含磷材料在铅污染土壤修复中的应用

铅不是生物体必需的元素,具有很强的生物毒性,低剂量铅就会对人体健康产生严重威胁。铅的生物有效性与其生物毒性密切相关,降低土壤铅生物有效性是铅污染土壤修复的重要手段之一。含磷材料可作为铅的稳定修复剂的特性被广泛地接受。含磷材料通过吸附、沉淀、离子交换等作用与铅离子形成稳定的磷氯铅矿类物质[Pb_5(PO_4)_3X;X=F,Cl,Br or OH]。通过概述国内外关于含磷材料原位钝化修复铅污染土壤的分子机理,列举了几种应用较为广泛的含磷材料(如磷酸、磷酸盐、羟基磷灰石、磷矿石等)的最新研究进展,总结了温度、p H值、磷铅摩尔分子比等影响因子及其修复效果方面的研究进展,并讨论含磷材料原位修复铅污染土壤的工程适用性及其长期稳定性。     

降雨对磷基材料修复镉铅污染土壤稳定性的影响研究

通过模拟加速老化实验和土柱淋溶实验，探究降雨对磷基材料修复镉铅污染土壤效果稳定性的影响。结果表明：模拟降雨加速老化对土壤中有效镉含量的影响不显著，但是加速老化12 a后，土壤中有效铅由(2.74±0.35) mg/kg增加到(3.66±0.39) mg/kg(模拟自然降雨)和(3.59±0.19) mg/kg(模拟酸雨)。在添加磷基材料的土壤中，模拟降雨加速老化后，镉和铅有效性变化不显著。在土柱淋溶实验体系中，模拟4个月降雨当量的酸雨淋溶后，所有处理组的滤出液镉离子和铅离子始终低于0.1μg/L。对照组的表层(0～5 cm)土壤pH显著低于其他剖面层；不同剖面层土壤的镉、铅有效性和赋存形态变化较小，5～10 cm剖面层土壤的酸可溶态镉比例高于表层土壤。在添加磷基材料F、F700的处理组中，土壤pH、镉和铅的有效性与赋存形态在垂向上大多不存在显著差异，但底层(10～15 cm)土壤的酸可溶态镉和铅比例高于其他剖面层。综上所述，磷基材料能够有效固持土壤中镉和铅，削减降雨对重金属的活化-释放作用。     

磷酸盐稳定化处理铅污染土壤及铅的形态分析

以某铅酸蓄电池厂铅污染土壤为供试土壤,投加不同比例的磷酸二氢钾稳定化处理污染土壤,测定土壤中铅的浸出浓度,以考察磷酸二氢钾对土壤中铅的稳定化效果,并采用BCR(European Community Bureau of Reference)连续提取法进行形态分析,分析磷酸二氢钾对土壤中铅形态分布的影响。结果表明:随着磷酸二氢钾投加比的增加,各处理组铅的浸出液浓度呈下降趋势,投加比为6%时铅的浸出含量可满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》中0.25 mg·L~(-1)的浓度限值,达到了预期的稳定化效果。随处理时间延长,磷酸二氢钾对土壤中铅各形态分布变化规律如下:酸可提取态铅和可还原态铅含量呈下降的趋势,可氧化态和残渣态铅则呈增大的趋势。各形态铅含量在前10 min都快速变化,随后变化趋缓。经过磷酸二氢钾处理过的污染土与污染原土相比,酸可提取态和可还原态显著降低,可氧化态和残渣态显著提高。     

固化/稳定化修复后场地土壤中铬的环境行为与归趋

土壤重金属铬(Cr)污染形势严峻,对人群健康和生态环境构成了严重威胁。通过固化/稳定化技术降低土壤中金属的毒性或迁移性,是Cr污染场地常用的修复技术之一。由于Cr的环境行为变化多端、机制复杂,故导致固化/稳定化修复后场地存在Cr污染反弹的环境风险。综述了Cr在土壤中的氧化还原、吸附与解吸、沉淀与溶解,以及植物、微生物吸收与转化等多种环境行为;并梳理了已修复的Cr污染场地案例及场地长期跟踪监测数据,探讨了固化/稳定化修复后Cr的环境归趋及其影响因素,以期为修复后场地的风险管理提供参考。     

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。     

生石灰强化机械通风法修复三氯乙烯污染土壤

机械通风法是一种操作简单、效果好、成本低的土壤修复技术,特别适合大型挥发性有机化合物(VOC)污染场地的土壤修复,但在环境温度低、土壤含水率高、土壤黏性大等情况下,其修复效果和修复周期会受到极大影响,且土壤中高浓度的污染物残留将严重影响场地修复目标的实现。为了解决这一问题,采用了在土壤中添加一定量生石灰的强化措施。结果表明:(1)生石灰可以显著提高机械通风法修复三氯乙烯(TCE)污染土壤的效果,缩短修复周期,降低污染物在土壤中的残留浓度。(2)生石灰对TCE的强化作用与生石灰的添加量和土壤类型有关,粉质黏土的强化效果要好于粉土和细砂,生石灰添加量越多,强化效果越好;(3)生石灰强化处理TCE的主要机制是提高土壤温度、降低土壤含水率、增加土壤通透性,促进土壤中TCE的解吸和挥发。     

南方某典型矿冶污染场地健康风险评价及修复建议

矿区及周边土壤重金属污染不容忽视,砷、镉和铅等对周边人群造成较高的健康风险隐患。以南方红壤区某铅锌冶炼矿区污染场地为研究对象,开展危害识别、暴露评估、毒性评估及风险表征,并讨论场地修复目标值与修复技术。结果表明:土壤受到重金属复合污染,关注污染物为四类重金属,包括铅、砷、镉和锌,集中于表层土壤(0~0.6 m),并呈现空间分布规律性;场地未来用地类型为工业用地,对比污染物(不包括铅)各层(第1层0~0.3 m、第2层0.3~0.6 m、第3层0.6~1.0 m)风险表征值,污染物(砷、镉)存在致癌风险与非致癌危害,研究区重金属污染累积风险水平不可接受;分析风险控制值及国内外相关标准限值等,初步建议砷、镉和铅的修复目标值分别为13.41、21.50和600 mg·kg~(-1);同时,针对场地污染现状及健康风险,建议源控制与修复技术并用,并与当地工业园区建设统筹开展。     

上海市某污染场地土壤异位化学氧化修复方案设计

上海市某钢材剪切厂生产过程中机油泄漏等原因导致遗留场地被石油烃(C10～C40)和苯并(a)芘污染.在对场地开展污染状况调查和风险评估的基础上,确定了场地修复工程量和修复方案.采用过硫酸盐氧化+生石灰活化的异位化学氧化技术对污染场地土壤进行修复,确定过硫酸钠和生石灰的添加量都为1.5％(质量分数),根据实际情况控制在1...     

秸秆-复合菌-污泥联合修复铬污染土壤技术

为探索修复Cr(Ⅵ)污染土壤的新方法,以模拟某化工厂铬渣堆存场内Cr(Ⅵ)污染土壤为研究对象,分别研究了秸秆-复合菌-污泥修复铬污染土壤单因素和3因素条件下对铬污染土壤的修复效果。结果表明:单独添加3%的秸秆时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到25.88%;单独添加3%复合菌时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到72.07%;单独添加50%的活性污泥时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达85.65%。3个因素中复合菌对土壤中Cr(Ⅵ)还原率的影响最大。综合考虑秸秆、污泥和复合菌3个因素对土壤中Cr(Ⅵ)还原的影响,设计了秸秆、污泥和复合菌的3因素联合实验,最后从修复的经济成本和修复效率考虑,确定最优物料组合为1%秸秆+1%复合菌+30%污泥,对土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到96.6%。秸秆-复合菌-污泥对铬污染土壤的修复明显高于单独对铬污染土壤修复的效率。该技术在实现对铬污染土壤进行修复的同时,为秸秆和活性污泥的资源化利用开辟了新的途径,实现了"以废制废"。     

氧化石墨烯强化铜绿假单胞菌降解污染土壤多环芳烃的效果及其机制研究

微生物修复技术具有经济绿色、环境友好等特征,已成为多环芳烃(PAHs)污染土壤的主要修复手段之一。然而,针对经历长期老化的污染场地土壤,微生物修复效率偏低,生物强化技术亟待进一步提高。以PAHs高效降解菌铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PAE)为对象,研究了新型碳质纳米材料氧化石墨烯(GO)对PAE生长和PAHs降解的影响,探讨了GO强化PAE降解土壤PAHs的效果及其机制。结果显示：(1)50～100 mg/L GO可以显著促进PAE的生长和胞外聚合物(EPS)的分泌。(2)PAE及GO(100 mg/kg)的添加显著促进了老化土壤中PAHs的降解。(3)GO添加前期,土著微生物群落丰度下降,PAE丰度显著增加;处理后期,土壤细菌群落丰度恢复至对照组水平。适宜浓度GO的添加可以影响土壤微生物的多样性和丰度,促进PAHs的降解,然而,修复后期GO的影响力下降,土壤微生物群落呈现出“扰动—恢复”模式。研究结果有助于深入理解GO对环境微生物的效应,为PAHs污染土壤的微生物修复提供新思路。     

汞、铅、铬污染土壤的微生物修复

利用裂褶菌(Schizophyllum commune)GGHN08-116菌株,以棉籽壳、玉米秸等为固体发酵底物修复受汞、铅、铬污染的土壤。通过菌丝穿透重度重金属土壤实验,研究了菌丝在穿透土壤过程对交换态重金属的影响以及该菌株子实体对重金属离子的富集能力,同时,通过盆栽实验研究了在重度重金属污染土壤上,施用不同比例的固体发酵料对污染土壤中汞、铅、铬及其胡萝卜根茎质量、产量的影响,研究结果表明,该菌株能穿透厚度为5 cm的土壤,并有子实体生成,土壤pH值略有下降,与对照差异不显著;与对照相比,土壤中交换态汞、铬含量均显著下降,而交换态铅差异不显著,子实体中除汞含量符合标准外,铅、铬均超出了GB 7096-2003,GB 2762-2005规定标准。在固体发酵料处理下土壤中交换态汞、铅、铬含量均显著下降,胡萝卜根茎中均未检测到汞、铅含量,铬含量也符合GB 2762-2005规定标准。GGHN08-116菌株及其固体发酵产物具有修复受重金属污染土壤的能力。     

4种碱基添加剂对1,2,4-三氯苯污染土壤热脱附效果的影响

含氯有机物是土壤中常见的污染物质,对人体危害大,采用热脱附修复技术去除。通过改变加热温度、加热时间及添加4种碱性物质(NaHCO3、NaOH、Ca(OH)2、CaCO3)等条件获取TCB的去除效率及污染土壤理化性质变化情况。实验结果表明,热脱附能有效去除土壤中TCB,当温度为350℃加热30 min时,污染土壤中TCB去除率为83.27%;碱性物质的添加能有效强化热脱附过程,添加1%的NaHCO3、NaOH、Ca(OH)2和CaCO3后,TCB去除率分别提高了28.28、26.13、20.28、18.19%。碱性物质的添加促进了TCB的脱氯和降解,相比于无碱性物质热脱附,添加1%NaHCO3和NaOH后尾气中DCBz增加了5.4 ug·L-1和3.65 ug·L-1。热脱附后土壤有机碳、有效磷质量分数和阳离子交换量减少,电导率增大;碱基协同热脱附前后土壤的总有机碳质量分数变化不大,土壤中有效磷质量分数和阳离子交换量明显增大,脱附条件为250℃、30 min以及1%的Ca(OH)2时,脱附前后有效磷由57.5 mg·kg-1增大至80.2 mg·kg-1,阳离子交换量由19.72 cmo...     

活化过硫酸钠去除长期污染土壤中的TPH

探讨了利用过硫酸钠氧化修复实际污染场地长期高浓度石油类(TPH)污染土壤的可行性。研究了过硫酸钠的活化方式、添加量、添加方式、土壤初始p H等因素对TPH降解效率的影响,并采用探针化合物研究了活化过硫酸钠对TPH的氧化去除机制。结果表明:Fe~(2+)活化方法对TPH去除效果最好,反应24 h最高去除率达40.8%;碱活化效果次之,去除率可达35.2%;过氧化氢活化效果一般,去除率为21%左右;热活化效果较差,去除率仅为15.6%。Fe~(2+)活化过硫酸钠去除土壤中TPH的反应在5 min内基本完成,最佳过硫酸钠用量为2.5 mmol·g-1土,过硫酸钠/硫酸亚铁/柠檬酸投加量之比为4∶1∶1,一次添加氧化剂的方式较多次添加效果好。实验场地土壤初始p H对TPH降解效果影响不大,自由基探针实验证实反应中硫酸根自由基、羟基自由基、还原性物质的存在。对于本场地污染土壤的修复,利用Fe~(2+)活化过硫酸钠修复是较为有效、快速的方法。     

金矿区高浓度砷污染土壤的稳定化处理

以粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、硫酸亚铁(Fe_2SO_4)和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)为稳定剂对矿区高浓度As污染土壤进行处理,通过土壤理化性质、重金属形态和浸出浓度变化等综合评估稳定剂对高浓度砷污染土壤的稳定化处理效果。结果表明,添加稳定剂可以提高土壤pH值、有机质含量和阳离子交换量。粉煤灰、干化污泥、粉碎花生壳、硫酸亚铁对土壤中的As有较好的稳定化作用,其中硫酸亚铁对土壤中As的稳定效果最好。同时添加10%粉煤灰、10%干化污泥和1%硫酸亚铁后,土壤中可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰氧化物结合态As、有机结合态As含量显著降低,降幅分别为62.3%、55.2%、29.6%、58.2%,残渣态As含量增加8.1%。添加粉煤灰、干化污泥、硫酸亚铁能显著降低土壤中As的浸出浓度,而添加KH_2PO_4会使土壤中As浸出浓度增加,移动性增强。当同时添加10%粉煤灰、10%干化污泥、1%粉碎花生壳和1%硫酸亚铁后,As浸出浓度最低(0.93 mg·L~(-1)),稳定效果最好,稳定化效率达到了74.8%。土壤中As的浸出浓度与可交换态As和碳酸盐结合态As呈显著正相关,与残渣态As呈显著负相关,可交换态As、碳酸盐结合态As和残渣态-As含量是影响土壤中As浸出浓度变化的主要因素。     

异位类Fenton化学氧化在多环芳烃污染场地修复中的应用

多环芳烃作为土壤的主要污染源之一,其修复技术的研究对土壤可持续利用具有重要的意义;但目前的研究主要基于室内小试实验,对具体修复技术在实际现场中的应用少有报道。基于上海青浦区西虹桥沈海高速东侧17-02污染场地的工程实践,结合室内实验,详细地介绍了原场异位类Fenton化学氧化修复多环芳烃污染土壤施工工艺。处理结果表明:以柠檬酸为催化助剂的类Fenton化学氧化能够有效地处理场地污染土壤中的苯并(a)蒽、苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽和茚并(1, 2, 3-cd)芘等超标污染物;修复后场地土壤各项物理指标相比修复前变化较小;同时,类Fenton氧化反应放热,修复过程中土壤微生物能够将有机柠檬酸快速降解,有效降低了化学氧化对土壤p H的影响。     

微波催化氧化修复技术处理有机氯污染土壤

采用微波催化氧化修复技术处理常州某农药厂有机氯农药污染场地和南通某化工厂有机氯污染场地土壤,考察不同参数条件下实验装置对污染土壤的处理效能。结果表明,在微波功率18kW、微波辐射时间20min、土壤处理量400kg/h、土壤含水率15%、活性炭添加量0.03kg/kg的最佳条件下,实验装置运行稳定,有机氯农药污染土壤中氯丹去除率可达70%左右;有机氯污染土壤中邻二氯苯、石油烃总量、1,2-二氯乙烷、苯酚去除率分别可达到99.98%、91.29%、98.52%、74.74%。研发的污染土壤微波催化氧化修复技术及实验装置对有机氯污染土壤的修复具有一定的普适性。     

铜渣基磷酸铁化学键合材料固化重金属Pb

铜渣堆积会造成资源浪费和环境污染等问题,利用铜渣与磷酸盐反应制备铜渣基磷酸铁化学键合材料(CBIPCs),并用其固化重金属Pb。研究铜渣与磷酸二氢铵(m(CS)/m(P))配比、缓凝剂以及硝酸铅掺量对CBIPCs固化重金属Pb的影响。结果表明:随着硝酸铅掺量的增加,固化体抗压强度降低,Pb毒性浸出浓度略增大;在m(CS)/m(P)=3:1和硼砂掺量为2%的条件下,当硝酸铅掺量为12%,固化体自然养护28 d的抗压强度仍达到24.5 MPa,Pb毒性浸出浓度为0.086 mg·L~(-1),远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)要求的最高限值5.0 mg·L~(-1)。XRD和SEM/EDS分析表明,固化体中生成了PbHPO_4、Pb_3(PO_4)_2、Pb_5(PO_4)OH等铅类磷酸盐产物,并被胶凝相物质紧密包裹。铜渣与磷酸盐反应制备的铜渣基磷酸铁化学键合材料(CBIPCs),可通过化学键合和物理固封双重作用实现对重金属Pb的稳定固化。     

EDTA强化电动力学修复重金属复合污染土壤

在自制的电动力学装置中,研究多种重金属复合污染土壤的电动力学修复,通过在阴极添加络合剂EDTA来提高修复效率。实验结果表明,EDTA的引入提高了修复过程中的电流值,且EDTA与重金属的络合提高了污染物向电极液的迁移效率,从而强化了电动力学修复效果。在设定的浓度(0、0.01、0.02、0.05和0.1 mol/L)中,0.1 mol/L的EDTA具有最佳的修复效率。在此实验条件下,污染土壤中的总铜、总铅和总镉的去除率分别为90.2%、68.1%和95.1%。电动力学修复后,对土壤重金属进行化学形态分析,发现电动力学修复显著改变了土壤重金属存在形态,修复后土壤中的铜、铅、镉主要以较稳定的有机态和残余态形式存在,显著降低了对周边生物和环境的毒害。     

含磷材料对矿区铅镉污染土壤重金属形态转化的影响

以湖南郴州东江湖风景区矿区遗留地重金属污染土壤为研究对象,研究了3种含P材料,及其与蒙脱石的组合材料,对矿区土壤铅镉污染的修复效果.实验设6组处理,分别为P1组、P2组、P3组、P1 +M组、P2+M组、P3 +M组,通过添加5％的稳定剂,稳定2d后,分析土壤中铅镉的形态变化.实验结果表明:添加含P材料,及组合材料后,土壤中铅镉的离子交换态、铁锰结合态、有机结合态大幅度降低,残渣态显著升高.对Pb离子转化效果均在90.00％以上,Cd离子的转化效率相对较差,最优P1处理效果为74.20％.离子交换态的减少,有效地降低了重金属的生物有效性,有效地降低了环境风险.同时,含P材料均增加了土壤有效磷的含量,对矿区土壤的肥力也有一定提升.     

化学淋洗与生物质炭稳定化联合修复镉污染土壤

为探讨土壤淋洗与生物质炭稳定化联合修复技术对镉(Cd)污染黄棕壤修复效果的影响,研究通过振荡淋洗实验、BCR连续化学提取法和CaCl_2一次提取法,筛选确定污染土壤的最佳淋洗方案,并比较了淋洗修复、淋洗+稳定化修复技术对污染土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明:3种淋洗剂的淋洗效率强弱顺序为EDTA-2NaHCl柠檬酸,最佳淋洗条件为0.12 mol·L~(-1)EDTA-2Na在固-液比1:4条件下振荡淋洗3 h,Cd的洗脱率为81.3%;淋洗后土壤中Cd的有效态(F1+F2)百分比减少了51.0%,显著降低了污染土壤的重金属总量及其环境风险;相比于单一淋洗修复技术,EDTA-2Na在添加体积(V_(添加))为最佳淋洗体积(V_(最优))的80%时,淋洗后再加入3%玉米秸秆炭稳定化15 d的联合修复技术能够将土壤中有效态Cd含量(CaCl_2-Cd)从8.13 mg·kg~(-1)降低到0.42 mg·kg~(-1)。因此,淋洗修复后施加玉米秸秆炭的联合修复技术,能够有效降低重金属污染土壤的生态环境风险,提高土壤环境质量。