电子废弃物拆解区周边农田土壤重金属污染评价及成因解析

深入了解电子废弃物拆解、倾倒及扩散引发的土壤环境问题,有助于根据土壤重金属污染程度及其潜在生态风险实现拆解区周边农田土壤的分类分级管理和科学合理利用。在浙江台州(国内电子废弃物三大拆解基地之一)某典型电子废弃物拆解区的拆解点、倾倒点及周边农田随机采集12个土壤样本,测定了土壤重金属(Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn)质量分数与污染指数,并开展了生态风险评估与成因推测研究。从研究区土壤重金属单项污染指数(以所有样点的平均值计)来看,Cd、Cu、Pb、Zn为重度污染,Cr与Ni分别为中度与轻微污染,其中Cd、Pb与Cu分别具有极强、强和中等生态危害,而Ni、Cr、Zn具有轻微生态危害。从具体样点来看,电子废弃物拆解点和倾倒点土壤重金属污染指数最高分别达164.2和152.9(均为重度污染),其潜在生态风险指数最高分别达2 685和6 914(均为很强生态危害);57.14%的农田样点土壤重金属已达中度至重度污染水平,28.57%的农田样点土壤重金属生态危害达中等级别。主成分分析与相关性分析结果显示,研究区土壤重金属污染存在两条主要扩散途经,首要的是电子废弃物拆解产生的粉尘与焚烧产生的飞灰随大气沉降而产生的污染,次要的是拆解点与废渣倾倒点经雨水冲刷、淋溶下渗、地表径流所造成的污染。结果表明,研究区土壤重金属污染较为普遍,且以Cd、Pb、Cu为主,Zn、Cr、Ni次之;电子废弃物拆解与处置过程中重金属的扩散途径以空气传输为主、雨水迁移为辅。     

电子固体废弃物拆解作坊附近土壤重金属污染特征及风险

为评价电子固废拆解作坊对附近农田土壤重金属的污染,选取某典型电子固废拆解作坊集中村落,采集作坊房前屋后农田土壤样品42个,分析了7种重金属(Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的浓度水平.结果表明,研究区域内电子废物拆解作坊房前屋后的农田土壤受到了不同程度的重金属污染,其中Cd和Cu为中度污染,Hg为轻微污染.相关性分析和主成分分析表明,农田土壤中Cu、Pb、Ni和Zn的污染主要来自于电子固废焚烧排放的烟尘大气沉降,Cd和Hg主要来自电子固废酸洗废水径流及电子固废长期堆放淋溶.健康风险评价结果显示,尽管儿童和成人的总致癌风险低于10-6,但研究区域儿童的累积非致癌风险超过可接受水平,经口摄入为主要暴露途径,其中重金属Pb对累积非致癌风险的贡献最大.由此,重视手工拆解作坊造成的土壤重金属污染的同时应特别关注Pb污染.     

电子废物不当处置的重金属污染及其环境风险评价 Ⅱ．分布于人居环境（村镇）内的电子废物拆解作坊及其附近农田的土壤重金属污染

电子废物拆解活动一般集中于村镇内靠近人居环境的区域,其污染对当地居民身体健康的影响最为直接.为了了解电子废物拆解活动所造成的重金属污染,对广东省清远市龙塘镇、石角镇内电子废物拆解作坊共29个表土样本以及附近农田33个土壤样本进行了取样,并分析了重金属Zn、Cu、Pb和Cd含量.结果表明,龙塘镇电子废物拆解作坊表土中4种重金属的总含量平均值高达11086mg·kg-1,远高于电子废物焚烧迹地,其中Zn、Cu、Pb和Cd平均含量分别为3039.6、6371.5、1635.4和39.3mg·kg-1.从事电子废物拆解业历史较短的石角镇的拆解作坊表土中,4种重金属总含量和各金属平均含量均低于龙塘镇,显示出拆解历史越长,污染越严重的倾向.与焚烧工序相比,拆解工序中的Zn、Cd污染更为严重,Cu污染相近,Pb污染相对较低.在拆解作坊附近33个农田土壤样本中,Zn含量不超标,Cd含量超标最严重,超标率为78.8%,最大超标倍数达25.7倍,其次是Cu,超标率为63.7%,最大超标倍数达6.3倍,再次为Pb,超标率为48.5%,最大超标倍数为2.1倍.4种重金属的综合超标率达到81.8%.农田土壤中4种重金属与拆解作坊表土中重金属具有一定的同源性,并表现出共迁移特征.由此可见,研究地区大规模的电子废物拆解活动已对当地居民造成了严重的健康风险。     

利用废弃物煅烧水泥时重金属Pb、Cd的逸放污染

利用废弃物作为代替原料煅烧水泥已广泛应用于水泥生产,但其带来的环境污染问题不容忽视。以利用废弃物生产水泥的厂家为研究对象,采用原子吸收分光光度法检测所采集样品中重金属Pb、Cd的含量,对水泥生产过程中重金属Pb、Cd的逸放及其对周围土壤的污染进行研究。研究结果表明：利用废弃物煅烧水泥的过程中,重金属Pb、Cd的逸放率很高,其中立窑的Pb、Cd逸放率高达84％～90％。湿法回转窑的Pb、Cd逸放率达到63％～74％;在水泥厂上下风向500m、1000m和2000m处采集土壤样品,工厂周围的土壤均已受到不同程度的重金属污染,位于工厂下风向的土壤受到的污染更为严重,距离工厂500m处土壤中重金属Pb、Cd的含量均超过了国家标准的最大限量;对几家工厂员工的头发进行随机取样,头发样品中Pb含量均超过正常限量：     

利用废弃物煅烧水泥时重金属Pb、Cd的逸放污染

利用废弃物作为代替原料煅烧水泥已广泛应用于水泥生产,但其带来的环境污染问题不容忽视。以利用废弃物生产水泥的厂家为研究对象,采用原子吸收分光光度法检测所采集样品中重金属Pb、Cd的含量,对水泥生产过程中重金属Pb、Cd的逸放及其对周围土壤的污染进行研究。研究结果表明:利用废弃物煅烧水泥的过程中,重金属Pb、Cd的逸放率很高,其中立窑的Pb、Cd逸放率高达84%～90%,湿法回转窑的Pb、Cd逸放率达到63%～74%;在水泥厂上下风向500m、1000m和2000m处采集土壤样品,工厂周围的土壤均已受到不同程度的重金属污染,位于工厂下风向的土壤受到的污染更为严重,距离工厂500m处土壤中重金属Pb、Cd的含量均超过了国家标准的最大限量;对几家工厂员工的头发进行随机取样,头发样品中Pb含量均超过正常限量。     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2＋和Pb2＋的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350-500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2＋和Pb2＋的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明：生物质炭对Cd2＋和Pb2＋的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2＋和Pb2＋的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2＋和Pb2＋的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg（6 g.L-1）时,3种生物黑炭对溶液Cd2＋的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2＋的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

电子废物不当处置的重金属污染及其环境风险评价 I． 电子废物焚烧迹地的重金属污染

电子废物的不当拆解、回收活动对当地及周边环境造成的严重污染已经引起了国内外的广泛关注,但相关的调查研究目前仍比较少.以长期进行电子废物回收产业活动的典型区域--广东清远龙塘镇和石角镇为研究对象,较系统地调查、分析了电子废物不当处置对区域和流域环境介质中重金属的含量、分布和迁移的影响,并对其环境风险进行了评价.此论文是该项研究的一部分,重点调查了龙塘镇电子废物焚烧迹地中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni等6种重金属的含量、分布和迁移及其对植物根、茎、叶组织中Pb、Zn、Cu、Cd含量的影响.结果表明:1)焚烧迹地土壤中Pb、Zn、Cu、CA、Cr、Ni的平均含量分别为1714.5、1016.7、4850.6、10.3、63.3、100.3mg·kg-1,局部区域样点检出的Cu、Pb、Cd含量分别是对照土壤的1268、179和101倍,显示电子废物焚烧迹地已经成为一个巨大的土壤重金属库,必然长期贡献于区域乃至流域土壤和水体的重金属污染.2)电子废物焚烧活动造成的重金属污染能够随空气动力及重力沉降而形成垂直以及水平迁移,其中Pb和Cd的迁移能力远大于其它重金属.3)电子废物焚烧迹地内生长的植物也受到了重金属的污染,其中Cu、Cd的污染程度较严重;桉树对Cu、铁芒箕对Pb、类芦对Cd、Zn、Cu有相对较强的富集能力.     

电子废弃物拆解车间灰尘中重金属污染特征及职业人群健康风险评价

以上海市某正规电子废弃物手工拆解车间为研究对象,同时选取某高校研究生办公室和教室进行对照研究,采集室内灰尘样品,用电感耦合等离子体发射光谱(ICP—OES)法测定了灰尘中铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)和镍(Ni)的含量,采用地累积指数法(Igeo)评价了室内灰尘中重金属的污染程度...     

腐殖质对BDE209、Pb和Cd在水/沉积物界面吸附行为的影响

水/沉积物界面是有机和无机污染物的物理、化学等过程的重要载体和场所。为了探究溴代阻燃剂与重金属在水/沉积物体系的分布规律,以电子垃圾拆解地水体中常见的溴代阻燃剂十溴联苯醚(BDE209)和重金属Pb、Cd为目标污染物,考察了腐殖质对BDE209、Pb和Cd在水/沉积物界面吸附行为的影响。红外光谱分析表明沉积物腐殖质活性基团包括醇、酚和羧基类等官能团;1H核磁共振分析显示沉积物腐殖质主要由碳水化合物与脂肪族类化合物组成。吸附试验结果表明,水体中腐殖质能够促进沉积物表面BDE209、Pb和Cd的释放,BDE209在水/沉积物体系的吸附行为主要受水溶性腐殖质的影响,而对Pb、Cd而言,负载于沉积物表面的碱溶性腐殖质比水溶性腐殖质对其分配行为的作用更显著。此外,沉积物组分对BDE209在水/沉积物体系的分配行为无显著影响;粘土组分对Pb、Cd的富集能力高于砂粒,并且对Pb的富集能力比Cd更为突出。     

TCLP法评价酸性矿山废水污染稻田土壤重金属的生态风险

采用美国最新的法定重金属污染评价方法TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure,TCLP)法对粤北大宝山矿山下游受酸性矿山废水长期污染的稻田土壤的重金属(Cd、Zn、Pb、Cu)污染状况进行评价,以国际规定的TCLP法标准评价重金属生态环境风险.结果表明,TCLP试剂提取的土壤重金属Cd、Cu、Pb和Zn含量分别在0.02～0.58、1.42～38.07、0.16-31.01和1.84～75.29 mg·kg-1之间.酸性矿山废水污染稻田土壤不同程度地受到Cd、Cu、Pb、Zn的污染,其中以Pb、Zn污染最为严重,其次为Cu污染,Cd污染程度最轻.     

电子垃圾拆解对台州氯代/溴代二噁英浓度和组成的影响

电子垃圾拆解会导致有毒有害污染物向大气的排放,造成环境污染的产生。为了解电子垃圾拆解及废旧金属再生活动对拆解地及邻近地区空气质量的影响,对台州峰江金属再生园区附近及对照区路桥市区大气中(气态和颗粒态)氯代二噁英(PCDD/Fs)、溴代二噁英(PBDD/Fs)的含量、同系物组成及气/固分配规律进行了研究,通过相关性分析探讨了PCDD/Fs和PBDD/Fs的可能来源。结果显示,金属再生园区冬季采样期间17种2,3,7,8-PCDD/Fs和8种2,3,7,8-PBDD/Fs的平均浓度分别为212.2 pg·m-3和17.6 pg·m-3,夏季采样期间的平均浓度分别为84.5 pg·m-3和5.4 pg·m-3,均显著高于对照点。夏季采样期间对照点处于再生园区的下风向,其二噁英浓度高于冬季,说明其受到了金属再生园区的明显影响。基于相关性分析的结果,塑料焚烧是金属再生活动中氯代和溴代二噁英的主要来源。初步的暴露风险评价表明,金属再生园区附近居民每日摄入的二噁英含量远远超过世界卫生组织规定的人体每日耐受量(1~4 pg W-TEQ·kg-1·d-1)。上述研究结果为规范电子垃圾拆解活动提供了基础数据。     

典型电子垃圾拆解区大气中多溴联苯醚（PBDEs）的季节变化特征

电子垃圾污染问题已经引起了人们的广泛关注。研究了一典型电子垃圾拆解区及其上下风向大气中PBDEs的季节变化特征。结果表明,夏季电子垃圾拆解区大气中∑17BDEs总浓度为9930pg·m-3,冬季∑20BDEs的总浓度高达41476pg·m-3;和夏季相比,冬季五溴-联苯醚的百分比降低了16.7%,而十溴-联苯醚升高了10.2%,但是,其组成仍然是五溴-联苯醚为主,十溴-联苯醚次之,八溴-联苯醚最少。上下风向地区大气中PBDEs浓度及其组成成分由于受到电子垃圾拆解、本地生产方式和季节变化的影响也表现出相应的变化形式。     

花生壳吸附Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋、Cd^2＋、Ni^2＋的动力学和热力学研究

以花生壳为生物吸附剂,通过序批式实验研究了吸附剂投量、吸附时间、金属离子初始质量浓度、吸附温度对吸附金属离子的影响,探讨了花生壳吸附的动力学及热力学特性。结果表明,准二级动力学方程能很好地描述花生壳对Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋、Cd^2＋、Ni^2＋的吸附过程。Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地描述花生壳对5种重金属离子的等温吸附过程,而Langmuir模型拟合的线性更好。Pb2＋、Cu2＋、Cr3＋、Cd2＋、Ni2＋5种金属离子的最大吸附量分别是32.25、7.09、3.82、2.95、2.22 mg.g-1,花生壳可用于处理低质量浓度多种重金属混合的废水。热力学研究表明,花生壳对5种金属离子的吸附具有自发、吸热和熵增的特性。     

铜陵新桥矿区土壤中耐Cu微生物的筛选研究

选择安徽铜陵新桥矿区富Cu的污染土壤,充分利用微生物受自然环境重金属胁迫而产生耐性这一特点,进行土壤中耐Cu微生物的筛选研究。实验过程中分别配制三种不同的培养基,细菌、真菌和放线菌培养基。在水浴恒温振荡器中对土壤中耐受重金属的微生物进行驯化,将得到的对Cu2+耐受性最高的液体培养基作为菌源,在琼脂平板培养基上进行划线分离,并将得到的纯菌株在光学显微镜下进行形态观察,菌种经试管斜面富集培养后保存在4℃冰箱中以便后续使用。研究发现,土样中细菌和真菌对Cu的耐受性低,最高耐受质量浓度分别只达到500mg·L-1和1100mg·L-1。而放线菌表现出Cu高耐受性,分离得到的放线菌耐受Cu的质量浓度最高达到10000mg·L-1,初步鉴定该放线菌株为链霉菌属。该放线菌菌种可能同时对Cu有吸附降解特性,具有成为污染土壤生物治理的高效耐受吸附菌种的潜力巨大。     

典型电子垃圾拆解区二噁英污染特征、相分配及暴露风险

选取南方某典型电子垃圾拆解区不同作业区为研究对象,重点研究了拆解地大气中二噁英的污染特征、气相-颗粒相分配及呼吸暴露风险。通过对5个采样点（包括1个背景点）的研究发现,电子垃圾拆解作业区颗粒相ΣPCDD/Fs的质量浓度为：20.64-56.14 pg·m^-3,毒性当量为：I-TEQ 0.293-1.490 pg·m^-3;气相ΣPCDD/Fs的质量浓度为：3.861-19.29 pg·m^-3,毒性当量为：I-TEQ 0.384-2.150 pg·m^-3。背景点大气中二噁英浓度相对较低,颗粒相和气相样品中质量浓度值分别为：3.734 pg·m^-3和2.637 pg·m^-3,毒性当量仅为I-TEQ 0.176-0.267 pg·m^-3;要明显低于电子垃圾拆解区。基于污染物气相-颗粒相分配系数与蒸汽压的关系对二噁英的气-固分配行为研究显示,除了拆解混合作业区有较好的分配系数（-0.64）外,其它监测点位二噁英的气-固平衡状态较弱（-0.27--0.03）,更多的是以低分子量的单体化合物赋存于气相样品中。对拆解区二噁英呼吸暴露风险研究结果表明,儿童呼吸暴露风险要高于成年人;同时无论是儿童还是成年人,其二噁英的呼吸暴露量均要高于国内外城市报道的二噁英人体呼吸暴露量,说明本次监测的电子垃圾拆解区存在的潜在健康风险不容忽视。     

Impact of rhizobacteria on growth and chromium accumulation in Scirpus lacustris L. grown under chromium supplementation

Four chromate tolerant rhizobacterial strains viz., RZB-01, RZB-02, RZB-03 and RZB-04 were isolated from rhizosphere of Scirpus lacustris collected from Cr-contaminated area. These strains characterized at morphological and biochemical levels. The most efficient chromate tolerant strain RZB-03 was inoculated to fresh plant of S. lacustris and grown in 2 microg ml(-1) and 5 microg ml(-1) of Cr+6 supplemented nutrient solution under controlled laboratory condition. The effects of rhizobacterial inoculation on growth and chromium accumulation in S. lacustris were evaluated. The inoculation of rhizobacteria increased biomass by 59 and 104%, while total chlorophyll content by 1.76 and 15.3% and protein content increased by 23 and 138% under 2 microg ml(-1) and 5 microg ml(-1) concentrations of Cr+6, respectively after 14 d as compared to non-inoculated plant. Similarly, the Cr accumulation also increased by 97 and 75% in shoot and 114 and 68% in root of inoculated plants as compared to non inoculated plants at 2 microg ml(-1) and 5 microg ml(-1) Cr+6 concentrations, respectively after 14 d. The chromate tolerant rhizobacteria which play an important role in chromium uptake and growth promotion in plant may be useful in development of microbes assisted phytoremediation system for decontamination of chromium polluted sites.     

电子垃圾拆解区土壤中典型手性PCBs分布及对映体特征

龙塘镇位于广东省清远市,是国内最大的进口电子垃圾集中处理处置地之一.通过对龙塘镇土壤中7种手性PCBs对映体浓度和对映体百分数(enantiomer fractions,EF)值的测定,发现龙塘镇土壤样品除PCB45和PCB174外,其余5种手性PCBs在土壤中均有不同程度的检出.土壤中5种目标手性PCBs(PCB91、PCB95、PCB132、PCB136和PCB149)的总浓度为145.4—286.7 ng·g^-1,这与先前文献中测定清远市土壤中手性PCBs污染水平基本一致.5种同系物的含量排序为PCB95>PCB132>PCB136>PCB149>PCB91.在距离电子垃圾拆解区10km以外的区域也检测到手性PCBs,证实这些污染物已经迁移到周边地区.土壤中手性PCB91、PCB95、PCB132、PCB136和PCB149的EFs值分别为0.519±0.005、0.4443±0.006、0.427±0.003、0.379±0.016和0.494±0.008,其中PCB149具有双向选择性.在全部检出样品中26%的PCB91、78%的PCB95、100%的PCB132、86%的PCB136和53%的PCB149具有非外消旋特征,表明该地区土壤中手性对映体选择性降解的显著性.     

生物滴滤塔耦合光催化氧化技术处理电子垃圾拆解车间排放废气的中试研究

采用生物滴滤塔（BTF）与光催化一体化（PCO）联用工艺应用于电子垃圾拆解现场废气处理的中试研究,研究结果表明：电子垃圾拆解现场排放的废气中含有高浓度的总悬浮颗粒物（TSP）和挥发性有机污染物（VOCs）。其中TSP的质量浓度为3792.5~7387.9μg·m-3,远高于中国环境空气质量控制标准（GB3095—2012）的二级标准（300μg·m-3）;VOCs主要由芳香烃类VOCs、含氮含氧类VOCs、卤代烃类VOCs和脂肪烃类VOCs组成,总VOCs的质量浓度为（5 499.1±854.7）~（26 834.0±447.0）μg·m-3,其中芳香烃类VOCs含量最高,其质量浓度为（2369.9±359.8）~（24419.6±229.5）μg·m-3,其次是含氮含氧类VOCs和卤代烃类VOCs,分别为（1018.2±142.1）~（2144.2±167.5）和（1170.6±146.5）~（1 936.6±353.3）μg·m-3,脂肪烃类VOCs的质量浓度最低,只有（44.6±0.8）~（174.4±0.5）μg·m-3。相较单一BTF和PCO工艺,BTF-PCO联用工艺可以更为有效地去除电子垃圾拆解现场排放废气中的TSP和VOCs。研究结果表明,经过BTF-PCO处理后,出口TSP的质量浓度降低到747.4~1750.9μg·m-3,其去除率在76.3%以上,而对于VOCs来说,出口浓度下降更为明显,芳香烃类VOCs、含氮含氧类VOCs、卤代烃类VOCs和脂肪烃类VOCs的去除率分别大于或者等于97.0%、92.4%、83.4%和100%。