土壤重金属污染稳定化修复药剂研究

随着工业化转型升级和经济结构调整的加速,许多企业场地搬迁后遗留下来的大量受重金属污染的地块,为了做好这些地块的二次开发和利用,需要做好土壤修复工作。本文通过简要论述土壤重金属稳定化修复技术的基础上,就目前几种常见的稳定化药剂的作用机理及效果进行了论述,并提出了下一步研发的思路和展望。     

固化稳定化修复重金属污染土壤的研究进展

固化稳定化可以降低土壤中重金属的迁移,被广泛应用于重金属污染土壤修复工程中,是处置重金属污染土壤最常用的技术之一。文章通过调研国内外文献,对固化稳定化的研究进行综述,总结了常用固化稳定化材料,如水泥、碱性材料、黏土矿物质、磷酸盐类材料、金属氧化物和生物炭的研究进展,阐明这些修复材料固化稳定化重金属的基本原理,论述效果评估技术的适用性及局限性,并提出未来研究需求,为以后的固化稳定化修复重金属污染土壤提供参考。     

异位稳定化技术处理重金属复合污染土壤的工程应用研究

异位稳定化技术处理重金属污染土壤在国内外已有应用,但鲜有大规模工程应用时的控制关键及操作要求的报道。本研究根据异位稳定化处理技术的特点,采用该技术处理重金属复合污染且修复时间有限的目标污染场地,通过合理控制稳定剂投加量、土壤理化性质、施工工艺及养护条件等各项影响因素,取得了很好的处理效果,可为类似污染场地提供借鉴和经验。     

重金属复合污染土壤稳定化基体材料筛选

我国土壤重金属复合污染现状十分严峻,严重威胁到饮水安全、粮食安全和人居环境安全.稳定化是土壤重金属污染治理中应用最广的风险管控技术,但由于不同类型重金属之间稳定化机制不同,同一类型重金属之间存在竞争吸附,其针对多金属复合污染土壤的适用性值得商榷.材料研发是稳定化技术的核心,本文探究了典型基体材料（炭基材料、硅基材料、磷基材料、粘土矿物、石灰类材料、铁基材料、镁基材料）针对多阴离子复合、多阳离子复合和阴阳离子复合污染土壤稳定化的适用性.结果发现,还原铁粉（零价铁）针对不同理化性质土壤砷、锑、镉和铅等重金属均能够取得较好的稳定化效果,而硫酸亚铁和聚合硫酸铁由于铁盐水解导致土壤酸化,在稳定砷、锑的同时还可能会造成镉元素活化;石灰类材料主要通过改变土壤的酸碱度与氧化还原电位的间接作用实现多金属的稳定化,其作用效果针对不同土壤具有一定的差异性,这一间接稳定化作用的长期有效性也值得进一步探究;活性炭、沸石等具有较强水相重金属吸附能力的多孔材料无法有效稳定土壤中的重金属,其投加会导致土壤砷、锑和镉等重金属的活化.研究结果可为多金属复合污染土壤稳定化功能材料的研制提供相应依据.     

复配材料固化/稳定化重金属污染底泥研究

利用高效重金属稳定化材料与硅酸盐水泥配制复配材料(FP),用于固化/稳定化重金属污染底泥。设置3个FP掺量梯度:10%、20%、30%; 3个固化体养护时间:7,28,42 d;以硅酸盐水泥为对照(CK)。以抗压强度与颗粒固化体浸出浓度为指标,考察FP的固化与稳定化效果。结果表明:相比于原底泥浸出,10%FP掺量下,As的浸出浓度在7 d时已降低93%以上; 28 d时,不同FP掺量下Pb的浸出浓度可降低82. 5%～97. 68%; Cu、Zn的浸出浓度在FP掺量为30%、养护42 d时达最低值,分别下降了60. 97%和89. 07%。FP组Cu、As的浸出浓度在掺量为10%、养护7 d时已显著低于CK,而其Zn的浸出浓度在FP掺量达30%、养护42 d时显著低于CK(P<0. 01)。增加FP掺量、延长养护时间均能显著提高FP组固化体的抗压强度(P<0. 05),在养护42 d时,FP组抗压强度显著高于CK(P<0. 05),当掺量为30%时,FP组抗压强度可达2. 1MPa以上。     

吸附材料对钒矿污染土壤重金属的稳定化效果

选用壳聚糖和活性炭两种吸附材料,分别以不同的质量比添加到供试土壤中,固化后进行毒性浸出实验,研究吸附材料对土壤中钒(V)、铬(Cr)的稳定化效果,并通过表征吸附材料的红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)探究吸附材料对V、Cr的稳定化机理.结果表明,壳聚糖对V、Cr均有较好的稳定化效果,活性炭对V的稳定化效果不稳定,对Cr的稳定化效果很好.吸附材料添加量的改变对稳定化效果影响不大.稳定化30d时,0.5%壳聚糖对V、Cr的稳定化率分别为74.04%、46.77%;0.5%活性炭对V、Cr的稳定化率分别为1.86%、87.75%.FTIR和XPS表征结果表明,壳聚糖中含活性强的氨基和羟基较多,活性炭中含氨基、羟基较少.因此壳聚糖和活性炭可作为土壤重金属的稳定剂,使钒矿污染土壤得到修复.     

铁锰双金属材料对砷和重金属复合污染土壤的稳定化研究

由于矿产资源的共生、伴生现象及历史上采选冶技术的相对落后,我国矿区附近的重金属污染场地多存在复合污染的情况,而稳定化技术是解决该问题的有效措施.本文通过室内模拟培养实验和静态吸附试验,研究了人工合成的铁锰双金属材料(FMBO)对矿区复合污染土壤中As、Pb、Cd等重金属的稳定化作用和机制.毒性浸出实验结果表明,在3种不同的As和重金属复合污染土壤中,FMBO材料能够对As和Pb等重金属起到较好的稳定化作用,在5%的最大添加量下,FMBO对As、Pb的稳定化效率分别能够达到95.2%~100%和95.5%~97.5%,同时不会引起Cd、Zn和Cu等重金属的活化.由连续提取实验结果可知,FMBO能够使土壤中As和Pb由酸可提取态向可还原态转变,稳定性增强.微观特征分析结果表明,FMBO材料对As的稳定化主要通过表面羟基(—OH)基团的吸附作用,而对Pb、Cd等金属离子则通过吸附、沉淀等多种方式起作用.总体看来,FMBO材料适用于As、Pb等重金属复合污染土壤的治理.     

有机-无机复合固化剂合成及重金属污染底泥固化研究

疏浚重金属污染底泥由于具有含水率高、强度低等特性,无法直接作为工程材料应用,并且会对环境造成污染。设计合成了一种丙烯酸-苯乙烯磺酸共聚物(AA-SSS),并与水泥和纳米水化硅酸钙(早强剂)混合,开发了一种有机-无机复合固化剂。探究了有机-无机复合固化剂对底泥固化抗压强度和重金属离子稳定化的影响,并分析了其机理。结果表明：有机-无机复合固化剂对底泥固化强度增强效果显著,在10%水泥、1%AA-SSS、2%早强剂添加量下,底泥固化1 d的抗压强度为0.85 MPa,相比未加固化剂,提高了467%。在该条件下,底泥中的Pb²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺的浸出浓度分别从7.05,8.32,4.40,7.12 mg/L降至2.68,2.61,0.68,2.05 mg/L,经固化稳定化后底泥酸浸出液中重金属浓度均低于危险废物鉴别标准值。水泥水化产物加强了淤泥颗粒之间的胶结,并包裹固定金属离子,同时AA-SSS和纳米水化硅酸钙可以分散和促进水泥水化,并通过静电作用和吸附作用固定金属离子。研究表明有机-无机复合...     

湖北某重金属污染土壤稳定化/固化治理工程实例

为保证南水北调水源地水质安全,该项工程对湖北省郧县境内4个关停搬迁企业原址约16万m3重金属污染土壤进行了修复治理。污染土壤清挖标准为《展览会用地土壤环境质量标准》(HJ350—2007)A级标准,污染土壤无害化处理验收标准为浸出液浓度低于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中IV类水体标准值。工程采用异位稳定化/固化技术对重金属污染土壤进行了无害化处理,所用稳定化/固化药剂为施工单位自主研发的硫系和铁系稳定化药剂;无害化处理后的近20万m3土壤采用安全填埋进行处置。工程的成功实施为南水北调库区水质安全提供了有力保障。     

螯合剂修复重金属污染土壤联合技术研究进展

螯合剂作为螯合剂被广泛应用到土壤修复中，但存在修复效率不高及二次污染的问题.为提高螯合剂对土壤重金属污染的修复效率，多种螯合剂联合技术被研究.相比单一螯合剂修复技术，联合修复技术可显著提高重金属污染土壤的修复效率.分析了螯合剂联合修复技术（螯合剂与电动修复技术、螯合剂与植物修复技术、螯合剂与淋洗剂修复技术）及新型联合修复技术（螯合剂与可渗透反应格栅联合技术、螯合剂与超声波联合技术及螯合剂与真菌联合技术），并阐述了各技术的修复原理及影响因素.结果表明，联合修复技术能够有效活化土壤中的重金属，提高修复效率，具有良好的发展前景，但在实际推广应用中仍面临一些挑战:①联合修复过程中影响因素较多，主要包括螯合剂添加方式、土壤酸碱性、复配浓度及淋洗时间等.②联合技术与土壤组分及污染物发生了一系列的物化反应，对重金属的活化与重金属形态之间的机理反应还需进一步明确.③螯合剂的添加可能会增大对植物的毒害效应及重金属向地下渗滤的风险，造成二次污染.④新型联合修复技术目前只应用于实验室内.为使螯合剂充分发挥其最大的实用性，建议未来在以下几方面开展深入研究:进一步开展联合技术的微观机理研究；加大对螯合剂与其他技术的联合修复技术的研究，寻求联合技术的最佳耦合点；研发可生物降解的螯合剂；寻找更加经济有效的方法回收螯合剂.      

冻融对污染场地土壤重金属稳定化性能的影响

为了分析冻融对污染场地土壤重金属稳定化性能的影响,采用赤泥和硫化钠作为添加剂,对土壤中的Pb、Zn和Cd进行稳定化处理,并通过模拟冻融过程,分析冻融循环后重金属的浸出毒性、生物可给性、土壤pH和土壤结构的变化,探讨冻融循环对稳定化处理土壤中重金属长期稳定性能的影响. 结果表明:稳定化处理后土壤中Pb、Zn和Cd的浸出毒性比原始供试土壤分别降低了98.5%、99.8%和99.7%. 养护30 d后,稳定化处理土壤中Zn和Cd的生物可给性分别由28.8%、49.5%降至11.5%、21.8%,Pb的生物可给性由52.9%升至57.9%. 经过30 d冻融循环后,冻融土壤中Pb、Zn和Cd的浸出毒性比原始供试土壤中相应重金属质量分数分别增加了4.27、2.47、89.65 mg/L. 经过冻融循环后,土壤中重金属的生物可给性比未冻融土壤略有升高. 随着养护时间和冻融时间的延长,土壤pH呈升高趋势. 不同阶段土壤扫描电镜结果显示,冻融循环致使土壤空隙变大、结构松散,说明冻融循环对稳定化土壤结构有一定损伤. 分析结果表明,冻融过程增加了Pb、Zn和Cd释放的环境风险.      

重金属污染土壤的植物修复技术研究进展探讨

大多数传统的重金属污染治理技术成本高,会引起土壤肥力下降,对各类生态系统造成负面影响。植物修复技术是一种成本低、环境友好的方法,不会对土壤性质和生态系统产生不利影响。文章综述了植物修复治理重金属污染土壤的研究进展,探讨如何通过采取物理、化学、生物技术及农艺措施等方法提高修复植物的生物量和重金属积累量并展望了今后的研究方向。     

土壤重金属污染的调控机理及应用研究

土壤重金属物污染的调控机理和应用研究,是国内外重金属污染土壤修复技术研究的热点和前沿领域。通过利用生物作用、理化措施等调控技术,可降低土壤中重金属的有效态浓度,降低其生物有效性及迁移性。文章阐述了利用植物、微生物、化学改良剂等修复土壤重金属污染的调控机理、影响因素、应用技术等方面的研究现状,讨论了植物修复、微生物作用、固定沉淀、吸附络合、有机络合及螯合、离子拮抗等原理与措施,并提出了其研究应用的发展趋势和展望。     

基于用途和风险的重金属污染土壤稳定化修复后评估体系思考

系统总结了国内外用于评估重金属污染土壤稳定化修复效果的方法及存在的问题,目前国内外土壤稳定化效果评估多采用模拟填埋和酸雨情景下的毒性浸出方法,但该评估方法不能完全模拟基于填埋、绿化、路基和河岸护坡等不同用途和去向后污染物向环境中释放的多种情景,也很难表征碳化、冻融等实际复杂多变环境的长期作用下重金属释放的风险。应基于土壤稳定化处理后的不同用途和去向,建立相应的浸出方法,评估不同环境胁迫条件下重金属释放的可能性及浸出量,同时建立稳定化土壤的健康和生态风险评估方法以评价其存在的潜在风险,尝试构建稳定化土壤的浸出和风险评估方法体系。     

生物炭、蒙脱石及其混合添加对复合污染土壤中重金属形态的影响

本文以采自湖南临湘某重金属复合污染的土壤为研究材料,采用室内培养方法,将生物炭(BC)和蒙脱石(MM)按1%、2%、5%单独添加,以及将二者混合添加(1%+1%),通过BCR连续提取法,研究不同钝化剂对复合污染土壤重金属形态变化的影响.结果表明,生物炭处理显著降低了Cu、Pb和Cd的有效态含量.蒙脱石处理中,MM5%处理使Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了27.6%、19.2%、25.6%、19.2%.混合钝化剂处理使Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了15.8%、15.9%、13.1%、12.0%,残渣态含量分别增加了39.0%、110.1%、9.6%、62.5%,显著降低了4种元素的移动性.蒙脱石钝化效果整体优于生物炭,两者结合使用效果更佳.     

重金属污染土壤修复技术的进展

目前，土壤的重金属污染已成为一个世界性的环境问题，引起了人们的高度关注。本文根据近年来国内外相关文献报道，对重金属污染土壤修复技术的进展情况作简要介绍和述评，指出各类技术的原理、优缺点和实用性，并重点介绍具有良好应用前景的电动修复技术和植物修复技术。     

重金属污染土壤植物修复强化技术研究进展

针对重金属污染土壤植物修复技术存在的限制性问题,文章综述了目前植物修复强化技术的研究进展,探讨如何通过采取物理、化学、生物技术及农艺措施等方法提高修复植物的生物量和重金属积累量。重点阐述了基因工程技术、化学诱导技术、微生物技术、蚯蚓强化修复及农艺措施强化植物修复的作用机制及应用效果,并展望了今后的研究方向。     

无机稳定剂对重金属污染土壤的化学稳定修复研究

研究了单独无机稳定剂和复合无机稳定剂对污染土壤中重金属的稳定化效果.实验室小试结果表明,KH2PO4和Ca(OH)2混合药剂对Zn和Cu的稳定化具有显著的协同作用,将混合药剂用于实际农田污染土壤的原位稳定化,当两种药剂用量均为0.5 kg.m-2时,Zn、Cu和Cd的稳定化率分别为41.8%、28.2%和48.4%.混合药剂对花生的生长有抑制作用,同时混合药剂能够抑制花生对重金属的吸收.     

矿渣基改性剂对城市污泥重金属稳定化

以城市生活污泥为研究对象,采用矿渣基改性剂在不同投加量和养护时间条件下对其改性,并通过重金属的稳定效率及形态变化分析和评价污泥中Cr、Cu、Zn、Pb、As和Cd等重金属的固化效果.结果表明:随养护时间或投加量的增加,重金属稳定效率不断提升,在养护14 d后,改性剂的投加量为50％时达到最大,其中Cu最高为69.62％...