粉煤灰处理酸性矿山废水的研究

采用粉煤灰处理酸性矿山废水,研究了不同条件下粉煤灰对酸性矿山废水中Fe、Mn、Zn和Cu的去除效果,并对比了粉煤灰对酸性矿山废水及含单一重金属离子溶液中各金属的去除效果。结果表明,当废水中Fe、Mn、Zn和Cu初始质量浓度分别为655.8、362.3、79.4和57.13 mg/L,初始p H值为10,反应温度为25℃时,在300 m L废水中加入15 g粉煤灰,反应60 min后,Fe、Mn、Zn和Cu去除率均达到99.48%以上,废水中Fe、Mn、Zn和Cu残留质量浓度分别为0.06、1.57、0和0.03 mg/L,均低于国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)。粉煤灰处理酸性矿山废水,Zn2+和Cu2+对Fe2+和Mn2+的去除表现出抑制作用,而Fe2+和Mn2+对Zn2+和Cu2+表现出强化去除作用。     

模拟酸雨对泉州市交通区表层土壤重金属淋溶的累积释放特征

用模拟酸雨动态淋溶试验方法和改进的BCR四步提取法研究泉州市交通繁忙区表层土壤中重金属的溶出规律及形态变化,用ICP-AES测定浸出液中Ti、Zn、Co、Ni、V、Fe、Mn、Cr、Cu、Pb、Cd和As的含量。结果表明大部分重金属元素(Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb)累积释放量随模拟酸雨pH值的降低而增加。对土壤中金属释放过程进行数学方程拟合后发现,应用双常数速率方程能更好地描述V、Co和Ni的释放规律,抛物线方程则能更好地描述Zn的释放过程,修正Elovich方程能更好地描述Ti、Cr、Mn、Fe、Cu和Pb的释放过程,而双常数速率方程和抛物线方程均能很好地描述As、Cd的释放过程。对比淋溶前后重金属形态分布,发现淋溶后土壤中Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb的生物有效态比例有所增加,而V、Cd和As的生物有效态比例略有降低。     

膨润土-白云石复合吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附性能

针对煤矿排出的大量含重金属离子的酸性矿山废水污染问题,采用自制膨润土-白云石复合颗粒吸附剂对含Fe2+和Mn2+的酸性矿山废水进行吸附试验研究。结果表明:膨润土-白云石复合颗粒吸附剂释放总碱度达118.39mg/g(以CaCO3计),可中和酸性矿山废水;随着废水中Fe2+和Mn2+浓度增加,膨润土复合颗粒吸附剂的吸附量在不断增加,且大于原膨润土颗粒吸附剂;建立了膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附等温式和吸附动力学方程式:膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+的吸附符合BET吸附,对Mn2+的吸附符合Freundlich吸附,对Fe2+、Mn2+的吸附动力学均符合准二级动力学。膨润土-白云石复合颗粒吸附剂既能释放碱度、又对Fe2+和Mn2+具有优良的吸附性能,可作为处理含重金属离子酸性矿山废水的绿色环保矿物材料应用于实际。     

混合煤矿酸性水中金属元素的迁移行为

煤矿酸性水在与其它矿井水混合的过程中,pH由2.76升至3.85,高浓度的Fe离子形成新的胶体沉淀,并与悬浮颗粒物共同影响煤矿酸性水中金属离子的迁移特性。在煤矿酸性水混合实验中,Fe、Cr和Pb离子最终浓度比理论平均浓度分别降低了45%、38%和28%,比实验初始浓度分别降低了3.2%、3.8%和52.4%;而Al、Mn、Cu、Zn、As、Cd、Co、Ni和Cs离子最终浓度均高于理论平均浓度和实验初始浓度。实验结果表明:酸性矿井水中的悬浮颗粒物在溶液离子强度降低时向混合溶液中释放了Al、Mn、Cu、Zn、As、Cd、Co、Ni和Cs;然而悬浮颗粒物和新生成的Fe胶体对Cr和Pb具有强烈地吸附作用。     

广西河池锑冶炼区周边苔藓对大气重金属的记录

借助苔藓对广西河池锑冶炼区周边大气中的10种重金属(Sb、Pb、As、Cu、Cd、Mn、Fe、Al、Ba、Sr)的分布迁移规律进行了研究. 结果表明:苔藓可有效反映重金属的沉降. 苔藓中w(Sb)、w(Pb)、w(As)和w(Cd)的范围分别为41.0～5.77×103、1.05×102～1.39×104、25.0～1.07×103和8.00～263 mg/kg,分别是背景值的1.5～213.6、24.5～322.5、3.6～1 980.9和3.2～105.2倍. 元素相关性的主成分分析表明,Sb、Pb、As、Cd和Cu为密切相关的一类元素,来源于原料矿石的冶炼排放;Mn、Fe和Al为第2类,主要来源于燃料煤的释放,此外,Mn还可能来源于城市气溶胶的输送和水泥厂的排放;Ba与Sr为第3类,来源与扬尘有关. 随着采样点与冶炼厂烟囱距离的增加,w(Sb)、w(Pb)、w(As)、w(Cu)和w(Cd)呈非线性下降,可用方程y=ae-x拟合. w(Sb)与w(Pb)的衰减速率相似,而w(As)衰减要快于二者.      

外源有机酸添加对风化煤矸石污染释放及重金属有效性的影响

为评价不同类型有机酸对风化煤矸石污染释放的影响,通过在风化煤矸石中添加不同种类的外源有机酸(腐殖酸、柠檬酸、草酸、水杨酸)进行处理,分析稳定7d后煤矸石浸出液的特征污染组分及TCLP提取态重金属含量。结果表明:对照处理组的风化煤矸石浸出液具有典型的酸性矿山废水特征。添加少量柠檬酸、草酸和水杨酸能显著(p0.05)降低风化煤矸石浸出液的pH和Eh值、明显增加浸出液的盐度、亚铁、总铁和硫酸盐含量,然而腐殖酸处理对浸出液pH、EC、Eh无明显影响,且可降低浸出液硫酸盐含量。少量外源有机酸添加均能不同程度促进风化煤矸石中Fe、Mn、Cu、Zn元素溶出,其中水杨酸处理对4种金属元素的溶出量较大。然而4种外源有机酸处理则能有效抑制Pb溶出,其中柠檬酸、水杨酸处理抑制效果最明显。有机酸添加对风化煤矸石的重金属有效性影响表现为4种外源有机酸处理均能明显增加风化煤矸石中Mn元素的有效性,降低Zn元素的有效性,但对Fe元素的有效性影响不明显。4种外源有机酸添加对煤矸石中Cu元素有效性具有不同程度的影响,其中腐殖酸、草酸处理能明显降低Cu元素有效性,而柠檬酸和水杨酸处理则明显增加Cu的有效性。     

珊瑚钨锡矿硅质尾矿中Cd、As、Zn、F富集迁移及环境污染

硅质尾矿在释放中性矿山废水(NMD)时所伴生的多元素复合污染问题值得重视。本文以桂东北珊瑚矿尾矿作为研究对象,通过分析该尾矿的组构、元素富集及迁移特性,筛选出主要污染元素,并探讨尾矿胶结层对元素富集迁移的影响。结果表明:(1)该尾矿中Cd、As、Zn及F富集程度较高、可交换态含量(易迁移释放量)较大,是主要的污染元素,而Cu、Pb、Tl产生污染的可能性较小;(2)胶结层对重金属具有再富集作用,但其对可交换态Cd、As(Tl)再富集明显,而对可交换态Cu、Pb、Zn再富集则不明显。胶结层中次生伊利石、石膏等胶结物趋向于吸附富集活性可交换态Cd、As。这表明该尾矿可能迁移释放出含Cd、As浓度较高的NMD。研究表明,硅质尾矿风化释出NMD的同时,可能伴生Cd、As、Zn等重金属以及F的复合污染。     

矿山酸性废水与垃圾焚烧飞灰耦合稳定化处理技术研究

利用垃圾焚烧飞灰和矿山酸性废水的酸碱性进行耦合共处理。通过多段法调节酸碱性使重金属沉淀分离,矿山酸性废水中重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、As的处理效果较好,去除率均达到70%以上;垃圾焚烧飞灰通过磷酸盐+水泥固化/稳定化后,《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)要求,可资源化利用或安全填埋。     

典型铅锌矿流域土壤重金属累积与分布的影响因素分析

以桂北地区阳朔铅锌矿流域为研究对象,对其流域内表层土壤中9种重金属元素(Zn、 Pb、 Cd、 Fe、 Mn、 Cu、 Cr、 Sb和As)的全量和形态,以及5种土壤性质指标(pH、电导率、阳离子交换量、有机质和粒径)进行分析测定.综合运用相关性分析、冗余分析(RDA)和地理探测器揭示土壤重金属累积与分布的主控因素.在土壤样本分析数据中,As、 Cd、 Fe、 Cu、 Mn、 Pb和Zn含量平均值均超过背景值,其中Cd、 Mn、 Pb和Zn分别是背景值的4.01、 3.15、 5.53和9.72倍,表明其在表层土壤中明显富集;在分布上具有较为明显的空间差异,在冲洪积扇堆积区(1～6号)高于其他区域(7～9号). Pb和Mn可利用态占比(K)分别为48.8%和57.2%,生物可利用性较大,潜在迁移能力一般(PMI分别为0.015～0.068和0.036～0.082);Zn和Cu可利用态占比(K)分别为30.9%和16.8%,且中等利用态占比(Z)分别为10.9%和13.6%,有一定生物可利用性,但Zn迁移能力较强(PMI为0.160～0.203),Cu潜在迁移能力一般(PMI为0.017...     

南方泛黑水库Fe、Mn及硫化物的迁移规律研究:以南宁天雹水库为例

Fe和Mn是氧化还原敏感元素,厌氧与有氧均会造成Fe、Mn及硫化物沉积物释放和形态转化,导致水质恶化,目前鲜有研究将泛黑与Fe、Mn及硫化物迁移规律耦合。选取广西壮族自治区南宁天雹水库为研究对象,于2018年3-12月对水库不同深度进行采样,分析水库水质的季节性变化特征以及对Fe、Mn、硫化物迁移转化规律的影响。结果表明:热分层结构主要受气温变化影响,分层期温跃层形成导致垂向理化性质差异,形成底部低温厌氧环境。独特的红土壤结构使Fe和Mn具有更强的内源释放能力,在降雨冲刷及长期厌氧影响下Fe和Mn底层大量释放,浓度达到0.76,1.47 mg/L,高浓度Fe抑制了硫化物释放（0.005 mg/L）。泛黑期分层破坏引发垂向对流混合,复氧使Fe、Mn及硫化物形态转化,向上迁移同步产生FeS、MnS等致黑物质,触发表层产生泛黑现象,后续开展黑水触发机制与物质甄别研究是解决泛黑问题的关键。     

富含黄铁矿的煤矸石中碳酸盐影响其风化淋溶性质的研究

富含黄铁矿的煤矸石在风化淋溶过程中，碳酸盐含量不仅控制其风化程度，而且控制淋溶液的酸度。风化淋溶实验结果表明，Ｆｅ的淋溶量主要受控于酸度，而Ｍｎ＾２＋与ＳＯ４＾２－的淋溶量主要取决于其风化程度。     

高砷煤矿废水对表层岩溶水水质的影响

矿业开发过程对水环境的影响是严重的,而表层岩溶水是喀斯特地区居民的主要水源之一,具有典型的脆弱性. 因此,研究酸性矿山水对岩溶水质的影响尤为重要. 以兴仁县交乐高砷煤矿区为例,从水化学角度研究高砷煤矿废水对矿区周边表层岩溶水水质的影响. 结果表明:酸性矿山排水中ρ(SO₄2-)和溶解态金属中ρ(Cd),ρ(Cu),ρ(Zn),ρ(Mn)和ρ(Fe)高,pH低;矿山废水主要影响下游溪流地表水及其流经的岩溶管道水体的水质,对当地居民的正常使用影响较大;pH沿溪流方向逐渐升高,而水体中主要离子浓度呈不同程度的降低趋势;与酸性矿山排水没有水力联系的周边支流及泉点目前尚未受到影响.      

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%.      

浸泡淋滤作用下煤矸石重金属元素的释放规律及特征研究

为探究天然煤矸石在雨水浸泡淋滤作用下重金属元素的释放规律及特征,通过扫描电镜(SEM)对天然煤矸石进行表征以观察其淋滤前后的微观形貌,借助X射线衍射(XRD)技术测定煤矸石淋滤前后的矿物成分组成及变化情况.结合模拟降水连续静态浸泡与动态淋滤试验,考察在不同固液比、粒径、pH、土壤介质条件下煤矸石中重金属元素的释放规律与特性.结果表明：(1)淋滤后的煤矸石表面凹凸结构较多,淋滤前后煤矸石中各矿物相含量差异较小.(2)As、Mn的浸出浓度均较高,最大释放率大小表现为As>Cd>Cu≈Ni>Mn>Cr>Zn>Pb. As的累积释放对周边土壤环境以及地下水产生不利影响的风险较高.(3)连续动态淋滤试验在pH为3时,Mn、Cu、Zn、Ni的累积释放量明显较高,As、Cr在中性条件下的累积释放量高于在酸性条件下.引入土壤介质这一因素后,Cr、As的累积释放量均明显减少,这两种重金属元素均呈现出在土壤中积累的状态.研究显示：对于相同煤矸石堆存量,降雨量越大,重金属的释放总量越高,固液比为1∶20时,As释放量最高可达2.822μg/L;Cr、As呈现出在土壤中积累...     

贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统中细菌群落结构及功能分析

煤矿酸性废水引起的水环境污染问题在贵州日益突出.以贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统（碳酸盐岩反应介质）为研究对象,采用高通量测序MiSeq技术,分析该系统中细菌群落结构的沿程变化特征及其功能.结果表明:①变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和蓝细菌门（Cyanobacteria）等广泛分布于反应系统,其中变形菌门和绿弯菌门为主要优势菌门,而蓝细菌门大多（90.95%）存在于反应池悬浮物中.②细菌群落结构受沉积物中重金属浓度影响,尤其Fe、Ni、As和Pb浓度的影响较为显著.细菌群落在系统前端（进水沟渠和反应池）和后端（沉淀池和人工湿地）存在明显差异,随反应系统处理进程,细菌α-多样性指数在沉积物中沿程增加.③废水中85%以上的Fe在多级复氧反应池中被去除,同时具备铁氧化能力的细菌〔披毛菌属（Gallionella）和Sideroxydans等〕和铁还原细菌〔地杆菌属（Geobacter）和红育菌属（Rhodoferax）等〕大多存在于多级复氧反应池沉积物中.④人工湿地对废水中Mn有很好的去除作用,湿地沉积物和植物根际土壤中铁锰氧化物富集生物土微菌属（Pedomicrobium）（8.38%±1.51%）和硝化螺旋菌属（Nitrospira）（14.75%±0.46%）丰度明显高于多级复氧反应池.研究显示,在以碳酸盐岩为主要反应介质的“多级复氧反应池+垂直流人工湿地”联合处理酸性矿山废水过程中,污染物去除机理除碳酸盐岩中和沉淀作用外,生物氧化和生物还原作用也值得关注.      

模拟湿地植物根系分泌物对酸性矿山废水沉淀物中Fe、Mn释放及形态的影响

为研究人工湿地处理酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)系统中植物根系分泌物对根际环境沉淀物中Fe、Mn活性的影响,评估人工湿地处理AMD时对Fe、Mn固持作用的稳定性及可靠性,选用植物根系分泌物中常见的柠檬酸、苹果酸及草酸来模拟植物根系分泌物对沉淀物中Fe、Mn的释放及形态影响。结果表明:3种有机酸对根际环境沉淀物中Fe、Mn的释放均产生不同程度的影响,相同浓度下的有机酸对Fe的影响顺序为:柠檬酸>苹果酸>草酸,对Mn的影响顺序为:柠檬酸>草酸>苹果酸。随着有机酸浓度的增加,沉淀物中Fe、Mn的释放量逐渐增加,且Fe的释放量大于Mn。形态分析结果表明,在有机酸参与前沉淀物中Fe、Mn主要以可还原态形式存在,当添加3种不同浓度的有机酸后,沉淀物中的可还原态Fe、Mn极不稳定,易向可交换态发生转变,而残渣态与可氧化态则较为稳定,说明沉淀物中残渣态与可氧化态的Fe、Mn在人工湿地中是Fe、Mn去除的重要途径。     

铅锌矿周边岩溶流域重金属污染及健康风险评价

水质是岩溶区可持续发展中最重要的环境问题之一.为探讨铅锌矿周边岩溶流域重金属污染及健康风险,采集了思的河岩溶流域河水和地下水样品18组,测定了9种重金属的浓度（Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、As、Cr和Sr）,采用了主成分分析、相关分析、水质指数、内梅罗综合污染指数、危害商和危害指数进行分析.结果表明,思的河水呈微碱性,河水中Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、As和Sr浓度距离尾矿库越远其浓度越低.主成分分析和相关分析表明,思的河岩溶流域的重金属主要来自矿山废水的排放（55.42%）、碳酸岩风化溶解（21.41%）和人类活动（14.72%）.河水中82%的样品为优质水,地下水样均为优质水,河水中内梅罗综合污染指数为4.12,属于强污染级,所有危害指数均在1以下.Pb、Zn、As、Cd和Cr是思的河岩溶流域内有潜在威胁的金属.重金属进入岩溶管道后浓度发生了明显变化,表明岩溶含水层特有性质影响着重金属浓度的空间变化.研究结果可为思的河流域和类似岩溶水流域的水资源污染防治和人类健康保护提供数据参考.     

Environmental investigation of bio-modification of steel slag through microbially induced carbonate precipitation

Steel slag (SS) is one of byproduct of steel manufacture industry. The environmental concerns of SS may limit their re-use in different applications. The goal of this study was to investigate the leaching behavior of metals from SS before and after treated by microbially induced carbonate precipitation (MICP). Toxicity characteristic leaching procedure, synthetic precipitation leaching procedure and water leaching tests were performed to evaluate the leaching behavior of major elements (Fe, Mg and Ca) and trace elements (Ba, Cu and Mn) in three scenarios. The concentrations of leaching metals increased with the content of SS. After it reached the peak concentration, the leaching concentration decreased with the content of SS. The leachability of all elements concerned in this study was below 0.5%. The carbonate generated from the MICP process contributed to the low leachability of metals. After bio-modified by MICP process, the leaching concentrations of Ba from TCLP, SPLP and WLT tests were below 2.0 mg/L, which was the limit in drinking water regulated by U.S. EPA. The concentrations of Cu leached out from MICP-treated SS-sand samples were below 1.3 mg/L which is the limit regulated by national secondary drinking water. Compared with the regulations of U.S.EPA and Mississippi Department of Environment Quality (MDEQ), MICP-treated samples were classified as non-hazardous materials with respects to the leaching of metals. Meanwhile, maximum contaminant limits regulated by U.S.EPA states that MICP-treated SS are eco-friendly materials that can be reused as construction materials.     

固体添加剂对煤气化过程中痕量元素的控制研究

基于改进的地球化学富集因子(MGEF),采用氢化物发生器和原子荧光光谱法联用(HD-AFS)和电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)测定了原煤和气化产生的灰焦中AS、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Hg、Pb、V、Se、Sr、Zn12种痕量元素含量,研究了石灰石、白云石、碳酸钠3种固体添加剂对痕量元素的控制规律,发现不同添加剂对痕量元素具有不同的抑制效果．向煤中添加石灰石和白云石后,几乎所有痕量元素在灰焦中的MGEF都增加．石灰石分解形成的CaO对AS、Co、Cr、Se、Zn的吸附既有物理吸附,也有化学吸附;对Cd、Cu、Hg、Pb、V、Sr的吸附主要是物理吸附,并且CaO对Cd、Cu、V的吸附能力大于Hg、Pb、Sr．白云石对AS、Co、Cr、Hg、Pb、V、Zn的抑制效果比石灰石好,但对Cu、Se、Sr抑制效果不及石灰石．向煤中添加碳酸钠后,灰焦中AS、Cd、Cr、Pb、Se的MGEF减少,Zn的MGEF增加,Co、Cu、Hg、V、Sr的MGEF变化不大．