水泥窑共处置产品中重金属的形态

通过模拟煅烧掺入重金属化学试剂的水泥生料,制备水泥熟料,进而制取水泥净浆. 采用修正的Tessier连续提取法,分别研究了水泥熟料和水泥净浆中各重金属的形态. 结果表明:水泥熟料中Ni,As,Cd和Pb几乎不存在可交换态. 其中,Cr和Cd主要以酸性醋酸钠溶液提取态存在,分别为71.0%和95.1%;Ni主要分布在酸性盐酸羟胺溶液提取态(65.6%)中,在残渣态中的分布也较多(20.3%);Pb主要分布在硫化物结合态(72.7%)中,与硫形成某种化合物固溶于水泥矿物相中;As的硫化物结合态和酸性醋酸钠溶液提取态质量分数较高,分别为35.1%和51.8%. 水泥净浆中各重金属的形态分布与水泥熟料基本一致,表明重金属的主要化学形态分布受水化作用影响不大.      

利用电子探针研究水泥净浆中Cd和Ni的分布特征

模拟水泥窑高温煅烧掺有Cd、Ni化学试剂的水泥生料,由制取的水泥熟料制备水泥净浆片.通过电子探针的点、线、面分析,研究了水泥净浆中Cd、Ni的整体分布和在不同矿物相中的具体分布特征.结果表明,Cd、Ni在水泥净浆中均出现了富集现象:元素分布图像显示Cd主要赋存于水化氢氧化钙(CH)晶体中,主要以Cd/Ca氢氧化物形式存...     

海南岛北部海湾沉积物重金属来源、分布主控因素及生态风险评价

基于海南岛北部海口湾、铺前湾、东寨港和木兰湾海域159站位表层沉积物地球化学测试分析,查明沉积物中重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn分布特征.运用数理统计方法研究重金属来源并明确其分布主控因素,建立主控因素与重金属含量间定性或半定量关系.评价各重金属元素及其总体污染状况和潜在生态风险.结果表明,研究区海域沉积物重金属中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn含量平均值分别为8.40、0.06、32.50、8.32、0.02、18.77和35.87μg·g-1.Cr、Cu、Hg、Pb和Zn含量高值区主要分布于近岸河流入海口及港湾内部,As由南向北其含量逐渐增加,Cd主要聚集于海口湾内.沉积物中Cu、Zn、Hg、Pb、Cr和Cd主要来自陆源输入,包括人为污染和母岩风化产物运移两方面因素,As或有海外物质来源.沉积物中Cu、Zn、Hg、Pb和Cr含量分布主控因素为沉积物粒度,即沉积物粒度越细,其所吸附并积累重金属含量越高;As高含量主要受控于自然地质背景;Cd含量分布则反映了城市发展进程对地区污染差异性影响.所调查159站位表层沉积物中As、Cr分别有3站位和6站位属Ⅱ类海洋沉积物,污染程度中等,其余各站位及重金属元素含量均为Ⅰ类沉积物,污染程度低,单因子污染影响程度依次为AsCrPbZnCuCdHg.沉积物重金属总体为低程度污染,总体潜在生态风险低,研究区海域底质生态环境优良.各重金属元素潜在生态危害程度低,生态危害影响依次为AsHgCdPbCuCrZn,As是最主要的生态风险因子.     

于桥水库水源地水体沉积物重金属空间分异与景观格局的关系

以于桥水库上游河流33个子流域采样点的重金属的监测数据为基础,分析了河流水体沉积物中Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn等重金属的含量及空间分异特征,探讨了重金属与子流域土地利用类型等景观格局的关系,解析了重金属的来源.结果表明,于桥水库上游三条河流水体悬浮颗粒物中Cd、As、Cu、Cr的平均含量高于土壤环境质量一级标准,存在一定的生态风险.表层沉积物中Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn的平均含量分别为0.32、30.39、33.49、58.20、90.16和94.80 mg·kg-1,Cd、As、Cu的平均含量和部分样品中Pb、Cr、Zn的含量超过土壤环境质量一级标准.三条河流表层沉积物中Cd、Cr、Zn的平均含量是淋河沙河黎河,Cu的平均含量是淋河沙河黎河,As、Pb的平均含量是沙河淋河黎河.于桥水库流域内土地利用类型对河流表层沉积物重金属的分布产生一定影响,主要表现为林地和灌草地的分布决定了河流沉积物中重金属的自然分布趋势,园地和工矿用地对Cd、As、Pb、Cr等的分布产生影响,村镇居民用地和耕地对河流沉积物中重金属的总体分布未产生负面影响.     

滇黔桂岩溶区河漫滩土壤重金属含量、来源及潜在生态风险

利用全国地球化学基准计划在滇黔桂岩溶区35个点位采集的70件河漫滩表、深层土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量特征,探究了重金属来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明,8种重金属元素含量大部分均高于全国土壤背景值,在滇东南地区含量最高,桂西北地区最低.表层土壤Cd、Hg明显富集,As、Cr、Cu、Ni与深层土壤含量相当;As、Cd、Hg、Pb、Zn在农田、菜地中明显高于深层土壤,Cr、Cu和Ni在各类土地中与深层土壤相当.因子分析结果显示,表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni受地质背景控制,As、Pb、Zn既与地质背景有关,也受人为活动影响,Hg受人为活动影响较严重;深层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Cr、Zn继承了区域母岩特征,As、Hg和Pb受地质背景和人为活动双重影响.地累积指数法和富集因子法污染评价结果表明,研究区河漫滩表层土壤中Cd、Hg污染较重,As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn大部分为轻度污染或无污染.各重金属潜在生态风险指数高低顺序依次为Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn,Cd和Hg的生态风险指数之和占综合指数的82.43%,生态风险最高;滇东南地区重金属潜在风险综合指数最高,具重度生态风险.     

不同玉米品种Cd、Pb、Zn和As积累与转运特性

通过田间试验,研究了22个玉米品种同时在未污染、轻度、中度和重度重金属Cd、Pb、Zn和As复合污染农田土壤条件下,玉米植株各部位对Cd、Pb、Zn和As的富集和转运特性,并对Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn这8种重金属元素进行了主成分分析和相关性分析,探讨了玉米植株吸收Cd、Pb、Zn和As含量与土壤中重金属元素形态含量的关系.结果表明：①玉米植株不同部位Cd和Zn含量分布规律为：穗上茎叶>穗下茎叶>根>籽粒,Pb分布规律为：根>穗下茎叶>穗上茎叶>籽粒,As分布规律为：根>穗上茎叶>穗下茎叶>籽粒,分布规律的不同与作物本身积累特性以及研究区土壤中Cd、Pb、Zn和As的环境活性高低密切相关.②22个玉米品种遗传背景的较大差异造成品种间Cd和Pb的积累具有显著差异（P<0.05）,表现为4种趋势：Cd和Pb复合高积累品种,单一Cd或Pb低积累品种（低Cd高Pb、低Pb高Cd）,Cd和Pb复合低积累品种.其中3个品种籽粒Cd含量超过国家食品安全标准,14个品种茎叶Cd含量超过国家饲料卫生标准;所有品种茎叶和籽粒Pb含量均未超标,但部分品种籽粒Pb含量接近限值具有超标风险;不同玉米品种茎叶和籽粒As含量均远低于标准限值,表现出稳定的低积累特性;不同玉米品种茎叶Zn含量随土壤Zn含量的升高而升高,但籽粒Zn含量维持在满足植株正常生长的阈值范围内.③研究区玉米植株中Cd、Pb、Zn和As具有一定的同源性,主要受土壤中Cd、Pb、Zn和As污染物含量超标的影响较为深刻,这说明矿山采选和尾矿堆存带来的人为来源,玉米植株中Cu元素受到一定人为污染来源的影响,但影响程度有限;玉米植株中Hg、Ni和Cr元素间具有一定的同源性,说明成土母质和风化产物累积的自然来源.④玉米植株各部位Cd、Pb、Zn和As元素含量,以及Cr和Ni元素含量均具有极显著正相关性（P<0.01）,Cd、Pb、Zn和As元素在植物体内的运输机制可能有共同之处,从玉米根部向地上部迁移方面表现出协同效应,Cr和Ni元素同样如此.而玉米茎叶中Hg与Cd、Pb、Zn和As元素,以及籽粒中Hg与Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni和Zn元素均表现出一定的拮抗作用.⑤采用对照优选法将同时满足：茎叶Cd、Pb和As含量未超过国家饲料卫生标准,籽粒Cd、Pb和As含量未超过国家食品安全标准,籽粒Cd、Pb和As聚类分析为低积累类群,植株茎叶和籽粒Cd、Pb和As富集和转运系数较低作为优选条件,筛选出C18（先玉335）可作为Cd、Pb和As复合低积累且籽粒Zn含量维持在正常水平的优选玉米品种,适宜在北方工矿企业周边重金属复合污染农田推广应用.     

上海浦东新区农田土壤重金属空间结构及分布特征

对上海浦东新区农田土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As进行测定分析,利用地统计学方法研究了7种重金属的空间结构与分布特征。结果显示,Pb、As、Hg的积累不显著,而Cu、Zn、Cd、Cr平均含量显著高于背景值。结构分析表明,7种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性,其中Cd、Cr、As的变程分别为11.54、11.0、7.0 km,其余重金属的变程范围为0.81~1.73 km。采用克里格和逆距离加权插值法得到了浦东新区表层土壤重金属单指标评价结果分布图,发现土壤质量受Zn、Cu、Cd、Cr的影响较大,而受Pb、Hg、As的影响较小,在分布上存在显著的空间分异特征。     

水泥窑协同处置与水泥固化/稳定化对重金属的固定效果比较

危险废物水泥窑协同处置与水泥固化,稳定化对废物中重金属的固定机理不同,固定效果因而有所差异.针对含As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn等重金属离子的上述2类试样平行开展浸出实验及连续提取实验,以重金属浸出浓度及化学形态为指标,比较分析了水泥窑协同处置与水泥固化/稳定化对废物中不同重金属的固定效果的差异.结果表明,对于As、Pb、Zn等重金属离子,水泥窑高温煅烧及后续水化作用有助于其更稳定化学形态的形成,固定效果优于水泥固化,稳定化,说明含Ag、Pb、Zn的危险废物能够在水泥窑得到有效处置.Cr3 在水泥窑煅烧过程中易被氧化为迁移性和毒性更强的Cr6 ,因而含Cr的废物不适合采用水泥窑协同处置方式.该研究能为不同种类重金属危险废物处置方法的选取提供依据,并为水泥窑协同处置重金属类危险废物的应用和发展提供科学的决策依据.     

吉林省农田黑土中Cd、Pb、As含量的空间分布特征

利用地统计学方法研究了吉林省黑土区耕层土壤(0～20cm)中Cd、Pb、As含量的空间结构及其分布特征.结果表明,研究区土壤Pb含量属中等程度的空间相关,而Cd、As含量属空间弱相关.3种元素含量的空间变异主要受人为的随机性因素的影响.利用半方差函数的分析结果经普通克立格插值得到了3种元素含量的空间分布图.结果显示,在空间分布上,受不同污染源的影响,土壤Cd、Pb、As含量表现出不同的分布特征.土壤Cd含量较高的地区主要分布于煤矿区周围;土壤Pb含量高的样点主要分布于城郊及公路两侧;煤矿区周围及城郊农田土壤中As含量相对较高.     

顺德大气降尘中重金属污染特征分析

本文通过对顺德全区10个测点连续12个月大气降尘中重金属含量的监测,表明该区域大气降尘受重金属污染程度已经比较严重,Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Cd、As和Hg等8个主要的重金属元素超出当地土壤中重金属背景含量最大值.通过对比重金属元素区域分布特征与顺德排放重金属废气的工业区域分布特征,大气降尘中重金属污染呈现了典型工业污染特征,Zn、Pb、Cu污染最为严重,其次是Cd、Cr,受污染最轻的是Ni、As、Hg3个重金属元素.     

多固废耦合水泥制备C30混凝土性能研究

为实现工业固废的资源化利用,研究了以钢渣、水渣和脱硫石膏为原料制备的复合胶凝材料作为掺合料替代水泥制备C30混凝土。考察复合胶凝材料的掺入量对胶材标准稠度用水量、凝结时间、混凝土性能的影响。结果表明：净浆的标准稠度用水量和凝结时间与复合胶凝材料的掺入量呈正相关;所制备混凝土的抗压强度随着复合胶凝材料替代水泥量的增加而下降,全部使用胶凝材料制备混凝土试块的28 d抗压强度达到43.5 MPa,为水泥对照组的78.3%。钢渣微粉和脱硫石膏能够促进水渣水化生成钙钒石和水化硅酸钙等水化产物,起到良好的胶结作用,使得混凝土结构致密。该复合胶凝材料可替代部分水泥,减少CO₂排放,带来巨大的经济效益和环境效益,具有广阔的市场应用前景。     

钢渣中重金属在水泥基胶凝材料的长期浸出行为

采用连续水槽浸出试验研究了钢渣在胶砂中重金属的长期浸出规律,并通过浸出动力学模型拟合预测了胶砂30 a重金属累积浸出量。结果表明：钢渣中含有As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等重金属,制备成胶砂后Cr、Cu、Ni和Zn浸出量偏高。随着浸出时间的增加,溶液中重金属离子累积浸出量先快速增加后减缓;胶砂预先养护龄期越长,重金属累积浸出量越低,对重金属Zn的固化作用越明显。水泥胶砂中Cr和Ni、Cu和Zn的浸出规律分别符合Elovich方程和双常数速率方程,掺钢渣胶砂中Cu的浸出规律满足双常数速率方程,而Cr、Ni和Zn的浸出规律满足二级动力学方程。通过动力学方程计算,预测掺钢渣胶砂与纯水泥胶砂中Cr、Cu、Ni和Zn的30 a累积浸出量相比分别降低了49.52%、24.02%、47.20%和89.79%。     

基于固化法共处置飞灰和浓缩液浸出特性研究

在水泥固化时将生活垃圾焚烧飞灰（简称飞灰）以不同的比例代替复合硅酸盐水泥并且用垃圾渗滤液浓缩液代替水进行固化实验,研究了飞灰掺量（40%、50%、60%）、浓缩液替代水对水泥固化法固化效果及重金属（Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ba）浸出的影响.结果表明：飞灰掺入量的增加会降低固化体的抗压强度,但浓缩液替代水对固化体的抗压强度没有显著影响.不同重金属的浸出行为受掺灰率的影响不同,掺灰率的增加会减少固化体中Zn的浸出,增加Pb和Cd的浸出,Zn、Pb、Cr、As在第36d可达到稳定浸出量不再增加,Ba的累积浸出量持续增加,加入浓缩液后固化体中Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属的浸出量未超过标准限值,可以满足固化处理对浸出毒性的要求.     

工业废石膏在地基加固中的应用

研究和实践表明:工业废石膏与水泥配合加固软土地基,与单用水泥加固相比,加固土强度可以成倍提高。废石膏的最佳掺量一般为水泥用量的20%左右。用废石膏水泥加固时,其水化物不仅有与水泥相同的水化硅酸钙将松散的土粒胶结成整体,而且还产生钙矾石,其晶体膨胀填充孙隙使加固土强度进一步提高。利用废石膏加固地基不会产生二次污染。     

赤泥-电石渣-磷石膏固化铜污染土性能

为了研究在浸泡条件下赤泥-电石渣-磷石膏3种固废物混合料对铜污染土的固化效果,本文对其混合料固化土的无侧限抗压强度、应力-应变、重金属形态、浸出毒性及微观结构进行了检测.结果表明,固化土强度随养护龄期的增加而增大,且掺加固废物对其强度有明显改善作用.混合料固化土中铜的存在形式以铁锰氧化态为主,其浸出毒性随龄期增加而降低,且其浓度值均低于水泥固化土.此外,混合料固化土中水化产物以水化硅酸钙/水化硅铝酸钙和钙矾石为代表.水化产物对固化土内部结构起填充作用,可改善固化土强度.同时,水化硅酸钙/水化硅铝酸钙对铜离子有吸附作用,钙矾石可与铜离子发生阳离子置换作用.因此,固废物的添加可对铜离子产生固化作用.     

早强剂对钢渣-脱硫灰基胶凝材料的强度及水化性能影响

针对钢渣-脱硫灰基胶凝材料存在早期强度低的问题,研究不同早强剂对钢渣-脱硫灰基胶凝材料抗压强度及水化性能影响。结果表明:当脱硫灰掺量为15%,3 d抗压强度为3.65 MPa,比空白样降低了48.95%。利用生石灰、氯化钙、甲酸钙、硅灰、硫酸铝复合早强剂改性钢渣-脱硫灰基胶凝材料,其3 d抗压强度可达到17.89 MPa,是空白组试件的2.45倍,满足GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》中复合硅酸盐水泥42.5级水泥抗压强度指标。通过XRD、SEM、FT-IR、XPS和DTG分析发现,水化产物主要是单硫型水化硫型硫铝钙、水化氯铝酸钙、水化硅酸钙和弗里德尔盐。     

固化/稳定化垃圾焚烧飞灰中的Pb在干湿交替环境中的溶出风险评估

评估了水泥+螯合剂协同处理垃圾焚烧飞灰中的铅（Pb）在干湿交替环境中的溶出风险。结果表明:在干湿交替环境中,水泥+螯合剂协同处理飞灰的矿物组成可保持稳定,水化程度有所提高。经过30次干湿交替后,由于飞灰颗粒受到更多水化产物的保护,Pb的浸出毒性从0.15 mg/L降低至0.05 mg/L。另外,协同处理与单独的水泥固化相比,对Pb的稳定化效果更好,Pb的浸出毒性更易达到GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》;经过同样的12次干湿交替后,协同处理飞灰中Pb的浸出毒性（<0.05 mg/L）远低于单独的螯合稳定飞灰（0.53 mg/L）,溶出风险显著降低。因此,水泥+螯合剂协同工艺适用于干湿交替高发地区的垃圾焚烧飞灰中Pb的稳定化处理。