水可溶性有机物在铅锌废渣生态修复中的应用

采用富含水可溶性有机质(water-soluble organic material)的有机废水作改良剂对土法炼锌产生的冶炼废渣进行处理,播种草本植物进行室外盆栽模拟生态修复实验。通过测定冶炼废渣的基本元素组成,水可溶性有机质处理前后冶炼废渣中的肥力指标,植被生长特征,盆栽实验后冶炼废渣雨水淋溶液、水浸浸出液、渣样及植物样品中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Mn、Co、Ni、As和Sb等重金属的含量。结果表明:土法炼锌冶炼废渣中富含Pb和Zn等多种有毒有害重金属污染物,介质养分极端贫瘠且比例不协调。水可溶性有机质处理能够明显改善冶炼废渣中的肥力水平,同时能显著提高冶炼废渣上植物的成活率、株高、生物量及覆盖率;能促进冶炼废渣中多种有害重金属的雨水淋失和水浸溶出;同时能降低植物重金属含量,而提高单位面积上重金属植物富集量。综上,可采用富含水可溶性有机质的有机废水进行铅锌矿渣堆场污染的生态修复。     

混合质电镀污泥中金属分离富集与分质回收研究

对混合质电镀污泥进行了湿法分离和金属回收研究,拟采用硫化分离富集—分质回收的工艺路线实现重金属的全组元回收。结果表明,在常温下采用分段硫化可以实现电镀污泥中Cu、Ni、Zn、Cr的分离与富集,在控制pH为3.8时,浸出液中Cu、Ni、Zn的硫化沉淀率均大于98%,Cu、Ni、Zn与Fe、Cr取得了较好的分离,在pH为4.1时,Cr与Fe取得了较好的分离效果,Fe的硫化沉淀率达到了93.35%,Cr最终在铬泥中得到富集;富集了Cu、Ni、Zn的硫化渣和富集了Cr的铬泥容易实现金属的分质回收;对重金属含量较低的混合质电镀污泥,采用硫化分离富集—分质回收的工艺是可行的,可将Cu、Ni、Zn、Cr等重金属予以全组元回收,同时处理后废渣可作为一般工业固废进行处理。     

废物水泥窑共处置产品中Cd释放的pH影响

用高温电炉模拟煅烧试验制取水泥熟料后再制作混凝土,参考EA NEN 7375:2004浸出试验,设定5种不同pH的浸取液对混凝土进行长期浸出试验,研究了pH对水泥窑共处置混凝土中Cd释放量以及释放过程的影响.结果表明:(1)pH为2.00、3.50、5.00、7.35和10.00的浸取液中,Cd的累积释放量分别为0.408 0、0.005 8、0.000 7、0.000 4、0.001 2 mg/kg.在酸性条件下,随pH的增大,Cd的累积释放量减小.在碱性条件下,随pH的增大,Cd的累积释放量增大.(2)pH为7.35的浸取液中,Cd累积释放量的释放曲线与斜率为0.5的直线拟合最佳.pH为7.35的浸取液中,混凝土中Cd的释放机制为扩散控制;pH为2.00和5.00的浸取液中,Cd的释放在前期为扩散控制,后期发生了耗竭作用;pH为3.50和10.00条件下,Cd的释放在前期发生了延滞作用,中期为扩散控制,后期发生了耗竭作用.     

淋洗对污染土壤重金属形态分布及生物可利用性影响研究

淋洗是一种快速高效的土壤重金属修复技术,淋洗条件的选择对不同土地利用类型的重金属污染修复具有重要意义。以Ni、Cu、Cd复合污染土壤为研究对象,在不同淋洗条件(液固比和pH)下考察6种淋洗剂(去离子水、模拟酸雨、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)和氨三乙酸(NTA))对Ni、Cu、Cd的淋洗效果、形态分布及生物可利用性影响。结果表明:(1)当液固比5∶1mL/g时,柠檬酸、Na2EDTA、NTA表现出良好的淋洗效果,对建设用地土壤Ni、Cu、Cd的去除率分别达到84.53%、92.30%、56.00%以上。(2)淋洗后土壤中可交换态、可还原态Ni、Cu、Cd浓度均明显降低。(3)总体上,淋洗使残余指数升高、迁移系数降低,重金属离子在液固比20∶1 mL/g时生物可利用性最低。(4)根据实际污染土壤效果,pH 5.2的柠檬酸或pH 7.5的Na2EDTA在液固比20∶1mL/g时可降低农业土壤的风险;建设用地土壤使用液固比5∶1mL/g、pH 7.5的Na2EDTA或pH 7.5的NTA对3种重金属的去除率达80.43%以上。     

杭州市大气降尘重金属污染特征及来源研究

于2006年6月至2009年6月期间,在杭州市主城区7个采样点对大气降尘进行采集,并对10种重金属元素含量进行了分析。结果表明:重金属元素Cu、Cd、Mn、Ni、Pb、Zn、Co、Al、Fe、Mo质量浓度分别为223.6、15.6、741.1、27.8、363.7、1 820.4、7.0、8 982.4、21 149.0、13.4mg/kg;各功能区差异较大,半山(工业区)Fe、Mn、Pb、Zn浓度较高,江城立交(交通枢纽)Cu、Cd浓度较高。富集因子评价结果表明,Cd、Mo、Pb、Zn、Cu富集程度较高,受到不同程度人为污染。主因子分析结果显示,Mn、Fe可能来自钢铁冶炼及机械制造;Cu、Cd可能来自交通源;Zn、Mo可能来自相关的冶炼加工及合金工业;Ni、Co可能由煤和石油等化石燃料燃烧排放;Pb来自工业排放;Al主要来自地壳。     

钡渣中钡离子的淋溶释放规律

采用静态浸渣正交实验和动态淋溶实验 ,研究了钡渣中钡离子的淋溶释放规律。结果表明 ,在 p H为 5 .6、固液比 1∶ 7、浸取时间 60 min时 ,静态最大浸出率达到 92 .8% ,Ba2 + 的浸出浓度为 42 680 mg/L。动态淋溶释放规律 :淋溶初期当液固比 x<5时呈二次多项式 ,x >5后符合指数衰减模型 C=C0 ·Ψ· e- bx ,p H为 2 .6、5 .6时的模拟雨水下最大 Ba2 +淋溶浓度分别出现在 x为4.0、3 .76处。     

农业废弃生物质盐浸提液淋洗镉锌污染土壤

为了寻找成本低廉、环境友好、高效的重金属Cd和Zn淋洗剂,选取雅安市汉源县矿区污染土壤作为供试土壤,采用浓度0.3%KCl盐溶液提取金针菇菌渣(FVr)、茶树菇菌渣(AAr)、花生壳(AHL)和甘蔗皮(SOr)4种农业废弃生物质材料所得浸提液作为淋洗剂,通过恒温振荡淋洗实验探讨上述淋洗剂不同浓度、pH和时间条件下对污染土壤中镉(Cd)和锌(Zn)的淋洗效果。结果表明,4种生物质材料盐浸提液对Cd的淋洗率依次为FVr SOr AHL AAr;对Zn的淋洗率则依次为SOr FVr AHL AAr。随浓度上升,除FVr盐浸提液对土壤Cd和Zn的淋洗率呈线性增加外,其余盐浸提液对其淋洗率呈幂函数增长趋势。随pH增加,FVr和AAr、AHL和SOr盐浸提液对Cd和Zn的淋洗率分别呈对数、幂函数下降趋势(P0.01)。随淋洗时间延长,4种生物质盐浸提液对土壤Cd和Zn的淋洗率变化均呈对数增加趋势(P0.01)。综合淋洗率和土壤性质的变化,FVr与SOr盐浸提液在浓度为7%,pH为3的条件下持续振荡淋洗1 h可达到最佳淋洗效果,其对Cd的淋洗率分别为76.38%和49.54%;对Zn的淋洗率分别为29.24%和30.75%。FVr和SOr是具有一定潜力的重金属污染土壤修复生物质材料。     

辽宁省红透山铜矿区土壤中重金属迁移特征研究

采用柱淋溶实验模拟辽宁省红透山铜矿区土壤中重金属的淋溶迁移特征,研究了淋溶液pH、电导率(EC)和重金属含量的变化及其相关性,分析了重金属在淋溶前后的总量和形态变化,并初步探讨其生态与健康风险.结果表明,在1～3次淋溶中,淋溶液pH迅速下降,土样中的部分酸性物质被快速溶出,在第3次淋溶之后,淋溶液pH缓慢上升;淋溶初期淋溶液EC大幅度、迅速降低,此后随着淋溶次数的增加EC缓慢降低;Fe、Mn、Cu、As、Cd均能从土样中溶出进入淋溶液,其中Fe、Mn、Cu、As的溶出主要在淋溶初期,而Cd除了在初期有所溶出外,在淋溶后期还存在二次溶出释放阶段;淋溶后土样中绝大部分重金属总量均有所下降,各重金属的解吸率为Cd＞As＞Fe＞Cu＞Mn＞Zn,其中以Cd、As含量下降最为明显,而Zn基本未溶出;淋溶前后土样中重金属的活性态(弱酸提取态(BCR-1)、可还原态(BCR-2)、可氧化态(BCR-3))含量发生了不同程度的变化,Fe的活性态含量在淋溶后变化很小,Mn、As的活性态含量在淋溶后有所上升,而Cu、Cd的活性态含量在淋溶后有所下降;随着淋溶的进行,土壤中各重金属的赋存形态发生了一定变化,从而可能引起其生态与健康风险的改变.     

镍渣的重金属浸出特性

在分析镍渣的矿物相组成和重金属元素含量的基础上,鉴定了镍渣样品的浸出毒性,并考察了pH、液固比和浸出时间等条件对镍渣样中铬、铅、铜和锌等重金属浸出特性的影响。结果表明,镍渣中的重金属总量约为渣样的0.9%,且铬、铜和锌的含量较高,需进行安全管理。实验所用镍渣样品为第Ⅰ类一般工业固体废物。在强酸条件下镍渣中重金属浸出浓度较大,pH3后浸出浓度显著降低;液固比40 L/kg时,镍渣中重金属不断溶出,液固比40 L/kg后,浸出达到饱和,浸出浓度趋于平衡;随着浸出时间的增加,重金属离子的浸出浓度先增加后减少,但由于各重金属性质不同,各重金属达到最大浸出浓度的时间不同。     

湖南某铅锌锰冶炼区总悬浮颗粒物重金属来源及健康风险评价

通过监测湖南某典型铅锌锰冶炼区大气总悬浮颗粒物(TSP)和铅锌冶炼企业外排废气中Cd、Cr、As、Ni、Pb、Zn、Cu和Mn的浓度水平,应用富集因子、相关性及主成分分析研究了铅锌冶炼企业外排废气中重金属含量与大气TSP中重金属含量的关系,采用美国环境保护署(USEPA)的人体暴露风险评价模型进行了健康风险评价。结果表明:废气中重金属平均浓度表现为ZnCrMnCuNiPbCdAs。其中,致癌物质Cd、Cr、As、Ni的平均质量浓度分别为4.87、27.06、0.09、12.54μg/m~3,非致癌物质Pb、Cu、Zn、Mn的平均质量浓度分别为5.87、17.98、10 426.87、23.52μg/m~3。大气TSP中重金属平均浓度表现为ZnCuPbMnNiCrAsCd。其中,致癌物质Cd、Cr、As、Ni的平均质量浓度分别为1.07、1.63、1.59、2.00μg/m~3,非致癌物质Pb、Cu、Zn、Mn的平均质量浓度分别为36.30、65.54、189.79、35.03μg/m~3。Zn、Pb、Cu、Ni、Mn可能为同一来源,主要来源于铅锌冶炼企业的外排废气,Cr主要来源于电解锰企业的废渣堆放,Cd主要来源于煤燃烧。大气TSP中致癌物质Cd、Cr、As与Ni的致癌风险基本都高于10-4,说明Cd、Cr、As与Ni存在较大的致癌风险;非致癌物质Pb与Mn的非致癌风险高于1,存在较大的非致癌风险,尤其是Mn。     

废物水泥窑共处置产品中重金属释放模型研究——混凝土路面场景

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并制得混凝土样品。在混凝土路面场景分析的基础上,参照欧盟固体中无机组分有效量测试方法(EA NEN7371),以pH=3.2的HNO3/H2SO4溶液(质量比为1∶2)为浸取液,在液固比为20 L/kg条件下,对混凝土样品进行模拟浸出实验;参照欧盟块状材料中无机组分的扩散实验方法(EA NEN7375)测定混凝土样品中重金属的有效释放量。模拟浸出实验结果表明,Cr、Ni和Cd在浸出过程中扩散控制是其释放的主要因素。在此基础上建立了重金属在混凝土路面中的释放模型。实验室实测累积释放量(实测值)与模型预测累积释放量(预测值)的拟合检验结果表明,实测值与预测值之间差异不显著,释放模型能较好地预测混凝土路面中重金属的长期累积释放量。     

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。     

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。     

含锌铅废物碱法浸出工艺

各种工业过程中产生的大量含锌铅废物中含有大量的有毒重金属.必须在危险废物处置场所进行处置,这导致处置成本增加.采用强碱浸出的方法回收含锌铅废物中的Zn和Pb,考察了浸出温度、NaOH浓度、液固比(浸提液体积/原料质量)和搅拌速率等工艺参数对Zn、Pb和杂质金属浸出率的影响,得出其最佳工艺条件.在温度为70℃、液固比为13:1、搅拌速率为800r/min条件下.用5 mol/L的NaOH浸出含锌铅废物,浸出液中Zn和Pb的质量浓度分别达33.47、11.21 g/L,浸出率分别达到94.24%和93.47%.     

基于重金属提取的垃圾焚烧飞灰无害化处理

采用加酸浸出工艺对垃圾焚烧飞灰进行无害化处理。研究证明盐酸能有效分离飞灰中重金属,重金属浸出率与盐酸浓度及液固比有关;重金属在实验的盐酸浓度和液固比下都能达到高浸出率,但液固比越低,浸出液中重金属的浓度就越高,越有利于重金属的回收。当盐酸浓度为5 mol·L~(-1)、液固比为2(mL:g)时,Pb、Cd和Zn浸出率均达到95%以上,而Cu的浸出率也达到81.38%,Pb、Cd、Zn和Cu的浓度分别为468.10、78.12、2 268.80和347.78 mg·L~(-1)。残灰采用加盐水洗工艺后,浸出毒性超标的重金属Pb和Cd浸出毒性低于GB 16889-2008标准限值,符合填埋要求。     

南方某铅锌锰冶炼区周边大气降尘重金属污染水平及风险评价

于2016年8月至2017年1月分别对南方某铅锌锰冶炼区周边(污染区)及大新村(对照区)进行大气降尘干法采集,测定了大气降尘中Cd、Zn、Pb、Mn、Cu、As、Ni、Cr含量,采用富集因子法、潜在生态风险指数法和健康风险评价对大气降尘重金属污染进行源解析与风险评价。结果表明,污染区大气降尘中Cd、Cr、Mn、Ni、Pb、As、Zn、Cu均值分别为166.6、104.5、6 109.0、80.9、635.9、53.6、8 838.5、180.3mg/kg,分别为背景值的691.3、2.1、11.6、2.4、24.5、2.9、106.6、6.9倍。富集因子法分析得出,污染区大气降尘中Cd、Zn和Pb主要来源于铅锌冶炼以及电解锰企业;Mn、Cu、As和Ni在大气降尘中富集程度次之,既受自然源,也受人为源影响。生态风险评价表明,污染区大气降尘中Cd为极强生态危害,Pb、Zn属于强生态危害,Cu、As、Ni、Cr均为轻微生态危害,综合潜在生态风险达到很强生态危害等级。健康风险评价表明,污染区大气降尘中重金属主要健康风险来源于非致癌风险,致癌风险可忽略。大气降尘中Pb、As、Cd经手-口摄入途径对儿童存在非致癌风险,应采取措施降低污染区大气降尘中Pb、As、Cd含量,控制手-口摄入途径对儿童的非致癌风险。     

pH值对含砷水泥熟料制品中砷释放的影响

通过模拟煅烧实验制取水泥熟料,并制取混凝土样品。参照NEN-7375浸出方法,设定5种不同pH值的浸取液,研究了pH值对混凝土块中重金属As释放的影响。结果表明,浸取液的pH为2.0、3.5、5.0、7.35和10.0时,混凝土中As的观测累积释放量分别为0.0553、0.04253、0.0157、0.00939和0.0148 mg/kg;酸性范围内,观测累积释放量随着pH值的增大而减小,并在弱碱性条件下达到最小值,碱性范围内,随pH值的增大而呈增加的趋势。pH值对As的释放过程有影响,在前期,pH=2.0、3.5和10.0的浸取液中,释放曲线与斜率为0.5的直线拟合较佳,并且在1～4区间修正累积释放量曲线的斜率均在0.35～0.65范围内,其释放表现为扩散控制,而pH=5.0和7.35的浸取液中,则分别发生了表面冲刷作用和延滞现象;在中后期,pH=2.0的浸取液中,As的释放出现了耗竭现象,而pH=3.5和10.0则出现了溶解现象,pH=5.0和7.35则均为扩散控制。     

球磨辅助碱浸铜冶炼烟灰中砷与有价金属选择性分离

为开发高效的铜冶炼烟灰选择性脱砷技术,采用球磨辅助NaOH-Na_2S浸取体系选择性分离As与有价金属,在NaOH、Na_2S与烟灰质量比0.4:1、球磨转速350 r·min~(-1)、料球比0.6、液固比20:1、填充系数0.45、反应时间60 min条件下,As浸出率可达85%,Cu、Pb、Cd和Zn浸出率均较低;与传统水浴浸出体系相比,As浸出率提高了11%。SEM表明,球磨后烟灰粒径减小、比表面积增大,表面呈剥蚀状,As浸出过程传质速率增加,反应活性位点增多;XPS表明,球磨后烟灰中6.73%As(III)被氧化为As(V),进一步促进其浸出;XRD表明,浸出残余固体中Pb、Zn主要为硫化物,球磨可将烟灰中PbSO_4转化为PbS,从而加快As选择性分离,故球磨可强化As与有价金属在碱浸体系中的选择性分离,为铜冶炼产生的含砷材料的无害化及资源化提供了理论基础。     

回转窑处理锌冶炼废水污泥热平衡分析

以锌冶炼废水污泥中锌、铅挥发反应特性为基础,对回转窑焙烧污泥工艺过程物料衡算与热能平衡的数据进行分析与计算。结果表明:高温挥发后,锌、铅金属主要以氧化锌烟尘形式被回收;布袋系统烟尘和表冷管道烟尘中锌占锌总量的65.9%、29.4%,铅的比例分别为55.8%和41.1%。回转窑处理锌冶炼污泥工艺过程是以吸热为主的反应体系,而工艺体系的热量损失达到8.4%。热平衡分析认为,可适当降低回转窑的运行温度,来降低水分蒸发与水淬渣排放的热损失,从而减少锌冶炼污泥焙烧体系热量损耗。     

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。