壳聚糖及其衍生物对土壤中重金属的稳定效果研究

以湖南某铅锌矿区重金属复合污染土壤为研究对象,分别采用羟丙基壳聚糖、羧甲基壳聚糖、异丁基壳聚糖、壳聚糖季铵盐、壳聚糖盐酸盐和壳聚糖作为稳定剂,对土壤中重金属Cu、Cr、Pb、Zn进行稳定化处理,并采用TCLP和BCR连续提取法对稳定化效果进行分析和评价。研究结果表明:羧甲基壳聚糖、异丁基壳聚糖和壳聚糖的稳定效果好于壳聚糖季铵盐、壳聚糖盐酸盐和羟丙基壳聚糖。其中,羧甲基壳聚糖稳定效果最好,当其投加量为9%时,对Cu、Cr、Pb、Zn的稳定化效率分别为92.29%、45.73%、63.12%和85.33%,且经稳定后重金属残渣态和可氧化态比例较高,是一种稳定效果较优的土壤重金属稳定剂。     

含磷物质与活性炭复配稳定土壤重金属研究

利用含磷物质、活性炭及两者复配组合对污染土壤中的重金属进行稳定化处理,根据稳定效率对稳定剂进行筛选,并分析稳定前后土壤重金属的生物有效性、赋存形态变化。结果表明:经磷矿粉+5%煤基活性炭稳定7 d后,土壤中Pb、Zn、Cu、Cd稳定效率分别达75.85%、61.03%、52.80%、49.92%,土壤重金属的DTPA和PBET生物有效态均降低。BCR形态分级实验表明:该复合稳定剂对土壤重金属的稳定化效应较好,重金属的酸可提取态均有所减少,转化为其他难以分解转移的形态。结果表明,磷矿粉和煤基活性炭可作为资源回收利用,应用于土壤重金属污染修复。     

液态铁基稳定剂对钒矿污染土壤的稳定化效果

选用Fe Cl_2、Fe Cl_3、Fe SO_4、Fe_2(SO_4)_3共4种液态铁基稳定剂,对钒矿污染的土壤中的V等重金属进行了固化稳定化.结果表明,铁基液态稳定剂对V的稳定化效果良好,稳定化7d后最佳稳定效率均可达到100.0%,稳定剂的最佳用量为0.5wt%,最佳稳定剂为Fe SO_4,120d内效果良好.亚铁盐可对Cr实现稳定化,120d内稳定化效果稳定,Fe Cl_2的稳定效率稳定在98.0%左右.由于对p H的影响,过量铁基液态稳定剂会在15d内促进Cd、Zn、Cu的浸出,之后浸出浓度逐渐降低,120d后,与未稳定化土样浸出浓度类似.     

农田重金属污染土壤的原位钝化研究

以中国河南省某市农田污染土壤为研究对象,采用化学钝化技术,加入不同钝化药剂对其进行重金属稳定化效果研究,同时采用室内小麦盆栽实验,对比分析其对土壤钝化后植物吸收情况。研究表明:原始土壤受As、Cd、Pb、Zn污染,其中Cd含量超过《土壤环境质量标准》(GB 15618–1995)二级标准,威胁粮食安全生产和人体健康;采用赤泥、磷矿粉和钙镁氧化物混合药剂均可在一定程度上对土壤中的Cd、As、Pb、Zn有钝化效果,其中向土壤中加入2%钙镁氧化物混合药剂对重金属Cd的钝化效果最佳且小麦幼苗地上部中Cd含量大幅度降低,有助于植物生长。研究为重金属污染农田土壤的修复技术提供了参考。     

复合稳定剂对砷污染土壤的稳定研究

重金属污染土壤均含有多种元素,使用一种药剂对土壤进行稳定的效果不佳且处理费用较高.本研究采集富含砷(As)、镉(Cd)、锌(Zn)的重金属污染土壤,选用无机和有机稳定剂对土壤进行快速化学稳定化实验研究,利用酸浸提程序(TCLP法)评价土壤中重金属的浸出毒性,结果表明,含钙物质、含硫物质以及含铁物质对于降低金属流动性非常有效,6种试剂中稳定效率排序为:氧化钙>硫化钠>有机硫>壳聚糖>硫酸亚铁>二乙基二硫代氨基甲酸钠.根据不同试剂稳定重金属的靶向特性对两种类型稳定剂进行组合,对复合稳定剂的稳定效果进行评价,分析结果显示复配试剂的综合稳定效率更高:铁钙复配(3%硫酸亚铁+5%氧化钙)对土壤中3种金属的稳定率为81.7%、97.2%、68.2%,而有机硫氧化钙复配试剂(3%氧化钙+5%有机硫)对3种金属的稳定率达到76.6%、95.7%、93.8%.重金属形态测试的结果认为重金属从可交换态转变为还原态(无机类试剂)或氧化态(有机类试剂)是重金属稳定的主要原因,且形态转变程度决定了土壤的稳定程度.     

铅锌矿区土壤中有效态重金属的稳定化研究

为研究铅锌矿区土壤中重金属的稳定化方案,实地采集了四川省攀枝花市米易县某铅锌矿区污染土壤,采用稻壳、秸秆-木材和动物粪便3种不同来源的生物炭对土壤中弱酸提取态Pb、Zn、Cd、Cu和水溶态Zn进行了静态实验,并在此基础上选择动物粪便炭添加到污染土壤中进行了35 d的培育实验。结果表明:动物粪便炭对矿区污染土壤中弱酸提取态Zn、Cd、Pb、Cu稳定化性能最好,去除率分别为13.16%、15.68%、96.33%、65.39%,3种来源生物炭对水溶态Zn去除率均>90%;培育实验中施用30%动物粪便炭的土壤中弱酸提取态Pb降低了97.36%,水溶性Zn也得到了有效降低。因此动物粪便炭的施加可降低矿区污染土壤中重金属的迁移能力,对于铅锌矿区土壤重金属污染的防范与治理提供了参考。     

生物淋滤联合类Fenton反应去除污染土壤中重金属的效果

针对我国南方地区广泛存在的土壤重金属污染问题,以广东韶关铅锌矿周边污染农田土壤为研究对象,探讨利用生物淋滤方法与生物淋滤联合类Fenton反应对土壤Cu、Zn、Cd和Pb的去除效果,并采用序列化学提取(SEC)方法,分析不同处理对土壤中4种重金属形态分布的影响.结果表明,经12 d生物淋滤Cu、Zn、Cd和Pb的去除率分别达到66.5%、55.1%、72.8%和35.6%,其中无机结合态重金属去除效果最好,固相中剩余重金属主要以稳定的残渣态形式存在.2 d生物淋滤联合类Fenton反应在优化的H_2O_2浓度(5 g·L-1)下,对上述4种重金属的去除率分别为55.6%、50.6%、60.7%和30.5%,低于12 d生物淋滤处理,但显著高于H_2SO_4酸化、2 d生物淋滤、化学Fenton反应等对照处理.生物淋滤联合类Fenton反应可以实现原土壤中残渣态、有机结合态和无机结合态等较稳定态重金属的有效去除,使处理后土壤中4种重金属Cu、Zn、Cd和Pb的含量分别低于50、200、0.3和250 mg·kg~(-1)的标准限值.该方法兼具生物淋滤高去除效率和Fenton反应快速处理等优势,对于修复重金属Cu、Zn、Cd和Pb等复合污染的土壤具应用前景.     

石灰干化污泥稳定后土壤中Pb、Cd和Zn浸出行为的研究

以人工制备Zn、Pb、Cd污染土壤为研究对象,采用城市污水处理石灰干化污泥作为稳定剂,对污染土壤进行稳定化处理,并采用TCLP、SPLP、去离子水浸提和优化的BCR连续提取法对稳定化效果进行分析和评价.结果表明,单独使用石灰干化污泥,TCLP浸出浓度随着干化污泥质量分数的增加而显著减少,干化污泥的质量分数为40%时,稳定化率最大为Zn-99.54%、Pb-99.60%、Cd-99.85%.SPLP和去离子水浸出评价稳定效果时,Pb和Zn在加入质量分数10%和20%的干化污泥时浸出明显降低,但在加入30%和40%时由于在强碱条件Pb和Zn会再溶出,导致稳定效果变差.为了恢复植物生长功能,经过FeSO4和H3PO4调节pH后,石灰干化污泥稳定过的土壤pH有效降低,同时FeSO4和H3PO4有利于促进Pb和Zn的稳定效果.经稳定化后,土壤中的重金属可交换态降低,限制了土壤重金属的迁移.该研究结果表明石灰干化污泥可以再利用,应用于重金属污染土壤的稳定化修复中,并能改善稳定后土壤适宜植物生长的理化性质.     

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.     

金山湖底泥重金属稳定化处理效果及机制研究

采用氧化钙和过氧化钙及二者混合物对底泥中的重金属进行稳定化试验,研究了稳定化后底泥中重金属迁移情况,并对底泥重金属稳定化技术的机制进行初步探讨.酸雨淋溶试验结果表明,底泥经CaO、CaO CaO2、CaO2稳定化后, pH=2.9时, Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为96、97和93mg/kg,而空白试验中Zn迁移至第6层,首层迁移量为128mg/kg; pH:5.0时, Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为87、90和89mg/kg,而空白试验中Zn迁移至第5层,首层迁移量为112mg/kg,这说明稳定化底泥中Zn的迁移速度和首层迁移量均有降低,3种稳定化药剂能够降低其在土壤中的迁移能力;淋溶液pH值对Zn的迁移能力有影响, pH较高能够减缓Zn在土壤中的迁移速度,降低其首层迁移量; Ni和Cd的酸雨淋溶试验也可得出同样结论.重金属稳定化机制试验结果表明,经上述3种药剂稳定化处理后,底泥pH值由6.76分别上升到8.33、8.15和8.21, TOC含量分别降低5%、10.9%和13.1%; Zn、Ni和Cd的稳定态含量分别增加10.6%、1.7%和4.5%,这是导致重金属迁移能力下降的主要原因;由此可见,3种药剂对同一金属的稳定化作用无明显差异;从不稳定态向稳定态转化的比例来看,稳定化药剂对不稳定态金属的稳定能力次序为: Zn>Cd>Ni.     

无机-有机混合改良剂对酸性重金属复合污染土壤的修复效应

本研究首先通过土壤培养实验,研究了在"石灰+沸石"的基础上,配施不同无机磷、不同有机物对酸性重金属复合污染土壤的改良效果,从中筛选4个最佳改良剂配方,并设置两种改良剂浓度梯度,以空心菜为供试植物进行盆栽实验.土壤培养实验显示,在施加"石灰+沸石"的基础上,配施有机肥或(和)无机磷能够进一步提高土壤pH,降低土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn的有效态含量;蘑菇渣和猪粪对土壤中4种重金属的固化效果优于鸡粪,钙镁磷肥的效果优于羟基磷灰石和磷矿粉.盆栽实验发现,8种处理均显著增加了土壤pH和降低了Cd、Pb、Cu、Zn的有效态含量,其中,处理H1、H2、H4(即在4 g·kg~(-1)沸石+2 g·kg~(-1)石灰石+3 g·kg~(-1)钙镁磷肥(磷矿粉)基础上,配施4 g·kg~(-1)有机物(猪粪或蘑菇渣))改良土壤后,空心菜生长健康,其地上部Cd、Pb、Cu、Zn含量均可达到食品卫生标准.比较土壤中重金属的化学形态,改良剂可能通过增加土壤pH及与重金属发生沉吸、附淀、络合等一系列反应,促进重金属由可交换态向铁锰氧化物结合态转换,从而显著降低了土壤重金属的生物有效性和减少空心菜对重金属的吸收.     

亚铁盐对城市污泥中重金属的稳定化作用研究

在不同的药剂投加条件下,通过对重金属的浸出系数和形态分布分析,研究了亚铁盐对污泥中重金属的稳定化效果.结果显示,单独投加亚铁盐时会导致污泥pH值降低,投加5%的硫酸亚铁时,污泥pH值由6.5骤降至4.4,污泥中锌和镍的浸出系数分别达到了363.3%和118.3%.投加亚铁盐辅助氢氧化钙稳定化污泥,能够将污泥pH值维持在偏碱性的范围内,且重金属的浸出系数显著降低.当投加15%的硫酸亚铁和7.5%的氢氧化钙时,锌和镍的浸出系数分别为11.5%和24.1%,污泥pH值为8.4.单独投加氢氧化钙可以有效地稳定污泥中的重金属,但会显著提高污泥的pH值,不利于污泥的后续资源化.在相同pH值条件下,硫酸亚铁和氢氧化钙同时投加的稳定化效果比单独投加氢氧化钙要好.重金属的形态分析表明,锌、铜和铅的稳定态增加,但镍、总铬和镉的不稳定态增加.     

不同施磷量(KH2PO4)作用对Cu、Zn在红壤中的迁移转化

为了比较不同施磷量对土壤中重金属Cu、Zn迁移转化的影响,采用土壤柱进行室内淋溶实验,研究常见的磷肥磷酸二氢钾在少量5 mg·kg-1,适量15 mg·kg-1以及过量25 mg·kg-1条件下对Cu、Zn在红壤中的淋溶效应.结果表明土壤施用磷酸二氢钾降低了土壤渗滤液的pH,不同施磷量对土壤渗滤液pH影响不大,在整个淋滤过程,渗滤液pH呈现上升的趋势.磷酸盐作用下重金属Cu在土壤中的迁移主要集中表层土壤中,而Zn逐渐向深层土壤中迁移.土壤深层渗滤液中Cu、Zn浓度均比较低,对浅层地下水的危害性不大.淋滤结束后,重金属主要以残渣态存在土壤中,重金属Cu残渣态的比例为60%左右,重金属Zn残渣态比例为40%左右.高浓度磷酸二氢钾作用下有利于重金属Zn从残渣态及有机结合态向交换态转化.     

海西城市群PM2.5中重金属元素的污染特征及健康风险评价

采集2010~2011年海西城市群PM_(2.5)样品,用粒子激发-X射线发射技术(PIXE)方法测试样品中痕量重金属(Zn、Cu、Pb、Mn、Ni、Cr、As)的浓度,分析痕量重金属的污染特征、富集程度和来源,并进行重金属对人体健康风险的评价.结果表明,PM_(2.5)中重金属总浓度的时空分布特征与PM_(2.5)的不一致,这与PM_(2.5)的某些主要贡献源(如建筑尘和扬尘等)并非痕量重金属的贡献源有关.PM_(2.5)中Zn、Cu、Pb、Mn、Ni、Cr、As等重金属的EF值均高于10,呈明显的人为源富集现象.主成分-多元线性回归(PCA-MLR)解析结果显示,PM_(2.5)中痕量重金属主要有3种来源,即燃煤和机动车尾气(70.59%)、混合源(燃煤、燃油和冶炼行业,17.55%)以及其他工业源(11.86%).健康风险评价结果显示,PM_(2.5)中致癌重金属(Ni、Cr、As)的风险值高于非致癌重金属(Zn、Cu、Pb、Mn)风险值,但均低于一般可接受风险水平(10-6),说明海西城市群大气环境PM_(2.5)中重金属未对人体健康造成危害.     

Size distribution, characteristics and sources of heavy metals in haze episod in Beijing

Size segragated samples were collected during high polluted winter haze days in 2006 in Beijing, China. Twenty nine elements and 9 water soluble ions were determined. Heavy metals of Zn, Pb, Mn, Cu, As, Cr, Ni, V and Cd were deeply studied considering their toxic effect on human being. Among these heavy metals, the levels of Mn, As and Cd exceeded the reference values of National Ambient Air Quality Standard （GB3095-2012） and guidelines of World Health Organization. By estimation, high percentage of atmospheric heavy metals in PM2.5 indicates it is an effective way to control atmospheric heavy metals by PM2.5 controlling. Pb, Cd, and Zn show mostly in accumulation mode, V, Mn and Cu exist mostly in both coarse and accumulation modes, and Ni and Cr exist in all of the three modes. Considering the health effect, the breakthrough rates of atmospheric heavy metals into pulmonary alveoli are： Pb （62.1%） 〉 As （58.1%） 〉 Cd （57.9%） 〉 Zn （57.7%） 〉 Cu （55.8%） 〉 Ni （53.5%） 〉 Cr （52.2%） 〉 Mn （49.2%） 〉 V （43.5%）. Positive matrix factorization method was applied for source apportionment of studied heavy metals combined with some marker elements and ions such as K, As, SO42- etc., and four factors （dust, vehicle, aged and transportation, unknown） are identified and the size distribution contribution of them to atmospheric heavy metals are discussed.     

水环境重金属分布综合化学模拟——江西永平地区水体铜、锌、镉形态分布研究

本文用综合化学模拟的方法,以江西永平地区水体为背景,对铜、锌、镉在不同形态中的分布规律进行初步研究。 模拟水系统包括5种重金属Cu、Zn、Cd、Co、Ni,5种无机配位体SO_4~-、Cl~-、NH_3、HCO_3~-、CO_3~-,一种有机配位体HA和一种吸附剂高岭石。系统中用到的重金属HA络合平衡与高岭石吸附平衡常数通过模拟实验测定;无机络合常数由数表查取。系统的平衡特征用一个含有81个方程的非线性方程组描述。该方程组用最速下降法求解,计算过种用AIGOL-60语言编成程序,在TQ-16计算机上执行。     

南黄海南部海域表层沉积物重金属来源解析及风险评价

基于2012年夏季对南黄海南部海域的调查资料,分析了表层沉积物中7种重金属元素的含量分布特征;采用多元统计分析,揭示了研究区表层沉积物重金属污染的主要来源及各元素之间的相关性;应用地质累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对重金属元素进行了污染及风险分析.结果表明:Cd、Pb的含量均符合国标规定的一类沉积物标准,Zn、Cu、Cr在绝大部分站位也都低于国标规定的一类沉积物的最高标准,仅在个别站位处达到二类或三类沉积物标准;除Cr、Cd、Mn外,其余各重金属与Al2O3、平均粒径之间有显著的相关性,表明它们均以自然来源为主,并受到沉积物粒度的控制,遵循"元素的粒度控制律";Cr、Cd、Mn与Al2O3的相关系数较小,表明其可能受到人为污染源的影响.通过主成分分析和聚类分析可将7种重金属元素辨识为2个主成分,PC1(Zn、Cu、Pb、Fe、Mn)为自然源因子,PC2(Cr、Cd)为工农业源因子;其中,Cr、Cd在PC1和PC2上均具有一定的正载荷,受自然地质背景和人类活动的共同控制.地质累积指数法评价结果表明,Zn、Cu、Cd、Pb整体均处于清洁级别,而Cr则处于轻微污染水平,污染程度排序依次为CrPbCdZnCu;潜在生态风险评价结果表明,各元素潜在生态危害等级排序依次为CdPbCuCrZn,Cr、Zn、Cu和Pb均为低生态危害等级,Cd以低中等生态危害等级为主,局部出现较重生态危害等级,综合潜在生态风险评价为低度.     

生物沥浸对自然干化污泥重金属去除效果研究

重金属的去除是污泥农用需要解决的关键问题之一.本研究采用摇瓶实验,将氧化硫硫杆菌为功能微生物的生物沥浸技术应用于干化污泥重金属的去除,对山西省不同污水处理厂11个干化污泥样品进行了为期15 d的生物沥浸处理.分析了生物沥浸体系p H及SO2-4的变化情况,并对生物沥浸前后污泥中Cu、Zn、As、Cd、Cr等重金属去除率及有机质、全氮、全磷、全钾等养分的损失率进行了分析.结果表明,干污泥直接进行生物沥浸过程较为缓慢,无机酸对体系的酸化能够快速启动干化污泥的生物沥浸过程.无机酸酸化后,体系S0的生物氧化率逐渐提高,酸化速率加快,且污泥重金属去除率随着p H的降低而提高,生物沥浸过程结束后,供试污泥样品Cu、Zn、As、Cd和Cr的去除率分别为23.69%~77.62%、89.67%~97.80%、30.24%~84.31%、18.18%~97.05%和28.55%~67.11%,而污泥有机质、全氮、全磷和全钾的含量损失率分别为3%、1%、44%和8%,污泥剩余养分含量满足农用泥质标准(CJ/T309-2009)的限定值.Cu、Zn、As、Cd和Cr去除率与污泥有机质含量呈显著负相关关系(r=0.935、0.895、0.932、0.516、0.847,n=11).