基于EDTA淋洗离心—硫酸盐还原菌固化法去除污泥中重金属镉的研究

为研究如何分离和去除污泥中重金属镉（Cd）,采取二氨基乙烷四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA)淋洗离心与硫酸盐还原菌( sulfate-reducing bacteria, SRB)固化相结合的方法进行了污泥试验并统计分析了污泥中重金属Cd的形态分布和含量变化。结果表明：在离心力100g、淋洗时间12 h、淋洗2次和离心温度30 ℃的条件下采用EDTA对污泥原样进行淋洗离心,污泥中Cd含量由6.793 mg/kg降至5.241 mg/kg,去除率达22.8%。然后采用SRB对淋洗离心后的污泥试样进行固化,不稳定态Cd含量由2.589 mg/kg降至1.103 mg/kg,固化后污泥中的Cd含量低于《绿化种植土壤》（CJ/T 340-2016）中重金属要求的Ⅳ级标准2 mg/kg。与传统单一修复方法相比,该联合方法有效地降低了污泥中活性大、污染程度高形态Cd的含量,减轻了其环境危害性。     

农田土壤重金属Cd的环保淋洗剂筛选研究

土壤淋洗是一种有效修复重金属污染土壤的方法,而淋洗剂的选择是淋洗过程的关键因素,直接影响淋洗效率。研究了4种淋洗剂(乙酸、柠檬酸、CaCl₂、FeCl₃)对Cd轻度污染的农田土壤淋洗性能及影响因素。结果表明:淋洗效果依次为FeCl₃＞柠檬酸＞乙酸＞CaCl₂;FeCl₃的淋洗机理是Fe³⁺与土壤中的Cd²⁺离子交换,其水解出的H⁺可促进碳酸盐结合态Cd溶出,Cl^-还可与Cd²⁺形成稳定的螯合物;经优化后的最佳的淋洗条件是固液比为1∶5,浸提时间为4 h,此时乙酸、柠檬酸、CaCl₂和FeCl₃的最大土壤Cd去除率分别为30.24%,24.62%,24.82%,81.90%;pH值对淋洗效果的影响较大,除CaCl₂外,3种淋洗剂的淋洗效果都随pH值的升高而降低(pH值在2.5～5.0范围内),FeCl₃的淋洗效果降低最为显著。研究成果可为Cd污染农田土壤修复提供技术支撑。     

氯化钙-腐殖酸活化作用下土壤Cd的电动脱除性能

为了提高稻田土壤Cd的去除率,同时减小对土壤pH值的影响,采用氯化钙-腐殖酸复合活化液增强土壤Cd的可移动性,基于电动土工合成材料(EKG)电动排水脱除土壤Cd,重点考察了不同活化剂浓度和活化时间下,土壤有效态Cd含量以及土壤pH值的变化,研究了活化-电动排水后土壤Cd的电动脱除量、土壤全Cd含量、有效态Cd含量、土壤pH值的变化。研究结果表明:0.5%氯化钙-1%腐殖酸对土壤Cd的活化效果最佳,土壤有效态Cd含量可从0.30 mg/kg提高至0.44 mg/kg,而活化处理后的土壤pH值仅降低约0.4;排尽上覆水后,通过电动排水可进一步脱除土壤Cd,土壤Cd的电动脱除量为上覆水中Cd含量的3倍左右;活化-电动排水后,土壤全Cd含量从1.72 mg/kg降低至1.20 mg/kg左右,土壤有效态Cd含量降至0.27~0.31 mg/kg,各截面土壤pH值较为均一且变化不明显,介于5.45~6.30之间。研究所提出的方法可最大限度地脱除土壤Cd,提高稻田土壤Cd的去除率,同时减小对土壤pH值的影响,一定程度上保证了农作物的安全生产。     

不同pH调控方法对电助淋洗去除农田土壤Cd的影响

淋洗是修复土壤的一种简单高效的方法,但是对于渗透性系数低的土壤效果不佳。因此,采用电动修复技术强化农田重金属Cd的淋洗(简称电助淋洗),探讨了不同电解液pH控制方法对电助淋洗去除重金属Cd的影响。研究结果表明在电压梯度为1.5 V/cm、间歇通电5 d,每天连续通电8 h条件下,电助淋洗试验Ex1中重金属Cd的去除率为50.87%,比单一淋洗试验组Ex0中重金属Cd的去除率高10%;电动修复技术能强化土壤中孔隙水的流动,加速重金属离子的迁出,提高重金属去除率,有效促进农田土壤重金属Cd的淋洗效果。对比不控制电解液pH的试验Ex1和控制电解液pH的试验Ex2,Ex3,Ex4可知,控制电解液pH能控制土壤pH值,提高重金属Cd的迁移率。综合考虑现场操作等因素,建议采用电极极性切换控制土壤pH值。     

荷兰污泥农田利用的重金属标准

1980年荷兰有关当局对污水厂净化污泥,用于农田利用的重金属含量最大值规定为: 锌(Zn)2000mg/kg 铜(Cu)600mg/kg 铅(Pb)SO0mg/kg 铬(Cr)500mg/kg镍(Ni)福(Cd)汞(Hg)砷(As)100mg/kg10mg/kg10mg厂kg10mg/kg (原载西德《KA》1981 .N6P385张姜贞摘译)荷兰污泥农田利用的重金属标准@     

镉污染稻田土壤土柱淋洗修复研究

以三氯化铁为淋洗剂,采用土柱淋洗法对镉污染稻田土壤进行了修复研究。系统考察了土壤的干湿状态、淋洗液浓度及体积、搅拌次数、淋洗时间等淋洗条件对Cd去除率的影响,深入探究了Cd在土柱中的分布规律。结果表明“干洗”条件下的修复效果优于“湿洗”;淋洗液浓度、搅拌次数、淋洗时间及淋洗液体积的增加均能提升Cd的去除率,但提升程度有限;当采用“干洗”方式进行淋洗,且三氯化铁浓度为0.05 M、搅拌次数为3、淋洗时间为2 d及淋洗液体积为450 mL时,Cd的去除率可达最大值25.4%;在此最优淋洗条件下,洗脱的Cd中有86.7%存在于孔隙水中。由此表明,在稻田淋洗修复过程中,高效排出孔隙水是修复的关键。     

石臼湖表层沉积物营养盐与重金属分布及污染评价

为揭示石臼湖表层沉积物营养盐和重金属的污染特征,于2018年2月采集表层沉积物,分析了石臼湖营养盐和重金属的含量、空间分布特征。结果表明:全湖有机质、TP和TN的平均质量比分别为30.25 mg/kg、585 mg/kg和776 mg/kg,TP为无污染风险级别,有机质和TN处于低污染风险级别;重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb平均质量比分别为94.92 mg/kg、41.25 mg/kg、38.42 mg/kg、124.33 mg/kg、16.48 mg/kg、0.17 mg/kg、0.05 mg/kg和35.92 mg/kg,均超过了江苏省的土壤重金属背景值,Hg和Cd污染相对较重,全湖为中等危害等级;在空间分布上,东部区域的采样点8、9营养盐质量比较高,重金属污染较重。     

引黄泥沙对黏质盐土饱和导水率的影响

为研究引黄泥沙对黏质盐土颗粒组成和土壤饱和导水率(K_s)的影响,以滨海地区黏质盐土为研究对象,利用黄河三角洲引黄灌区亟须处理的淤积泥沙作为改良剂,分别进行了土壤颗粒组成和土壤饱和导水率测定试验。结果表明:(1)黏质盐土随配沙比例增大,极细砂含量由3.356 1%增长到61.461 1%,细砂含量由0.180 9%增长到2.459 7%,粗粉粒含量由47.437 4%降低至31.150 9%,细黏粒含量由29.015 3%降至3.893 9%;(2)土壤饱和导水率随配沙比的增大而增大,二者为极其显著的指数函数关系,决定系数为0.937 5,以理想饱和导水率为限制条件,适宜配沙比例为[45.7%,56.8%];(3)土壤粒级与土壤饱和导水率的作用强度大小排序为极细砂细砂粗粉粒中砂细粉粒细黏粒粗砂粗黏粒石砾;(4)建立了极细砂含量和细砂含量x与土壤饱和导水率的回归方程,分别为K_s=0.018 6e~(0.083x),K_s=0.0160 7e~(2.122x)。     

基于元素特征分析的东川小江河谷Cd污染源诊断

云南东川小江河谷Cd污染是源自铜矿开采还是农业污染目前尚无定论,这严重制约了当地重金属污染的高效防治。通过Cd元素在河谷的空间分布调查入手,结合铜矿开采污染物及当地施用化肥的Cd含量分析,对小江河谷Cd污染源进行综合研判。通过元素特征分析发现:①铜矿开采的主要污染物是铜矿石和尾矿渣,其Cd含量平均值仅为0.30 mg/kg,远低于受Cd污染的耕地(平均值4.60 mg/kg)和河漫滩(平均值2.53 mg/kg),它们不具备构成流域Cd主要污染源的能力;②当地常用磷肥Cd含量平均高达83.45 mg/kg,高出受Cd污染耕地Cd含量的18倍,相比采矿污染物,磷肥更有可能成为流域Cd的主要污染源;③河漫滩Cd含量的空间分布没有表现出从采矿活动区向下游持续衰减的趋势,不支持Cd污染源自铜矿开采的污染物扩散模式;④耕地的Cd含量普遍高于河漫滩,说明耕地更接近污染源,符合农业活动的污染物扩散模式;⑤耕地、河漫滩Cd与速效磷(AP)的相关性远高于代表铜矿开采的Cu元素,表明Cd污染与磷肥的施用比铜矿开采关系更为紧密。基于上述结果,认为农业活动中磷肥施用对Cd污染的贡献可能远大于铜矿开采。     

镉污染底泥电动修复影响因素研究

以镉(Cd)含量为2mg/kg污染底泥为研究对象,使用电动修复技术对污染底泥中的Cd进行脱除。研究了不同电极板间电压、化学增强剂种类以及电极材料对体系电流、温度、电导率、底泥含水率以及重金属含量的变化,试验结果表明:使用阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为化学增强剂,使用多孔碳作为电极,极板间电压30V,同时在0.05MPa的压力下进行抽滤,底泥含水率在5h内由75%下降到34.17%,重金属镉含量由2mg/kg下降到0.178mg/kg,脱除率达到91.12%,修复后的底泥中镉的含量满足《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)中对镉含量的一级标准要求,达到了对污染底泥脱水过程中脱除重金属的目的。     

北江流域多金属矿山重金属随径流泥沙迁移特征研究

采用野外原位小区模拟径流冲刷试验对北江流域上游的广东大宝山矿区不同年限堆积土重金属随径流泥沙迁移特征进行了研究,结果表明：a）新弃土、老弃土侵蚀泥沙中cd、Pb、zn、cu重金属含量均高于自然土侵蚀泥沙,但新弃土、老弃土侵蚀泥沙重金属含量相差不大;b）新弃土、老弃土、自然土侵蚀泥沙Cd的平均流失率为32．55、12．18、0．09mg/（min·m^2）,Pb的平均流失率为1648．98、432．10、8．07mg／（min．m^2）,Zn的平均流失率为1854．35、460．14、4．92mg／（min．m^2）,Cu的平均流失率为1742．63、429．47、8．69mg／（min·m^2）,新弃土、老弃土重金属平均流失率要远远高于自然土;c）新弃土、老弃土侵蚀泥沙cd、Pb、zn、cu流失率随时间均呈下降趋势。在冲刷初期,新弃土、老弃土侵蚀泥沙重金属平均流失率较大,有明显的“初期冲刷”效应;d）在冲刷的20分钟里,新弃土、老弃土、自然土侵蚀泥沙中的累积流失量分别为：Cd为651．00、243．62、1．79mg,Pb为32．98、8．64、0．16g,Zn为37．09、9．20、0．10g,Cu为34．85、8．59、0．17g,在相同时段内,新弃土、老弃土重金属流失总量要远远高于自然土。     

基于EKG电动脱水去除稻田土壤 重金属Cd的试验研究

为研究基于EKG电动脱水去除稻田土壤重金属镉(Cd)的效果,进行了土壤淋洗-电动脱水室内模拟试验,重点考察了FeCl₃淋洗后在不同电压梯度(1,2,3,4,5 V/cm)和不同电极间距(20, 30, 40, 50 cm)下,土壤各截面pH值的变化特点和电动脱水去除土壤Cd的效果。结果表明:电动脱水前后土壤各截面pH值均在2.2~2.5之间波动;土壤Cd的电动脱除率随电压梯度增大而增大,随电极间距增大而减小,脱除率最大可达47%;单位电动脱除率的能耗均与电压梯度和电极间距的大小呈正相关。试验结果说明以EKG为电极材料进行电动脱水,能有效地控制土壤各截面pH值,促进土壤孔隙水中可移动态Cd的高效脱除。     

粗颗粒对黏性土干缩开裂影响的试验研究

在极端干旱条件下,黏性土失水将会产生裂隙,并会对土的工程性状产生显著影响。自然界中的土通常还含有一些粗颗粒。目前关于粗颗粒对黏性土失水开裂影响的研究很少,特别是有关粗颗粒对黏性土开裂影响的定量描述鲜见报道。为了研究粗颗粒含量对黏性土失水开裂的影响,在黏性土中掺入石英砂颗粒制作含粗颗粒的黏性土样,在自制的可自动实时摄像的恒温恒湿箱中开展失水开裂试验,采用计算机图像处理技术,定量描述了蒸发过程中含粗颗粒黏性土的开裂特征和表面裂隙的几何分维特征,定量分析和讨论了粗颗粒对黏性土开裂的影响机理。结果表明:①在蒸发过程中,黏性土中的粗颗粒会增加水分从下至上的运移距离,并且减小了过水面积,使得土样表面孔隙失水后得不到足够的补充,空气进入土样表面孔隙,提高了土样进气值含水率;②土样开裂含水率只与是否含有粗颗粒有关,与粗颗粒含量关系较小,并且土中粗颗粒能明显提高土的开裂含水率;③土中粗颗粒对裂隙宽度的发展具有阻碍作用,对裂隙长度的发展有促进作用,裂隙面积随粗颗粒含量增加先增加后减小;④土样表面裂隙的分形维数和裂隙率正相关。     

纳米氧化镁改性黏土强度特性试验

为了研究纳米氧化镁对黏性土强度的影响情况,将纳米氧化镁均匀地掺入到黏性土中进行直接剪切试验,并通过扫描电镜试验对剪切面上的微观颗粒进行观察。在含水率分别为10%,16%和22%的情况下,将纳米氧化镁按照0,2%,4%和6%的掺量（质量分数）加入到黏性土试样中进行试验。直剪试验结果表明:当含水率相同时,随纳米氧化镁掺量的增加,纳米氧化镁改性黏土的黏聚力逐渐增大,但是掺量对改性土内摩擦角的影响并不明显;当纳米氧化镁掺量相同时,随含水率增加,改性土的黏聚力呈现出先增后减的趋势,而内摩擦角则逐渐减小。扫描电镜试验结果表明:纳米氧化镁的掺入会降低土体孔隙比,增强颗粒间胶结作用,从而达到改变黏性土剪切强度的目的。     

腐殖酸对污泥固化土长期强度的劣化效应

研究腐殖酸对污泥固化土长期强度的影响具有重要意义。对有机质含量较低的污泥分别添加0.5%,1.5%,3%,4.5%,6%的腐殖酸,基于水泥、偏高岭土、石灰等固化剂进行固化,得到标准养护状态下240 d污泥固化土的抗弯强度、应力-应变关系及破坏应变的发展规律。研究结果表明:在外加腐殖酸和污泥固有有机质缓释腐殖酸的协同作用下,固化土初期抗弯强度急剧增加,随后有不同程度的降低;腐殖酸添加量从0.5%到6%,各龄期固化土抗弯强度几乎都有一定程度劣化,固化作用和腐殖酸侵蚀作用平衡点由180 d提前到60 d;高含量腐殖酸固化土的破坏模式呈“塑性→脆性→偏塑性”变化规律,腐殖酸含量越大,塑性破坏作用越明显。