重金属铜离子在分层土壤中的迁移机制

以重金属铜离子为研究对象,设计了包含黏土防护层、壤土运移层、竹炭(碳粉)净化层组成的复杂室内大土柱(直径Φ=280 mm)模型。在重金属铜离子运移试验研究的基础上,着重分析了铜离子在具有复杂分层结构土柱模型中的迁移规律。结果表明,黏土对铜离子的吸附阻滞作用显著高于壤土,阻滞效率在91%左右。经黏土阻滞后,碳粉净化层与壤土层自净效率约占7.5%,显著降低了模型出口铜离子残余量(可降至总量的0.45%)。对设计研究模型,试验结果充分体现出黏土吸附阻滞作用为主、碳粉净化作用为辅的显著特性。因此,如将此理念推广至地下水环境保护实践,则可简称之为"以防为主,以治为辅"的地下水环境保护理念。     

饱和非饱和分层土壤中铁离子运移试验

建立了由黏土、砂壤土、细砂组成的饱和非饱和分层大型土槽试验模型,以研究铁离子在饱和非饱和分层土壤中的迁移规律.结果表明,铁的迁移转化规律与分层土壤的分布顺序密切相关.同一时刻同一水平面上的点,离污染源越远,质量浓度越低;同一竖直剖面上的点,从上至下,质量浓度越来越高.铁在细砂、砂壤土、黏土中的迁移能力依次递减.水力梯度2.5％的条件下,铁在细砂层、砂壤土层、黏土层中运移1 m分别需要1 224h、2200 h、3605 h.     

重金属在氧化沟式污水处理工艺中的迁移转化

对焦作市污水处理厂各操作单元的污水和污泥进行了24 h连续采样,并测定了重金属元素镉、铬、砷、铅、镍、铜、锌、锰的含量、形态及去除率。结果表明,污水处理厂进水中各重金属元素总量的差别很大,其中镉质量浓度最低,锌质量浓度最高;二沉池出水中铅质量浓度最低,锌质量浓度最高。污水处理厂进水和二沉池出水中各重金属元素总量随时间变化有所波动,日变异系数在11.4%~88.9%。二沉池出水满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》对重金属质量浓度的要求。该厂污水处理工艺对于各重金属元素总量的去除率在25.4%~99.5%,其中锰、砷和镍的去除率较低(40%),铅、镉、铬去除率较高(90%)。现有污水处理工艺去除的主要是以颗粒态形式存在的重金属元素,去除过程主要发生在二级处理工段,现有工艺对除铜以外的溶解态重金属没有明显的去除效果。与进水相比,二沉池出水中各重金属元素溶解态占总量的比例均有不同程度的提高。沉砂池污泥中各重金属元素质量比在(0.88±1.08)~(867.7±321.8)mg/kg,压滤污泥中各元素质量比在(2.98±2.15)~(2587±225.3)mg/kg。与沉砂池污泥相比,压滤污泥中各元素质量比更稳定。压滤污泥中重金属质量比均满足国家标准(GB 18918—2002)规定的污泥农用(碱性土壤)限值要求。     

成层土壤中氨氮入渗迁移试验研究

垃圾填埋场渗滤液是造成土壤和地下水污染的重要来源,其中氨氮含量非常高,是垃圾渗滤液的主要污染物之一.为了寻求垃圾填埋场防渗与污染控制设计的理论依据,把握氨氮在地基中的迁移机理,将垃圾填埋场渗滤液的运移概化为渗滤液在垂直方向上的不同性质成层土壤中入渗迁移.通过大型土柱室内试验,研究了设有黏土防渗层的饱和-非饱和成层土壤中氨氮入渗迁移规律.提出了氨氮在黏土防渗层及非饱和黏土层中的吸附特性及在迁移过程中发生的三氮转化反应规律.氨氮质量浓度随土柱深度的增加而逐渐减少.在还原环境中,氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐的比例很小,硝化细菌活动性不强.总结了影响氨氮迁移和转换的影响因素,土壤的性质(成分)对氨氮的吸附作用影响最显著.     

微生物促进植物修复重金属污染土壤机制研究进展

归纳总结了近10年来微生物促进植物修复重金属污染土壤的主要机制,包括微生物促进修复植物生长的耐性机制和影响植物提取/固定重金属的积累机制,并展望了今后的研究重点。对微生物促进机制的研究有助于更好地掌握及实施微生物-植物联合修复技术,进而提高污染土壤的修复效率。     

铀在黄壤中的胶体迁移研究

利用南方某核生产企业所在地表层黄土和深层黄土,对铀进行了胶体迁移的批试验,分析了溶液中胶体量、胶体载铀量及其影响因素。结果表明,表层土壤较深层土壤产生更多的胶体,单位胶体的载铀量与接触的铀质量浓度呈正相关。铀在胶体上的吸附量与pH值呈非线性关系,表层土单位胶体的载铀量最大为0.17 mg/g,出现在pH=6.0左右;深层土单位胶体的载铀量存在峰值0.51 mg/g,出现在pH=5.0左右。振荡时间对胶体量影响很小,对胶体的载铀量有影响。外加离子和腐殖质会影响土壤胶体量及胶体的载铀量。     

Co在某极低放废物填埋场土壤中的迁移行为初步研究

选择某拟建填埋场土壤为研究对象,研究Co在土壤中的静态分配试验和动态迁移,以评价场址的安全性。结果表明:初始质量浓度为5 mg/L时,Co的Kd值为753 mL/g,土壤对Co的吸附模式符合Freundlich模式;核素初始质量浓度的升高导致静态试验Kd值增大;静态试验与动态试验的相互印证说明,可以通过动态试验较好地预测核素在极低放填埋场中的迁移速度;Co在该土壤中的迁移速度小于0.24 m/a,Co在进入地表水前已经衰变至非常低的水平,不会对生物圈造成污染。     

百菌清在马铃薯中的最终残留及土壤中消解动态研究

为评价百菌清在马铃薯上的使用安全性及土壤中的消解动态残留,建立了百菌清在马铃薯及土壤中的残留分析方法,2016—2017年在湖南长沙和河北石家庄两地进行了720 g/L百菌清悬浮剂在马铃薯上的施用,分析了其有效成分百菌清在马铃薯上的消解动态和最终残留。马铃薯、土壤样品用体积比为1∶1的丙酮-乙腈的混合液振荡提取,提取液经盐析、浓缩后用乙腈定容,气相色谱法检测。结果表明,在添加水平为0. 02 mg/kg、0. 20 mg/kg和2. 00 mg/kg时,马铃薯中百菌清残留量检测方法的添加回收率为81. 1%～110. 5%,相对标准偏差(RSD)为4. 4%～11. 9%;土壤中百菌清残留量检测方法的添加回收率为82. 4%～111. 6%,RSD为6. 3%～10. 9%。百菌清在马铃薯上以高剂量(3 240. 0 g/hm~2)、低剂量(2 160. 0 g/hm~2) 2个剂量分别施药3次和4次,最后一次施药后7 d、14 d、21 d的马铃薯的最大残留量均值分别为0. 084 mg/kg、0. 026 mg/kg、0. 020 mg/kg。百菌清在土壤中的残留消解动态规律符合一级动力学反应模型,其消解半衰期为3. 63～8. 35 d,在土壤环境中较易降解。     

基于灰色关联分析理论的典型区域土壤重金属污染评价研究

选择包头作为研究区,实地调研获得221个土壤试样,利用原子荧光光谱法和等离子体质谱法测试得到样品中8种重金属质量比。利用灰色关联分析,建立土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn与污染等级的关联度,结合Kriging空间插值方法对土壤污染等级的空间分布进行研究。统计结果表明,研究区主要为Pb和Zn污染。根据统计量所反映出的地区差异性,构建评价对象的因子集、评价因子等级标准,建立灰色关联土壤环境质量评价模型。并且利用Kriging插值将评价结果绘制成包头土壤环境污染等级专题图。研究表明:包头土壤环境呈现沿昆都仑河被污染的条带特点;市区郊区有Hg、Pb、Zn的点源污染。利用Kriging插值的线性无偏最优估计,可以得到研究区域的土壤污染评价专题图。实例验证了根据灰色关联分析建立的土壤重金属污染评价模型,能够充分利用污染数据的统计特性,克服内梅罗综合污染指数评价突显算术平均值与最大值的不合理性,通过对各污染属性的相对最优灰关联度进行排序,能够增强模型对灰关联度的分辨能力,更加客观地确定重金属在土壤污染等级评定中的权重,符合实际情况。     

重金属在污泥长期施用土壤-作物系统的累积状况及淋溶特性

污泥农用导致的相关环境风险和粮食安全问题不容忽视。连续3 a向酸性黄壤(S1)和石灰性土(S2)中施加低污染(W1)和高污染(W2)污泥,通过盆栽试验和淋溶试验研究了污泥长期农用条件下Zn、Cd、As、Cr对土壤、作物和水体的环境风险。结果表明:1)施用污泥后Zn和Cd在石灰性土中的累积速率均高于酸性黄壤;2)施加高污染污泥后,重金属在玉米、小麦、菠菜等农作物可食部分的累积量均高于施加低污染污泥的处理;3)在污泥连续施用条件下,玉米对重金属累积量不显著,小麦和菠菜的累积量则较高(如小麦籽粒Cd、Zn、As质量比分别为0.09~0.16 mg/kg、64.99~103.45 mg/kg和0.22~0.4 mg/kg,菠菜对应值分别为0.10~0.44 mg/kg、5.19~36.73 mg/kg和0.02~0.11 mg/kg),大部分超过国家食品安全标准(GB/T5009.36—2003)相关限定值;4)随淋溶次数增加,各处理组淋溶水中重金属的迁移速率逐渐降低并趋于稳定,但黄壤+高污染污泥处理组中Zn、Cd、As和Cr的释放率(分别为0.83%、1.67%、0.56%和0.32%)高于对应的石灰性土+高污染污泥处理组(分别为0.69%、1.16%、0.41%和0.28%),表明重金属在黄壤中相对石灰性土壤中更易向水体迁移,存在较大的环境安全风险。     

中国农田土壤重金属污染防治挑战与对策研究

土地是生存的根本,日趋严重的重金属污染不仅污染了地下水,对食品安全也带来了严峻的影响。文章基于此,首先从监测工作、污染源头、修复技术、质量评估四个角度分析了农田土壤重金属防治中的挑战,然后就如何应对农田土壤重金属污染提出了对策,包括健全土壤污染监测制度、加强土壤污染源头管控、创新土壤污染修复技术、完善土壤修复质量评估等。     

铜陵市及其周边地区土壤重金属元素污染评价

为了探讨和评价矿产资源利用过程对土壤污染的可能贡献,采用Nemerow综合污染指数法评价了典型有色金属矿山城市--铜陵市及周边地区土壤中重金属元素污染程度,并采用Kriging插值法进行了空间分析,查明了不同污染级别土壤的面积比例、空间分布和初步成因.结果表明,铜陵地区土壤中重金属污染指数从大到小依次为Cd、Cu、As、Zn、Pb,以Cd、Cu元素污染最为突出.重金属污染土壤主要集中在研究区南部,污染强弱与区内铜、金多金属矿床(点)空间分布基本一致.岩矿石风化、矿山开采、选冶等是造成该区土壤重金属污染的主要原因.     

复合药剂对不同类型重金属污染土壤的固化修复

为了考察复合药剂对Pb、Hg、Cr、Cd、Zn、Cu和Ni污染土样的固化修复效果,以重污染企业用地、冶炼厂河道底泥和自配土壤为污染土样进行试验,试验中的普适复合药剂主要为含磷酸盐沉淀剂、黏土和水泥,视情况辅以无机还原助剂和有机络合助剂。在普适药剂(相对原土样的质量分数15%)、还原剂(5%)和有机助剂(2%)的组配下,处理后的重金属浸出质量浓度低于GB 18598—2001标准值。普适药剂对Pb、Cd、Zn、Cu、Ni的固化有效,磷酸盐是促成Pb固化的关键成分,黏土和水泥分别起到吸附固定和物理包封的作用。无机助剂中的还原/络合性成分和硫化物分别对Cr(VI)和Hg的固化有明显的促进作用。对于Pb、Cd、Zn、Cu复合污染土壤的修复,分析了重金属浸出质量浓度随普适药剂投加量变化的特征曲线,结果表明,Pb比Cu的曲线斜率更大,表明Pb的固化效率更高;Cd和Zn具有相似的曲线形状,推测二者具有类似的固化机理。     

化学与工程措施强化重金属污染土壤植物修复

作为植物修复的辅助措施,化学方法强化与工程技术强化能有效提高土壤重金属污染的修复效率.综述了化学方法与工程技术强化重金属污染土壤植物修复的研究进展,重点讨论了络合强化技术和基因工程技术用于强化植物修复的基本原理、相关化学物质或基因、主要技术步骤、存在问题以及解决方法,并在此基础上提出了今后研究的展望.     

有色冶炼重金属废水回用研究

通过对株洲冶炼厂重金属废水回用结垢问题的研究，针对其垢样主要属碳酸钙垢型的特点，提出以投加高效低剂量的阻垢剂作为防止结垢的主要方法，运行证明，该防止结垢方法具有明显的经济效益和环境效益，应用前景广阔。     

沘江两岸耕地土壤重金属径流迁移模拟研究

为研究重金属污染土壤在暴雨径流条件下是否存在水环境风险,对亚洲最大铅锌矿所在地,即沘江两岸耕地土壤中重金属元素As、Zn、Cd、Pb累积状况进行系统调查,并选择上游、中游、下游污染程度不同的3个代表性供试土壤,通过人工模拟降雨方法,研究不同坡度(5°、15°和25°)和不同降雨强度(30 mm/h和60 mm/h)下沘江流域耕地土壤中重金属元素As、Zn、Cd、Pb随地表径流迁移流失的环境风险.结果表明:1)沘江两岸耕地土壤重金属累积存在不同程度的污染,流域内中风险组As、Zn、Pb、Cd的含量超标率分别为7.69％～85.71％、7.69％～100％、23.08％～46.67％和38.46％～60％,高风险组Pb和Cd的含量超标率分别为53.33％～71.43％和40％～100％,流域不同位置耕地土壤中重金属As、Zn、Cd、Pb平均累积量从大到小表现为上游、中游、下游;2)模拟研究结果显示,沘江流域耕地土壤的地表径流水中出现不同程度重金属污染,上游耕地土壤的径流中As、Zn、Cd、Pb均被检出,中游耕地土壤的径流中Zn、Cd、Pb被检出,下游耕地土壤的径流中只有Cd被检出,其中Cd和Pb质量浓度在地表水Ⅳ-劣V类之间波动,径流中As和Zn质量浓度均未超过I类水质标准;3)地表径流水中As、Zn、Cd、Pb的质量浓度和迁移量都随着坡度和降雨强度的增加而增大.沘江两岸耕地土壤中存在重金属污染,土壤污染程度、降雨强度和坡度都可能对研究区域耕地土壤重金属径流迁移造成影响.     

二元含汞重金属混合物对费氏弧菌的联合毒性研究

以费氏弧菌(Vibrio fucheri)作为毒性测试物种,测定了Hg2+、pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2、Cr6+对费氏弧菌的单一毒性;采用等毒性配比法研究了Hg2+/pb2+、Hg2+/Cr6+、Hg2+/Cu2+、Hg2+/Zn2+、Hs+/Cd2+5种二元混合体系的联合毒性作用.结果表明,重金属离子单独存在时均会对费氏弧菌产生毒性作用,发光菌的相对发光强度均与重金属离子质量浓度呈负相关关系,线性相关系数为0.876 4～0.973 0.Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Cr6+单独存在时对费氏弧菌的EC50分别为0.045 mg/L、0.181 mg/L、0.300mg/L、0.117 mg/L、0.614 mg/L、23.000mg/L,重金属离子毒性从大到小为Hg2+、Cd2+、pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+.而与单一重金属相比,其二元混合物对费氏弧菌的生物毒性效应和强度完全不同.Hg2+/pb2+、Hg2+/Cr6+二元混合体系表现为拮抗作用,Hg2+/Cu2+、Hg2+/Zn2+均表现为协同作用,Hg2+/Cd2+表现为加和作用.     

不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附研究

讨论了不溶性腐殖酸(IHA)对水中重金属pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附去除作用.将可溶性腐殖酸进行改性处理,制备了不溶性腐殖酸,并应用差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等测试手段对其热性能及微观形貌进行了分析表征.研究了不溶性腐殖酸对水溶液中的Pb、Cd、Cu等重金属离子的吸附特征.吸附等温线分别以Linear,Frendlich和Langmuir方程进行拟合,结果显示吸附的最佳模型为Frendlich方程.利用该方程拟合的数据,由Clausius-Claperyon's方程计算出的pb2 、Cd2 、Cu2 吸附焓变值说明,重金属在不溶性腐殖酸上的吸附以物理吸附为主.同时考察了温度、酸度及吸附时间对吸附的影响.结果表明,随着温度的升高和pH值的增大,不溶性腐殖酸对pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附量增加.随着pH的增加,在近中性条件下不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附率高且稳定.当pH=7时,在实验浓度范围内pb2 、Cd2 、Cu2 在不溶性腐殖酸中的吸附率分别为98.73%,97.86%,99.25%.吸附进行12 h以后,吸附作用基本达到平衡.不溶性腐殖酸对重金属离子具有强烈的吸附作用且吸附率稳定,可以广泛用于去除污水中的重金属离子.     

高分子重金属絮凝剂处理含镍废水性能研究

为提高重金属废水处理的效率及简化处理流程,以聚乙烯亚胺、NaOH、CS2为原料,合成了一种既能捕集重金属离子又能除浊的新型高分子重金属絮凝剂PEX.通过絮凝实验研究了PEX在不同pH值下捕集Ni2 的性能,考察了废水中含有的不同有机配位剂柠檬酸铵、氨基乙酸、EDTA、腐殖酸等对PEX去除Ni2 的影响,并讨论了浊度和Ni2 对PEX絮凝效果的相互影响.实验结果表明:该絮凝剂对Ni2 有很好的捕集功能,Ni2 的最高去除率可达99%以上;pH值对Ni2 的去除率有一定的影响,但只要PEX投加量足够,pH值对Ni2 的最高去除率影响不大;水中存在有柠檬酸铵或氨基乙酸时,在一定程度上会抑制Ni2 的去除,但增加PEX投加量会减小此影响;当有EDTA存在时,会明显促进Ni2 的去除;当有腐殖酸存在时,在较低pH值下会抑制Ni2 的去除,但当pH值升高时其对Ni2 的去除有促进作用;Ni2 和致浊物质共存时,会相互促进彼此的去除,浊度的去除率在99%以上.PEX具有双重功效,对重金属离子和浊度的去除率高,具有一定的推广应用前景.