铀尾矿中铀、钍及部分金属的模拟淋浸实验初探

模拟广东某地区降雨的几种要素,对该地某铀矿区的两种粒径(<0.45 mm和>6 mm)的铀尾矿,分别采用1 h及24 h的初始浸泡时间、pH=3.0及pH=6.0的淋浸剂,以开放体系,进行7周的半动态淋滤实验,初步考察铀尾矿中铀钍的释放规律及其与金属元素Al、K、Mg释放行为的相关性.结果表明:(1)对铀尾矿释放铀能力的影响作用依次为:粒径>pH>浸泡时间;对钍释放能力的影响作用依次为:pH>粒径>浸泡时间.(2)pH、粒径和浸泡时间的改变将影响U与Th、Al、K和Mg的释放相关性.     

钒钛磁铁矿尾矿及尾矿坝周边土壤中重金属的淋滤特征

采用柱淋洗实验模拟攀枝花地区降雨条件,分别探讨钒钛磁铁矿尾矿及其在周边农田土壤表面沉积0、1、2、5 cm的条件下,几种重金属的迁移淋滤特征.通过淋洗-干旱-淋洗,共94 d的淋洗实验,研究结果表明,土壤、尾矿及土壤-尾矿复合系统淋滤液中Cr的浓度没有显著差异,但随着尾矿沉积厚度的增加,尾矿沉积显著增加土壤-尾矿复合系统淋滤液Mn、Ni和Zn的浓度及累积释放量,具有较大环境风险;土壤中Mn、Zn的累积释放量显著高于尾矿,可能与尾矿较高的pH及这几种金属在土壤及尾矿中的存在形态不同有关;土壤中各金属的最大释放率为MnZnNiCr,尾矿中为NiCr=MnZn;干湿交替对土壤和尾矿中Mn、Zn的淋滤没有显著影响,但会改变土壤和尾矿中Cr和Ni的释放特征,增加土壤和尾矿中Cr、Ni的环境风险.     

水封条件下黄铁矿尾矿中铊等金属的释放迁移行为

暴露于氧化环境的废矿尾矿等含硫化物的固体废弃物,在风化作用下产生的酸性矿山废水是导致矿山周边生态环境污染的主要原因。目前国内外研究工作主要集中在富氧环境下尾矿的重金属释放迁移行为,较少有研究关注到缺氧环境下含硫化物尾矿的环境行为及潜在的金属污染风险。设计了黄铁矿尾矿的水封淋滤装置,研究缺氧状态下不同深度淋滤液电导率、溶解氧、氧化还原电位、p H的变化规律以及铊(Tl)等金属的释放能力。结果表明:水封处理方法能使体系处于缺氧环境,并抑制了黄铁矿尾矿氧化产生酸性排放,维持体系处于中性的还原状态;水封条件下不同金属的释放迁移行为出现两种相反的趋势,即尾矿中Tl、Pb、Cr、Al、Fe等金属的迁移活性被有效抑制,其释放量随溶解氧降低而减少;而Mn、As、Ni、Cu、Rb、Sr等金属的迁移活性随溶解氧的降低而增强,其中Mn、As等变价金属的迁移活性与释放浓度增加更明显;重金属Ni、Cu、Rb、Sr等非变价金属因铁锰氧化物的还原被大量释放到水环境中。综上,利用水封法处置尾矿能有效控制含硫化物的尾矿氧化产酸,抑制部分金属的释放,但不能抑制变价金属及以氧化物形式存在的金属的释放。     

模拟酸雨对街道灰尘重金属淋溶的累积释放特征与释放模型

以泉州市交通繁忙区街道灰尘为研究对象,采用模拟酸雨动态淋溶实验和改进的BCR四步提取法研究街道灰尘中重金属元素在不同酸度(pH=3.5、4.5、5.6)模拟酸雨淋溶下的溶出规律及形态变化.结果表明,街道灰尘中重金属元素的累积释放量均随模拟酸雨pH的降低而增加,当pH值为3.5和4.5时,Cu、Pb、Mn、Ni、V、As和Co的释放过程为快速释放阶段,Cr、Zn和Fe的释放过程分为快速释放和相对平稳释放两个阶段;当pH值为5.6时,除Co、V为快速释放过程外,其余重金属都处于相对慢速的释放过程.动力学方程拟合结果表明,双常数速率方程能更好地描述上述重金属元素的累积释放特征.尘样经模拟酸雨淋溶后,弱酸可溶态中Co、Cu、Mn、Zn、Ni百分含量有所增加,Cr、Fe、Pb百分含量变化不明显;可还原态中Cr、Pb、Cu、Ni百分含量有所增加,Mn、Zn、Co百分含量有所下降;可氧化态中上述各元素的百分含量均有所降低;残渣态中除Ni、Mn百分含量有所下降外,其它元素百分含量变化均不显著.     

pH对宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属吸附-解吸过程的影响

高pH值是宁夏引黄灌区盐碱化土壤的显著特征,研究盐碱化土壤的高pH值对不同重金属元素的富集和释放规律,可为宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属污染的控制及治理提供科学依据。通过调节pH值,采用土柱淋溶的方法,模拟盐碱化土壤的Cd和Pb的吸附-解吸过程,研究pH对盐碱化土壤重金属Cd、Pb吸附-解吸特征、形态和生物活性的影响。结果表明:在试验设定的pH范围内,盐碱化土壤对Cd的吸附量随着pH值的升高而呈升高趋势,在pH值为8时达到峰值,对Pb的吸附量随pH的升高呈波动状变化状态,在pH值为10时达到峰值;同时,Cd的解吸量随吸附量增加而线性增大,解吸量随pH升高而增加,但解吸量随吸附量变化而变化的幅度随pH值的升高而减小,Pb的解吸量随吸附量增加而呈选择性增加。随着pH的升高,Cd可交换态和碳酸盐结合态的含量变化趋势相反,生物活性基本不变,其Fe/Mn氧化物结合态、有机结合态和残渣态的含量不变;Pb可交换态和碳酸盐结合态的含量随着pH的升高而升高,生物活性增强,有机结合态的含量减少,Fe/Mn氧化物结合态和残渣态的含量不变。宁夏引黄灌区盐碱化土壤的高pH值可以降低土壤对重金属Cd、Pb的吸附,缓解重金属污染引起的生态、粮食及其食品安全压力。     

模拟风化过程硫铁矿尾矿的产酸性及污染物的释放行为

以广东某硫铁矿为研究对象,静态评价了3个尾矿的产酸潜力,结合40周左右氧化淋滤风化实验,揭示出硫铁矿尾矿在风化过程中的地球化学行为.静态结果显示其中两个尾矿具有强产酸潜力,一个为产酸不确定.动态氧化淋滤实验结果表明:(1)受CaCO3的缓冲作用控制,产酸潜力尾矿淋滤液pH值从初始7.2缓慢阶梯式下降到5.2,并呈现酸化趋势;(2)pH 6.5左右氧化还原电位Eh出现拐点,从负值转变为正值,体系氧化性增强;(3)可溶物在氧化淋滤初期表现出较强的释放能力,pH值降到6.5、Eh转向正值后急剧减弱并趋于平缓.风化产物硫酸钙及铁氧化物对金属离子的吸附与共沉淀作用可能是导致含金属离子固溶物溶解释放减弱的主要原因.     

浸提剂pH值对污泥中重金属浸出的影响

为了探讨浸提剂的pH对污泥中重金属释放的影响,采集了我国四个典型城市污水厂的剩余污泥,应用固体废物浸出毒性的浸出方法(GB5086.2-1997),以不同pH值的浸提剂对污泥中重金属的浸出特性进行了实验研究.实验结果表明,污泥中的Cr和Fe的最大浸出质量浓度分别出现在6.5～7.0和5.0左右的pH值范围;Mo和Ni的浸出质量浓度则随着浸提剂pH值的升高而升高;而Zn和Mn的浸出质量浓度则随着浸提剂pH的升高而降低.这表明,浸提剂的pH 值对污泥中重金属的浸出具有显著的影响,而且pH 值对污泥中重金属浸出的影响因重金属的不同而存在较大的差异.     

煤矸石中金属和酸根离子的淋溶特性

为了确定煤矸石的污染析出特性及规律,以某高速公路的煤矸石为研究对象,通过实验室模拟大自然降雨的过程,并控制实验过程中的浸泡时间、pH、固液比及空隙率,对煤矸石进行淋溶实验.结果表明,在静态浸泡实验中,污染物浸出量随浸泡时间的延长而增大,48 h污染物析出达到平衡;煤矸石中污染物的浸出量随初始pH值的降低而增大;随固液比的增大而增大.煤矸石空隙率越小,污染物析出的质量浓度越高.在模拟自然降雨的第一次淋溶过程中,煤矸石中浸出的污染物质量浓度最大,从第二次的淋溶过程开始,污染物的释放量便迅速下降,并保持较平稳的溶解释放速率.实验结果说明,降雨次数和降雨量的增加会促进煤矸石中污染物的溶解释放.在煤矸石中混合黏土、砂砾等增加煤矸石的空隙率,可以降低污染物析出量,从而减轻煤矸石资源化利用中对沿线土壤和地下水的二次污染.     

华南某铀矿开采利用对地表水环境质量的影响

以广东省某铀矿区为研究对象,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定了矿山、水冶厂及其周边地表水体共42个水样(包括工业废水、池塘水、溪流水、河水和矿区饮用水)中放射性元素(U和Th)和其它一些金属元素(Fe、Mn、Mg、Cu、Zn、Co、Ni、Li、Ca、Na、K、Al、Sr和Ba)的含量.由此确认铀矿区产生高污废水的重要环节和关键污染元素,并了解这些元素的迁移变化规律以及对周边地表水产生的影响.结果表明:(1)铀矿区产生高污外排废水的主要生产环节是采矿、铀矿堆浸和尾矿露天堆积,排放废水中U和Mn含量分别为0.238—8.700 mg.L-1和0.62—94.23 mg.L-1,均高于国家工业废水允许排放标准(GBJ8—74和GB8978—1996)的限定值;(2)铀矿周边用作当地农业灌溉和露天水源的溪流由于受纳了矿区外排废水,明显受到了U和Mn的污染:U含量在枯水期和丰水期分别为(0.415±0.619)mg.L-1和(0.233±0.308)mg.L-1,Mn含量在枯水期和丰水期分别为(8.72±12.8)mg.L-1和(8.56±12.61)mg.L-1;(3)受纳溪流中U、Fe的含量枯水期高于丰水期,而Mn和Cu的含量基本保持不变,且大多数元素的含量随着迁移距离的增加在枯水期和丰水期均呈下降趋势,指示污染源来自铀矿区;(4)铀矿区生产活动引起的地表水污染目前仅局限于铀矿区和周边较小的区域,但仍应引起重视.     

生物淋滤直接浸出废旧电池中有毒重金属的实验研究

考察了生物淋滤对5种电池中重金属的溶出效果,比较了化学浸提和生物淋滤对三种电池中重金属的溶出效率,研究了起始pH值对生物淋滤溶出电池中重金属的影响模式.结果表明,生物淋滤对5种电池中6种离子的平均浸出浓度超过350mg·l-1,锌锰电池(华太)锰浸出浓度、锌锰电池(南孚)锌浸出浓度和镍氢电池的镍浸出浓度分别达524mg·l-1,600mg·l-1和750mg·l-1;而化学浸提对3种电池中5种金属的溶出浓度均不超过10mg·l-1.起始pH值对生物淋滤电池的离子浸出效率影响巨大.起始pH值愈低,离子浸出浓度愈高.在起始pH值为2.0的生物淋滤体系中,镍镉电池的镍镉浸出平均浓度为350mg·l-1,而起始pH值为4.0和5.5的淋滤体系中,在整个反应时间内镍镉几乎未能检出.     

模拟降水对碱性盐化土壤中镉的淋滤及形态变化的影响

采用人工模拟方式,试验研究了不同pH值的降水对碱性盐化土壤中镉的连续淋滤效果,分析了淋洗后土壤中镉的形态变化特征。结果表明,在不同pH值降水对土壤中镉的淋滤过程中,12h内基本上达到高峰,12h后镉的淋滤量较低,随着时间的延续镉的淋洗量基本保持不变;降水有利于土壤中的镉释放,且pH值越低,镉的释放量越高。土壤盐化对降水淋洗镉的效果有一定影响,氯化物的存在,有利于镉的淋滤,淋滤量增加值在18%～94%之间,随着淋洗液pH值的增加,镉的淋滤量增加幅度减少;与对照组土壤样品相比,淋洗液pH降低利于增大硫酸盐型盐化土壤中镉的淋滤量,当pH值为中性时,镉的淋滤量减少;苏打型盐化土壤镉的淋洗效果与硫酸盐型土壤相似。模拟降水淋洗后,土壤中镉的形态发生明显变化,与淋洗前相比,土壤中镉的可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态的质量分数降低,随着淋洗液酸性的增加,降低幅度增大;镉的铁锰氧化态相对质量分数在淋洗后有所增加。     

柠檬酸对土壤养分的活化及对作物吸收Fe、P的影响

土壤pH值是影响石灰性土壤Fe、Zn、Mn等微量元素有效性的重要因素，利用土壤培养法，研究了不同浓度柠檬酸溶液对石灰性土壤的pH值以及对P、Fe、Mn、Zn等元素的活化效应。结果表明，浓度高于0．001mol／L的柠檬酸溶液培养土壤，可降低土壤pH值，增加土壤有效P、Fe、Mn、Zn等元素的质量分数。培养24h后，P、Fe、Mn、Zn等有效养分质量分数最高，随着培养时间的延长，有效养分的质量分数下降，活化效果减弱，土壤表现出一定的钝化效应。利用盆栽模拟滴灌施肥条件，柠檬酸溶液处理可显著促进花生、菜豆植株的生长，叶片SPAD读数增加，并提高植株对P、Fe元素的吸收量，因此滴灌施肥条件下，可考虑使用柠檬酸增加石灰性土壤根区微量元素的有效性。     

矽卡岩型钼矿尾砂中重金属Mo的淋滤实验研究

运用动态淋滤法实验研究了辽宁葫芦岛地区矽卡岩型辉钼矿浮选法产生的尾矿中重金属钼的淋滤行为(15 ℃和35 ℃,淋溶液pH值4～9).结果表明:淋滤液均呈碱性,钼的质量浓度为7.5～14.2 mg·L-1,淋滤累积质量为54～69 mg,占总钼的12.56%～16.54%;与Pb、Cu和Zn等重金属随酸性排水淋滤迁移不同,钼在碱性环境中具有较强迁移性;尾砂中斜长石和钠长石等矿物因具有较强的产碱能力形成了尾砂内部的碱性环境;尾矿中MoS2和MoO3在碱性环境下转化为MoO42-是迁移的主要机制.pH值为5～9时,淋滤累积质量与pH值正相关.因酸可溶态钼发生溶解,pH值为4淋滤累积质量大于pH值为5时的淋滤累积质量,排水仍为碱性.温度能够加速淋滤速率,35 ℃淋滤液中钼质量浓度比15 ℃的高7%～10%.因此,对该区尾砂应该设置标准尾矿库封存管理,否则将对环境造成严重影响.     

硫杆菌浸出废旧MH/Ni电池中重金属研究

生物淋滤法具有对环境友好、反应温和、运行成本低等优点,近年来主要用于回收难浸提矿石中有用金属及城市污泥有毒重金属脱除。应用氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌对废旧MH/Ni电池电极材料中重金属进行了生物淋滤处理可行性及工艺技术研究,考查了初始pH值、电极材料投加量、温度及底物单质硫添加量对金属Ni、Co浸出率的影响。试验结果表明:硫杆菌可以浸出电极材料中的重金属Ni和Co,初始pH值及温度对生物淋滤过程金属Ni、Co浸出率影响显著。在初始pH值1.0、电极材料质量分数为1.0%、温度30℃、底物单质硫质量浓度为4.0g·L-1条件下,经过20d生物淋滤,废旧MH/Ni电池中金属Ni和Co浸出率分别为95.7%和72.4%。     

厦门市大气降尘中重金属形态分布及生物有效性

采集了2012年11月至2013年1月期间厦门市大气降尘样品,用改进的BCR四步连续提取法分析了12种重金属元素(Ba、Ti、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Zn、Ni、Pb、Sr、V)的含量、赋存形态和生物有效性.结果显示,重金属元素四态含量之和均值(mg·kg~(-1))顺序为:Fe(43733)Zn(4495)Ti(2728)Ba(747)Mn(723)Cu(444.4)Sr(176)Cr(171)Pb(160)Ni(40.4)V(27.6)Co(11.2);Zn和Cu含量分别为我国土壤环境质量标准第二类标准限值(250和100 mg·kg~(-1))的18倍和4.4倍;除Fe、Ti、Ba、Cr和V外,大气降尘中其他元素生物有效态含量占有相当的比例(32.2%—88.6%).Zn、Sr主要以弱酸溶态存在,Pb主要以可还原态存在,Cu主要以可氧化态存在,其余元素主要以残渣态存在.大气降尘中重金属的平均生物有效性系数顺序为:Sr(0.87)Zn(0.85)Cu(0.80)Pb(0.67)Mn(0.50)Co(0.47)Ni(0.39)Ba(0.19)≈Cr(0.19)V(0.12)Fe(0.08)Ti(0.01),Ti、Fe、V、Cr和Ba为生物不可利用元素,Ni、Co、Mn和Pb为潜在生物可利用元素,Cu、Zn和Sr为生物可利用元素.     

安徽宿州地区石灰岩-土壤元素迁移及质量评价

通过野外采样及室内分析测试,对宿州石灰岩土壤质量状况、成土作用过程中元素迁移规律及影响因素进行研究.结果表明,宿州地区石灰岩土壤P、Sr较缺乏,K、Ca、Fe、Mn和Cu含量丰富,S、Zn含量适中;在岩石-土壤作用过程中,Ca、Cu和Sr元素亏损,其他元素全部富集;主成分分析提取4个主成分,解释累计总方差77.03%,其中元素Si、Zr、Ca、Ti、Al、K、Mn主要受控于自身化学行为(PC1);Rb、Fe、V、Th、Cr主要受区域环境影响(PC2);PC3和PC4分别对元素Pb、Sr、As和Cu、Zn有较高的贡献,暗示此两种因素为后期人类活动.     

铀在地表水中的主要迁移形式及其沉淀条件的模拟计算——以四川沱江流域绵远河为例

通过对沱江流域绵远河地表水系中化学成分分析,考察了铀及其他元素含量的空间分布特征.利用热力学方法计算了地表水系中U的迁移形式,及水体中不同U络合物的活度及比例.结果表明,地表水中铀主要以UO2(CO3)2-2形式迁移和存在,其次为UO2(CO3)0、UO2(CO3)4-3和UO2(OH)2.沱江流域绵远河水系自上游至下游各样品中U络合物活度百分比组成基本相同,U的溶解和迁移形式类似,物化性质(温度、压力、pH值、Eh等)没有发生明显变化.通过对影响U沉淀的物理化学条件的热力学计算,分析了铀在表生水体中的沉淀条件,较高的pH、Eh值将有利于U络合物在水系中稳定存在和迁移,而较低的pH、Eh值将会使水系中的U发生沉淀.     

粤西某硫铁矿尾矿库下农田土壤重金属的形态分布及生物有效性

硫化物矿床的开采,使得大量有毒有害重金属释放进入环境,给周围土壤、水体、植物、大气等造成了严重的环境问题.粤西某硫铁矿地处广东省西部,矿石的淋滤实验[1]表明,其所含微量元素的化学活动性极强,各元素的浸出比例均高于50%.矿石中的Cd含量较低,而Pb则相对较高[2].本文采用元素-铅同位素方法[3],对该研究土壤中的Cr、Cu、Mn、Ni     

西安市街尘中重金属赋存形态和污染特征分析

城市街尘是重金属等污染物质的依附载体,居民日常活动频繁接触使得污染物很容易进入人体,对居民健康危害极大,因此街尘污染控制受到广泛关注。为了开展街尘重金属污染状况及特征研究,针对西安市街尘聚集量较多的冬春季节,选择不同路况特征的8个区域作为街尘样品采样点,运用Tessier顺序提取法对样品中的重金属元素进行分步提取,采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定了街尘中镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)、锰(Mn)、铁(Fe)等6种重金属元素的含量及赋存形态。与陕西省土壤重金属环境背景值对比显示:8个采样点处,街尘中6种重金属元素含量均显著超过环境背景值,平均超出倍数分别为Cd49.6倍、Pb15.7倍、Zn8.1倍、Cu3.8倍、Mn2.5倍、Fe2.3倍。偏差分析显示:Cd含量受采样点环境影响较大,Fe在各点处较为均衡,其他元素略有差异;主干路和次干路段街尘中的Cd、Pb和Zn富集较支路严重,沥青路面上Cd和Cu积累高于水泥路面而Pb和Zn低于水泥路面。赋存形态分析发现:西安市街尘中,Cu主要以有机物结合态赋存,Fe和Zn主要以铁锰结合态赋存,Mn主要以铁锰结合态和有机结合态赋存,Pb主要以可交换态和铁锰结合态赋存,Cd主要以可交换态及碳酸盐结合态赋存。道路等级越高,其街尘重金属的可交换态和碳酸盐结合态比例也越高;沥青路面上更容易产生或聚集可交换态和碳酸盐结合态重金属。各重金属生物有效性顺序为:CdPbCuZnMnFe。     

有机酸对砖红壤的溶解及固定态磷素的活化

选择柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸4种土壤中常见有机酸为研究对象,研究了它们与砖红壤反应后,Fe、Al的溶出特征以及P的释放规律,并对上述反应的机制进行了探讨.结果表明,草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度随反应体系pH值升高而降低,但柠檬酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度则随反应体系pH值升高而增加.4种有机酸溶出土壤Fe的能力按草酸柠檬酸酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是络合溶解和还原溶解.溶液中Al的溶出量在4种有机酸-土壤体系中均随体系pH值升高而降低,且按草酸柠檬酸≈酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是质子溶解和络合溶解.有机酸对固定态磷素有明显活化效应,在草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸-土壤体系中,溶液中P浓度均随体系pH值升高而降低,但在柠檬酸-土壤体系中,则随体系pH值升高而增加.溶液中Al/P物质的量之比要远大于Fe/P物质的量之比,这表明土壤中P主要结合在铁氧化物表面,其活化与铁氧化物的溶解过程关系密切.此外,Al的存在对草酸活化固定态P有抑制作用。