铬污染土壤的稳定化处理及其长期稳定性研究

利用不同投加比例的FeS、FeSO4、Fe0和Na2S2O4,分别对铬污染土壤进行处理,通过土壤浸出浓度和六价铬含量的测定,考察这4种还原剂对铬污染土壤的短期(3 d、28 d)和长期(1 a)稳定作用.结果表明,将FeS和Fe0直接用于铬污染土壤的稳定化时,由于其溶解度很低,稳定效果不好.而FeSO4对铬污染土壤的稳定化具有很好的效果,可以在短期内降低总铬和六价铬的浸出浓度,减少土壤中的六价铬含量,且其效果随着投加浓度的增加而提高.在长期稳定过程中,由于铁的氢氧化物的逐渐形成,其稳定化效果进一步提高.Na2S2O4同样有利于铬污染土壤的稳定化.在适当的投加比例下,FeSO4和Na2S2O4对土壤pH值影响很小,维持在6~8.     

铬污染土壤稳定化处理对蚯蚓的毒性效应

浸出毒性测试是评价重金属污染土壤稳定化处理效果的主要方法,但该方法不能准确反映稳定化处理后土壤的生物毒性变化.本研究以多硫化钙(CPS)稳定化处理的电镀厂铬(Cr)污染土壤为对象,以赤子爱胜蚓为指示生物,研究评估土壤稳定化处理的生物毒性效应.结果表明,在Cr污染土壤中,随着CPS投加量的增加,蚯蚓的毒性效应逐渐减弱随后增强.高浓度Cr污染土壤经过CPS稳定化处理后仍然具有明显的生物毒性,CPS与土壤中Cr(VI)投加比(物质的量比,下同)为3时土壤浸出毒性虽满足浸出标准,但对蚯蚓的7 d致死效应高达100%,且暴毒期间出现肉眼可见的外部形态变化,回避率为83.3%,在暴毒第5 d时蚯蚓体内总Cr含量为20.9 mg·kg~(-1).CPS对蚯蚓具有较强的生物毒性作用,在不含Cr污染的对照组土壤中,CPS投加量与稳定化处理Cr污染土壤中稳定化药剂投加比为5相同时,蚯蚓的7 d急性毒性致死率为100%.蚯蚓的致死率和外部形态变化可快速直观地反映重金属污染土壤的生物毒性,可为土壤稳定化处理的安全性与生物毒性评估提供参考依据.     

淹水和干湿交替对修复后土壤铬的稳定性影响研究

采用固化/稳定化技术修复后的场地和土壤因其污染物未彻底清除而备受关注,外界环境胁迫下重金属存在再活化的风险,但再活化的速率和形式尚不明确. 我国华南地区高温多雨,水热交换频繁剧烈,固化/稳定化后修复场地的安全利用面临更大的潜在风险. 以珠三角地区2个典型固化/稳定化修复后场地土壤为研究对象,开展淹水和干湿交替对土壤重金属铬(Cr)的释放、形态转化及其影响机制研究. 结果表明:①淹水和干湿交替可提高已固化/稳定化土壤中Cr的浸出浓度. 场地A和B土壤Cr的浸出浓度较淹水前分别上升了1.32和8.72倍,干湿交替后场地A土壤Cr的浸出浓度略有下降,场地B土壤Cr的浸出浓度则增加了4.32倍. ②淹水和干湿交替促使已固化/稳定化的Cr从酸可提取态向相对稳定的可氧化态等转化. 场地A和B土壤中酸可提取态Cr含量较淹水前的变化率分别为?60.17%和?14.34%,可氧化态Cr含量的变化率分别为2.71%和13.30%;干湿交替后土壤可提取态Cr含量的变化率分别为?28.78%和?2.13%,可氧化态Cr含量的变化率分别为5.48%和10.22%. ③淹水通过降低土壤氧化还原点位(E_h)、pH和无定形氧化铁等影响Cr的稳定性,促使Mn4+、Fe3+的还原和Cr的重新释放;干湿交替较淹水处理对固化/稳定化体系的影响相对较小. 研究显示,水分胁迫可提高固化/稳定化修复后土壤Cr的浸出浓度、改变赋存形态,但其浸出浓度远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》和HJ/T 301—2007《铬渣污染治理环境保护技术规范(暂行)》规定的浸出液浓度限值;鉴于外界环境胁迫的长期性和复杂性,以及当前“一评定终身”的效果评估管理模式对未彻底清除污染物场地后期监管的无力性,持续关注和系统管控是实现固化/稳定化修复后场地可持续安全利用的必要途径.      

壳聚糖改性沸石对多金属污染土壤稳定化处理效果及影响因素研究

以壳聚糖改性后的沸石作为稳定化材料,对实际污染土壤中铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)进行稳定化处理,采用扫描电子显微镜等表征手段及TCLP毒性浸出实验对改性材料物质组成及多金属稳定化效果进行分析,探究改性材料投加量、土壤含水率与pH对多金属污染土壤稳定效果的影响。结果表明:改性材料表面具有清晰的纤维状结构和均匀的突触状结构,且在结合能400 eV左右处增加了N1s的特征峰,证实壳聚糖已负载到沸石表面且硅酸钙粒子起到修饰作用;最大投加量为10%时,稳定化效果最好;随着含水率的增加,浸出浓度小幅增加,不同含水率下,Zn、Cd对Pb的稳定化无明显竞争;当土壤环境为弱酸碱或中性时,Zn、Cd对Pb的稳定化无竞争优势,但在强酸或强碱环境下,Zn、Cd竞争优势较强,从而抑制Pb的稳定化。此种新型、高效的土壤稳化材料可为多金属污染场地修复提供新的技术方案。     

硫化物对电镀厂铬污染土壤的稳定化效果及其机理研究

以某电镀厂旧址内的铬(Cr)污染土壤为研究对象,分别添加多硫化钙(CPS)、硫化钠(Na2S)以及焦亚硫酸钠(Na_2S_2O_5)3种硫化物稳定剂,探究3种稳定剂不同投加摩尔比对土壤中Cr的价态变化、浸出毒性和形态分布的影响.结果表明:CPS对Cr(Ⅵ)还原效果最佳,当CPS投加摩尔比为3时,土壤中Cr(Ⅵ)含量从1587.5 mg·kg-1减少至12.43 mg·kg~(-1),还原效率高达99.2%,然而相同条件下Na_2S和Na_2S_2O_5对Cr(Ⅵ)的还原效率仅分别为55.6%和74.5%.CPS对Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率最高,当CPS投加摩尔比为3时,浸出Cr(Ⅵ)和总Cr浓度分别为0.02mg·L~(-1)和0.32 mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率分别为99.8%和99.1%,此时Cr(Ⅵ)浓度满足GB/T 14848-93《地下水水质标准》规定的限值.相同投加摩尔比下Na2S和Na_2S_2O_5对Cr(Ⅵ)稳定效率分别仅为63.0%和98.9%,对总Cr稳定效率分别为66.5%和77.2%;浸出Cr(Ⅵ)和总Cr浓度随着CPS和Na2S投加摩尔比的增加而降低,然而随着Na_2S_2O_5投加摩尔比的增加,浸出Cr(Ⅵ)浓度持续下降,但总Cr浓度不断升高.CPS和Na2S稳定化后土壤中Cr的有机物结合态变化不大(p0.05)、铁锰氧化物结合态显著增加(p0.05).硫化物稳定剂稳定化后土壤中Cr的可交换态含量的变化是影响浸出总Cr浓度变化的主要原因.基于3种硫化物稳定剂对土壤中Cr(Ⅵ)还原效率、Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率和Cr的可交换态含量的影响,CPS投加摩尔比为3时,对该电镀厂铬污染土壤的稳定化效果最佳.     

水泥和活性炭对多环芳烃污染土壤固化稳定化效果的影响

固化稳定化技术由于处理费用低、操作简单易行,是污染场地修复常用的技术。评估了水泥和活性炭固化稳定化多环芳烃(PAHs)污染土壤的浸出行为和无侧限抗压强度(UCS)。PAHs污染土壤采用非酸性降水、酸性降水和卫生填埋场共处置3种方法分别浸出时,浸出液中PAHs的浓度分别为2.53、2.74和3.88 μg/L;当水泥添加量为土壤质量的20%时,3种方法浸出液中PAHs的浓度分别为8.99、10.12和10.99 μg/L;水泥固化稳定化会增加污染土壤中PAHs的浸出浓度,不同情景下PAHs的浸出浓度表现为卫生填埋场共处置>酸性降水>非酸性降水。当水泥添加量为土壤质量的20%,活性炭添加量为土壤质量的1%时,PAHs的浸出浓度为0.99 μg/L,活性炭的加入可有效降低浸出液中PAHs的浓度。当水泥添加量分别为土壤质量的10%、20%和30%时,固化稳定化产物28 d的UCS分别为1.82、5.95和12.06 MPa,UCS随着水泥添加量的增多而增大;水泥添加量为土壤质量的20%,活性炭添加量不大于土壤质量的2%时,其UCS与不加活性炭时相当。     

氟污染土壤稳定化材料的研究

以国内某电解铝厂氟污染土壤为研究对象,通过添加不同稳定化材料,分析氢氧化钙、氯化钙分别与钙镁磷肥(FCMP)、药剂A联用对土壤pH和氟浸出浓度的影响,探讨影响土壤氟浸出的机理和修复效果。实验结果表明：以氯化钙为代表的钙基材料与钙镁磷肥联用,可与土壤氟生成氟化钙、氟磷酸钙等沉淀,并影响土壤胶体、有机基团对F^-的吸附能力;与钙基材料单独使用相比,2种材料的联用可以增强对土壤中水溶态氟的稳定效果,大幅降低氟的浸出浓度;稳定化药剂A和氯化钙均为试验土壤的4%质量比时,供试土壤的氟浸出浓度能满足修复目标要求。综合考虑土壤pH变化对生成的氟化钙沉淀的影响、使用成本等因素,采用药剂A和氯化钙质量比为1:1,各自添加量为土壤质量的4%时,可以满足修复目标要求,且成本最低。     

铬污染土壤还原—固化稳定化过程研究

以我国某铬渣堆场六价铬污染土壤为研究对象,探讨硫酸亚铁、氧化钙、水泥等作为还原—固化稳定化药剂对六价铬污染土壤还原—固化稳定化效率的影响。试验结果表明:土壤六价铬浓度与七水合硫酸亚铁投加倍数呈指数关系,当七水合硫酸亚铁投加剂量为理论值的6.5倍,土壤中六价铬浓度未检出(<0.002mg/kg)。氧化钙的加入抑制了土壤中水溶性六价铬的浸出,正交试验的所有样品中水溶性六价铬浓度在4~56.6 mg/L。水泥加入后,初始浓度为3880 mg/kg的土壤水溶性六价铬浓度浓度降低至19.9mg/L。造成反应后水溶性六价铬浓仍较高的可能原因是含水量较低,土壤颗粒内部六价铬未全部溶出。因此在实际工程中,可考虑增大体系含水率、加酸调节pH值或提高添加氧化钙、水泥比例等方法提高土壤还原—固化稳定化效率。     

铬渣污染土壤稳定化技术研究

选用3种不同类型的铬渣污染土壤(A土、B土和C土)作为研究对象,探讨了6种稳定化药剂对污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原效果,并研究了不同药剂对各形态Cr稳定化效果。结果表明:FeSO4和Na2S对Cr(Ⅵ)都有很好的还原效果,葡萄糖次之,Na2SO3效果一般,柠檬酸和腐植酸效果不好;FeSO4和Na2S对B土、C土中Cr(Ⅵ)的还原率达到90%以上,对A土中Cr(Ⅵ)的还原率则低于85%;稳定化药剂主要是将酸可提取态Cr转化为其他形态,FeSO4效果最明显,可将80%以上的酸可提取态Cr转化为其他形态,主要为可还原态Cr;葡萄糖主要将之转化为可氧化态Cr;鉴于FeSO4的良好的还原效果,选择FeSO4作为稳定化药剂,且FeSO4添加量为理论投加量的20时较合适,浸出液可以满足地下水三级标准的50μg/L;经济性分析,处理1t清洗后土壤的药品费用为8.91元。     

几种稳定化药剂修复铬污染土壤的研究

采用FeSO_4、K_2HPO_4、EDTA二钠、Na_2S、膨润土、粉煤灰、Ca(OH)_2和水泥8种药剂分别对铬污染土壤进行修复,考察这8种药剂对不同养护时期(7,15,28d)铬污染土壤浸出液中总铬和六价铬的稳定效果,以及对土壤pH值的影响。结果表明,FeSO_4对铬污染的稳定化具有很好的效果,浸出液中总铬和六价铬含量分别降低到2.21,0.76mg/L以下;硫化钠可以使浸出液中总铬和六价铬含量降低50%左右;EDTA二钠对于六价铬有明显的去除作用,但对总铬去除作用不明显。其余几种药剂中,氢氧化钙效果稍微好,其他药剂稳定效果较差。硫酸亚铁和硫化钠对铬土pH影响较大,经过28d修复后也未恢复到原土pH值水平。经过EDTA二钠、氢氧化钙和水泥作用的铬土在第28天的pH值接近原污染铬土壤。其他药剂对土壤pH影响不大。     

模拟酸雨对红壤中铬释放的影响研究

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨淋溶下4种红壤铬的释放特征与规律.结果表明:经过相当于9 150和10 650 mm降水量的淋溶后,与对照(pH为5.6)相比,pH为4.5的酸雨使红壤铬的累积释放量提高4.03%～88.54%,pH为3.5的酸雨使其提高6.75%～308.42%;不同红壤铬的释放量随淋溶量的变化规律较为相似,总体上表现为释放量随淋溶量的增加而缓慢上升.酸雨对红壤铬释放的促进作用一方面是由于酸雨提高了Cr(OH)₃的溶解度;另一方面是由于H+对Cr3+的竞争吸附作用、酸雨所导致的土壤溶液中离子强度增加及酸雨对土壤胶体(主要是铝和铁的氧化物及氢氧化物)的溶蚀作用而降低了Cr(Ⅲ)的吸附量.      

土柱淋洗法修复铬污染土壤的水力梯度优化试验

针对重金属污染土壤的修复,淋洗法是一种比较成熟的方式,但目前研究主要聚焦于淋洗剂的选择,而关于水力停留时间对淋洗效果影响的研究相对较少.水力梯度是影响水力停留时间的重要因素,优化水力梯度能够缩短修复周期,降低淋洗成本,有效提高淋洗效率,为现场淋洗修复工程应用提供参考.本文针对人工制备的不同质地的铬污染土壤进行了土柱淋洗...     

长期冻融循环下固化铅锌镉复合重金属污染土抗剪强度及浸出特征研究

为了评估长期冻融循环后(最长90d (次))固化复合重金属污染土的的抗剪强度及浸出特征,采用水泥、生石灰和粉煤灰按比例混合的复合固化剂固化/稳定化铅锌镉复合重金属污染土进行三轴压缩试验及毒性特征浸出程序试验.结果表明,固化污染土体的内摩擦角仅在冻融循环3次内有明显增加,增加率高达96.3%;粘聚力在冻融循环30次内总体趋势不断下降,之后无显著变化,最终下降率达到54.23%;Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺浸出浓度与冻融循环次数呈正比;EC值与冻融循环次数在总体上正相关;长期冻融循环作用后浸出液的pH值降低.并通过扫描电子显微镜,进一步探究长期冻融循环下固化污染土抗剪强度及浸出特征的劣化机理,结果显示在冻融循环后期固化土体内生成了大量的延迟钙矾石,这些延迟钙矾石在形成过程中的膨胀作用是引起抗剪强度损失、重金属浸出浓度升高的主要原因.     

模拟酸雨对峨眉山土壤缓冲能力与冷杉生长的关系

通过采用模拟酸雨对土壤的静态和动态淋溶试验,比较了峨眉山冷杉生长状况不同区域的土壤样品的缓冲能力,并与未受酸沉降侵蚀、冷杉生长良好且与峨眉山海拔相近的贡嘎山土壤作为对照点,研究和分析了各不同区域土壤随模拟酸雨pH值变化而改变的情况,以及土壤中可交换阳离子在受到酸沉降侵蚀时,其阳离子溶出总量情况,揭示了峨眉山土壤对酸沉降的缓冲能力与冷杉生长间的关系。     

土壤酸化对温室气体排放影响的培育实验研究

利用不同pH值的模拟酸雨(SAR)淋洗处理42个月获得具有不同累积酸化程度土壤,对其进行室内培养并研究了土壤温室气体CO₂、CH₄和N₂O的排放特征.结果表明,一定的酸化累积促进CO₂排放,而累积到某值时(如pH3.0₅酸化累积程度的加深而增加.相关分析显示,土壤pH值不是造成不同累积酸化程度土壤温室气体排放差异的直接原因;CO₂和CH₄排放差异主要是由于酸化累积过程导致土壤碳、氮以及其他养分元素含量的差异造成的,而导致N₂O排放差异的产生原因却十分复杂.     

模拟酸雨影响下红壤中钴的释放行为研究

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨影响下红壤中钴的释放特征与规律.结果表明,酸雨加速了红壤中钴的淋溶损失.酸雨作用下红壤中钴的释放随淋溶量的变化具有阶段性特点,但不同土壤之间其阶段性特点存在一定的差异.在实验所施的淋溶强度下,供试的4种红壤中有3种表现为前期阶段减小和后期阶段增大的规律性,1种表现为前期阶段减小,中期阶段增大和后期阶段减小的规律性.酸雨对红壤中钴释放的促进作用,在短期内有利于提高红壤钴的可给性,但长期的酸雨淋溶可导致红壤因钴的加速淋失而缺钴.      

冻融对污染场地土壤重金属稳定化性能的影响

为了分析冻融对污染场地土壤重金属稳定化性能的影响,采用赤泥和硫化钠作为添加剂,对土壤中的Pb、Zn和Cd进行稳定化处理,并通过模拟冻融过程,分析冻融循环后重金属的浸出毒性、生物可给性、土壤pH和土壤结构的变化,探讨冻融循环对稳定化处理土壤中重金属长期稳定性能的影响. 结果表明:稳定化处理后土壤中Pb、Zn和Cd的浸出毒性比原始供试土壤分别降低了98.5%、99.8%和99.7%. 养护30 d后,稳定化处理土壤中Zn和Cd的生物可给性分别由28.8%、49.5%降至11.5%、21.8%,Pb的生物可给性由52.9%升至57.9%. 经过30 d冻融循环后,冻融土壤中Pb、Zn和Cd的浸出毒性比原始供试土壤中相应重金属质量分数分别增加了4.27、2.47、89.65 mg/L. 经过冻融循环后,土壤中重金属的生物可给性比未冻融土壤略有升高. 随着养护时间和冻融时间的延长,土壤pH呈升高趋势. 不同阶段土壤扫描电镜结果显示,冻融循环致使土壤空隙变大、结构松散,说明冻融循环对稳定化土壤结构有一定损伤. 分析结果表明,冻融过程增加了Pb、Zn和Cd释放的环境风险.      

铬污染土壤电阻率特性及其影响因素研究

为了研究电阻率法用于土壤环境监测的可行性,本文采用SoilMillerBox法进行铬污染土壤的电阻率影响因素实验,依据实验数据建立了污染土壤电阻率与三因素（铬污染物含量、含水率、土壤孔隙比）之间的关系模型,并于模拟污染场地中利用电阻率层析成像法对其进行验证.结果表明,根据三因素正交实验得到影响污染土壤电阻率变化的主次因...