均匀电场下多环芳烃在土壤中的迁移

当循环电解液流速为800 mL/h,电解液为无菌水时,电渗流流量、菲和芘在土壤中迁移量在电压梯度为1 V/cm作用下比电压梯度为0.5 V/cm时要多;电动注入表面活性剂Tween80和HPCD均可以提高菲和芘在土壤中的迁移,注入Tween80和HPCD浓度分别为500和1 000 mg/L时,相应地Phe提高5.8倍和11.7倍、芘提高2倍和3.4倍;而BaP在水中的溶解度太小,电场作用和电动注入表面活性剂对BaP在土壤中的迁移量影响很小。为建立电动修复有机污染物污染提供了技术基础。     

几种典型土壤对电动修复镉污染效果的影响

选择5种典型土壤进行了镉污染的电动修复研究。结果表明,经12 d电动修复后,黑土、潮土、红壤、水稻土和黄棕壤中镉的去除率依次为16.7%、21.0%、47.1%、10.7%和12.6%。红壤靠阳极附近Cd含量由初期435 mg·kg-1降至32.4 mg·kg-1,迁移率高达92.5%。黑土、红壤和潮土都维持了较高的电流强度和电渗流量,但由于红壤对碱的缓冲能力较强,修复效果最好。水稻土中电渗流量高,但由于电流低,镉的去除率不高,说明电动修复中电迁移作用强于电渗析。修复后,土壤中可交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉总量减少,残渣态镉总量增加,有机结合态在阳极附近总量减少、阴极附近总量增加。上述结论揭示了电动修复的土壤镉污染的主要机制,通过镉的运动轨迹和形态分布,可预测不同土壤的电动修复效果,同时能改变不同土壤的电动修复策略,为场地修复提供参考。     

分离式电解槽系统电动力学修复氟污染黏土

为解决氟污染土壤修复过程中不同形态的氟在电动力学作用下向土体中间迁移,导致修复后氟在电解槽中部累积所带来的去除率降低问题,采用自制的分离式电解槽系统,以去离子水作电解液,通过单因素实验,在0.5、1.0、1.5 V·cm-1修复电压下,对电动力学修复氟污染黏土的效果进行了研究。结果表明：分离式电解槽系统可有效修复氟污染黏土,土壤氟的去除率随着修复电压的升高而增大,最高可达61.86%;修复后各部分土壤氟含量差异较小,土壤中剩余氟没有出现累积现象;能量消耗随着修复电压的升高快速增加,而能量效率不断减小。实际应用电动力学技术修复氟污染土壤时,在考虑土壤氟去除率的同时要兼顾能量效率,以保证修复方案在经济上可行。     

土壤电动修复中菲迁移的数值模拟

针对菲污染土壤修复建模的问题,通过对电动力学作用下菲污染土壤的迁移现象的室内模拟实验,确定了影响菲迁移的电渗流、电迁移、对流和弥散4个主要过程,建立了电动力学作用下菲在污染土壤中的迁移模型;运用COMSOL Multiphysics 5.3软件结合迁移模型的各项方程和选取的参数对菲的迁移过程进行了模拟计算。结果表明：当孔隙率分别为0.33、0.38、0.43和0.48时,菲的最大迁移率分别为31.89%、34.78%、37.97%和41.74%;当电压从0.5 V·cm⁻¹增加至2 V·cm⁻¹的过程中,电渗流通量增大,最大迁移率可达到44.35%;修复区域的浓度均呈“碗状”分布,模拟计算得到在中间靠近阳极区域的菲的浓度达到最小值2.14 mol·m⁻³,迁移率最大为38%。模拟计算的菲迁移分布结果与实验所得结果相吻合,证明该模型用于电动修复多环芳烃污染土壤的适用性。     

高岭土模拟铜污染土壤电动力学修复

采用电动力学方法修复重金属污染土壤。研究中采用高岭土模拟铜污染土壤,结合电动力学修复理论,考察了不同电压、添加络合剂条件下铜的修复效果。结果表明,当电压强度为0．5V／cm时,最靠近阴极部分的土壤中Cu^2＋的C／C。为1．596,当电压强度为1V／cm时,C／C0为2．245,说明适当提高电压强度能够有效的增加Cu^2＋的迁移效果;土壤中未加入络合剂时,Cu^2＋大部分集中在第5段土壤中,C／C0为1．339,在土壤中加入络合剂以后Cu^2＋大部分集中在靠近阴极部分的土壤中,C／C。为1．716,说明在污染土壤中加入一定量的络合剂可以与Cu^2＋结合生成螯合物,提高Cu^2＋的迁移效果。     

Cd污染土壤的电动修复及其强化

为了提高电动修复镉污染土壤的效率,通过配制镉污染土壤,搭建电动修复实验装置,研究电场强度、电解液种类和添加膨润土对电动修复镉污染土壤中总Cd去除率的影响。结果表明,电动修复时间120 h,电场强度从2.5 V·cm-1增加至3 V·cm-1时,总Cd去除率增加10.62%,电场强度从3 V·cm-1增加到3.5 V·cm-1时,去除率增加1.87%;与柠檬酸为电解液对比,乙酸的总Cd去除率增加12.14%,总耗能增加62.13%,盐酸的总Cd去除率增加18.04%,总耗能增加了187.9%;乙酸为电解液,阴阳两极电解液循环与不循环相比总Cd去除率增加25.48%,能耗增加13.69%;在靠近阴极、中部及靠近阳极土壤中添加膨润土墙,总Cd去除率分别上升20.89%、18.22%、10.67%,能耗分别降低11.00%、13.43%、13.73%。循环电解液能有效减缓电阻极化和浓差极化现象并提高总镉去除率。电动修复联合膨润土吸附,能提高土壤中的总镉去除率,同时降低能耗。     

电动增强技术修复镉污染土壤及其修复机理

选择小分子有机酸——酒石酸、草酸作为增强试剂,研究在不同浓度小分子有机酸作用下,电动修复土壤重金属镉Cd（Ⅱ）的迁移和去除机制。实验中以胡敏素为吸附剂并将其以包裹的形式添加在在电动装置中,以乙酸-乙酸钠为电解液,同时在两极室之间循环电解液以控制土壤pH值变化。结果表明,电动修复技术促进了重金属的去除。小分子有机酸的加入使弱酸提取态的重金属镉Cd（Ⅱ）的去除率大大提高,可达67.07%。不同浓度的小分子有机酸对电动修复的促进效果不同,随着浓度的持续增加,电动修复效果降低。     

电动力耦合PRB技术修复POPs污染土壤

针对传统电动法修复土壤中持久性有机污染物（POPs）效率较低的问题,研究了电动力耦合渗透性反应墙（PRB）技术以提高污染物去除效率。以菲和2,4,6-三氯苯酚为目标污染物,铁碳混合物作为PRB填料,通过预实验确定了污染物的迁移方向及PRB的设置位置（靠近阴极）,探究最佳修复时间和电压梯度下人工配制模拟污染土壤中目标污染物的去除效果。结果表明：菲和2,4,6-三氯苯酚都是随着电渗流从阳极向阴极进行迁移。在电压梯度为1 V·cm-1,控制铁碳PRB的pH为4,铁碳质量比为6∶1的条件下,经过15 d的修复,菲总去除率可比传统电动力技术提高69.86%,2,4,6-三氯苯酚总去除率可比传统电动力技术提高71.53%。研究表明,电动力耦合PRB比传统电动力技术有明显的优势,在修复有机污染土壤方面具有良好的发展前景。     

铜污染土壤电动修复研究

应用实验方法研究了土壤重金属污染的电动力学修复方法,分析了土壤重金属污染物的迁移和变化特征。实验结果表明,在电场作用下土壤中重金属的浓度分布发生明显变化,使得大部分重金属能在电极附近富集而被去除。当实验的电场强度为0.5 V/cm时,在阳极附近土壤中铜的去除效率达到71.1%。阳极附近的pH值由开始时的6.8逐渐变小到4.4,而阴极附近则相反,由开始时的6.6逐渐增大到9.1,此外电动修复过程中电极附近的温度会发生相应的变化。     

铜污染土壤电动修复研究

应用实验方法研究了土壤重金属污染的电动力学修复方法,分析了土壤重金属污染物的迁移和变化特征。实验结果表明,在电场作用下土壤中重金属的浓度分布发生明显变化,使得大部分重金属能在电极附近富集而被去除。当实验的电场强度为0.5 V/cm时,在阳极附近土壤中铜的去除效率达到71.1%。阳极附近的pH值由开始时的6.8逐渐变小到4.4,而阴极附近则相反,由开始时的6.6逐渐增大到9.1,此外电动修复过程中电极附近的温度会发生相应的变化。     

铬污染土壤电动修复过程中典型阴离子的迁移特征

为揭示典型阴离子在电动修复六价铬污染土壤过程中的迁移行为,以人工配置的Cr (Ⅵ)污染蒙脱石模拟供试土壤,蒸馏水作为阴阳极电解液,在电压梯度为2 V·cm⁻¹的条件下进行电动修复实验;并分别对比分析各组实验的电流、pH、电导率、能量损耗参数的变化。结果表明,5种阴离子在土壤电动修复过程中的迁移顺序为：${{\rm{NO}}_3^ - \gt {\rm{Cr}}\left( {{\text{Ⅵ}}} \right) \approx {\rm{C}}{{\rm{l}}^ - } \gt {\rm{SO}}_4^{2 - } \gg {\rm{PO}}_4^{3-}}$。相比于酸性土壤,偏中性的土壤环境更利于Cr(Ⅵ)向阳极的迁移,而酸性土壤会导致电动修复过程能耗的增加,更容易产生聚焦现象。土壤中${{\rm{CO}}_3^{2 - }}$、OH⁻和${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的存在,能有效地缓解电动修复过程中产生的聚焦现象,而且能加速土壤中Cr(Ⅵ)的去除;${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的存在能将Cr(Ⅵ)的去除率提高到99.9%以上。本研究结果可为电动修复六价铬污染土壤电解液的选择提供参考。     

镉砷污染土壤修复技术的文献计量分析

为了解国内土壤镉砷污染修复技术研究现状和未来发展趋势,采用文献计量方法和可视化软件Citespace,结合关键词检索统计方法,使用CNKI全文数据库,检索1999—2019年土壤镉(Cd)和砷(As)污染修复技术相关论文15 301篇,并绘制了网络知识图谱。结果表明：1999—2012年为镉砷污染土壤修复技术文章低发期,2013—2015年发文量跌宕增长;2016—2019年我国镉砷污染土壤修复技术步入了快速发展阶段;在我国土壤镉砷修复领域研究中,植物修复是热点修复手段之一;从研究机构的分布来看,南北方有较大差异,南方地区的发文量大于北方地区。在此基础上,对未来镉砷污染土壤修复技术和发展方向进行了预测分析。可以看出,我国应不断发展多手段结合的联合修复技术,做好土壤镉砷污染修复预警与风险防控仍是未来的工作重点。以上分析结果可为镉砷污染土壤的修复提供借鉴和参考。     

柠檬酸对褐土中DTPA提取态铜、镉含量及对紫花苜蓿吸收铜、镉的影响

为了阐述有机酸对土壤中重金属生物有效性的影响,通过盆栽实验,研究了Cu、Cd复合污染下柠檬酸对褐土中二乙基三胺五乙酸(DTPA)提取态铜和镉含量的影响,并探讨了柠檬酸对植物吸收铜、镉的影响。结果表明,土壤中DT-PA-Cu含量随柠檬酸添加量的增加而减小,添加高浓度铜(Cu 1 000)处理中,DTPA-Cu含量减小更明显。在添加低铜浓度(Cu600)处理下,柠檬酸添加量为2和12 mmol/kg时,土壤DTPA-Cu含量随土壤镉含量的增加而增加,而柠檬酸含量为5mmol/kg时,DTPA-Cu含量在低镉处理(Cd 1)时含量最低。紫花苜蓿中铜含量随柠檬酸添加量的增加明显降低。土壤中DTPA-Cd含量随柠檬酸添加量的增加而减小,且随铜添加量的增加而降低。紫花苜蓿中的镉含量随柠檬酸添加量的增加先增加后减小;在相同柠檬酸添加量处理时,紫花苜蓿中镉的含量随镉含量的增加而增加;在低镉处理下,铜的加入对较低柠檬酸浓度时紫花苜蓿镉含量影响不明显,但柠檬酸浓度为12 mmol/kg时,紫花苜蓿中镉含量随铜添加量的增加而明显增加。     

电动与渗透反应格栅联合修复镉污染地下水实验

通过实验方法研究了地下水中镉污染的电动力学修复效果,并分析其迁移变化特征。实验结果表明,电动修复中由于阴阳两极的氧化还原反应造成电极附近pH值产生明显变化,其中阳极附近的pH值由开始时的7.0逐渐变小到6.8,而阴极附近则相反,由开始时6.9逐渐增大到9.1,表明土壤的酸碱条件变化明显。Cd浓度变化反映在自然渗透条件下含水层中重金属污染物的迁移能力较弱,阳极附近地下水中Cd的去除率仅8.4%,而在电场作用下地下水中重金属的浓度发生明显变化,使得重金属污染物能在电极附近富集而被去除,当实验电场强度为0.5 V/cm时,Cd在阴极的累积使得阳极附近地下水中去除率为72.9%,说明电动修复重金属Cd污染地下水的效果明显好于自然渗透状态。     

污染土壤电动修复及供能方式研究进展

污染土壤电动修复是一项新兴的绿色原位修复技术.其原理是在土壤上施加直流电场,利用电迁移和电渗流去除污染物.电动修复的效率主要受到土壤pH、Zeta电位以及土壤化学性质等因素影响.在研究中使用的供能方式有两种控制电位法和控制电流法.这两种供能方式有不同特点和应用范围.控制电压法在理论模型、酸碱增强法以及阳离子膜增强修复方面有着广泛应用;控制电流法在计算目标污染物的迁移数、电渗析修复法以及难溶性重金属污染物的修复中得到应用.     

酒石酸强化重金属复合污染模拟土壤电动修复过程及机理分析

为提高电动修复重金属复合污染土壤的效率,通过配制重金属复合污染模拟土壤,构建电动修复实验装置,利用2因素完全随机实验设计研究了酒石酸浓度和时间对重金属去除效果的影响;采用BCR法对土壤金属赋存形态进行了分析表征。结果表明：与对照相比,以酒石酸为电解液显著提高了重金属的去除率;重金属去除率受酒石酸浓度和修复时间影响显著;以0.05 mol·L⁻¹酒石酸为电解液修复120 h后,重金属去除效果最好,重金属总去除率为86.15%,Cu²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺的去除率分别为75.67%、98.11%、85.1%、70.75%和90.9%。BCR分析表明,酒石酸有助于提高土壤中弱酸提取态重金属含量,提高了重金属的迁移性能,从而有利于电动修复过程。     

化学淋洗与生物质炭稳定化联合修复镉污染土壤

为探讨土壤淋洗与生物质炭稳定化联合修复技术对镉（Cd）污染黄棕壤修复效果的影响,研究通过振荡淋洗实验、BCR 连续化学提取法和CaCl2 一次提取法,筛选确定污染土壤的最佳淋洗方案,并比较了淋洗修复、淋洗 + 稳定化修复技术对污染土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明：3种淋洗剂的淋洗效率强弱顺序为EDTA-2Na>HCl> 柠檬酸,最佳淋洗条件为0.12 mol·L-1 EDTA-2Na在固-液比1:4条件下振荡淋洗3h,Cd的洗脱率为81.3%;淋洗后土壤中Cd的有效态（F1+F2）百分比减少了51.0%,显著降低了污染土壤的重金属总量及其环境风险;相比于单一淋洗修复技术,EDTA-2Na在添加体积（V添加）为最佳淋洗体积（V最优）的80%时,淋洗后再加入3%玉米秸秆炭稳定化15 d的联合修复技术能够将土壤中有效态Cd含量（CaCl2-Cd）从8.13 mg·kg-1降低到0.42 mg·kg-1。因此,淋洗修复后施加玉米秸秆炭的联合修复技术,能够有效降低重金属污染土壤的生态环境风险,提高土壤环境质量。     

含磷材料修复铅、镉污染农田土壤效果及影响因素研究进展

含磷材料既可以通过吸附和离子交换、溶解和沉淀等机制稳定土壤中铅、镉等重金属,又能通过释磷作用提高土壤肥力,成为较有潜力的重金属污染农田土壤修复材料之一。对含磷材料修复铅、镉污染农田土壤的效果及影响因素进行总结发现,多数研究中含磷材料能够有效稳定土壤中的铅和镉,降低铅、镉有效态含量,同时部分研究发现含磷材料对土壤中铅、镉有活化效应;含磷材料对铅污染土壤的修复效果一般优于对镉污染土壤的修复效果;在土壤-植物系统中,含磷材料对植物中铅、镉含量的影响也不尽相同,影响因素包括土壤理化性质(pH、有机质等)、含磷材料种类、添加量及施加工艺(反应时间、搅拌方式等)。     

EDTA强化电动力学修复重金属复合污染土壤

在自制的电动力学装置中,研究多种重金属复合污染土壤的电动力学修复,通过在阴极添加络合剂EDTA来提高修复效率。实验结果表明,EDTA的引入提高了修复过程中的电流值,且EDTA与重金属的络合提高了污染物向电极液的迁移效率,从而强化了电动力学修复效果。在设定的浓度(0、0.01、0.02、0.05和0.1 mol/L)中,0.1 mol/L的EDTA具有最佳的修复效率。在此实验条件下,污染土壤中的总铜、总铅和总镉的去除率分别为90.2%、68.1%和95.1%。电动力学修复后,对土壤重金属进行化学形态分析,发现电动力学修复显著改变了土壤重金属存在形态,修复后土壤中的铜、铅、镉主要以较稳定的有机态和残余态形式存在,显著降低了对周边生物和环境的毒害。     

电动作用下铜(Ⅱ)-铬(Ⅵ)复合污染砂土中重金属的界面迁移规律

厘清污染物的界面迁移是实现污染控制的前提。以铜(Ⅱ)-铬(VI)复合污染砂土为研究对象,以电压梯度、砂土粒径及污染浓度为影响因素,研究电动驱动作用下复合重金属污染物的界面迁移规律。结果表明：重金属污染物的横向迁移方向取决于离子赋存状态所带电荷类型,纵向迁移方向取决于赋存形态及其摩尔质量双重作用;电动作用下带有相反电荷的物质复合污染时,各物质保持原始迁移方向,但各界面浓度趋于均匀化。横向迁移方面存在以协同作用为主导的局部拮抗现象,纵向迁移方面存在迁移减缓及物质共沉现象。铜和铬最佳迁出所对应的组合条件分别为：S₃ (粗砂)+0.750 V·cm^-1+50 mg·kg^-1和S₃ (粗砂)+1.125 V·cm^-1+200 mg·kg^-1。电压梯度是作为影响重金属迁移效率的主要外在因素,与大粒径及风险筛选值对应的浓度相匹配有利于重金属污染物在电动作用下的迁出。不同污染物的影响因素敏感度分布并不一致,建议复合污染土体的修复治理应针对污染物种类对主导因素进行细化。本研...