Fenton预处理对城市污泥重金属形态及生物淋滤溶出影响

针对生物淋滤处理城市污泥重金属Cr、As和Pd的溶出效率较低的问题,采用芬顿(Fenton)氧化法对城市污泥进行预处理,考察Fenton氧化对污泥中重金属Cr、As和Pd赋存形态转化及后继生物淋滤过程溶出率的影响。实验结果表明,经pH=4.00、Fe~(2+)=1.00 g·L~(-1)、H_2O_2=9 g·L~(-1)的条件下Fenton预处理后,重金属Cr、As和Pb的存在形态均由稳定性较强的可氧化态和残渣态向不稳定的弱酸提取态和可还原态转化,其不稳定态比重分别由15%、30%、9%提高到了24%、41%、11%;生物淋滤实验结果显示,由于重金属形态变化,重金属Cr、As和Pb溶出率分别由52.71%、11.15%、33.19%提升至60.76%、24.32%、45.96%。Fenton预处理联合生物淋滤法提高了对重金属Cr、As和Pb的去除效果,有助于实现污泥的无害化处理处置。     

柴河铅锌尾矿中重金属铅、锌、镉的迁移特征

采用柱状淋滤实验模拟降水,研究柴河铅锌尾矿中重金属铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)的迁移特征。结果表明:无覆土层的尾矿柱(柱1)与含50cm覆土层的尾矿柱(柱2)淋滤液pH均在30d分别出现最低值5.86和6.67;在180d分别出现最高值7.85和7.89。柱1淋滤液中Pb、Zn、Cd最高质量浓度分别为0.053 0、5.980 0、0.009 4mg/L,均超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅳ类标准规定的限值。柱2淋滤液中Pb、Cd最高浓度符合GB 3838—2002的Ⅳ类标准,Zn最高浓度超过GB 3838—2002的Ⅳ类标准规定的限值。随着淋滤时间延长,柱2淋滤液中Pb、Zn、Cd浓度均低于柱1,说明表层覆土措施可减少尾矿中重金属淋失。经过柱状淋滤实验,柱2中40cm处Pb、Zn、Cd全量相比原覆土分别增加17.47%、23.37%、26.09%,表明下部尾矿层中的重金属可向上部覆土层迁移。     

生活垃圾焚烧飞灰重金属的受热特性

研究了飞灰重金属在不同煅烧温度下的挥发情况及其存在形态.结果表明:重金属挥发能力由强到弱依次为Hg＞Pb＞As、Cd＞Zn＞Cr、Ni、Cu;其中Hg、Pb、As和Cd属易挥发重金属,在1 150 ℃时几乎全部挥发;Zn属较易挥发重金属,1 150 ℃时的挥发率在40%～50%;Cr、Ni和Cu属难挥发重金属,在1 150 ℃的挥发率不超过10%;在400～1 150 ℃,随温度的升高,部分Zn、Hg、Cu、Pb、Cd、Ni和As由可溶态向残渣态、铁锰氧化态转化;在400～900 ℃,随温度的升高Cr可溶态比例减少,而在900～1 150 ℃,随温度的升高其可溶态比例增加.     

能源植物皇草对重金属的耐性及修复潜力

重金属污染及生态修复是环境和生态领域研究的热点和难点。皇草是重要的纤维素生物燃料和电力植物。选用皇草作为重金属污染土壤的修复植物,探讨皇草对重金属的耐性机理和对重金属污染土壤的修复效果。结果表明:皇草的株高和干重在Ni、As、Zn、Pb处理中显著高于对照处理或者与对照处理没有显著差异,但在Cr处理中显著低于对照处理。皇草在Ni、As、Zn、Pb和低浓度Cr污染土壤均能生产大量的生物质,每季产25.55~28.51 t·hm~(-2)鲜草和8.23~9.12 t·hm~(-2)干草。皇草叶片中MDA和POD的含量随着Cr、Ni、As和Pb浓度的升高有所增加,但CAT和SOD的活性表现出相反的趋势。在Zn的2个浓度梯度下,皇草叶片中的CAT、POD和SOD的活性均随着Zn浓度升高而下降。从重金属在皇草各器官分布来看,Cr、As和Pb的浓度为根叶茎;Ni和Zn为根茎叶。从重金属在植物叶片中的形态来看,Cr、Ni、Zn和Pb的盐酸提取态的含量较高。从重金属在亚细胞分布来看,Cr、As和Pb在皇草叶片亚细胞组分分布为细胞质细胞壁细胞器,Ni和Zn在皇草叶片亚细胞组分分布为细胞器细胞质细胞壁。皇草对重金属的富集系数和转运系数均小于1,对重金属的提取量较低,但其耐性强、生物量大,适合应用于土壤重金属污染的植物稳定技术。     

城市污泥重金属在高级厌氧消化工艺系统中的迁移转化及风险评价

采用改进的BCR连续提取法,研究了4座再生水厂高级厌氧消化系统中热水解和厌氧消化对污泥所含重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)赋存形态的影响,并利用风险评价指数法(RAC)和潜在生态风险指数法(PERI)评估了消化产物进行土地利用时的重金属迁移风险和潜在生态风险.结果显示,4座再生水厂热水解污泥中的...     

燃烧条件对灰渣中重金属元素形态的影响

根据改进了的BCR连续提取法,重金属元素形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态,实验研究了不同燃烧温度、空气流量和燃烧气氛对燃煤重金属(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb)的形态分布和挥发特性的影响规律。结果表明:在原煤和灰渣中,各重金属元素均主要以稳定的残渣态存在;8种重金属元素的挥发性难易程度顺序为Pb、Cd、ZnAs、Cr、Ni、CuMn;燃烧温度从650℃升至1 050℃过程中,各重金属元素4种存在形态的逸出率逐渐升高,逸出率最低增大幅度为20%,最高达60%;随空气流量的增大,重金属元素的有机物结合态和残渣态加速分解和挥发,各重金属元素的逸出率不断增大;除元素Mn和Ni较易于在贫氧气氛中挥发外,元素Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb均在富氧气氛中比较易于挥发气化。     

危险废物焚烧灰渣熔融过程中重金属元素热力学平衡计算

熔融固化是目前危废焚烧灰渣处置的有效方法之一。为了能够有效地控制熔融过程中重金属元素的迁移,采用HSC Chemistry软件模拟研究了重金属元素As、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等在熔融过程中的物质变化历程,考察了不同气氛、温度、氯化物种类的影响。结果表明:在还原性气氛下,As、Pb几乎100%以As S(g)和Pb S(g)的形式挥发进入气相;Zn主要以气态金属挥发,1 500℃时90.8%的Zn进入气相;Cu、Ni、Cr与灰渣中的Fe2O3、Al2O3等形成不易挥发的化合物,几乎完全被熔渣固化。氧化性气氛有利于各重金属元素的固化,除46.47%的Pb以Pb Cl2(g)、Pb Cl(g)、Pb O(g)的形式挥发外,其余重金属元素均能被固溶在渣中。与灰渣中Na Cl相比,Ca Cl2不影响As、Cr的平衡形态分布,但能促进Pb、Zn、Cu、Ni以气态氯化物的形式挥发进入气相,不利于重金属元素的固化。     

模拟酸雨对大宝山尾矿淋滤实验研究

在模拟酸雨作用下,研究了大宝山尾矿中重金属Cd、Pb及Mn的释放规律及动力学。结果表明,在淋滤液不同酸度(pH为5.6、4.8、3.0)条件下,不同重金属呈现出不同的释放规律。随着淋滤量的增加,淋出液pH逐渐上升;Cd和Mn的释放可分为快速释放和慢速释放2个阶段,Pb的释放速度一直相对稳定。随着淋滤液pH的降低,淋出液pH降低,重金属的释放量及释放速度增加;淋滤液pH对3种重金属释放的影响程度为Pb>Mn>Cd。Cd和Mn的释放可用准二级动力学方程及Elovich方程很好拟合,准二级动力学方程更优;Pb的释放可用双常数方程和零级动力学方程很好拟合。     

焦化废水处理过程外排污泥中重金属形态特征及其潜在环境风险

焦化废水处理过程所排放污泥中重金属的含量及化学形态是否构成环境风险将直接影响污泥处置方法的选择,为此,实验采用BCR顺序提取法分析了焦化废水处理站外排污泥中重金属(Cd、Hg、Pb、Cr、As、Ni、Zn、Cu和Mn)的形态特征,并采用地累积指数(Igeo)和潜在生态危害指数(RI)评价了重金属对土壤的潜在环境风险。研究结果表明:除Ni主要以可氧化态存在外,焦化废水外排污泥中其他几种重金属元素主要存在于残渣态,重金属元素的含量低于《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》中的控制限值;与城市污泥相比,焦化废水外排污泥具有低Pb、Cr、Zn、Cu含量,而高Cd、Hg、Mn含量的特点;基于Igeo和RI的评价结果,Cd和Hg是外排污泥中具有一定环境风险的元素,需要考虑其下游去向。焦化废水处理外排污泥中主要存在残渣态重金属成分,不表现为很高的环境风险,其处置应重点考虑其中有机污染物特别是POPs。     

雷州半岛土壤重金属分布特征及其污染评价

在雷州半岛采集了106个土壤表层样品,分析了其中8种重金属元素(Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、Hg和As)的全量.结果表明,雷州半岛土壤重金属污染由高到低排序为Ni＞Cr＞Hg＞Cu＞Zn＞Cd＞As＞Pb,Zn、Cd、As和Pb质量浓度均没有超标,Hg和Cu质量浓度超标率亦不高,但Ni和Cr平均质量浓度达49.81、87.13 mg/kg,高于国内外其他对照区域,超标率分别为25.47%和24.53%;重金属元素在雷州半岛各土壤利用类型中分布规律不明显,按4种主要土壤利用类型受重金属污染程度大小排序为甘蔗地＞果园土＞水田＞菜地;雷州半岛土壤综合污染指数总平均为0.970,土壤总体上尚清洁,重金属污染处于警戒水平;雷州半岛各区域中,徐闻、雷州两地土壤重金属质量浓度明显高于其他地区,其主要原因是徐闻、雷州两地成土母质主要为玄武岩,造成土壤Cr、Ni及其他重金属背景值较高.     

生物淋滤对城市污泥重金属去除及形态变化的影响研究

以氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)为淋滤菌,对城市污泥进行生物淋滤,考察淋滤过程中污泥重金属(Cu、Zn、Ni、Cr)的去除及其形态变化规律,并根据淋滤前后重金属形态分布探讨重金属的淋滤去除机制。结果表明,生物淋滤可有效去除城市污泥中的Cu、Zn和Ni,对Cr几乎没有去除。生物淋滤后,Cu、Zn、Ni、Cr 4种重金属的去除率分别为55.97%、47.66%、26.10%、2.10%。pH是影响Zn和Ni去除的主要因素,而Cu在低pH和高氧化还原电位(ORP)条件下更易去除。BCR形态分析表明,生物淋滤之后污泥中Cu、Zn和Ni的4种形态含量均发生了不同程度的改变,其生物有效性和迁移性得到有效控制。通过重金属形态变化规律间接得出,Cu的生物淋滤过程以直接机制为主,Zn和Ni的生物淋滤过程是直接机制和间接机制共同作用的结果。     

长荡湖沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为明确长荡湖重金属污染特征及生态风险,于2018年9月至2019年8月采集长荡湖入湖河流、湖泊水体及表层沉积物样品,分析8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg)含量,采用正定矩阵因子(PMF)模型和主成分分析多元线性回归(PCA-MLR)模型对湖泊重金属污染来源进行解析,评估长荡湖沉积物重金属污染程度及风险等级。结果表明,8种重金属有7种超出江苏省土壤环境本底值,秋季长荡湖沉积物中重金属含量普遍较低。Cr、Cd、Zn和Ni的分配系数较高,现阶段不易从沉积物中释放到水体中,但由于Cd多为可交换态且在沉积物中含量较大,因此仍具有从沉积物中释放到水体中的潜力;Cu、As和Hg的分配系数较低,具有从沉积物中释放到水体中的潜力。Hg、Cd、As和Cu污染来源中农业生产占比最高,Pb和Zn交通污染占比最高,Ni自然来源占比最高,Cr工业活动占比最高。长荡湖春季和夏季受重金属污染程度更高,Cd和Hg的生态风险较高,需重点关注。     

施用垃圾堆肥土壤重金属在不同温度和酸雨条件下的淋溶特征

采用淋洗法,研究了垃圾堆肥中重金属在不同温度与模拟酸雨条件下的淋溶特征。结果表明,随着淋洗次数的增加,淋洗液中Cd、Cr、Cu、Ni和Pb的含量都有很大程度的减少。Cd、Cr、Cu和Ni 4种金属在模拟酸雨的情况下淋出量明显高于蒸馏水的情况,增幅都在116%和351%之间,差异显著(P<0.05)或极显著(P<0.01),而酸雨对Pb的淋出影响较小。在酸雨淋洗下,重金属的淋出率在30℃时达到最大,其中Ni随着温度的变化相对较小。而在蒸馏水淋洗下,重金属的淋出率随着温度的变化相对平稳。此外,5种重金属的淋出率明显不同,其中Cr和Ni的淋出率相对较大,Pb最小。     

Cr、Ni、Cu和Cd在珠三角某区域工业污染场地包气带和潜水层中的迁移规律

为了探索污染场地"土壤-潜水含水层岩土-潜水"系统中同种重金属在3种环境介质中的定量关系和迁移规律,在珠三角某区域46个可能受Cr、Ni、Cu和Cd污染场地建设了61眼地下水监测井,同址采集61组表层(0~20 cm)土壤、潜水层岩土和潜水样品,并从3个污染场地采集了直径19 cm,高分别为103、81和79 cm的3个原状土柱,用于土柱淋溶实验,研究了土柱中Cr、Ni、Cu和Cd在垂直剖面上的形态分布特征和淋溶特征。结果表明:潜水中Cr、Ni、Cu和Cd含量与表层土壤和潜水层岩土中弱酸提取态含量间存在定量关系,最佳拟合函数均为三次函数,特别是Cr、Cu的函数有很好的相关性(决定系数R2均大于0.97)。每20 cm一层分析原状土柱中Cr、Ni、Cu和Cd的全量和形态分布,同种重金属在3个原状土柱表层土壤中全量和弱酸提取态含量占整个土柱比例均最高,均超过50%,土柱中Cr、Ni、Cu和Cd的全量和弱酸提取态含量随着土柱深度增加都明显减少。土柱淋溶实验结果表明,淋出液中Cr、Ni、Cu和Cd含量与表层弱酸提取态含量显著相关,黏粒含量高和阳离子交换量大的土壤对Cu的淋溶有抑制作用。建议在重金属污染场地调查和修复时,充分考虑弱酸提取态在"土壤-潜水含水层岩土-潜水"系统中的"桥梁"作用。     

基于地球化学标准化方法的平湖市农田土壤重金属污染评价

运用地球化学标准化方法评价浙江省平湖市农田土壤重金属污染状况.结果显示,约50%的农田土壤受到了重金属人为污染,其中除了5.6%的农田土壤受到了Hg中度人为污染外,其余均为轻微人为污染.每种重金属元素的地球化学基线值均可信,Cr、Pb、Cu、Zn、Ni和As与标准化元素Al线性相关性较好,而Hg和Cd与Al线性相关性不好,原因可能与后者受人类活动或土壤环境影响较大有关;多变量聚类分析结果表明,平湖市农田土壤重金属元素组成特征为Cd一族、Hg一族,而Cu、Pb、Ni、As、Cr和Zn为一组合族.     

污泥与煤、木屑燃烧过程中重金属排放特性研究

为了考察燃料燃烧过程中重金属的迁移转化规律,对污泥、煤与木屑及其混合物在不同温度下氧气中燃烧灰渣中的重金属元素进行分析。结果表明,燃料中重金属在高温燃烧时表现出不同的挥发特性,大部分元素随着温度的升高挥发率增加,其中Cd、Pb和Zn元素挥发性较强,Cr、Cu和Ni挥发性较弱。污泥与木屑混合燃烧灰渣仍以污泥灰为主,重金属含量与污泥灰相近,污泥中混入煤后使灰中大部分重金属含量有所降低。燃烧过程会改变重金属存在形态,污泥与煤原料中以酸溶态和可还原态存在的重金属含量较高,具有较强的生物有效性和迁移性,而燃烧灰渣中酸溶态和可还原态含量显著下降,混合燃烧灰渣中除As外的其他重金属几乎全部以残渣态存在,其含量达到90％以上,焚烧过程有效降低了燃料灰渣中重金属的生物毒性。     

黄石市冬/春季大气PM_(10)中重金属形态特征研究

采用三级序列提取程序分离黄石市黄石港区、西塞山区、大冶市、阳新县PM10中的不同形态重金属,并使用电感耦合等离子体质谱对分离后液体中8种重金属(Cu、Cd、Zn、Cr、As、Pb、Ni、Co)的含量进行测定。同时,将传统金属生物有效性系数(k)进行加权,从而以重金属生物有效性综合系数(K)直观表征4个区域空气PM10中重金属对人体健康的危害程度。结果表明:(1)As为黄石市主要重金属污染物,冬季西赛山区As的质量分数为85.5%。(2)黄石港区PM10中冬季Cu、Zn、Cd、Pb和春季Cu、Cr、Pb,西塞山区PM10中冬季Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、Co和春季Zn、Cd、Cr、Pb、Ni、Co,大冶市PM10中冬季Cu、Zn、Pb、Ni和春季Cd、As、Pb,阳新县PM10中冬季Zn、Cd、As、Pb和春季Zn、Cd、Pb,其k均大于0.2,对当地居民的健康存在潜在风险或风险。综合评价,阳新县冬季和大冶市春季的大气重金属污染较严重,其K分别为0.544和0.340,对人体健康风险较大。     

南京仙林地区大气PM2.5中金属化学形态分析及其风险评估

采用四步连续提取法提取不同季节南京仙林地区PM_(2.5)中不同化学形态的金属组分。结果显示:(1)PM_(2.5)日均值平均为84.93μg/m3,75%的样品超过了《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中PM_(2.5)日均值二级标准值(75μg/m~3)。(2)PM_(2.5)中Fe、Zn和Pb浓度最高,As和Cd浓度最低。(3)Zn、Cd和Mn主要以弱酸提取态(F1)存在,Pb以可还原态(F2)为主,As主要以F1和F2存在,Ni和Cr以F1和可氧化态(F3)为主,Cu主要为F1、F2、F3,Fe和Ti大部分以残渣态(F4)存在。(4)Zn具有非常高的环境风险,Cd、As、Cu和Mn均表现出高风险,Pb、Ni和Cr具有中等风险,Fe、Ti具有低风险。(5)对于儿童,Cr具有潜在致癌风险;对于成人,As和Cr具有潜在致癌风险。     

调理剂对堆肥产品重金属生物有效性的影响

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素,因此,研究污泥堆肥化处理过程中重金属生物有效性,对污泥的农用具有重要意义。实验以城市污泥为原料,以菌菇渣和秸秆为调理剂,设置4个处理:A(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.4∶0.025)、B(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.3∶0.025)、C(污泥∶秸秆=1∶0.12)和D(污泥∶秸秆=1∶0.09),进行好氧堆肥实验,采用BCR顺序提取法测定各种形态的重金属,研究堆肥前后重金属形态的变化规律。结果表明,城市污泥中Cu、Ni、Pb和Cr主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低,而Zn和Cd主要以酸溶态和可还原态存在,生物有效性较高;堆肥过程显著降低了Cu、Zn、Ni和Pb的生物有效性,并改变了Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd的形态分布,使污泥中的Cu、Zn、Ni、Pb和Cd向着更稳定的可氧化态或残渣态转变;污泥经过堆肥处理后,Cu、Zn和Ni 3种重金属生物有效性关系为:ABCD,与其他处理相比,处理A残渣态的Pb和Cr增加比例较多,综合来看,处理A对重金属生物有效性的降低最为明显,重金属钝化效果最佳。     

常德市柳叶湖表层沉积物重金属元素分布特征及潜在生态风险评价

柳叶湖表层沉积物中重金属的状况对洞庭湖流域生态环境具有重要影响。对该区域内31个采样点表层沉积物中重金属的含量及形态进行监测和分析,同时采用潜在生态风险指数法和健康风险评价模型进行风险评价。结果表明：(1)重金属平均值均高于洞庭湖水系水体沉积物重金属元素背景值。参考《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018),Cd可能存在污染风险。(2)Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni来源相似,Mn有单独的来源,As有多个来源。(2)表层沉积物中As、Cr、Cu、Zn、Ni主要以残渣态为主,Cd和Mn主要是以弱酸可提取态和可还原态为主,Pb主要以可还原态为主。(3)Cd的单项潜在生态风险指数为57.0,属于中等风险,其他7种重金属均属于轻微风险。8种重金属的综合潜在生态风险指数为100.8,属于轻微风险。(4)成人、儿童的致癌、非致癌总风险处于可接受范围,且儿童的致癌、非致癌总风险指数均高于成人。As的致癌风险指数大于Cd; Zn的非致癌风险指数最低,而Cr最高。