浸提法去除铁尾矿中重金属Pb、Zn、Cu、Cr和Ni的研究

本文以铁尾矿为研究对象,以草酸和EDTA-2Na作为浸提剂对铁尾矿中的Pb、Zn、Cu、Cr和Ni进行震荡浸提实验,研究不同浸提液浓度、液固比和震荡时间对重金属去除效果的影响,并对浸提前后重金属形态的变化进行分析,探讨了浸出含量与重金属形态的相关性。结果表明,Pb、Cu、Cr在草酸浓度分别为250、100、200 mmol/L时去除率达到最高,分别为19.9%、43.9%、4.2%;Zn和Ni在EDTA-2Na浓度分别为100、200 mmol/L时去除效果最好,去除率分别为33.2%和39.4%。草酸浸提过程中,Cu和Pb的去除率随震荡时间的增加逐渐提高,Zn、Ni和Cr的去除率在120 min后基本趋于稳定。EDTA-2Na对重金属的去除率随震荡时间的延长变化不大,当震荡时间为60 min时基本趋于稳定。当液固比为30∶1时,草酸和EDTA-2Na对重金属的去除效果相对较好。对草酸浸提前后重金属的形态进行分析,发现浸提不仅能够有效去除重金属的易迁移形态,还能使重金属形态发生迁移转化。相关性分析发现重金属浸出含量与可交换态和碳酸盐结合态的相关系数分别为0.930^*和0.996^**。浸提后铁尾矿中重金属的可交换态和碳酸盐结合态比例降低,残渣态、铁锰氧化物结合态和有机结合态比例增加,提高了铁尾矿在环境中的稳定性,降低了其污染环境的风险,为铁尾矿的无害化提供了新的思路和理论依据。     

煤矸石堆对周围土壤中重金属元素的影响分析

通过对演马矿矸石山周围的表层土壤进行监测,结果表明:演马矿矸石山周围土壤Cd污染程度较轻;Cr,Zn污染程度较重,Zn含量与矸石堆距离呈非线性负相关关系,距离矸石堆越远污染程度越轻;土壤开始受到Pb污染,并有加重的趋势;土壤受Cu污染不明显。同时提出对煤矸石更加合理的管理措施。     

膨润土对土壤中Cu(Ⅱ)形态及生物有效性的影响

土壤重金属形态反映重金属生物有效性及潜在危害,为探讨膨润土对土壤Cu(Ⅱ)形态及其生物有效性的影响,通过模拟Cu污染土壤的盆栽试验,采用Tiesser法研究了添加膨润土后土壤Cu(Ⅱ)形态的变化特征,并进行了土壤p H值与Cu(Ⅱ)形态的相关性研究。结果表明:添加膨润土显著降低了耕种土的可交换态Cu(Ⅱ)浓度,增加了铁锰氧化物结合态和有机物结合态浓度,对碳酸盐结合态、残渣态影响不大。膨润土显著降低了绿化土的可交换态Cu(Ⅱ)浓度,增加了碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态浓度,对残渣态影响不大。膨润土降低了Cu(Ⅱ)的生物活性系数和迁移系数,降低了土壤Cu(Ⅱ)的生物有效性。Cu(Ⅱ)形态与土壤p H值的相关性分析表明,耕种土的可交换态Cu(Ⅱ)浓度与土壤p H值呈显著负相关,铁锰氧化物结合态、有机物结合态与p H值呈正相关,碳酸盐结合态、残渣态与p H值无显著相关关系。绿化土的可交换态Cu(Ⅱ)浓度与土壤p H值呈显著负相关,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态与p H值呈正相关,残渣态与土壤p H值无显著相关关系。研究表明膨润土主要通过改变土壤p H值来降低土壤Cu...     

施加污泥堆肥对铅锌尾矿中黑麦草长势及重金属稳定性影响

尾矿堆置不仅占用大量土地,而且会对矿区及周边土地生态环境构成威胁.铅锌尾矿中养分含量低,重金属含量高,不适宜植物生长.该研究采用盆栽实验,以黑麦草为修复植物,在铅锌尾矿表层4 cm施加污泥堆肥,污泥堆肥施加剂量分别为0％(CK)、5％、10％、20％、30％、40％、50％和100％(污泥堆肥/风干尾矿重),研究施加不...     

鞍山某铁矿区土壤重金属形态分布及生物有效性分析

研究鞍山某铁矿区周边土壤中5种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn和Ni）的全量和形态分布,采用风险评价编码（RAC）法及次生相与原生相分布比值（RSP）法对元素生物有效性和环境风险进行评价。研究结果表明,该区土壤中Cd和Ni全量超出了国家二级标准,Pb、Cu和Zn未超限,但在土壤中富集明显;各重金属生物有效态占比的大小顺序为Cd > Pb > Ni > Zn > Cu,Cd元素生物活性最高且毒性最强;5种重金属的RAC值大小依次为Cd（40.62%）> Pb（21.60%）> Ni（16.31%）> Cu（12.16%）> Zn（9.74%）,RSP值大小依次为:Cd（1.31）> Pb（1.06）> Zn（0.94）> Ni（0.71）> Cu（0.39）。结合总量、生物有效性及形态学评价,该矿区土壤重金属Cd是生物活性最强、环境风险最高的元素,其次是Pb;Ni的生物有效性较低,但其全量已超标,因此应对该区Cd、Pb和Ni给予特别关注。      

柿竹园矿区及周边农田土壤重金属形态分布与生物有效性研究

为了解柿竹园矿区及周边农田土壤重金属的生物有效性,采用连续提取法对该矿区及周边的农田土壤重金属Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg的形态分布和生物有效性进行了分析。结果表明:(1)柿竹园矿区及周边农田土壤未见Hg污染情况,但不同程度受到Cu、Pb、Zn、Cd、As的污染,尤以Cd、As污染为重;(2)柿竹园矿区及周边农田土壤中Cu、Pb、Zn以铁锰氧化物结合态为主,分别占其总量的48.3%、67.3%、47.1%,Cd铁锰氧化物结合态含量最高,残渣态、离子交换态和碳酸盐结合态次之;As和Hg以残渣态为主,含量比例在90%以上;(3)矿区及周边土壤中Cd的有效态含量最高,所占比例平均值为31.1%,远高于其他5种重金属元素,生物有效性最高,As的有效态含量最低,生物有效性最低。最后提出了采用稳定化修复技术清理污染源、采用磷酸二氢钙降低土壤中污染最严重元素Pb、Cd的生物有效性、采用香蒲等植物对工矿废弃地及部分未利用土地进行修复的建议。     

矿化细菌Bacillus paramycoides对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除及矿化特性

随着金属矿山开采和冶炼活动的增加,重金属污染问题日益严峻,微生物诱导生物矿化可有效固定重金属离子,被认为是一种重要的重金属污染环境修复工艺,对重金属污染生态修复有重要的现实意义。本研究从贵州黔西北某铅锌矿区周边土壤中分离出一株耐Pb(II)和Cd(II)菌株GS-2,经形态学特征和16S rRNA鉴定为Bacillus paramycoides,菌株GS-2对Pb(II)和Cd(II)的耐受分别高达1500和50 mg/L,对250 mg/L Pb(II)和5 mg/L Cd(II)去除率分别为99.54%和69.04%,对重金属Pb(II) 和Cd(II)（均为25 mg/L）混合去除率分别为99.73%和71.6%。SEM-EDS、FTIR和XRD结果显示,菌株通过表面的羟基、羧基、酰胺基和磷酸基团等官能团将Pb(II)和Cd(II)诱导矿化成Ca2.5Pb7.5(OH)2(PO4)6、Ca2.1Pb7.9Cl2(PO4)6、Pb3(PO4)2、Pb5(PO4)3OH、Pb9(PO4)6、Pb10(PO4)6(OH)2和Ca0.67Cd0.33CO3等晶体矿物。菌株GS-2具有较好的去除和矿化能力,对环境中Pb(II)和Cd(II)污染的生物修复具有一定应用潜力。     

广西某铅锌尾矿库区土壤中重金属Cd、Pb、Zn、Cu的分布特征及源解析

针对广西某铅锌尾矿库区周边土壤中重金属Cd、Pb、Zn、Cu的含量、分布特征及其污染源,采用地统计学分析法和正定矩阵因子分解法进行了探究。含量测定结果表明,尾矿库区土壤中4种金属含量平均值分别为19.49(Cd)、465.65(Pb)、206.58(Zn)和36.64(Cu) mg/kg,分别是广西土壤背景值的73.0(Cd)、19.4(Pb)、2.7(Zn)和1.3(Cu)倍;以农用地土壤标准计,超标率分别为100%(Cd)、43.5%(Pb)、43.5%(Zn)和26.1%(Cu),其平均含量为农用地土壤污染风险筛选值的65.0(Cd)、5.17(Pb)、1.03(Zn)和0.73(Cu)倍。重金属空间分布结果表明,Cd在尾矿库东面和南面区域含量达到20~80 mg/kg,西北方向在一定范围内由近及远呈梯级分布;Pb和Zn主要分布在东部和西部,Cu则主要分布在东面。源解析结果表明,该尾矿库区土壤中4种重金属的来源主要包括：铅锌工业活动源、交通运输源和土壤母质源,各污染源的平均贡献率分别为46.34%、28.02%、25.64%。铅锌工业活动和交通运输是尾矿库区土壤重金属污染的主要来源,是污染防治措施制定和实施的主要对象。     

模拟酸雨下污染土壤中重金属Cd、Zn、Cu的释放特征

通过对自然土壤和污染土壤的模拟酸雨土柱淋溶试验,研究了酸雨作用下土壤中重金属Cd、Zn、Cu的释放特征,比较了自然土壤与污染土壤重金属释放特征的差异。结果表明,自然土壤中Cd、Zn的释放量随淋溶量的增加呈现乘幂式增长,酸雨酸度愈强重金属释放量愈大,3种金属累积释放量之间存在显著的线性关系,重金属释放量顺序为ZnCdCu,自然土壤对这3种金属吸附能力为CuCdZn。污染土壤中Cd、Zn、Cu的释放模式均呈现指数增长,重金属释放量顺序为CdZnCu,污染土壤对金属的吸附能力为CuZnCd;酸度的增加对污染土壤中Cd、Zn、Cu的释放影响不大。在酸雨作用下,自然土壤由于重金属释放量很小,出现重金属污染的可能性较小。     

某河道堆存尾砂重金属形态特征分布及风险评价

以湖南省郴州市某河道堆存尾砂为研究对象, 分析了尾砂中Cu、Pb、Zn、Mn和As等重金属的形态特征分布, 并采用潜在生态危害指数法对河道尾砂重金属潜在生态风险进行了评价。结果显示, Pb、Zn、Cu、Mn和As生物可交换态含量分别为18.66%、6.77%、5.12%、5.00%和0.10%, 说明Pb对生物的可利用性较高, 给环境造成的潜在风险较大, 其他4种元素对生物的可利用性较低, 潜在风险较小。5种重金属潜在生态危害系数由高到低排列为：As>Pb>Cu>Mn>Zn, As元素为极强危害等级, Pb元素为很强危害等级, Cu元素为中等危害等级, Mn和Zn元素为轻微危害等级。从生态危害指数来看, As对生态危害指数的贡献最突出, 其次是Pb, 该河道具有很强的生态风险。     

某铅锌矿区矿渣重金属Pb和Zn浸出影响分析

以三峡库区某废弃铅锌矿区矿渣为研究对象,采用优化的连续化学提取(SCE)-微波消解-ICP-MS法分析了矿渣中Pb和Zn的水溶态、弱酸态、还原态、氧化态及残渣态的分布特性,研究了不同pH值与反应时间对重金属Pb和Zn浸出的影响,分析了Pb和Zn的迁移能力和浸出能力。研究表明,Pb主要以氧化态和弱酸态形式存在,Zn以还原态和弱酸态为主,有效态含量PbZn,Pb的污染风险更低;酸性或碱性环境能促进Pb的浸出,中性环境对Pb的浸出量最低;在酸性环境中,Pb和Zn的浸出过程大体相似,浸出能力PbZn,最大浸出量PbZn,碱性环境对Zn的稳定有利。当环境条件发生改变时,如pH值或降水改变时,均可能造成矿区中包括Pb和Zn在内的重金属浸出和迁移,造成严重的二次污染。     

煤矿复垦区土壤重金属含量时空分布及富集特征研究

为研究煤矿复垦区土壤重金属污染的时空变化及富集特征,以安徽淮南市潘一矿复垦区土壤为例,在2008-2010年期间对复垦区土壤中Cu,Mn,Ni,Pb,Cd,Hg,As 七种重金属元素进行了测定,并利用Surfer8.0软件对重金属的水平分布特征进行可视化表达。采用富集因子法来判断土壤中重金属人为污染情况。结果表明：煤矸石充填复垦区土壤,随着覆土年限的增加,除Mn和As元素外,Cu,Ni,Pb,Cd和Hg这5种重金属元素含量均高于淮南市土壤背景值,并出现一定程度的累积;从表层土壤重金属元素的水平空间分布看,煤矸石山的堆积、淋溶和粉煤灰贮灰场的存在对周边土壤造成了一定程度和范围的重金属污染。复垦区土壤剖面上Cu,Ni,Pb,Cd元素含量呈现表层（0~20 cm）和底层（80~100 cm）含量高,中部（20~80 cm）含量低的分布规律。分析重金属元素的富集因子,表明复垦区土壤已经受到了煤矿开采和煤矸石充填活动的影响。其中Cu,Ni,Pb,Hg和Cd元素已经出现富集,并且Cu,Ni,Pb,Hg元素达到了轻微污染水平,Cd元素达到了显著污染水平。Mn和As元素主要来源于土壤母质,没有受到污染。     

煤矿区重金属污染的危害及其治理技术分析

煤炭是我国最重要的基础能源,伴随煤矿开采、冶炼和尾矿产生了大量的重金属污染物质。为探讨煤矿区重金属污染的危害及其治理技术,从金属污染能直接导致土地生态系统退化、农作物减产及严重威胁动植物健康等方面出发,论述了重金属污染的危害;重点分析阐述了物理化学修复技术、生物修复技术和生物炭固定修复技术在污染治理方面的应用方式。分析认为,重金属污染治理的重点仍然在于“防”,只有建立有效的预防机制,才能缓解重金属污染带来的严重危害。     

SRB菌的分离鉴定及其对矸石山酸性废水的处理

为了得到煤矸石山酸性废水处理的专属功能微生物,从湖南湘潭某煤矸石山周边土壤中分离筛选硫酸盐还原菌,分析菌株的16S rRNA基因序列,形态和生理生化特性,并利用得到的菌株处理矸石山酸性废水。16S rRNA基因序列分析表明,所分离得到的硫酸盐还原菌株S-7与Desulfuromonas alkenivorans同源性达到99.0%。该菌株为杆状稍有弯曲,能运动,大小(0.5~0.8)μm×(3.0~4.0)μm,革兰氏染色显阴性,最适生长温度为30℃,最适p H值范围6~8,酵母粉为最好的碳源和氮源,硫酸钠为最适合硫源,菌株经培养96 h后细胞浓度高达1.76×109个/m L。培养初始p H为7时,6 d可去除体系中90%硫酸根离子,而不同硫酸根离子浓度对菌株生长和硫酸盐去除效率影响不明显。S-7菌株对矸石山酸性废水中Fe,Mn,Pb和Zn四种重金属离子均存在处理效果,整体上去除效率为PbFeZnMn,其中Pb离子经7 d处理后去除率达到100%。     

不同种植年限香根草对煤矸石山基质中重金属分布的影响

为研究不同种植年限香根草对煤矸石山基质中重金属分布的影响,以贵州省六盘水大河煤矿为例,对2013年、2009年、2007年、2005年和2002年种植香根草的煤矸石山基质中的Cu,Zn,Cd,Pb,As共5种重金属含量进行测定。结果表明:随着香根草种植年限的增加,煤矸石基质中Cu,Zn,Cd,Pb,As五种重金属含量减小的趋势各不相同,Cu,Zn,Cd含量在煤矸石山剖面表现为0~10 cm10~30 cm30~50 cm,Pb和As含量表现为30~50 cm10~30 cm0~10 cm。Zn和As随着香根草种植年限的增加减小的趋势较为明显,Cu和Cd随着香根草种植年限增加呈现出先快后慢的趋势,Pb含量在香根草种植6 a后急剧减小,之后变化不显著。试验结果可以为煤矸石基质的生态恢复和治理以及土壤再利用提供详实的理论依据和较为准确的评价体系。     

无土栽培基质重金属污染及潜在生态风险评价

以淮南3个不同开采历史矿区的煤矸石为原料,分别与油菜秸杆等废弃资源按体积比（煤矸石∶油菜秸杆）为2∶8、3∶7、4∶6、5∶5 和 6∶4 的比例,配制成3组（每组5个处理）蔬菜有机生态型无土栽培混合基质,采用尼梅罗综合污染指数和Hakanson潜在生态风险指数法对混合基质的重金属污染及潜在生态风险进行综合评价。结果表明：混合基质的重金属污染及潜在生态风险程度随煤矸石所占比重的增加而稍有增加,以国家土壤环境质量一级标准为参比的综合评价结果为优良、安全或轻度污染,基本满足绿色蔬菜生产要求。在混合基质中,Cd和Hg是主要的重金属污染及潜在生态风险因子,Cr、Cu、Pb、Zn和As的污染能力较小。3组混合基质中,相同处理的重金属污染及潜在生态风险大小为：废矿＞新矿＞老矿。另外,在评价由煤矸石为原料组成的混合基质的重金属污染及潜在生态风险时,应选择国家土壤环境质量一级标准作为参比值,且煤矸石在混合基质中所占的体积比不应超过1/ 2。     

降雨对废弃尾矿分层土壤重金属铜铅锌的淋滤释放影响规律研究

为探究废弃尾矿中三种典型重金属元素Cu、Pb、Zn在不同降雨pH值、降雨强度以及降雨历时综合影响条件下的淋滤释放变化规律,以辽宁省辽阳县寒岭镇某废弃尾矿库为对象,在实验室内配制与现场实际情况相符的不同污染程度的土壤样品,采用大型土柱分层装填,模拟降雨进行淋滤试验。研究发现：（1）pH值越低各出水口淋出液中铜铅锌的含量均越大,酸性淋滤下的重金属浓度相比碱性淋滤要更高,3种重金属的累积释放量为Zn>Pb>Cu;（2）底部出水口重金属浓度一直保持是最大的,各土柱溢流口淋出液的重金属浓度不为0;（3）总体上,淋出液中的重金属Cu、Pb、Zn含量均随着降雨强度的增大呈增加趋势;（4）在酸性降雨条件下,淋出液中铜、铅、锌的含量也均随淋滤时间的增大呈增加趋势,弱碱性淋滤条件下则正好相反。     

鲁西南煤矿区农田耕层重金属分布特征及污染评价

为了研究煤矿对周边农田耕层土壤造成的重金属污染影响,以鲁西南地区某煤矿为研究对象,采集周边104个农田耕层土壤样品,利用ICP-MS测定重金属(Cr,Ni,Cu,Cd,Zn,Pb)元素含量。利用单因子污染指数法、内梅罗污染指数法与地累积指数法,结合GIS技术,分析6种重金属的空间分布特征并评价污染程度。研究表明,6种重金属元素在矸石山、工业广场、煤运中转站、运输线路等周边区域都有明显积累,空间分布特征各异,仅有Cu,Ni元素具有显著的相关性;总体土壤重金属污染程度较轻,Cr元素无污染,Cu,Zn,Pb元素较为安全,Ni元素存在小范围轻度污染区域,Cd元素存在轻度污染区域与小范围中度污染区域。     

Bioaccumulation of metals in timber and edible fruit trees growing on reclaimed coal mine overburden dumps

A field study was carried out (IB-valley areas, Mahanadi Coalfields Limited) to assess the bioaccumulation of heavy metals in the tree species, changes in physicochemical and nutritional properties of mine soils, and bioavailability of metals. Only limited amount of topsoil was added in the plantation pits in the ratio of 1:4 (topsoil: weathered mine spoils), which significantly improved pH and fertility. Out of the six analysed metals, the highest concentration was found for Fe followed by Mn > Zn > Cu > Cd > Ni in mine soils. Metal accumulation and bioconcentration factor (BCF) for each metal were calculated for edible fruit (Mangifera indica, Anacardium occidentale, Psidium guajava, Artocarpus heterophyllus and Syzygium cumini) and timber trees (Acacia mangium, Eucalyptus spp., Techtona grandis and Gravellia robusta). Higher metal accumulations were observed in edible fruit trees than control plants growing in garden soil. Significant variations of metal accumulations were observed amongst timber tree species with higher BCF values. Present study suggested that in spite of addition of topsoil, no significant improvement was observed for the bioavailable metal concentration in the mine soils. Additional care should be undertaken, if edible fruit trees are considered for afforestation of coal mine spoils.