EDTA/纳米羟基磷灰石联合修复重金属污染土壤

土壤淋洗可能导致残留重金属活化,采用淋洗/钝化联合修复重金属污染土壤可在一定程度上减少这一影响。研究了EDTA淋洗、纳米羟基磷灰石钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率、TCLP浸出浓度、化学形态分布的影响,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和生理毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复进行了评价。结果发现,EDTA淋洗对Pb和Cu的洗脱效果较好,对Zn浸出浓度的削减率较高。当EDTA投加量为2 g·L~(-1)时,Zn的浸出浓度降低了70.40%。纳米羟基磷灰石对Pb和Zn具有较好的钝化效果,对Cu和Cd的钝化作用相对较弱。当纳米羟基磷灰石投加量为2%时,Pb浸出浓度削减率高达89.65%。淋洗/钝化联合修复大幅度降低了Pb和Cd的浸出浓度,降低了可还原态Cu残留量、可还原态和残渣态Cd残留量,以及弱酸提取态和可还原态Zn、Pb残留量。当EDTA和纳米羟基磷灰石投加量分别为1 g·L~(-1)和1%时,土壤重金属总环境风险削减率达到74.12%。EDTA对土壤中Cu和Cd的洗脱效果较好,后续钝化修复作用有限,Pb和Zn则可通过淋洗/钝化联合修复大幅度提高削减环境风险削减率。     

淮南潘集矿区农田土壤重金属污染特征及在小麦中累积特征研究

为探究淮南潘集矿区内农田土壤和小麦中重金属的污染状况,选取了16块研究样地,测定其农田土壤和小麦不同部位中Cu、Zn、Pb、Cd、As含量,利用生物富集系数(BCF)和转运系数(TCF)分析重金属在小麦中的迁运行为,并进行重金属化学形态分析和潜在生态风险指数分析。结果表明,矿区农田土壤Zn、Pb浓度平均值低于背景浓度,Cu、Cd、As浓度平均值分别是背景浓度的1.03、4.17、1.81倍。5种重金属的化学形态以残渣态为主,Cu、Zn、Pb、Cd、As的残渣态质量分数平均值分别为47.44%、50.33%、43.36%、46.84%、98.86%。矿区农田土壤重金属综合潜在生态风险指数处于轻度或中度等级,相对较轻,主要贡献重金属是Cd。Cu、Zn易于富集在小麦地上部分,Pb、Cd、As大部分富聚在地下部分。     

产黄青霉浸出修复重金属污染土壤

采集铅锌冶炼厂周边表层土壤,分析其污染情况,并用产黄青霉菌浸出修复,用正交法考察温度、培养基pH值和浸出时间对浸出率的影响,拟寻找最佳修复方案。结果表明:根据GB 15618-95二级土标准值,铅锌冶炼厂周边表层土壤中Zn和Cd已达重度污染程度,Cu达中度污染,Pb为轻度污染,Cr未污染;综合污染指数表明铅锌冶炼厂周边表层土壤已达严重污染程度;Pb和Zn的最适浸出温度为30℃,Cd和Cu的最适浸出温度为20℃;当培养基pH值为7.0时,Pb、Zn、Cd和Cu的浸出率之和最高,Pb和Zn的浸出率之和均在浸出7 d时最高。极差分析表明,培养基pH值和浸出时间是影响产黄青霉浸出修复重金属污染土壤的主要因素;方差分析表明,培养基pH值和浸出时间对Zn的浸出率影响显著,3种因素对Pb、Cd和Cu浸出率的影响均不明显。当温度为30℃,pH值为7.0,浸出7 d时各重金属的浸出率均最高,故产黄青霉浸出修复重金属污染土壤的最优方案为A2B2C3。     

3种含铁材料对重金属和砷复合污染底泥稳定化处理

选用3种含铁材料FeCl3、Fe(OH)3和FePO4,开展重金属和砷(As)复合污染底泥的稳定化处理实验,并用毒性浸出测试(TCLP)的结果和底泥交换态重金属(Pb、Cd、Cu、Zn)及As的含量来评价其稳定化效果。结果表明,(1)FeCl3和FePO4降低了底泥pH值,Fe(OH)3轻微地提高了底泥pH值。(2)FeCl3活化了底泥中Pb、Cd、Cu、Zn,使其浸出量和交换态含量增加,对As浸出量的影响不大,但使底泥中As交换态含量明显降低,且在最大添加量(8.00 g/kg)时As交换态含量未检测出;Fe(OH)3降低了Cd交换态和浸出量,稍增加了As交换态和浸出量,但对Pb、Cu、Zn交换态和浸出量影响不明显;FePO4明显降低了Pb的浸出量和交换态含量,略微降低了交换态Cd、Zn含量,对交换态Cu影响不大,但明显增加了As的浸出量和交换态含量。综上,FeCl3对As具有较好的稳定化效果,但明显活化了底泥中的4种重金属;Fe(OH)3亦对底泥中Cd有一定稳定化效果;FePO4对Pb的稳定化效果较好,但明显活化了底泥中的As。显然,3种含铁材料都不能实现底泥中重金属和As的同时稳定化。     

长沙市夏季大气颗粒物中重金属的形态及其源解析

对长沙市高开区、经开区、开福区以及马坡岭4个采样点夏季的大气颗粒物(TSP)浓度以及颗粒物中的重金属元素Cu、Zn、Mn、Pb和Cd的浓度和形态分布进行了研究分析,利用污染因子(Cf)对重金属元素的可保持能力进行了评价,并利用因子分析方法(PCA)分析TSP中重金属元素的主要来源。结果显示长沙市夏季TSP平均浓度为220.7μg/m3,表明长沙市颗粒物污染较严重。TSP中重金属元素浓度大小顺序为:ZnPbCuMnCd。从形态分布来看,大约63.3%~89.0%的Cu主要存在于可氧化态(F3),而Mn在这一态中分布最少。元素Zn、Cd则主要分布在弱酸提取态,分别占了70%和35%。Pb主要分布在残渣态,大约为24%~43%。由污染因子计算可知Cu、Cd和Zn比Mn、Pb有更高的迁移性。     

3种环保型淋洗剂对重金属污染土壤的淋洗效果

采用振荡淋洗法研究衣康酸(IA)、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)和衣康酸-丙烯酸共聚物(IA-AA)在不同因素影响下对污染土壤Cd、Pb和Zn的淋洗效率。结果表明:3种淋洗剂对土壤Cd、Pb和Zn的去除率随其浓度增加而快速上升,随pH增加呈迅速下降和先升高后降低2种趋势,随淋洗时间总体呈上升趋势;3种淋洗剂在浓度为0.15 mol·L-1且pH为3时,对Cd和Zn去除率最高(39.34%~65.65%);在相同浓度和pH为5条件下对Pb的去除率最高(22.05%~50.62%)。其中IA-AA对Cd、Pb和Zn的去除率分别可达65.65%、50.62%和44.92%。它们去除的主要重金属组分为酸溶态、可还原态和部分可氧化态,且经IA和IA-AA淋洗的土壤养分损失相对较小。因此,IA-AA是修复Cd、Pb和Zn复合污染土壤有工程应用前景的淋洗剂。     

酸洗-电沉积联用技术回收垃圾焚烧飞灰中的重金属

垃圾焚烧飞灰中的重金属浸出能力强、毒性大,属于危险废物,若处置不当将会对环境造成严重污染。采用酸洗-电沉积联用技术,考察硝酸浓度、液固比和酸洗时间对重金属去除率的影响,研究电沉积电压和时间对酸洗废液中重金属回收率的影响,同时评估处理后飞灰的浸出毒性。结果表明,在浓度为2 mol·L^-1、液固比为25的硝酸中浸渍洗涤60 min条件下,酸洗能成功去除飞灰中95.26%的Zn、83.06%的Pb、72.62%的Cu和97.85%的Cd;在电压为14 V,电沉积4 h的条件下可回收酸洗废液中95.80%的Zn、 99.04%的Pb、79.95%的Cu和90.37%的Cd。对Zn、Pb、Cu、Cd的连续提取和浸出毒性测试表明,处理后飞灰易浸出组分占比降低,残余态物质占比提高,重金属浸出质量浓度符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)要求,可直接进行填埋或作为非危废固体进行资源化利用。本研究结果可为飞灰中重金属脱除和回收利用提供参考。     

医疗垃圾焚烧飞灰重金属形态分析

利用原子吸收光谱仪分别对医疗垃圾焚烧飞灰重金属含量和重金属形态及其随颗粒度分布特性进行了分析,结果表明,飞灰中Cd、Zn、Pb等的浸出浓度远超标与这些重金属的可交换态和碳酸盐态含量较高有关;飞灰颗粒度主要在96 μm以下,96～150 μm的颗粒中Cd、Pb含量最高,且Zn、Cd的形态以可交换态为主.     

石灰干化污泥对土壤重金属稳定化处理的效果

以采自湖南省嘉禾县重金属复合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,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-98.92%、Cd-99.06%、Pb-96.84%;但是干化污泥的高pH值导致稳定后土壤中As的浸出增加。为了恢复植物生长功能,经过亚铁盐和磷酸调节pH后,石灰干化污泥稳定过的土壤pH有效降低,同时亚铁盐和磷酸有利于促进Pb和Zn的稳定效果;但是对Cd的稳定有负面影响;另外,亚铁盐的加入同时可以减少As的浸出浓度。经处理后土壤中重金属形态由不稳定态转为稳定态,使重金属的浸出浓度明显降低,减少了土壤重金属的浸出毒性。该研究结果表明,石灰干化污泥可以作为资源回收利用,应用于重金属污染土壤的修复中,并能改善稳定后土壤适宜植物生长的理化性质。     

地质聚合物固化稳定化重金属复合污染土壤

以污染土壤部分替代偏高岭土,在碱激发剂的作用下制备地质聚合物稳定化处理Pb、As、Cd复合污染土壤,研究了其稳定化效果及处理后固化体中重金属的赋存形态。结果表明:污染土壤部分替代高岭土降低了固化体抗压强度,从力学性能上看,土壤掺量低于50%时,能满足建筑材料的强度要求(10 MPa),掺量为60%仅能满足固废填埋要求(5 MPa),土壤掺量≥70%均不能满足要求。随着土壤掺量增加,对土壤中重金属的稳定化效果也逐渐降低,当土壤Pb、As和Cd浓度分别为600、80和22 mg·L~(-1)(HJ 350-2007B)时,土壤掺量在20%~50%,固化体中3种元素浸出浓度均低于浸出标准;当土壤掺量达到60%时,Pb的浸出浓度不能满足标准要求,当土壤掺量增加至70%,固化体中Pb、Cd浸出浓度均超标。固定土壤掺量为30%,随着污染土壤中重金属含量的增加,浸出浓度也增加:土壤中3种重金属浓度为HJ 350-2007B时经过30 d的稳定化处理,浸出浓度满足标准要求;而当浓度达到HJ 350-2007B的2倍时,Pb浸出浓度超标;达到HJ 350-2007B的3倍时,3种Pb、As和Cd均超出浸出标准。固化体中Pb、As、Cd的形态研究表明,外源重金属进入土壤后多以活性较高的形态存在,经过固化稳定后活性态占比降低、残渣态占比增加。     

高温堆肥与蚯蚓堆肥对城市污泥重金属形态的影响

采用高温堆肥和蚯蚓堆肥工艺,研究了城市污泥与锯末、粉煤灰或磷矿粉按不同比例混合堆肥前后重金属（Cu、Pb、Zn、Cd和As）交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态的变化。研究表明：高温堆肥和蚯蚓堆肥前后各试验污泥的重金属形态和含量呈现出不同的变化,都可以降低污泥中交换态Cu、Pb、Zn、Cd和As的含量;对于Cu和Pb,高温堆肥优于蚯蚓堆肥;对于Zn、Cd和As,蚯蚓堆肥优于高温堆肥。2种堆肥方式中,粉煤灰用量为10%的钝化效果优于20%,磷矿粉的钝化效果同粉煤灰一样。     

贝壳粉对污染土壤中Pb、Zn、Cd的稳定化作用

价廉易得且无二次污染的稳定剂开发是重金属污染土壤稳定化修复的关键。以铅蓄电池污染场地Pb污染土壤(CQ土壤样品)及铅锌冶炼厂周边Pb、Zn、Cd复合污染土壤(ZZ土壤样品)为研究对象,用贝壳粉进行稳定化研究,通过毒性特征浸出测试(TCLP)评价其稳定化效果。X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等分析结果表明,贝壳粉的主要成分为CaCO3。稳定化实验结果表明:贝壳粉在2%(质量分数,下同)~10%的添加量下,CQ土壤样品中Pb的浸出浓度降低22%~62%;ZZ土壤样品中Pb、Zn、Cd的浸出浓度分别降低11%~91%、26%~65%、18%~64%。贝壳粉添加后土壤pH升高可能会使重金属形成氢氧化物沉淀;部分重金属可能会通过离子交换作用形成碳酸盐沉淀。经贝壳粉稳定化后土壤中重金属浸出浓度降低,有效降低了重金属的迁移性,因此贝壳粉可作为稳定剂应用于重金属污染土壤的修复。     

金矿污染河流的水体和沉积物中重金属分布特征及生态风险评价

金矿开采导致严重的水体和沉积物重金属污染。采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP/MS)分析了金矿开采区河道32个采样点的水体和表层沉积物样品,研究了水样的溶解态及颗粒态重金属(As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn)组成;通过分步化学提取法研究了各重金属在沉积物中的地球化学形态组成,利用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价了河流沉积物中重金属污染状况。结果表明:水体中Cu、Zn、As主要以溶解态存在,Pb、Cr、Cd以颗粒态为主。水体中重金属元素形态分布主要受点源污染排放影响。沉积物中,Cd浓度较低;As、Zn主要以氧化物结合态、有机物结合态和残渣态存在;Pb、Cr、Cu以有机物结合态和残渣态为主。结合地累积指数和潜在生态风险指数分析表明,Cd和Cu为主要的风险元素。     

环境友好型淋洗剂对重金属污染土壤的修复效果

以广西某废弃铅锌冶炼企业重金属复合污染土壤为对象,采用土柱淋洗的方法,分别将自制的茶皂素、柠檬酸和EDTA 3种淋洗剂进行复合淋洗,并对复合淋洗的最佳配比、淋洗剂添加方式和淋洗时间进行研究,得到对环境友好且淋洗效果好的复合淋洗剂。最后,对淋洗前后土壤中Cu、Pb和Zn的赋存形态进行研究,探讨淋洗机理。研究结果表明,茶皂素和柠檬酸复合时对重金属Cu、Pb、Zn的去除率分别达到了77.00%、52.09%和58.66%,综合考虑淋洗效率以及经济环保等因素,选择将茶皂素和柠檬酸复合进行淋洗。复合淋洗实验结果表明,柠檬酸和茶皂素体积比为3∶1复合方式淋洗30 h,淋洗效果最佳,对重金属Cu、Pb和Zn的去除率分别达到82.77%、65.49%和78.12%。茶皂素和柠檬酸复合淋洗能有效的去除土壤中酸可提取态和有机结合态的重金属,氧化物结合态的Pb和Zn也有较大程度的降低,同时还发现,茶皂素和柠檬酸共同作用对残余态的Pb去除效果也较好,可达到50%以上。从茶籽饼中提取茶皂素与天然有机酸柠檬酸复合淋洗,用于修复污染面积小、污染浓度高且污染比较集中的重金属污染土壤,效果好且对环境友好。     

微生物矿化修复重金属污染土壤

以选矿厂附近土壤为研究对象,分析了土壤中交换态重金属含量,As、Pb、Cd、Zn和Cu的交换态浓度为14.01、4.95、0.64、33.46和12.95 mg/kg。基于生物矿化原理,利用碳酸盐矿化菌生长代谢过程产生的脲酶来分解底物尿素,产生碳酸根离子,固结重金属离子,使得土壤中活泼的重金属离子转变为碳酸盐矿物态,降低其危险。研究了温度、pH和重金属离子对酶活性的影响,发现环境30℃温度有利于促进酶活性;在弱酸性条件下,底物分解量减少15%;重金属离子在低浓度时对脲酶活性影响不大,浓度提高后对酶活性抑制作用没有加剧。将制备好的微生物矿化修复制剂喷洒于1 000 m2的污染土壤中,实验结果发现,土壤中交换态重金属离子含量在0～20 cm范围内明显减少,As、Pb、Cd、Zn和Cu的交换态浓度分别减少至2.37、1.25、0.31、16.67和3.42 mg/kg。     

雷州半岛土壤重金属分布特征及其污染评价

在雷州半岛采集了106个土壤表层样品,分析了其中8种重金属元素(Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、Hg和As)的全量.结果表明,雷州半岛土壤重金属污染由高到低排序为Ni＞Cr＞Hg＞Cu＞Zn＞Cd＞As＞Pb,Zn、Cd、As和Pb质量浓度均没有超标,Hg和Cu质量浓度超标率亦不高,但Ni和Cr平均质量浓度达49.81、87.13 mg/kg,高于国内外其他对照区域,超标率分别为25.47%和24.53%;重金属元素在雷州半岛各土壤利用类型中分布规律不明显,按4种主要土壤利用类型受重金属污染程度大小排序为甘蔗地＞果园土＞水田＞菜地;雷州半岛土壤综合污染指数总平均为0.970,土壤总体上尚清洁,重金属污染处于警戒水平;雷州半岛各区域中,徐闻、雷州两地土壤重金属质量浓度明显高于其他地区,其主要原因是徐闻、雷州两地成土母质主要为玄武岩,造成土壤Cr、Ni及其他重金属背景值较高.     

重金属复合污染土壤稳定化研究及效果评价

用自制稳定化试剂CTS-AC01试剂对广西河池某砒霜厂遗址As、Cd、Pb、Zn复合污染土壤进行稳定化研究并进行效果评价。结果表明:(1)CTS-AC01试剂可以降低土壤中重金属的毒性特征浸出程序(TCLP)浸出液浓度,使As、Cd、Pb、Zn的稳定效率分别达到87.7%、93.7%、90.9%、99.5%;(2)经过20次模拟淋溶,淋溶液中As、Cd、Pb、Zn的质量浓度分别为0.199、0、0、0.017mg/L,除As浓度超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅴ类水质标准外,其他3种重金属均已达标;(3)通过土壤中重金属形态分析发现,稳定化主要是将可交换态和氧化结合态向残渣态转化,但20次模拟淋溶对土壤中重金属形态的影响不大,更长期的淋溶作用有待进一步研究。     

超声强化茶皂素对污染土壤中重金属去除效果的影响

利用超声强化茶皂素修复土壤重金属,研究了淋洗剂浓度、淋洗方式及淋洗时间对土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的修复效果及修复前后土壤重金属的形态变化。结果表明:茶皂素对土壤Cu、Zn、Pb和Cd的解吸率随着茶皂素浓度升高而增大,最大解吸率分别为48.60%、35.10%、28.10%和45.60%。单独采用超声导致低解吸率,而超声辅助振荡能增加重金属的解吸率(26.3%～61.6%)并缩短达到平衡状态的时间。双常数方程和Elovich方程均能较好描述3种淋洗方式下重金属的解吸动力学过程,重金属的解吸过程是非均相扩散。超声辅助作用下可以活化土壤中的重金属,并通过振荡减少重金属的酸提取态和可还原态,从而减少重金属可迁移性和生物可利用性。     

生活垃圾焚烧飞灰重金属的受热特性

研究了飞灰重金属在不同煅烧温度下的挥发情况及其存在形态.结果表明:重金属挥发能力由强到弱依次为Hg＞Pb＞As、Cd＞Zn＞Cr、Ni、Cu;其中Hg、Pb、As和Cd属易挥发重金属,在1 150 ℃时几乎全部挥发;Zn属较易挥发重金属,1 150 ℃时的挥发率在40%～50%;Cr、Ni和Cu属难挥发重金属,在1 150 ℃的挥发率不超过10%;在400～1 150 ℃,随温度的升高,部分Zn、Hg、Cu、Pb、Cd、Ni和As由可溶态向残渣态、铁锰氧化态转化;在400～900 ℃,随温度的升高Cr可溶态比例减少,而在900～1 150 ℃,随温度的升高其可溶态比例增加.     

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。