行为及机制,以环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）为目标污染物,采用批平衡实验法研究其在黄土中的吸附动力学、吸附热力学、pH值和粒径等影响因素.结果表明：环丙沙星在黄土中的吸附可分为两个阶段,6h内表现为快速吸附,6~10h表现为慢速吸附,10h后吸附达到平衡;环丙沙星在黄土中的吸附动力学过程较符合准二级吸附动力学模型,吸附速率受颗粒内部扩散和外部液膜扩散共同影响;吸附热力学过程较符合Freundlich等温吸附模型,且吸附等温线符合L-型,表明黄土对环丙沙星的吸附受溶液中溶质和水分子共同作用影响;焓变ΔH^θ、熵变ΔS^θ和吉布斯自由能ΔG^θ均<0,表明黄土对环丙沙星的吸附是混乱度减少的自发进行的放热反应;pH=5时黄土对环丙沙星的吸附量最大,pH值为2~5时,黄土对环丙沙星的吸附量随pH值升高呈上升趋势,pH>5时,黄土对环丙沙星的吸附量随pH值升高呈下降趋势,表明强酸和碱性环境均不利于吸附;吸附量与黄土粒径呈反比,与初始浓度呈正比.由实验结果推断黄土对环丙沙星的吸附主要与有机质含量有关,主要吸附机制为环丙沙星分子中氨基的阳离子交换作用.     

吉林大安油田开发对周边农田土壤影响的研究

按照土壤环境质量标准及背景值对吉林大安油田周边农田土壤进行评价,油田区内土壤中Cu、Pb、As、Cd、Cr＋6等污染物均在二级标准限值内,土壤环境质量良好。油田区内土壤除石油类、硫化物、挥发酚外的其它污染物含量与背景土壤相比有一定差异,但差异不明显,高低相差1倍以内。各监测点各类土壤中石油类、硫化物均比背景土壤偏高,挥发酚差异不明显;钻井井场土壤石油类比背景土壤高76倍,采油井场高4倍,旱田和草地土壤石油类与背景土壤基本相当。     

天然腐殖酸对黄土吸附敌草隆的影响

为研究添加天然腐殖酸条件下黄土对有机农药的吸附过程及影响机制,以敌草隆为目标污染物,采用批量平衡试验法,分析黄土与黄土+HA（在黄土中添加腐殖酸）处理对敌草隆的吸附动力学、吸附热力学、解吸动力学过程及其主要影响因素（如pH、离子强度等）.结果表明:①与黄土相比,黄土+HA对敌草隆的吸附时间较短,且二者均符合颗粒内部扩散模型.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合黄土及黄土+HA对敌草隆的吸附热力学过程.黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附自由能（ΔGθ）、熵变（ΔSθ）均小于0,表明反应是一个自发进行且混乱度逐渐减小的过程;添加HA使黄土对敌草隆的焓变（ΔHθ）由负值变为正值,即由放热过程转化为吸热过程,表明温度升高使HA表面的微孔数量增多,为敌草隆提供了更多的吸附位点.③随着pH的升高,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量均缓慢减小,当pH>7时吸附趋于平衡.④不同离子（Ca2+、Na+、Mg2+）及离子强度下,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量随着c（Ca2+）的减小而增大,与同浓度的Mg2+和Ca2+相比,Mg2+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大;与同浓度的Ca2+和Na+相比,Na+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大.⑤由解吸动力学过程可以看出,添加天然HA可延长敌草隆在黄土中的滞留时间.研究显示,HA的存在提高了敌草隆在黄土中的迁移能力,并使其吸附机制发生了改变.      

施加牛粪熟肥对黄土吸附双酚A的影响

为研究施加腐熟牛粪对黄土吸附BPA（双酚A）的影响,采用批量平衡试验法,分析不同因素[如黄土粒径、体系温度、初始ρ （BPA）、离子强度、pH等]对BPA在黄土及施加牛粪熟肥黄土上吸附量的影响.结果表明:BPA在黄土中的吸附均符合先快后慢并最终达到平衡的吸附规律,准二级动力学模型能较好地描述其吸附动力学过程.BPA在黄土与施加腐熟牛粪黄土上的解吸量远小于其吸附量,说明吸附-解吸过程中存在解吸滞后性.黄土与施加腐熟牛粪黄土对BPA的热力学吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,并且吸附等温线符合L-型吸附等温模式,BPA的吸附吉布斯自由能（ΔGθ） < 0,焓变（ΔHθ） < 0,熵变（ΔSθ） < 0,表明该吸附属于混乱程度减小、可自发放热的吸附过程.影响因素分析结果显示,黄土对BPA的吸附量随其粒径的减小而增大,而不论是否施加腐熟牛粪,其对BPA的吸附量均随体系温度升高而减少,且随初始ρ （BPA）的增加而升高.此外,加入的阳离子（Ca2+、Mg2+）会与BPA形成竞争吸附,不论是黄土还是施加腐熟牛粪黄土,其对BPA的吸附量均随加入阳离子浓度的升高而降低.当pH为3~7时,黄土与施加腐熟牛粪黄土对BPA的吸附量随着pH的升高而增加,而pH为7~10时对BPA的吸附量变化较小,表明该范围内pH变化对黄土与施加腐熟牛粪黄土吸附BPA的影响不明显.研究显示,施加牛粪等腐熟肥可能导致BPA的吸附行为发生改变.      

添加小麦秸秆生物炭对黄土吸附苯甲腈的影响

选择苯甲腈为目标污染物,研究添加不同热解温度制备小麦秸秆生物碳对黄土吸附苯甲腈的影响. 研究表明:不加生物炭黄土对苯甲腈的吸附约8h达到平衡,而加入生物炭后,黄土对苯甲腈的吸附时间缩短,并随着加入生物炭热解温度的升高,吸附平衡时间缩短越明显,同时,黄土对苯甲腈的饱和吸附量也显著增加;添加生物炭黄土对苯甲腈的动力学吸附数据显示较好的符合了准二级动力学方程;无论是否添加生物炭,苯甲腈在黄土上的吸附都符合Freundlich吸附的等温模型,随系统温度升高,添加生物炭黄土对苯甲腈的饱和吸附量也显著增加,表明该吸附过程为吸热反应;苯甲腈在黄土上的吸附等温线符合C-型吸附等温模式. 计算结果显示,平均吸附自由能E介于1.865~3.171kJ/mol,表明苯甲腈在黄土上的吸附,无论是否添加生物炭,都以物理吸附为主;热力学参数计算结果显示,无论是否添加生物炭,黄土对苯甲腈的吸附过程中吉布斯自由能ΔG^θ均小于0、熵变ΔS^θ和焓变ΔH^θ均大于0,表明土壤对苯甲腈的吸附为自发进行的吸热过程. 研究结果说明,添加生物炭黄土对苯甲腈的吸附过程包含表面吸附和颗粒内部扩散、外部液膜扩散等机制.     

添加生物炭对西北黄土吸附克百威的影响

研究了不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附农药克百威的影响,并对溶液p H值和初始浓度对吸附的影响进行了探讨.结果表明,克百威在添加生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型;热力学吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型;随着系统温度的升高,添加生物炭的黄土对克百威的吸附量增大,且其对克百威的吸附自由能变(ΔGθ)小于0,吸附焓变(ΔHθ)及吸附熵变(ΔSθ)均大于0,表明吸附是一个自发吸热且体系混乱程度增大的等温吸附过程.溶液p H值和克百威的初始浓度对添加生物炭的土样吸附影响较明显.当p H值为4~7时,添加生物炭的土样饱和吸附量随p H升高呈缓慢降低,当p H值大于7时,吸附容量随p H升高呈明显降低趋势.克百威初始浓度从20 mg·L-1增至50 mg·L-1的过程中,吸附量快速上升,初始浓度大于50 mg·L-1时,吸附量随初始浓度的升高而缓慢增加并逐渐趋于平衡.     

我国西北黄土对阿特拉津的吸附行为及影响因素

为了探讨ATZ(阿特拉津)在黄土中的吸附/解吸行为及主要影响因素,以我国西北黄土为供试土样,采用批量试验法研究了黄土对ATZ的吸附动力学和热力学行为特征. 结果表明:黄土对ATZ的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合线性分配的Henry吸附模型(R2>0.90),吸附过程中ΔGθ(吉布斯自由能)及ΔHθ(焓变)均小于0、ΔSθ(熵变)大于0,25～45 ℃温度范围内E(吸附平均自由能)为0.86～1.30 kJ/mol,表明黄土对ATZ的吸附过程以物理吸附为主,属于自发放热过程且导致吸附体系混乱度增加. 黄土对ATZ的吸附影响因素分析结果显示,随着系统温度的升高,ATZ在黄土中的饱和吸附量下降;pH在2～10范围内变化时,ATZ在黄土中的饱和吸附量随pH的增加呈明显降低趋势;初始ρ(ATZ)从2.5 mg/L增至10.0 mg/L时,黄土对ATZ的饱和吸附量也相应地从0.082 5 mg/g增至0.621 0 mg/g. 结果显示,ATZ在黄土中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程主要受到土壤有机质疏水性分配作用的影响.      

Removal of heavy metal ions from aqueous solution using red loess as an adsorbent

The adsorption behaviors of heavy metals onto novel low-cost adsorbent, red loess, were investigated. Red loess was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectra. The results indicated that red loess mainly consisted of silicate, ferric and aluminum oxides. Solution pH, adsorbent dosage, initial metal concentration, contact time and temperature significantly influenced the efficiency of heavy metals removal. The adsorption reached equilibrium at 4 hr, and the experimental equilibrium data were fitted to Langmuir monolayer adsorption model. The adsorption of Cu(II) and Zn(II) onto red loess was endothermic, while the adsorption of Pb(II) was exothermic. The maximum adsorption capacities of red loess for Pb(II), Cu(II) and Zn(II) were estimated to be 113.6, 34.2 and 17.5 mg/g, respectively at 25°C and pH 6. The maximum removal efficiencies were 100% for Pb(II) at pH 7, 100% for Cu(II) at pH 8, and 80% for Zn(II) at pH 8. The used adsorbents were readily regenerated using dilute HC1 solution, indicating that red loess has a high reusability. All the above results demonstrated that red loess could be used as a possible alternative low-cost adsorbent for the removal of heavy metals from aqueous solution.     

细菌在黄土上的吸附／解吸特征及吸附量对土壤石油降解的影响

本文通过室内实验,研究了细菌在黄土上的吸附解吸特征,并探讨了其在黄土上的吸附量对土壤石油降解的影响。结果表明,细菌在黄土上的吸附符合Langmuir等温吸附方程,当菌液浓度较低时,吸附量随浓度增加而急剧上升,随着菌液浓度进一步增加,吸附量随浓度的增加渐渐平缓;细菌在黄土上的解吸作用极弱,一旦被吸附后,较难被解吸,解吸量平均仅是吸附量的1％;随着细菌在土壤上吸附量的增加,降解率相应提高。当土中含油量为3．52％,菌液浓度为1．0×10^8个／ml,经过30d后,降解率可达到45％。     

垂直流动态强化下基质对污染物的吸附活性及机理

基质作为人工湿地的骨架部分,对污染物的去除发挥着重要作用。选择黄土球、无烟煤与页岩陶粒,在不同进水负荷的垂直流动态条件下,对污染物去除进行比较,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其矿物组成与表面形貌进行分析,以深入探讨黄土球等基质的吸附活性及机理。结果表明:黄土球因其本身的去质子化作用,对NH₄+-N具有极好的吸附活性,试验初始阶段NH₄+-N去除率达到80%;同时,在较高磷浓度的进水负荷下,黄土球的静电作用与原子配位反应提升了其对可溶性反应磷(SRP)及颗粒磷(PP)的吸附能力;此外,黄土球的物理吸附作用对于COD的去除率均值达到50%,并改善水体中以芳香类为主的溶解性有机质(DOM)组成;无烟煤同样具有高效的吸附活性,对TP去除率能达到80%,单位基质磷吸附能力为6.89 mg/kg;无烟煤吸附机理以静电吸附为主,致使去除水体中的SRP效率更高,占据磷去除总量的44%;页岩陶粒则源于自身丰富的金属矿物成分,对PP有良好的结合吸附作用。3种基质在连续试验中均表现出对不同污染物的吸附活性,在连续试验中对污染物的"吸附疲性"也有着显著差异。基于试验结果和机理分析发现,黄土球具有潜在的湿地基质应用价值,并有助于改善水质中的DOM组分。     

采用离石黄土原位修复煤矸石渗滤液污染地下水

为以较好的技术手段和较低的经济成本治理煤矸石淋滤液、矿坑废水对地下水的污染,通过土柱淋滤试验、PRB (permeable reactive barrier)模拟试验以及场地修复试验,对煤矸石淋滤液中重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附性进行了研究. 土柱淋滤试验结果表明:离石黄土(粒径0.05~0.10mm)、亚砂土(粒径0.05~0.10mm)和细沙(粒径>0.10~0.25mm)对煤矸石淋滤液中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附能力为离石黄土>亚砂土>细沙,其中离石黄土对As的分配系数为2.26L/kg.模拟槽试验表明,在地下水流速为0.20m/d、m(煤矸石):m(离石黄土)分别为5和7的情况下,淋滤液中的As能够全部被黄土墙吸附;m(煤矸石):m(离石黄土)为10时,部分As透过黄土墙向下游迁移. 5个月的场地修复试验表明,利用离石黄土作为PRB的吸附材料能够较好地去除地下水中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)和As,厚约0.5m的离石黄土墙对被煤矸石淋滤液污染的地下水中Cr的去除率最高,达到70.97%,对Pb的去除率最低,为43.14%.