钡渣的污染特性与资源化利用风险研究

通过化学反应原理分析和典型企业现场调查,分析了碳酸钡行业钡渣的产生节点和产排污系数,采用硫酸硝酸法、NEN 7371和NEN 7375方法分析钡渣及其建材产品的污染特性,并构建钡渣免烧砖的场景模拟,评估钡渣资源化再利用过程的环境风险。结果表明：碳化还原法工艺中钡渣的产排污系数高达0.8;钡渣中钡的浸出浓度超过危险废物浸出毒性标准限值数十倍;钡渣生产的免烧砖若直接用于建造饮用水储水池,则钡的释放会对人体健康造成较大风险。     

铬铁渣重金属浸出特性及环境风险研究

含有重金属的铬铁渣露天堆存、填埋处置和资源化利用过程均可能存在环境风险。以重庆某铬铁合金冶炼厂铬铁渣样品为例,采用国家标准浸出方法进行浸出试验研究。结果表明：水淬渣、干渣和陈渣中V、Cr、Mn、Ni、Zn、As、Se、Ba等重金属的浸出浓度均低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》的浓度限值,其中Cr的浸出浓度分别为0.033 8、0.012 2和0.027 8 mg/L。铬铁渣属于一般工业固体废物,可按照一般工业固体废物进行填埋处置,其资源化产品的环境风险也应引起重视。     

典型简易锌浸出渣堆场土壤重金属污染特征研究

选择四川雅安地区某简易锌浸出渣堆场作为研究对象,通过描述性统计分析、污染特征对比、多元统计分析和污染物空间分布表征等方法,对堆场土壤重金属污染特征进行识别分析。结果表明：堆场土壤中Zn、Pb、Cd和As含量明显高于对照点和风险筛选值,平均值分别达到对照点的27.33、25.22、24.24和22.11倍;堆场土壤中Zn、Cd和Mn具有较高的可迁移性,而As、Sb和Pb等重金属迁移性则相对较差,浸出液中Zn、Cd浓度普遍达到危险废物水平;场地土壤中As、Cd、Pb、Zn、Cu、Hg和Sb之间均存在显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）的相关性,Mn与Cd、Zn之间存在极显著（P<0.01）的相关性,Ni、V、Cr和Co则与其他重金属间相关程度相对较小;堆场重金属污染物主要随水迁移扩散,并在渣库内低洼处聚集;随深度增加,堆场土壤pH呈递增趋势,Zn、Cd、Pb、As、Hg、Cu和Sb含量总体呈递减趋势,重金属污染物主要积累在场地表层1～2 m的人工填土层中。     

硫酸渣的基本特性及其利用

本文通过实验室对硫酸渣主要物化特性的研究,发现它为类雪花状的疏松多孔集合体,吸水性强。若用于烧结生产则不利于烧结矿的产量和质量的提高;但适宜用于球团矿生产,尤其经简易处理所得的铁精渣,更适宜用于炼铁球团矿。     

铅锌矿区土壤重金属污染特征及污染风险评价

为研究铅锌矿区土壤重金属的环境污染特征并评价其风险,以湖南某铅锌矿区土壤为研究对象,利用X射线衍射谱(X-ray diffraction,XRD)分析土壤矿物组成,在微波消解土壤样品后采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）检测重金属浓度,利用欧洲共同体修正（BCR）法分析土壤中重金属赋存形态;最后开展了土壤重金属污染潜在环境风险评价。结果表明：矿区土壤成分主要包括石英、长石、高岭石、蒙脱石等;土壤重金属污染水平由大到小为Zn＞Pb＞Ni＞Cd＞Cu＞Cr＞As;土壤重金属中以残渣态存在所占比例最高的元素是Ni,酸可提取态比例最高的是Zn;土壤重金属的污染指数及潜在生态风险指数整体偏高,单因子污染指数最高的元素是Cd,内梅罗综合污染指数为1 472.98;环境风险系数最高的重金属元素为Cd,环境风险综合指数（RI）高达25 380.63,超过高生态风险阈值211.51倍。     

钒渣中钒的浸出特性

对制钒浸出工序进行研究,了解钒渣中钒残留比率及钒含量的变化范围,并对随州、竹山、郧西等地钒厂在不同生产工艺、不同堆放深度、不同排渣年份条件下的钒渣中钒的浸出特性进行了研究。结果表明,渣样中钒含量分布于3.5mg/L～30mg/L,钒在渣中残留比约为4.5%～5.6%,钠化焙烧渣钒含量高于钙化焙烧渣。与砷毒性的类比结果说明,不能排除钒渣属于危险废物的可能。     

重金属污染土烧制水泥的模拟实验

采集湖南株洲某冶炼厂周边的土壤进行水泥烧制实验,结果表明:土壤中的重金属含量较高,其化学组成与普通黏土类似,可以代替水泥窑硅质原料。素土在100~900℃持续加热60 min后,挥发高峰为300℃以上,且随着温度的升高,重金属在残渣中的含量逐步减少,可以直接进入配料系统。添加污染土后烧制的水泥熟料,其抗压强度和抗折强度符合普通硅酸盐水泥熟料的要求。添加污染土后,水泥熟料中的f-Ca O含量降低,说明添加重金属含量较高的污染土有助于熟料烧成。     

地块尺度重金属污染风险耕地安全利用区划方法

耕地安全利用是保证粮食安全,实现生态文明建设的重要举措之一.为解决污染风险耕地安全利用与修复治理过程中技术措施选择盲目的问题,在重庆市黔江区鹅池镇采集表层土壤样品244件和水稻-根系土样品100套,在分析土壤和水稻中Cd、Hg、Pb、As和Cr这5种重金属含量及土壤中氧化物、有机质和pH等指标的基础上,利用多元回归和地统计分析法建立预测模型,并为地块赋值,结合地块中土壤和水稻中重金属全量、土壤重金属有效态及土壤pH,给出相应的地块尺度耕地安全利用建议.结果表明,研究区土壤以酸性和强酸性为主,Cd超过土壤污染风险筛选值和管制值的比例分别为33.61%和2.05%,Cd有效态占比为60%,水稻Cd超标率为28%,研究区存在明显Cd的生态风险.土壤Cd有效态主要受到土壤Cd全量和pH的影响,水稻中Cd的富集主要受到土壤有机质、Mn和CaO含量的影响.区划结果显示,研究区土壤以优先保护类为主,占比为59.30%;安全利用类占比为40.44%,其中安全利用（IAa）、安全利用（IAb）、安全利用（IBa）、安全利用（IIAa）、安全利用（IIAb）、安全利用（IIBa）占比分别为19.49%、8.01%、1.43%、7.04%、1.41%和3.06%;严格管控类占比为0.26%.该方法将土壤及农产品的安全风险相结合,并针对性给出安全利用建议,为因地制宜地开展受污染耕地安全利用工作提供了方法参考.     

铜矿弃渣场下游农田土壤重金属污染特征及健康风险评价

以江西省某铜矿弃渣场拦渣坝下游农田土壤为研究对象,对3个地块(1 ^#、2 ^#和3 ^#)土壤中重金属Cu、Pb、Cd、As和Sb污染现状进行分析和评价。结果表明:3个地块土壤中各重金属平均浓度均高于江西省土壤背景值,其中1 ^#地块Cu、Cd和3 ^#地块Cu、Sb、As的平均浓度均超过GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》水田风险筛选值(pH<6.5);1 ^#、2 ^#、3 ^#地块的尼梅罗综合指数(P_综)分别为11.30、1.25、2.95,分属重度、轻度和中度污染水平;地累积指数法评价结果表明,1 ^#和3 ^#地块土壤均受到不同程度的Cu、Cd、Sb、Pb、As污染,2 ^#地块土壤受到不同程度的Cu、Pb、Sb、As污染;健康风险分析表明,3个地块土壤对成人和儿童均无非致癌风险,对儿童的致癌风险均超过美国国家环境保护局规定的最大可接受限值(1.0×10 ^-4),其中1 ^#和3 ^#地块土壤对成人的致癌风险也超过最大可接受限值,存在不可接受的致癌风险,3种致癌重金属的致癌风险(CR)表现为As>Cd>Pb,且3种暴露途径对致癌风险的贡献为口腔>皮肤>呼吸。     

亚氨基二琥珀酸修复重金属污染土壤及环境风险削减评估

以亚氨基二琥珀酸（ISA）为洗脱剂,考察ISA投加量、洗脱液pH值、反应时间和土液比对Cd、Pb和Zn去除率影响,通过Box-Behnken多因素设计法优化最佳洗脱条件,并采用涵盖土壤重金属残留量、浸出浓度和毒性的综合环境风险法评估修复效果.结果表明,ISA对Cd、Pb和Zn去除率随其浓度增加而增加;ISA浓度为50mmol/L时,对矿山污染土壤中Cd、Pb和Zn去除率达到11.83%、34.26%和20.96%;对污染农田土壤中Cd、Pb和Zn去除率达到48.89%、57.08%和81.80%.增加反应时间和洗脱液酸性有助于提高ISA对Cd、Pb和Zn去除率.随土液比减低,Cd、Pb和Zn去除率呈上升趋势.ISA去除Cd、Pb和Zn最佳条件为：ISA浓度70mmol/L、洗脱液pH4.0和反应时间120min,预测矿山土壤和污染农田土壤中Cd、Pb和Zn总去除率最大分别为32.58%和93.16%.ISA大幅度降低水溶态、可交换态和碳酸盐结合态Cd、Pb和Zn残留量,从而削减矿山土壤和污染农田土壤中Cd、Pb和Zn总环境风险达50.81%和87.13%.亚氨基二琥珀酸可有效去除污染土壤中重金属并降低残留重金属的环境风险,是一种潜在材料可用于土壤重金属污染修复.     

污泥飞灰中重金属不同浸出方法比较及综合毒性评价

通过高精度气流分级机对污泥飞灰进行粒径分级:1μm、1~2.5μm、2.5~10μm、10~50μm、50μm.采用HJT299-2007-硫酸硝酸法,HJ557-2009-水平振荡法,美国EPA的毒性浸出方法 TCLP,欧盟危险废物鉴别浸出标准(EN12457-3)对不同粒径飞灰中重金属浸出毒性进行对比研究,根据浸出结果建立了一种重金属浸出综合毒性的评价方法.结果表明,飞灰中的重金属含量及浸出量随飞灰粒径的增加而降低,其中重金属Zn和Cu在TCLP浸出方法中的1μm粒径段的浸出含量最高,分别为107.34 mg·kg~(-1)和318 mg·kg~(-1).TCLP法和硫酸硝酸法的重金属浸出量远高于欧盟(EN12457-3)和水平振荡法.根据比较重金属总体污染毒性指数OPTI值的大小,发现10μm的飞灰的OPTI值远大于10μm的飞灰的OPTI值,说明粒径小于10μm的飞灰更具有毒性,危害性更大.     

锌冶炼废渣重金属在地块土壤中的垂向迁移特征及归趋

为探讨冶炼废渣中重金属对土壤及地下水的影响,开展了90 d持续和间歇淋溶下锌挥发窑渣浸出液中重金属在场地剖面土柱的迁移模拟实验,分析淋出液Cd、 Cu、 Pb和Zn浓度及其在土壤剖面的累积、赋存形态和粒径分布特征,并探讨重金属在土壤剖面滞留机制.结果表明,土柱淋出液重金属浓度在淋溶初期达到峰值后迅速降低,Cd浓度超过《地下水环境质量标准》(GB/T 14848-2017)Ⅳ类水质限值(0.1 mg·L^-1),地下水存在Cd污染风险.剖面土壤对废渣中重金属固持量大,Cd、 Cu、 Pb和Zn主要累积在浅层土壤(0～10 cm),分别为淋溶前土壤的237～429、 1.25～16.2、 1.38～2.31和1.79～3.17倍;持续淋溶下废渣重金属较间歇淋溶的迁移距离较长,Cd在土柱深层有明显累积.土壤粗颗粒(0.5～2.0 mm)对Cd、 Cu和Zn累积总量的贡献率较大,而Pb更易累积在<0.25 mm粒径.BCR顺序提取结果显示,浅层土壤累积的Cd、 Cu和Zn主要以弱酸提取态为主,占比分别高达62.4%～76.7%、 72.0%～95.8%和67.6%～8...     

赤泥重金属和放射性元素的毒性浸出和生物可给性

以烧结法和拜耳法生产工艺中产生的赤泥为研究材料,对其重金属和放射性元素含量进行分析,并对两种赤泥中重金属和放射性元素浸出效果进行对比研究.结果表明:两种赤泥显现出不同的理化性质.赤泥中不同重金属的含量差别较大,其中烧结法和拜耳法赤泥中As、Pb、Cr的总含量分别为256.73、120.14、828.02 mg/kg和182.82、165.83、1 043.96 mg/kg,超过我国GB 15618—1995《土壤环境质量标准》.两种赤泥中Zn、As、Pb、Mn、Ni和Th等主要以残渣态的形式存在,可交换态较少,其TCLP浸出量与其存在于交换态金属含量相近.在PBET试验中,胃部消化阶段进行到1 h时,重金属(Cu、Zn除外)及放射性元素的浸出量达到最大,小肠阶段的浸出量明显降低,在胃部消化阶段1 h时拜耳法和烧结法赤泥Pb的浸出率分别达到95.28%和97.80%,表明赤泥中的重金属及放射性元素对人体存在着较大的潜在风险.      

不锈钢电极对重金属污染土壤的强化电动修复及电极腐蚀结晶现象与机制

电极腐蚀和盐分结晶是制约土壤电动修复技术工程化应用的重要难题.本研究选择不锈钢作为电极,采用去离子水(DW)、柠檬酸(CA)和聚天冬氨酸(PASP)作为电解液,对Pb、Cu污染土壤进行强化电动修复,考察了重金属去除作用及影响因素,探讨了电极腐蚀和盐分结晶现象与机制.结果表明,在电场作用下,土壤中的Ca会迁向阴极在碱性条件下形成CaCO_3和Ca(OH)_2晶体,降低了电极的导电性;PASP对不锈钢电极有明显的缓蚀作用,CA和PASP都能明显地破坏CaCO_3晶体的形成,但无法对Ca(OH)_2晶体形成有效的破坏;CA和PASP都能促进土壤中Pb的去除,但PASP对Cu去除强化作用不明显,而CA对Cu的去除强化作用非常显著;不锈钢配合不同的缓蚀剂、增强剂联合使用,可以作为电动修复技术工程化应用的电极选择.     

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.      

不同粒径垃圾焚烧飞灰重金属毒性浸出及生物可给性

对城市生活垃圾焚烧飞灰的化学性质和粒径分级毒性进行分析研究,并采用美国EPA的毒性浸出程序TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)、欧盟危险废物鉴别浸出标准(EN12457-2)、逐级浸出程序SEP(sequential extraction procedure)与体外模拟实验方法 PBET(physiologically based extraction test)对不同粒径的焚烧飞灰中重金属浸出效果进行对比研究.结果表明,焚烧飞灰的主要组成元素为Ca、Si、Al、Mg、Fe、Na和K;58.7%的飞灰粒径分布在38~106μm,粒径小于150μm的焚烧飞灰占总量的90%以上.重金属Cu、Pb和Cd等在各粒径飞灰中主要以残渣态的形式存在,可交换态较少.TCLP结果证实,除As和V外,Zn、Cu和Pb的浸出量随飞灰粒径的减小呈先增大后减少的趋势,粒径在38~106μm下Zn的浸出量最大为547 mg·kg~(-1),而采用欧盟浸出标准,所有粒径飞灰的重金属浸出量都较低.PBET实验中Zn、Pb、Cu和As的浸取浓度分别达3 270、339、335和16.8 mg·kg~(-1),其结果显著高于TCLP重金属浸出量,说明焚烧飞灰中重金属对于人体具有潜在的生物有效性.     

不同 pH 浸提条件对生活垃圾焚烧炉渣重金属浸出影响研究

生活垃圾焚烧炉渣富集了大量重金属,对环境有严重影响。对生活垃圾焚烧炉渣以（ HJ／T 299－2007）硫酸硝酸法浸提,在不同的pH浸提条件下对炉渣中重金属浸出特性进行了实验研究。结果表明重金属浸出量随着浸出pH的下降有明显上升趋势,尤其在酸性条件下有明显提升。炉渣在酸雨长期浸泡下会浸出大量重金属,对周边土壤及地下水造成严重影响。     

滩涂土壤淋洗过程中盐分变化及其对重金属的影响

通过对滩涂土壤的淋洗实验,对在不同脱盐阶段,土壤孔隙水的盐分离子与土壤中各重金属含量及各重金属不同形态的含量进行监测与分析.结果表明,不同脱盐阶段的土壤孔隙水,淋洗后较淋洗前各盐分离子的下降率分别为：Na^＋80.3%、K^＋73.5%、Mg^2＋86.6%、Ca^2＋90%、Cl^-81.8%、SO4^2-98.2%...     

锑矿采选固废与冶炼废渣的化学特性及重金属溶出特性

对锑矿区采选固废和冶炼废渣的化学成分及在模拟酸雨不同pH值下的溶出特性进行研究。结果表明,采矿废石、浮选尾矿渣、鼓风炉炉渣及鼓风炉燃烧残渣都含有Sb、V等重金属污染物,其中鼓风炉炉渣Sb含量最高,达1.22 g/kg,溶出率为0.355%;采矿废石中Sb的含量最低,为0.34 g/kg,溶出率最高达到10.391%,说明锑矿区废渣和冶炼固废中的重金属释放与固废的重金属含量不成正比。浸出实验表明,锑矿采矿废石浸出液Sb浓度达到3.55 mg/L,超过贵州省环境污染物Sb的排放标准(0.5 mg/L)7.11倍;锑矿鼓风炉燃烧残渣浸出液Sb浓度为3.11 mg/L,超过标准6.23倍。因此锑矿区露天堆放的固体废物,经酸雨淋溶浸泡产生的废液会污染周边水体,可能对周边生态和居民造成危害。