同步辐射光谱技术在有机固废污染控制与资源化研究中的应用

有机固废中碳、磷、硫及重金属等元素赋存形态是决定其环境行为、反应活性及资源化再利用的关键因素.同步辐射光谱技术可以在分子水平、微纳米尺度原位表征有机固废中碳、磷、硫、重金属等元素赋存形态、结合位点、微观结构,为深入阐明有机固废环境行为、反应机制提供直接的证据.概述了X射线吸收光谱、微束X射线荧光光谱等同步辐射光谱技术在...     

改良剂与植物联合修复对汞铊矿废弃物重金属淋溶释放行为及微生物群落结构的影响

为探究改良剂赤泥(富铁铝的工业废弃物)与鱼粪(富氮磷的有机质)作为改良剂结合2种典型先锋速生植物(巨菌草和黑麦草)对汞铊矿废弃物中典型重金属(Hg、As、Sb、Tl等)淋溶释放的原位控制效果,通过150 d淋滤实验,考察了单一改良剂、混合改良剂及改良剂联合植物对汞铊矿废弃物和淋滤液理化特征、重金属淋溶释放规律及微生物群落结构的影响。结果表明,添加鱼粪和赤泥结合植物种植能显著抑制汞铊矿废弃物中As、Tl和Sb的释放,同时显著促进废弃物中Hg的溶出(P<0.05)。随着淋溶时间的延长,5个批次淋滤液中As、Tl和Sb的质量浓度分别降至对照组的21.28%~56.56%、33.21%~63.15%、32.23%~56.62%。经处理后汞铊矿废弃物中养分有所提高,相较于对照组,各处理组废弃物pH由3.87升至5.56~6.78,速效钾(AK)含量是对照组的5.60~8.75倍,有机质(OM)由对照组的0.64 g·kg⁻¹增至2.50~3.14 g·kg⁻¹。同时,改良剂与植物联合修复改善了汞铊矿废弃物微生物群落丰富度和多样性,其中以黑麦草组的细菌群落丰富度最高。综合考虑重金属淋溶释放控制和微生物群落结构改善,选择鱼粪和赤泥混合改良并种植巨菌草对汞铊矿废弃物的修复效果最佳,以上研究结果可为汞铊矿废弃物中重金属释放的原位控制与无土快速生态修复提供技术支持。     

纳米零价铁与黑曲霉发酵液联用对砷锑污染土壤的淋洗修复

土壤砷 (As) 、锑 (Sb) 污染对生态环境和人体健康有着潜在的风险,采用黑曲霉发酵液 (FB) 与纳米零价铁 (nZVI) 联用淋洗修复As、Sb污染土壤。通过振荡淋洗实验,探究nZVI强化FB淋洗去除As、Sb的效果及不同条件下对As、Sb淋洗效率的影响。结果表明,制备的FB对污染土壤中As和Sb有着较好的去除效果,去除率可达84.1%和71.8%;nZVI对FB去除As、Sb有强化作用,在nZVI质量浓度为0.1 g·L⁻¹、pH为1和淋洗时间为60 min的条件下,其淋洗效果最佳,对As、Sb淋洗效率可达96.6%和95.6%,修复后的土壤达到《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准 (试行) 》 (GB 36600-2018) 二类用地标准。nZVI-FB对土壤中As、Sb的解吸动力学符合拟二级动力学方程。nZVI-FB能够有效的提取土壤中As、Sb的铁铝氧化物结合态。本研究结果可为As、Sb复合污染土壤的淋洗修复提供参考。     

固体废物沥青路面利用的环境风险评估

固体废物用于沥青路面建设具有广阔的发展前景,但由于固体废物中含有重金属等有害物质,其作为沥青路面利用的首要前提是环境安全。概述了沥青路面建设中固体废物的主要利用方式和现状,总结了固体废物中的有害物质在道路利用时造成的地下水和大气环境风险的评估方法,并介绍了常用于固体废物和水泥混凝土中重金属的浸出方法。通过总结沥青-集料的黏附性机理,以及目前固体废物道路利用中的重金属浸出方法,讨论了固体废物沥青路面利用环境风险评估中污染物释放的定量表征方法(浸出方法)的适宜性。结果表明:由于缺乏针对特定场景污染物浸出方法的研究,固体废物道路利用的环境风险评价只能通过实验室模拟和借鉴国外模型的方法进行。因此,固体废物沥青路面利用污染物的浸出方法应还原实际应用场景,需考虑车轮荷载、紫外线照射等因素。指出未来的研究方向为制定针对固体废物再利用领域的环境风险评价标准。     

典型废矿物油的产生工艺及其重金属含量特征研究

分析了6种典型废矿物油的产生工艺及特性,研究了废矿物油样品的重金属浓度特征。结果表明,不同产生工艺和工作环境,油品的损耗程度和产污情况存在明显差异。典型废矿物油样品中检出的主要重金属包括Cr、Ni、Zn、Cu、Pb、Mo和Ba等7种。其中,Zn浓度相对较高,Cr、Cu、Mo和Ba的浓度次之,Ni和Pb的浓度相对较少。Zn、Mo、Ba主要来自于添加剂掺入,Cr、Ni、Cu、Pb主要来自使用过程中磨料混入或杂质进入。6种废矿物油直接进入环境中的重金属当量浓度表现为废车用润滑油>废液压油>废淬火油>废冷冻机油>废防锈油>废白油。其中,废车用润滑油和废液压油的重金属潜在危害最高。废矿物油再生利用过程中,重金属绝大部分进入废渣中(如油渣、蒸馏残渣、废白土等),少部分残留在再生产品中;焚烧处置过程中,重金属的去向为烟气和底灰。因此,需要针对废矿物油的处置与资源化利用过程进行严格管理,防止其中重金属的二次污染。     

超声和无机酸浸提猪粪中的重金属

对比研究了无机酸及超声对猪粪中重金属Cu、Zn和Mn的去除效果,并对处理前后猪粪中重金属形态变化进行分析。结果表明:无机酸浸提优化条件下Cu、Zn和Mn的浸出率分别为43.24%、76.28%和78.91%;超声协同无机酸浸提优化条件下Cu、Zn和Mn的浸出率分别为39.6%、76.3%和79.9%;2种浸提方式均能显著降低猪粪中重金属有机结合态含量。     

熔盐法处置高熔点垃圾焚烧飞灰重金属的浸出特性

对熔盐法处置高熔点垃圾焚烧飞灰重金属离子浸出特性进行了实验研究。结果表明,熔盐物料组成、熔盐温度和热处理气氛对重金属离子的热挥发特性具有重要影响。在还原性气氛条件下,热处理温度为900～1 000 ℃,添加质量分数为10%～50%的CaCl2的氯化钠熔盐中处理2 h后,垃圾焚烧飞灰渣中Pb、Cd、Cu和Zn等重金属浸出浓度降低90%以上,可以完全达到生活垃圾填埋场填埋标准。在此过程中,灰渣较原灰可减轻50%,同时转化成具有良好胶凝性能的水泥活性混合材料,XRD测试表明其晶体矿物组成为硅酸二钙、硅酸三钙和阿里尼特以及硫酸钙等。     

重金属污染土壤旋流洗脱设备的设计及性能评估

针对高浓度重金属污染土壤,尤其是污染负荷较高的黏土土壤,传统的物化方法难以实现其高效的洗脱。利用旋流场中土壤颗粒高速自转/公转,实现土壤颗粒污染物的强化快速脱附。土壤旋流洗脱实验分为旋流器的分离性能和单一/复合污染物的脱附性能2部分。在土壤-水体系下,旋流器的最优操作条件为：进口流量0.7 m3·h-1,分流比0.12,固液比为1:20。对于Pb污染物,底流脱附效率均能达到近85%,溢流也能够达到70%。对于Cu污染物,底流和溢流脱附均能达到90%左右。对于Cr(VI)污染物,底流脱附最高能达到60%左右,但溢流洗脱效率极低。复合污染能够在单次通过后脱除Pb、Cu、Cr(VI)等多种重金属污染,且洗脱效果与单一污染洗脱时基本一致。对实际的场地修复具有指导意义。     

滇池疏浚底泥中重金属在4种蔬菜中的累积效应及其风险评价

滇池疏浚底泥富含有机质和N、P等营养成分,农用可提高土壤保水肥能力,有利于植物生长发育,但是存在重金属污染问题。通过盆栽及田间实验,对生菜、白菜、棒菜和萝卜4种蔬菜施用疏浚底泥作为有机肥进行种植,分析疏浚底泥农用后,其重金属含量对蔬菜的影响,并对其进行风险评价。结果表明,盆栽实验中,应将底泥的施用量控制在5%（0.05 kg·kg-1）以内。田间实验中,叶菜类蔬菜种植应将底泥的施用量控制在1.6 kg·m-2以下,块茎类蔬菜种植应将底泥的施用量控制在2.4 kg·m-2以下。风险评价采用富集系数（BCF）,以及内梅罗污染指数。盆栽实验中叶菜类蔬菜BCF均为Cd >Pb >Zn >Cu,而块茎类组分BCF均为Cd >Zn >Pb >Cu;田间实验中叶菜类蔬菜BCF均为Zn >Cd >Pb >Cu,茎块类蔬菜BCF为Zn >Cd >Cu >Pb。化学致癌物Cd引起的平均健康风险均低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大的终生可接受风险水平;而非化学致癌物Pb、Zn、Cu引起的健康风险以Zn最大,Pb次之,Cu最小,且所有非致癌物健康风险均远低于英国皇家协会、瑞典环境保护局及荷兰建设环境部等推荐的终生可接受风险水平。     

电絮凝法处理重金属底泥清淤尾水

采用电絮凝法处理湘江霞湾港重金属底泥清淤尾水,研究了电极转换方式、起始pH值和电流密度对尾水中各污染物去除效果的影响。实验结果表明,采用先由铁作为阳极反应20 min,然后转换铝作为阳极反应10 min的组合方式,当起始pH值为6,电流密度为100 A·m-2时,Cd、Zn、Cu、Pb、Hg、As、NH4+-N和TP的去除效率分别可以达到99.2%、98.6%、99.3%、98.4%、99.5%、99.7%、84.8%和95.9%。电絮凝法去除尾水中重金属的主要机制是分布于悬浮物中的重金属主要通过疏松态铝的絮凝以及氢气的气浮作用去除,而分布于过滤液中的重金属主要以其氢氧化物沉淀去除。