磷酸镁水泥固化/稳定化重金属性能及作用机理研究进展

磷酸镁水泥(MPC)作为一种新型无机胶凝材料,是由过烧氧化镁和磷酸盐通过酸碱中和反应制备得来,具有早期强度高、结构紧密和体积形变小等优点,在固化/稳定化重金属方面受到广泛关注,但存在放热量大、凝结速度快等缺点。本文归纳了国内外学者对磷酸镁水泥固化/稳定化重金属和重金属污染土的研究,重点讨论重金属离子对磷酸镁水泥抗压强度、凝结时间、酸碱度和水化热的影响,环境对重金属MPC体系稳定性的影响,以及其固化/稳定化重金属离子的作用机理,得出主要固化机理为化学键合、吸附作用和物理包裹,最后指出磷酸镁水泥固化重金属研究的不足和对未来研究的展望,为磷酸镁水泥固化/稳定化重金属的研究提出了新思路。     

固体废物中重金属的固化/稳定化技术研究进展

含重金属固体废物的大量堆存不仅占用了大量的土地资源,且其中的重金属元素将会在地表径流冲刷、雨水淋溶、风化等作用下浸出从而对周遭环境生态造成巨大威胁. 固化/稳定化处理技术能够降低固体废物中重金属的浸出毒性或是生物有效性,是应对固体废物重金属环境污染的重要技术手段. 本文首先简要介绍了固化/稳定化技术的概念及效果评价方法,再结合近年来相关研究总结了现阶段常用的固化/稳定化技术的研究进展,包括水泥基固化/稳定化技术,地质聚合物基固化/稳定化技术,化学药剂稳定化技术以及微生物诱导矿化稳定化技术. 总结了各项技术的优点及存在的不足,并针对未来重金属固化/稳定化技术的发展提出了一定的看法.     

受污染底泥固化/稳定化处理及营养物质释放特征研究

以广州市车陂涌受污染底泥为研究对象,通过掺杂不同比例的粉煤灰、水泥、石灰和膨润土,对底泥进行固化/稳定化处理试验,探讨底泥经处理后的产物中碳素和营养盐的释放特征。结果表明：实验条件下底泥固化/稳定化处理基本不会减少碳的释放,但会改变其释放形态,未经处理的底泥释放的TOC被迅速矿化,而底泥固化/稳定化处理产物释放的TOC稳定存在。在试验期内,底泥固化/稳定化处理对产物的硝态氮释放无明显影响;固化/稳定化处理能有效促进氮磷的稳定,固化体氨氮和磷酸盐的释放量明显降低,分别比未经处理的底泥减少了67.4%和76.4%以上。不同来源的粉煤灰由于成分不同,在底泥固化/稳定化处理中的作用存在差异,掺杂珠江电厂的粉煤灰Z对氨氮和磷酸盐的稳定化效果优于恒运电厂的粉煤灰H。固化/稳定化技术为疏浚底泥提供了一种安全的处理方法,为粉煤灰提供了一种有效的资源化途径。     

广东省典型生活垃圾焚烧飞灰的物化及固化特性

对佛山某垃圾焚烧发电厂飞灰的化学、矿物组成、粒径分布及浸出毒性进行了分析,采用水泥蒸养固化技术处理垃圾焚烧飞灰,研究了不同飞灰掺量及混合原料的Ca/Si比对垃圾焚烧飞灰固化试块中重金属Pb、Ni、Cu、Cr、Cd和Ba浸出浓度的影响,并对不同Ca/Si比情况下的固化试块进行了相应的物相分析.结果表明,飞灰中重金属Pb、Cd的浸出浓度均超过《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-2007）的限定,因此被列为危险废弃物,需进行固化/稳定化处理.飞灰掺量的增加不利于重金属Cu、Pb、Cd及Ni 的固化,在Ca/Si比为0.53的情况下,虽然所有固化体均不属于危险废物,但是重金属Pb、Cd的浸出浓度仍然不满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》 （GB16889-2008）的限定.随着Ca/Si比的增加,重金属Pb、Cd的浸出浓度越来越低,当飞灰掺量为43.75%且Ca/Si增至1.24时,固化体中重金属Pb、Cd的浸出浓度分别为0.09、0.03 mol·L-1,完全满足填埋标准,甚至在一定条件下可用作工程用料.     

国外关于稳定化/固化的有毒有害污染物的渗漏实验方法的研究进展

以水泥为基质的稳定化 /固化 (Stabilization/solidification)的方法在国外广泛用于无机、有机、有毒有害污染物的最终处置 ,已经有数十年的历史。论文较全面地介绍了拟合被这种稳定化 /固化过程处理过的污染物在自然界条件下短期和长期的污染物泄漏过程 ,即所谓短期、长期的渗漏行为的实验方法和数学模型 ,并总结了现有几种用来模拟短期或长期渗漏行为的渗漏实验方法和适用于这些实验方法的数学预测模型的应用条件。     

施用石灰对Pb、Cd、Zn在土壤中的形态及大白菜中累积的影响

重金属的不同形态对于作物吸收重金属及受害具有十分密切的关系,通过施用石灰改变重金属的形态、毒性以及对作物的影响具有重要的意义。以大白菜(Brassica pekinensis)为研究对象,通过盆栽试验,探讨了在铅、镉和锌污染土壤上,施用石灰对土壤中不同形态镉、铅和锌含量及在大白菜中累积的影响。结果表明,施用石灰后,土壤中碳酸盐结合态Pb、Cd和Zn含量明显减少,铁、锰氧化物结合态和有机物结合态Pb、Cd和Zn含量明显增加;对大白菜吸收Pb、Cd和Zn均起到较好的抑制作用,石灰用量为5g·kg-1土时,对大白菜吸收Pb、Cd和Zn的抑制效果最好。     

铅污染矿区中耐铅解磷菌对玉米的促生及根际铅的固化效应

矿产资源的开采、冶炼活动造成了一定的生态环境问题,土壤中可溶性重金属随着地表径流和地下渗透造成矿区和周边农田重金属污染。而矿区中土壤微生物对重金属具有一定耐性,研究微生物对植物根际微生态环境的改善作用具有重要意义。在矿区废弃地土壤中筛选耐铅（Pb）解磷菌的基础上,将含有菌株分泌物的上清液、菌液、发酵液（上清液+菌株）分别施用到玉米（Zea mays L.）根际土壤中,对比三者对玉米的促生效果及根际土壤铅的形态变化,探究解磷菌对玉米的促生机制及其对土壤铅的固化作用。所筛菌株被鉴定为巴氏克雷伯菌（Klebsiella pasteurii）,其通过分泌乙酸、乳酸、酒石酸和草酸对Ca3(PO4)2的溶磷率为26.5%,并能分泌生长素（IAA）。在玉米根际土壤中施用菌株的上清液、菌液和发酵液后,较对照组玉米株高、茎直径、地上与地下生物量均显著增加,其中施用发酵液组增幅最高,较对照组分别增加了128%,216%、266%、147%。同时,3个处理组中玉米地上生物量中铅含量分别降低68.6%、58.1%、70.1%,地下部铅含量分别降低119%、36.7%、39.5%。施用菌株上清液、菌液和发酵液后...     

沸石、磷矿粉和石灰对土壤铅锌化学形态和生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加沸石、磷矿粉和石灰3种改良剂对污染土壤Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响.结果表明,土壤Pb主要以Fe-Mn氧化物结合态为主,而Zn主要以残渣态为主.改良剂对土壤Pb、Zn化学形态的影响随着培养时间的不同而不同.培养1个月时,2%磷矿粉和2%石灰处理可分别导致土壤醋酸(HOAC)提取态Pb含量下降76.0%和25.6%,3种改良剂处理导致土壤HOAC提取态Zn含量比对照处理降低6.1%—17.0%.培养2个月时,磷矿粉和石灰处理分别导致土壤HOAC提取态Pb含量下降62.8%和39.0%,石灰处理导致土壤HOAC提取态Zn含量下降34.6%.3种改良剂对土壤Pb、Zn的生物可给性也有影响,也随着土壤重金属种类和培养时间的不同而异.培养1个月时,沸石和磷矿粉可分别导致土壤Zn的生物可给性降低15.9%和14.9%,但培养2个月后3种改良剂对Zn的生物可给性却没有影响.研究结果表明,在酸性Pb、Zn复合污染农田土壤中均可以选择这3种改良剂来进行土壤改良,减少重金属的污染风险.     

赣南某钨矿区土壤中Cd、Pb的形态特征及生态风险评价

以赣南某钨矿区稻田及菜田土壤为研究对象,采用Dold七步提取法分析了土壤中Cd、Pb的分布特征,运用富集系数法及次生相与原生相比值法综合评价了钨矿区土壤中Cd、Pb的生态风险.形态分析表明,Cd、Pb主要以原生硫化物态为主,其次为残渣态;Cd、Pb的生物可利用态分配系数较低,为1.18%-6.48%,生物潜在可利用态分配系数较高,为56.70%-87.43%,Pb的生物活性略高于Cd.风险评价表明,从重金属总量富集角度评价,土壤中Cd为重度污染到极度污染,Pb为中度污染到严重污染,平均污染程度为Cd>>Pb;从形态角度评价,Cd、Pb均为轻度污染到重度污染,Cd、Pb各采样点的次生相与原生相分布比值(P%)空间差异性明显,Pb的各采样点P%空间差异性更为显著,平均污染程度为Cd 关键词: 钨矿区/土壤/铅/镉/形态分析/生态风险/赣南     

低含量Pb对Cd处理下冬小麦根际土壤氧化还原酶活性、BIF及C/N的影响

为正确评价重金属污染下冬小麦根际土壤微生态系统的安全性和稳定性,采用盆栽试验法研究了铅(Pb)含量低于国家"土壤环境质量标准(GB 15618-1995)"规定的Ⅱ类土壤环境基准值(350.00 mg/kg,干土)时,与镉(Cd)复合处理对冬小麦幼苗根际土壤氧化还原酶活性、肥力指数(Biological index of fertility,BIF)及碳/氮(C/N)的影响.结果表明:(1)幼苗生长3周时,Cd处理下过氧化氢酶和多酚氧化酶活性显著(P<0.05)增加,脱氢酶活性显著(P<0.05)降低;7周时多酚氧化酶和过氧化氢酶活性显著(P<0.05)降低;12周时,多酚氧化酶和脱氢酶活性显著(P<0.05)降低.此外,根际土壤生物学肥力指标BIF值主要表现为降低,而根际土壤C/N值在幼苗生长3周和12周时显著(P<0.05)降低,7周时却极显著(P<0.01)升高.(2)低含量Pb与Cd对脱氢酶和过氧化氢酶活性、BIF值主要起协同抑制效应,对多酚氧化酶活性表现出拮抗效应.幼苗生长3周和12周时,低含量Pb可减轻Cd对C/N值的降低效应,7周时,低含量Pb和Cd协同促进C/N值升高.土壤Pb含量低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值时,仍会明显影响Cd污染下冬小麦幼苗根际土壤的生化功能特征.     

经过水泥固化的重金属废物的穿透渗漏实验

采用穿透渗漏实验方法研究了经水泥固化的重金属废物的长期渗漏行为。用由Ｐｂ＾２＋、Ｚｎ＾２＋、Ｃｕ＾２＋、Ｎｉ＾２＋和Ｃｒ＾６＋５种重金属组成的合成废物样品进行２组实验。实验研究了渗漏实验液流速、ＰＨ的变化和金属渗漏能力对固体废物长期渗漏行为的影响。     

A Review of Waste Tyre Utilisation in the Marine Environment

Waste tyres pose a major disposal problem on land creating a fire hazard and, in warmer climates, providing breeding pools for mosquitoes. the void space in tyres makes them unsuitable for land burial. Schemes to use shredded tyres for road bases and asphalt filler are being pursued in the USA. Tyre combustion for electricity production is being investigated in the UK.

The widespread availability and durability of tyres has led to their use in the marine environment for breakwaters/coastal defence structures and as artificial reefs for promoting fisheries.

Tyres have a low density and have been used in floating breakwaters. Schemes have been proposed to protect and strengthen shorelines with tyre structures.

The void space in tyres facilitates the construction of artificial reefs to attract fish. the most intensive use is in the south west Pacific and Australia. Tyre surfaces are colonised by algae and a wide range of faunal species, including corals and shellfish. the wide acceptance of tyres as a suitable reef construction material appears to be based largely on these observations. Experience of initial poor deployment practices in the USA led to tyres washing ashore after storms and resulted in the banning or restriction of their use in coastal states of the USA. A review of the scientific literature has yielded limited information on the environmental impact of tyres and in particular the leaching of heavy metals and organic compounds from tyres into sea water.

Preliminary results of tyre dust/sea water leaching studies are presented. These identify zinc as the major leachate (totalling 10mg/tyre after 3 months). Diluted leachates have not shown significant effects of the growth of the phytoplankton Phaeodactylum and Isocrysis.

Further work to characterise the sea water leaching of tyre compounds is recommended.     

A Review of Waste Tyre Utilisation in the Marine Environment

Waste tyres pose a major disposal problem on land creating a fire hazard and, in warmer climates, providing breeding pools for mosquitoes. the void space in tyres makes them unsuitable for land burial. Schemes to use shredded tyres for road bases and asphalt filler are being pursued in the USA. Tyre combustion for electricity production is being investigated in the UK.

The widespread availability and durability of tyres has led to their use in the marine environment for breakwaters/coastal defence structures and as artificial reefs for promoting fisheries.

Tyres have a low density and have been used in floating breakwaters. Schemes have been proposed to protect and strengthen shorelines with tyre structures.

The void space in tyres facilitates the construction of artificial reefs to attract fish. the most intensive use is in the south west Pacific and Australia. Tyre surfaces are colonised by algae and a wide range of faunal species, including corals and shellfish. the wide acceptance of tyres as a suitable reef construction material appears to be based largely on these observations. Experience of initial poor deployment practices in the USA led to tyres washing ashore after storms and resulted in the banning or restriction of their use in coastal states of the USA. A review of the scientific literature has yielded limited information on the environmental impact of tyres and in particular the leaching of heavy metals and organic compounds from tyres into sea water.

Preliminary results of tyre dust/sea water leaching studies are presented. These identify zinc as the major leachate (totalling 10mg/tyre after 3 months). Diluted leachates have not shown significant effects of the growth of the phytoplankton Phaeodactylum and Isocrysis.

Further work to characterise the sea water leaching of tyre compounds is recommended.     

碱矿渣胶凝材料固化重金属污泥的研究

主要原材料为高炉矿渣的碱矿渣胶凝材料(HAS)、掺3%沸石的HAS、掺5%沸石的HAS、水泥等4种固化材料被用来固化人工合成含铅、镉、铬等重金属的污泥。污泥固化体中污泥与固化材的掺和比例为4:1。实验结果表明,HAS固化剂对重金属污泥的固化效果要好于水泥,其污泥固化体的无侧限抗压强度高于水泥固化体,同时其固化体的重金属浸出量明显低于水泥。沸石的掺入使HAS固化体的重金属浸出量减小,且随着沸石掺加量的增大,HAS固化体的重金属浸出量相应的减少。     

垃圾焚烧飞灰中重金属浸出的影响因素

考察不同浸出条件对垃圾焚烧发电厂烟气净化系统飞灰中重金属浸出特性的的影响.研究表明:飞灰浸出时,受飞灰自身性质的影响,翻转式摇床混合和水平振荡摇床混合对飞灰中重金属浸出量的影响不明显;混合8h可使浸出体系达到溶解平衡,16h静置过程对飞灰中重金属溶出的影响不明显;增加浸取剂离子强度对飞灰来说并不会增加重金属元素的溶出;加大液固比(L/S)对飞灰中Pb,Ni和Cd的浸出仅起稀释作用,而Cu,Zn,CT和Hg在L/S10时浸出液的浓度变化不大,L/S10时被稀释;在高H+浓度时飞灰中重金属的浸出率大大增加,浸取剂中H+对各元素浸出的影响程度为Pb≈ZnCuCdNiCrAsHg;在中低H+浓度时,醋酸浸出液中重金属的浓度高于硝酸浸出液,而在0.2mol·1-1的酸浸取液中,硝酸浸出液中重金属(Hg除外)的浓度大于醋酸浸出液.     

模拟酸雨条件下降尘中Cu,Pb,Zn,Cr各形态的溶出和转化研究

本文用Ｔｅｓｓｌｅｒ方法，研究了模拟酸雨条件下，降尘中Ｃｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃｒ各形态的溶出和相互转化。试验表明：（１）降尘中Ｃｕ，Ｃｒ的溶出量随酸雨酸度的增大而增加；Ｐｂ，Ｚｎ没分别在ＰＨ＝３．５和ＰＨ＝４．５时溶出量最大，溶出的金属多源于可交换态和碳酸盐结合态，说明这两种形态的稳定性较差。（２）在模拟酸雨条件下，Ｃｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃｒ各形态的含量发生了较大变化；Ｃｕ从其优势形态有机结合态向可交换态