铁锰双金属材料在不同pH条件下对土壤As和重金属的稳定化作用

pH是影响土壤As和重金属赋存形态及稳定化过程的重要因素,本文以人工合成的铁锰双金属材料(FMBO)为研究对象,研究了其在不同pH条件下对3种As和重金属复合污染土壤的稳定化作用,同时探讨了材料添加对土壤pH和酸碱缓冲性的影响.结果表明,As、Pb元素分别在土壤pH 3~9的中性偏酸性条件、pH 5~10的中性偏碱性条件下较为稳定,Cd、Zn、Cu在pH为7~11的碱性条件下浸出浓度较低.在碱性条件下,FMBO材料自身稳定性及稳定化作用均优于酸性条件,在As和重金属稳定的最适pH范围内,随着材料添加量增加,稳定化效率逐渐升高,其对As、Pb、Cd、Zn、Cu的稳定化效率最高分别能达到92.7%、100%、97.0%、88.7%、82.7%.添加FMBO材料可使土壤pH值升高,并能够提高土壤的酸缓冲能力,对As和重金属的长期稳定性有促进作用,而对土壤碱缓冲作用影响较小.从浸出元素的相关关系可以看出,Fe元素对土壤中As的稳定性有重要作用,Pb、Cd、Zn、Cu的稳定性受土壤pH影响较大.     

铁锰氧化物与膨润土对锑-砷复合污染土壤的稳定化研究

通过室内土培实验,以Fe-Mn氧化物和膨润土为稳定化材料,研究材料配比、使用量同时稳定As和Sb的效果;结合稳定时间和形态分析,探讨材料的长效稳定性及作用机制。结果表明,Fe-Mn氧化物∶膨润土=4∶1的处理具有很好的稳定As和Sb的效果;当使用量为3%时,Sb和As水浸出降低率为55%和97%;随着时间的延长,As的稳定化效果未出现明显变化,而Sb的稳定化效果有所降低。形态分析结果表明,3%使用量的Fe-Mn氧化物∶膨润土=4∶1的处理使土壤中As和Sb由可交换态向残渣态转变,稳定性增强;Fe-Mn氧化物微观结构特征表明,其具有的较大比表面积和较强的氧化还原能力对As、Sb的稳定起了重要作用。因此,Fe-Mn氧化物和膨润土的优化使用,能修复As、Sb复合污染土壤。     

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.     

砷污染场地土壤的稳定化技术工程应用研究

基于3种砷污染水平的场地土壤(WSL、WSX及FZ)进行稳定化小试试验,比较Fe^Ⅱ/Mg复配型(F2M)、Ca/Fe复配型(CF)及MetaPro^©-ani(As)系列修复材料(MPA)对土壤中砷污染的稳定化效果,进一步分析了修复材料用量对稳定化效果的影响,并选择稳定化效果较优的材料进行工程化施工验证(基于FZS土壤样品),WSL、WSX、FZ及FZS土壤样品的砷污染程度依次为FZ>FZS>WSX>WSL。结果表明:对于低/中浓度砷污染土壤样品WSL和WSX,F2M和CF复配型修复材料在较低投加比条件下可达到较好的稳定化效果;对于高浓度砷污染土壤样品FZ,MPA系列修复材料的稳定化效果明显优于前2种复配型修复材料;对于高浓度砷污染土壤实际施工样品FZS,MPA系列修复材料在开放性施工条件下,可达到较理想的稳定化效果,其中,以MPA-Ⅰ型材料修复效果最佳。     

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。     

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.     

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。     

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。     

氟污染土壤稳定化材料的研究

以国内某电解铝厂氟污染土壤为研究对象,通过添加不同稳定化材料,分析氢氧化钙、氯化钙分别与钙镁磷肥(FCMP)、药剂A联用对土壤pH和氟浸出浓度的影响,探讨影响土壤氟浸出的机理和修复效果。实验结果表明：以氯化钙为代表的钙基材料与钙镁磷肥联用,可与土壤氟生成氟化钙、氟磷酸钙等沉淀,并影响土壤胶体、有机基团对F^-的吸附能力;与钙基材料单独使用相比,2种材料的联用可以增强对土壤中水溶态氟的稳定效果,大幅降低氟的浸出浓度;稳定化药剂A和氯化钙均为试验土壤的4%质量比时,供试土壤的氟浸出浓度能满足修复目标要求。综合考虑土壤pH变化对生成的氟化钙沉淀的影响、使用成本等因素,采用药剂A和氯化钙质量比为1:1,各自添加量为土壤质量的4%时,可以满足修复目标要求,且成本最低。     

沈阳某冶炼厂污染土壤中砷的稳定化研究

稳定化是一种相对经济有效的治理重金属污染土壤的方法。文章以沈阳某冶炼厂厂区旧址的重金属复合污染土壤为研究对象,通过向土壤中添加不同药剂,研究了不同碱性化学物质对土壤砷稳定化的效果。结果表明,碳酸钠和硫化钠的加入对土壤pH的贡献均较大,但使砷的浸出毒性增强,对土壤中砷的稳定起负作用;碳酸钙和多硫化钙对土壤中砷的稳定化效果也不明显;氧化钙的效果最好,使得该重污染土壤中砷的浸出毒性降低到危险废弃物毒性浸出标准(GB5085.3-1996)以内。     

场地土壤中有效态砷的稳定化处理及机理研究

分别以生石灰和亚铁盐作为辅助剂与稳定剂对2种砷污染的土壤进行稳定化处理,通过化学浸出、形态及结构研究,揭示土壤中有效砷的稳定效率和机理.结果表明,外源铁添加量与土壤砷含量(Fe/As)的物质的量比达到6:1~8:1,CaO投加比例为0.05%~0.1%(w/w)时,土壤中有效态砷的稳定效率超过85%.土壤有效砷的稳定化处理主要是将砷从非专性吸附态和专性吸附态转化为弱结晶的铁铝或铁锰水化氧化物结合态、结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态.稳定处理后2种污染土均有新物相羟砷铜矿(As2Cu5H4O12)生成.     

柠檬酸对重金属复合污染土壤的浸提效果研究

以浙江富阳某炼铜厂附近受Cd、Cu、Pb和Zn复合污染的土壤为研究对象,采用振荡、静置和超声3种不同浸提方式,通过研究柠檬酸在不同浸提方式下对重金属的去除效果,筛选出最佳柠檬酸浓度、处理时间及功率,并采用Tessier连续提取法分析浸提前后4种重金属形态变化.结果表明,柠檬酸对4种重金属均具有较好的去除效果,其中对Zn的去除效果最好,Cd的去除效果最差,而Cu和Pb的去除效果相当.Pb和Zn的去除率均随着柠檬酸浓度的增加而增加,但增幅随之减小,Cu的去除率则先增加后基本保持不变,而Cd的去除率变化不明显.综合考虑成本和浸提效果后,选用0.2 mol·L-1柠檬酸浸提2次为最优条件,最佳振荡时间和静置时间分别为4 h和24 h,最佳超声时间和功率分别为30 min和500 W.柠檬酸能够在很大程度上改变土壤中重金属的形态分布,主要去除以可交换态和碳酸盐结合态形式存在的Cd及以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态形式存在的Cu、Pb和Zn.通过对比3种浸提方式,在同等去除效果的前提下,静置浸提相比振荡浸提需要更长的时间,而将超声波应用于重金属污染土壤淋洗,所需时间较少,因此,超声波辅助浸提土壤中重金属是可行的,具有良好的应用前景.     

不同铁矿物对水稻土砷的稳定化效果及机制

水淹缺氧条件是驱动水稻土砷释放引起砷污染的主要原因,其中,铁矿物在砷的迁移转化过程中扮演重要的角色.为研究水铁矿、针铁矿和赤铁矿对水稻土砷的稳定化效果,分析了3种铁矿物对土壤溶液砷浓度的影响,采用土壤溶液中亚铁和总铁的浓度变化来评估不同铁矿物对砷的稳定化效果,并对3种铁矿物进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表征分析.结果表明,水铁矿具有最大的比表面积,为192.54m2·g-1,且微孔孔容达到0.069 cm3·g~(-1),针铁矿和赤铁矿依次减少,而3种铁矿物的结晶度以针铁矿最高,赤铁矿和水铁矿依次降低.施用水铁矿、针铁矿和赤铁矿均有效地降低了土壤溶液中砷的浓度,当添加量为2.0%(质量分数)时,土壤溶液中砷浓度分别降低62.55%、61.36%和55.16%.相关性分析表明,随着无定形铁含量的提高,其对砷的稳定化效果趋于显著,其中,土壤无定型铁与无定型结合态砷含量存在正相关关系(r=0.879,p=0.009),而与土壤溶液砷存在负相关关系(r=-0.895,p=0.006).     

铁锰氧化物在不同水分条件下对土壤As的稳定化作用

本文以铁锰氧化物(Fe-Mn,FM)为研究对象,评估其在不同水分条件下对我国南方3种砷(As)污染土壤的稳定化修复效果.结果表明,添加一定比例(质量分数30%)水分对于抑制土壤As的毒性浸出具有积极作用,但水分过高(淹水条件)则会引发As的大量活化释放.淹水条件下,FM对As污染土壤具有明显的应用优势,能使韶关、河池和常德这3种土壤毒性浸出质量浓度均显著下降99. 00%以上,使其土壤有效态As含量分别显著降低55. 40%、40. 05%和16. 92%,并增加专性和非专性吸附态As向水合铁铝氧化物结合态的稳定化. FM能使韶关、河池和常德土壤有效态磷(P)含量分别降低0. 60%～6. 67%、15. 74%～50. 00%和32. 48%～40. 39%,这有可能会限制缺P区域农产品对酸性或中性土壤的P摄取. FM对3种供试土壤p H值影响的变化幅度仅为0. 04～0. 07,对土壤环境的影响非常小. FM在我国淹水As污染土壤稳定化修复领域具有较好的应用前景.     

提高植物修复效率的技术途径与强化措施

通过物理、化学或生物学手段,从土壤、植物及其生境3个方面着手来提高植物去除土壤重金属能力是植物修复技术应用研究的重要方向.对国内外植物修复过程中所应用的强化手段与辅助措施进行了一定的研究,分别阐述了施肥、水分管理、耕作栽培、修复剂、生物技术等方法的作用机制及应用效果.今后,植物修复技术需针对有应用前景的超富集植物进行生境特征的系统研究,并着重开发高效、低风险的土壤修复剂,注重植物修复成套技术的工程应用研究.     

Practical performance and its effciency of arsenic removal from groundwater using Fe-Mn binary oxide

A treatment unit packed by granular adsorbent of Fe-Mn binary oxide incorporated into diatomite (FMBO(1:1)-diatomite) was studied to remove arsenic from anaerobic groundwater without any pre-treatment or post-treatment. The raw anaerobic groundwater containing 35-45 μg/L of arsenic was collected from suburb of Beijing. Arsenic(III) constituted roughly 60%-80% of the total arsenic content. Approximately 7,000 bed volumes (ratio of efluent volume to adsorbent volume) treated water with arsenic concentration b...     

淋洗剂在重金属污染土壤修复中的研究进展

针对镉/铅等一类重金属污染土壤、砷污染土壤,以及镉-铅-砷等复合污染土壤（三类不同重金属污染土壤）,就淋洗剂在污染土壤修复中的选用等问题进行综述.总的来看,对于镉/铅等一类重金属污染土壤,螯合剂的去除率较高.如GLDA（谷氨酸N,N-二乙酸）和柠檬酸等,不仅去除率高,而且环境较友好对于砷污染土壤,复合淋洗剂的去除效果比较显著,如NaOH-EDTA对As的去除率较高对于镉-铅-砷等复合污染土壤,复合淋洗剂则更能发挥其所含各类淋洗剂的优势.如NaOH-H₃PO₄与单一淋洗剂相比,对土壤中多种重金属的去除率均较高.笔者认为,同时对土壤中多种重金属均有较高去除率且二次污染较小的复合淋洗剂将是未来的研究重点.     

Practical performance and its efficiency of arsenic removal from groundwater using Fe-Mn binary oxide

A treatment unit packed by granular adsorbent of Fe-Mn binary oxide incorporated into diatomite (FMBO(1:1)-diatomite) was studied to remove arsenic from anaerobic groundwater without any pre-treatment or post-treatment. The raw anaerobic groundwater containing 35-45 μg/L of arsenic was collected from suburb of Beijing. Arsenic(III) constituted roughly 60%-80% of the total arsenic content. Approximately 7,000 bed volumes (ratio of efluent volume to adsorbent volume) treated water with arsenic concentration below 10 μg/L were produced in the operation period of four months. The regeneration of FMBO(1:1)-diatomite had been operated for 15 times. In the first stage, the regeneration process significantly improved the adsorption capacity of FMBO(1:1)-diatomite. With increased loading amount of Fe-Mn binary oxide, the adsorption capacity for arsenic decreased 20%-40%. Iron and manganese in anaerobic groundwater were oxidized and adsorptive filtrated by FMBO(1:1)-diatomite efficiently. The final concentrations of iron and manganese in efluents were nearly zero. The continued safe performance of the treatment units proved that adsorbent FMBO(1:1)-diatomite had high oxidation ability and exhibited strong adsorptive filtration.