煤矸石中重金属动态淋滤溶出特征研究

摘要：以河北邯郸某矿区煤矸石为研究对象,采用动态淋滤实验对煤矸石中重金属的溶出特征进行研究。实验结果表明：①煤矸石中重金属元素背景值影响溶出液中重金属浓度,背景值越高,在动态淋滤过程中析出重金属的浓度越高;②淋滤前期阶段,重金属元素的溶出液浓度较大,随着淋滤时间的增加,浓度在波动中趋于稳定。因此可以得出重金属元素对环境的影响主要发生在淋滤前期;③溶出液中只有Cu元素的浓度超过了国家地表水环境质量标准中的Ⅲ类水质标准,并且溶出液呈弱酸性,符合国家地表水环境Ⅲ类质量标准。     

不同环境材料对Pb、Cd污染土壤的淋溶效应

为了探索环境材料对土壤中重金属的去除效果,采用土柱淋溶方法研究了不同环境材料（腐植酸HA、高分子材料SAP、粉煤灰FM及沸石FS）对污染土壤（单一Pb污染土壤、单一Cd污染土壤和Pb-Cd复合污染土壤）中铅（Pb）、镉（Cd）的淋溶效应。结果表明：添加不同环境材料处理的淋出液pH值呈现先上升后降低再上升的趋势,均为弱碱性。添加FM和复合N1（HA+SAP+FM+FS）、N2（HA+SAP+FM）处理淋出液的电导率（EC）明显高于其他。FM和复合N1、N2对单一Pb污染土壤中Pb达到显著固定作用;单一Cd污染土壤中,添加单一SAP处理所淋溶出的Cd量小于CK（未加任何环境材料）,淋溶出的Cd量为CK的63.68%,对Cd起到一定的固定作用;Pd-Cd复合污染土壤中,HA对Pb达到显著固定作用,淋出Pb量仅为CK的40.6%。SAP及复合N3对Cd的固定作用明显,淋溶出的Cd量分别为CK的55.32%、78.13%。可见,采用的环境材料对重金属淋溶能起到一定的抑制作用。     

农田土壤除草剂污染的修复技术研究进展

除草剂主要用于保护农作物免受杂草的侵害,是现代农业生产中用量最多的一类农药.然而,随着全球粮食需求的增加,除草剂的用量逐年增大,药效也不断增强,导致除草剂在农田土壤中出现累积、迁移转化和毒害作用等问题.为了降低除草剂给土壤-作物系统带来的生态风险,根据除草剂污染特征和区域农业生产规律研发绿色低碳修复技术,是目前生态环境领域需要关注的问题.基于此,整理了近年来关于农田土壤除草剂污染治理的相关报道,重点分析了修复技术的研究进展和应用案例,并对除草剂修复领域未来的发展动态进行了展望.目前应用于农田除草剂的修复技术主要有基于微生物修复、酶修复和植物修复的生物修复技术,以及基于生物炭基材料的吸附固定技术.其中,生物修复技术的发展相对成熟,已经应用于实际农田除草剂的修复治理工作,并形成了成功的修复案例.为了提升对农田土壤除草剂污染的修复效果,修复技术逐渐从单一模式向物理化学-生物多技术耦合模式发展,以充分发挥多技术集成应用的协同作用.     

化学淋洗联合电动技术修复重金属污染土壤的效果及其机制

采用化学淋洗与电动技术联合修复重金属污染土壤,以明确其效果及其机制.试验选择了5种化学淋洗剂FeCl₃、 Fe(NO₃)₃、 KCl、 KNO₃和HCl溶液,分析比较Fe³⁺、 K⁺、 H⁺和Cl^-对土壤中4种重金属(Cd、 Pb、 Cu和Zn)的去除效果,其后,对化学淋洗后的土壤进行垂直电动修复,研究化学淋洗对重金属污染土壤电动修复去除效率的影响.结果表明,Fe³⁺、 K⁺、 H⁺和Cl^-对土壤中4种重金属的淋洗效果不同,对于Cd和Zn, H⁺去除效果最好,对于Pb和Cu, Fe³⁺去除效果最好.整体上比较,对于土壤中Cd、 Pb和Cu的去除,化学淋洗剂FeCl₃和Fe(NO₃)₃去除效果最好.对于土壤中Zn的去除,...     

基于Hydrus-1D模型的太湖流域农田系统水分渗漏和氮磷淋失特征分析

在土壤水分长期定位观测基础上,应用Hydrus-1D模型对太湖流域典型稻麦轮作农田土壤水分渗漏进行动态模拟,并结合深层土壤溶液取样及氮磷浓度测定,分析了当前耕作方式下农田水分渗漏和氮磷淋失特征。结果表明,土壤水渗漏与降雨、灌溉及前期土壤含水率有关;麦季深层渗漏量小但持续时间长,而稻季单次渗漏量大却持续时间短。模拟时段内铵态氮和可溶解性总磷的淋失主要发生在稻季,淋失量分别为2.62、0.49 kg/hm²,分别占稻麦轮作期总淋失量的96.0%、96.0%,而硝态氮淋失主要发生在麦季,淋失量为57.97 kg/hm²,占总淋失量的80.2%;无机氮淋失的主要形态为硝态氮,其淋失量占总淋失量的96.4%。综合看来,硝态氮应作为主要阻控对象,以减少农田面源污染对地下水及太湖水体的污染风险。此外,氮磷淋失在6、7月份即休耕期和水稻生长早期容易达到峰值,应得到重视。     

生物炭添加比例及冻融对沟渠土壤氮素淋失的影响

三江平原大规模集约化农业生产活动破坏了土壤养分平衡,加快了营养物质输移过程,而沟渠土壤中高有机物含量有利于营养元素的化学循环.为了研究冻融过程及添加不同比例生物炭对沟渠土壤氮素淋失的影响效果,本研究采用室内土柱模拟淋溶方法,探究了冻融过程及添加不同比例生物炭土壤对淋溶液中铵态氮(NH~+_4-N)和硝态氮(NO~-_3-N)淋失量的影响规律.实验采用400℃烧制的玉米秸秆生物炭,分别按照炭土质量比0、0.75%、1.50%、3.00%的比例施用于沟渠土壤中.结果表明:施加生物炭加快了溶液的淋溶速率;施加生物炭能够增加土壤对氮素的固持,且不同配比生物炭的土壤对铵态氮的固持能力优于硝态氮,添加0.75%生物炭的土壤对硝态氮表现出较好的固持能力;冻融条件下土壤氮素的淋失有所增加,生物炭对氮素的固持能力随着冻融次数的增加也有所降低,在本实验中,当冻融频次为1时,冻融过程对生物炭固持土壤氮素能力的抵消作用最大.     

生活垃圾焚烧飞灰固化体重金属动态浸出规律

为研究实际生活垃圾卫生填埋场中渗滤液长期作用于飞灰固化体的浸出行为,分别采用pH值为5.5的醋酸-醋酸钠溶液和pH值为7.0的去离子水作为初始浸提液,建立飞灰固化体的动态浸出试验.初始浸提液pH值的差异会影响飞灰固化体的结构完整性和固化体表面晶体的生成情况,当初始浸提液为醋酸-醋酸钠溶液时,实验过程中飞灰固化体会破碎;当初始浸提液为去离子水时,飞灰固化体表面生成的CaCO₃晶体可能会抑制重金属浸出.当实验进行至约120d时,2组实验浸出液的pH值和重金属浓度基本稳定,且pH值相差不大;但采用去离子水浸提时,Pb、Cr的累计浸出量明显更高,且Pb的浸出浓度（0.29mg/L）甚至一度超过填埋场入场限值,其潜在风险应受到关注.     

潮白河河道现场淋溶试验

南水北调水进京后部分水源将通过潮白河河道人工回灌至地下储存,以涵养严重亏损的地下水资源.为研究回灌过程中的水岩相互作用,本研究在潮白河河道开展了现场淋溶试验,通过测试分析K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、Cl-、SO2-4、NH3-N、NO2-N、NO3-N、F-、溶解性总固体、总硬度、p H值等水质指标的变化特征,从水岩相互作用的角度探讨了水质变化机理,为南水北调水资源的合理利用提供技术支撑.试验结果表明,回灌水源在包气带介质运移过程中物理淋溶现象显著,试验过程中发生了阳离子交换吸附作用、氨氮解析和硝化作用等一系列的化学反应.     

Immobilization of lead in anthropogenic contaminated soils using phosphates with/without oxalic acid

Understanding the effects of oxalic acid (OA) on the immobilization of Pb(II) in contaminated soils by phosphate materials, has considerable benefits for risk assessment and remediation strategies for the soil. A series of phosphate amendments with/without oxalic acid were applied to two anthropogenic contaminated soils. We investigated the immobilization of Pb(II) by KH₂PO₄, phosphate rock (PR), activated phosphate rock (APR) and synthetic hydroxyapatite (HAP) at different phosphate:Pb (P:Pb) molar ratios (0, 0.6, 2.0 and 4.0) in the presence/absence of 50 mmol oxalic acid/kg soil, respectively. The effects of treatments were evaluated using single extraction with deionized water or CaCl₂, Community Bureau of Reference (BCR) sequential extraction and toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) methods. Our results showed that the concentration of water extractable, exchangeable and TCLP-Pb all decreased with incubation time. The concentration of water-extractable Pb after 120 days was reduced by 100% when soils were amended with APR, HAP and HAP + OA, and the TCLP-Pb was <5 mg/L for the red soil at P:Pb molar ratio 4.0. Water-soluble Pb could not be detected and the TCLP-Pb was <5 mg/L at all treatments applied to the yellow-brown soil. BCR results indicated that APR was most effective, although a slight enhancement of water-soluble phosphate was detected at the P:Pb molar ratio 4.0 at the beginning of incubation. Oxalic acid activated phosphates, and so mixing insoluble phosphates with oxalic acid may be a useful strategy to improve their effectiveness in reducing Pb bioavailability.     

长株潭地区土壤Cd和Pb固液分配特征与环境风险

区域尺度上土壤重金属下渗迁移的环境风险存在较大空间变异性.以长株潭城市及其周边土壤为对象,研究了不同土地利用类型,土壤Cd和Pb有效态含量和固液分配系数(K_d)的分布特征及其影响因素,并基于CaCl₂(固液比为1∶0.5)测定的K_d揭示了研究区土壤重金属下渗迁移的环境风险.结果表明,研究区土壤Cd和Pb有效态含量大小呈现出：自然林地>郊区农田>城市绿地>工业区绿地.土壤Cd的K_d均值为449.79 L·kg^-1,Pb的K_d均值为27 604.07 L·kg^-1,说明土壤Cd迁移性显著高于Pb.林地土壤重金属的K_d显著低于其它3种土地利用类型土壤.土壤Cd和Pb的K_d主要受土壤pH和重金属总量的影响.在此基础上,引入CaCl₂(固液比为1∶10)测定的重金属有效态含量作为因变量,构建的多元回归模型可以较好地预测土壤Cd和Pb的K_d,...