某化工厂周边土壤沉积物中重金属污染和环境风险评估

评估广东省湛江市霞山区某化工厂周边红树林土壤中重金属As、Zn、Mn、Cu和Pb浓度的分布、富集及生态风险。结果表明,沉积物中As和Pb均与背景值相当,As以残渣态为主要赋存形态,Zn以酸提取态为主要赋存形态,Cu、Pb以可还原态为主要赋存形态。风险评估代码(RAC)结果显示,Mn、As和Zn的环境风险为中高水平。红树林植被对重金属浓度的转运因子和生物积累因子呈现出多种趋势,说明不同红树林物种对重金属在组织中的分配和吸收能力不同。保护红树林的高度多样性对确保沿海地区的健康和生产力至关重要,研究结果可能在促进决策者管理红树林的可持续性方面发挥关键作用。     

典型铅锌冶炼渣场及其影响区土壤重金属分布及影响因素

以某省级工业园区及周边土壤为研究对象,对土壤重金属元素Pb、Cd、Cu、Zn、As、Cr、Ni的总量以及赋存形态特征进行了分析,并基于地理探测器、污染负荷指数法和风险编码法(RAC)对土壤重金属的生态风险进行评估,铅锌冶炼渣场及周围区域总污染负荷指数PLIZONE为1.82,属轻度污染水平。土壤中Cd以弱酸态为主,Cu以残渣态和可氧化态为主,Pb以可还原态为主,As和Cr以残渣态为主。风险评估编码法评价表明,Cd的酸提取态占比较高,可能存在风险,Cr无风险,其余重金属为低风险。地理探测器的因子探测表明高程、土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)对7种重金属含量的解释力最显著,地势和土壤理化性质是重金属分布差异的重要影响因素。这些土壤环境因素可作为重金属含量空间预测模型的辅助变量,为土壤重金属污染防治提供科学依据。     

铜污泥中重金属形态分布及浸出毒性分析

结合目前有色冶金工业上普遍采用的石灰铁盐法工艺特点,首次采用改进的BCR连续提取法与毒性浸出实验相结合的方法对铜污泥（中和渣与铁砷渣污泥）的重金属形态分布与浸出毒性进行了系统的研究。结果表明：采用改进的BCR方法对铜冶炼污泥重金属元素形态进行提取,形态提取具有较高的回收率;As、Zn、Pb与Cd为中和渣与铁砷渣污泥中主要的重金属元素（质量含量As＞Zn＞Pb＞Cd）,其中中和渣含As高达58 566 mg/kg（折合5.85%）,铁砷渣含As为12 582 mg/kg（折合1.26%）;两种重金属形态分布差异主要体现在As的形态分布上,铁砷渣污泥中重金属稳定性较好,特别是砷的稳定性较中和渣高;中和渣污泥中,As主要以弱酸态形式存在（占68.01%）,Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在;铁砷渣污泥中,As、Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在,其中残渣态As占59.21%;浸出毒性结果显示两种污泥中砷的浸出毒性都远远超过国标GB 5085.3-2007规定值,因此铜冶炼厂污泥属于含高砷危险废弃物,而以弱酸态As为主的中和渣污泥浸出毒性较高,而主要以残渣态As存在的铁砷渣污泥浸出毒性较低。     

抚顺市郊农田土壤重金属元素形态分析

选取抚顺市郊农田土壤样品,采用Tessier顺序提取法研究土壤中重金属的化学赋存形态。研究结果表明:在该区域土壤中,As、Cr、Cu、Hg和Zn的形态分布以残渣态为主,Pb的形态分布以铁锰氧化态和残渣态为主,而Cd的主要赋存形态是离子交换态、腐殖酸结合态和碳酸盐结合态。研究区域土壤中除As以外其他各元素总量的平均值均高于全国土壤背景值,其重金属的形态分布主要以化学行为稳定的残渣态和化学行为相对稳定的铁锰氧化态、腐殖酸结合态为主,而Cd以化学行为较为活跃的离子交换态为主,这应当引起关注。     

剩余污泥基质生物滞留设施重金属环境风险评价

利用剩余污泥改良生物滞留设施基质可提升其雨水渗透及除污性能,但剩余污泥中重金属可能引发的潜在环境风险值得关注。分析了剩余污泥基质典型重金属的含量及赋存形态,采用3种评价方法分别对剩余污泥基质的重金属环境风险程度进行综合评价。结果表明,剩余污泥基质中Pb、Cr、As、Cu、Zn和Ni平均含量分别为16.11,85.36,13.06,24.65,218.69,17.78 mg/kg, Zn酸可提取态和可还原态含量较高,Pb、Cr、As、Cu和Ni残渣态含量较高;地累积指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法评价全部重金属均属安全水平或轻微生态危害。     

粒径对餐厨沼渣热解制备生物炭中磷和重金属的影响

以3种粒径餐厨沼渣为原料,在600℃下热解制备生物炭,研究粒径对沼渣（BR）及生物炭（BRC）中磷和重金属的影响,并采用TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估对其安全性进行系统研究。结果表明：BR及BRC中的磷主要以酸溶态磷（HCl-P）为主,残渣态磷（Res-P）次之,其余磷形态含量较低,总磷含量均呈现出随粒径增大而降低的趋势。热解促进H₂O-P、NaHCO₃-P和NaOH-P向HCl-P和Res-P转化。随着粒径的增大,BR中Cu、Zn总量增加,Cr减少,BRC中的Cr、As总量增加,Zn、Pb减少。并且BR中Cr、Zn、Pb和As中可氧化态和残渣态F3+F4随粒径增大而减少;BRC中Cr、Pb、As中F3+F4随粒径增大而减少,而Cu、Zn、Cd与之相反。TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估结果表明BR及BRC中重金属均属于低风险水平。     

煤矸石堆存区周边土壤重金属污染特征及风险评价

为探究长期堆存煤矸石中重金属在周边盛行风向土壤里的分布特征及潜在风险,以宁夏枣泉煤矿煤矸石堆存区周边土壤为研究对象,对煤矸石堆存区周边盛行风向土壤中5种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Mn)总量及重金属赋存形态特征进行深入分析,开展了土壤重金属生物活性分析及评价。结果表明:由于煤矸石的长期堆放、风力、雨水淋溶等,堆存区边缘处重金属(Zn、Pb和Mn)含量较高,且随着距离的增大呈下降趋势;相关性分析中土壤pH值与Zn、Pb含量呈极显著负相关性,与Mn含量呈显著负相关性,与Pb和Cr的可交换态呈显著负相关性,总氮(TN)与Cu的有机质结合态呈极显著负相关性,与残渣态呈极显著正相关性;RAC评价结果表明Pb在土壤中具有较高风险水平,其余重金属潜在风险水平较低。     

燃烧条件对灰渣中重金属元素形态的影响

据实验表明,在不同燃烧温度、空气流量和燃烧气氛下,燃煤重金属(Cu、Zn、Cr、Mn、As、Cd和Pb)会有不同反应,因而形态分布和挥发特性将会有所不同。为了探究影响规律,本实验采用改进后的BCR连续提取法,将重金属元素形态分为以下几种形态,分别是:酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态。     

湘西铅锌、锰选矿尾渣制备水泥熟料及Pb、Zn、Mn赋存状态

采用湖南花垣铅锌选矿尾渣、碳酸锰选矿尾渣为主要原料,添加少量硅和铝校正料,在氧化气氛中制备硅酸盐水泥熟料。采用XRD、SEM、电子探针、ICP对水泥熟料物相、Pb、Zn、Mn金属元素赋存状态进行研究。结果表明,采用该尾渣可制备符合要求的硅酸盐水泥熟料,Pb、Zn、Mn等重金属元素对水泥不产生环境负荷,在水泥制品服役周期中不迁移。     

水泥窑协同处置固体废物中重金属形态分析及浸出含量研究

水泥窑协同处置固体废物是实现固废减量化、无害化和资源化利用的重要途径。本文对水泥窑协同处置飞灰、铜渣、硫酸渣、混合污泥的四条生产线的固体废物(飞灰、铜渣、硫酸渣、混合污泥)和熟料进行了重金属总量、形态分析和浸出含量的测定。重金属总量的测定结果显示固体废物中重金属含量非常高(如混合污泥中的铬元素甚至达到1.8×10⁴ mg/kg)，如果不经过妥善处理而直接堆存或排放，会对环境造成极大危害。本论文利用自主研发的连续浸提装置通过BCR连续浸提法对固体废物和熟料中的重金属(As、Cr、Cd、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn)进行了形态分析。分析结果显示固体废物中的重金属形态以弱酸可提取态和可还原态为主，经过水泥窑煅烧后，熟料中的重金属形态以残渣态为主，说明固化效果良好。实验采用标准方法对水泥胶砂试块进行养护，并对养护后的试块进行浸提，以基准水泥作为参照，结果显示在现有固废添加量下，水泥窑协同处置固废生产的水泥产品中的重金属向环境迁移的风险较低。     

剩余污泥中重金属形态分布及浸出特征研究

剩余污泥具有改良土壤结构、增加土壤肥力、促进农作物生长等优点,由于含有有害的重金属等,妨碍其农用。通过对剩余污泥中重金属形态分布及浸出特征研究,结果显示,剩余污泥中Cu、Zn、Ni、Cr及Pb交换态含量都比较少,Cu、Zn、Ni主要以碳酸盐结合态、铁锰氧结合态和硫化物及有机结合态存在,Cr、Cd和Pb主要以残渣态存在;在酸性条件下,交换态、碳酸盐结合态溶出量大,并且溶出量都随浸出时间的延长而增加。     

扬州古运河三湾段沉积物中重金属潜在生态风险评价及形态变化特征

扬州古运河是京杭大运河最古老的一段,为了解沉积物中重金属污染状况,采用Hakanson潜在生态风险评价扬州古运河三湾段沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的风险水平,并对形态分布特征进行了研究。结果表明:扬州古运河六种重金属的含量均高于背景值,其中Cd含量为其背景值的13.15倍。沉积物中重金属的累积潜在生态风险指数RI高达456.55,沉积物的总体潜在生态风险等级为强。沉积物中Pb的主要赋存形态主要以铁锰氧化态存在,而Zn和Cd主要以酸可溶态形式存在,说明这三种重金属的潜在生态风险水平较高。     

Fenton处理对污泥脱水性、重金属形态及生物淋滤效率影响

为考察污泥预处理过程中重金属迁移转化规律,通过投加不同量的Fenton试剂对污泥进行处理,分析了Zn、Cd、Mn、Ni四种重金属的化学形态变化与后继生物淋滤过程的溶出行为。研究结果表明,污泥经Fenton处理后,毛细吸水时间在短时间内降低,但对生物淋滤后最终的污泥脱水性没有显著提升作用;重金属Zn、Cd、Mn的不稳定态（弱酸提取态、可还原态）比例不同程度提高,当投加Fe²⁺=1.00g/L、H₂O₂=9.00g/L时,其比例分别由37%、84%、79%上升至90%、93%、84%,但Ni无明显变化。此外,Fenton处理污泥中Zn、Cd、Mn、Ni四种重金属生物淋滤后含量分别由3451.52mg/kg、6.45mg/kg、443.40mg/kg、94.96mg/kg降至376.74mg/kg、1.10mg/kg、141.66mg/kg、21.77mg/kg,比单独生物淋滤处理污泥重金属残余量分别降低了36.20%、26.17%、30.92%和27.89%。利用动力学方程较好地描述了生物淋滤过程中Zn、Cd、Mn、Ni四种重金属的溶出速率的相对大小,排序为Mn＜Cd＜Zn＜Ni。     

冶炼厂周围土壤中Cu、Pb、Zn、Cd的形态分布研究

目的：观察冶炼厂周围土壤的重金属分布情况。方法：本研究选取云南鸡街周围荒地土壤为样品,采用消解法对土壤中的Cu、Pb、Zn、Cd进行总量分析,并运用Tessier连续提取的五态方法研究该区土壤中Cu、Pb、Zn、Cd的形态分布特征,来检测该地区的土壤生态。结果：该冶炼厂周围土壤中四种重金属的总浓度高于国家土壤环境质量指标;形态分析发现Cu、Pb、Zn、Cd的主要形态为残渣态,可交换态所占比例最小;四种重金属的生物活性和迁移能力大小均为Cd〉Pb〉Zn〉Cu。结论：（1）该地区土壤被重金属污染。（2）为该地区土壤修复提供理论依据,重金属的提取和回收提供资料。     

凡口铅锌矿人工湿地重金属分布特征研究

研究了凡口铅锌矿人工湿地处理系统中水体和沉积物重金属(Pb、Zn、Cu、Cd和Mn)的含量及分布特征。结果表明:人工湿地系统对矿山重金属废水有良好的处理效果。湿地系统水体中重金属Pb、Zn、Cu和Cd都主要以悬浮态存在,Mn的存在形式比较复杂,5种重金属的总量沿流程均呈现出先增大后减小的变化趋势。沉积物中Pb、Zn、Cu、Cd和Mn的总量与水平沿程均呈极显著负相关(P0.01)。湿地沉积物中重金属的主要存在形态为残渣态,其次为铁锰氧化物态和有机结合态。沉积物pH值和有机质含量都随着沿流程而逐渐降低,沉积物pH和有机质含量与重金属含量一定的相关性。     

腐植酸对固废拆解地重金属污染土壤修复效果的研究

探讨了腐植酸对重金属污染土壤的修复效果。在固体废弃物拆解地重金属污染土壤中加入不同用量的滩涂泥提取的腐植酸,测定土壤中水溶态和有效态重金属Cu、Zn、Pb、Ni的含量。     

不同异位修复工艺对高浓度铬渣污染土壤中Cr的去除特性

以我国某铬盐厂的两种不同污染特性铬渣污染土壤（A土和B土）为研究对象,探讨了三种异位修复工艺（淋洗、稳定化、湿法解毒）去除铬渣污染土壤中总Cr和Cr（Ⅵ）的效果,并采用改进BCR顺序提取法分析了不同修复工艺对土壤中各形态Cr的去除效果。实验结果表明,三种异位修复工艺对铬污染土壤中Cr（Ⅵ）的去除效果为湿法解毒 > 稳定化 > 淋洗,湿法解毒工艺对A土、B土中Cr（Ⅵ）的去除率分别高达83.26%、92.94%;对铬污染土壤总铬去除效果最佳的是异位淋洗工艺,异位淋洗工艺对A土、B土总铬消减分别达54.87%、80.16%。异位淋洗工艺实现了对水溶态Cr（Ⅵ）、酸溶态Cr（Ⅵ）的泥水分离,是总铬消减的主要原因;稳定化工艺和湿法解毒工艺降低了土壤pH,促进了水溶态Cr、酸溶态Cr及可还原态Cr向可氧化态Cr的转化,因此土中总Cr并未发生显著消减。高浓度铬渣污染土壤经三种异位修复工艺处理后,A土Cr（Ⅵ）仍然残留736.6 mg·kg^-1,B土Cr（Ⅵ）仍然残留245.47 mg·kg^-1,酸溶态Cr的残留是导致三种工艺修复Cr（Ⅵ）效果受限的主要原因。     

煤矸石中和渣酸浸物的溶出

采用浸提法提取煤矸石中和渣酸浸物中的有价元素,考察了溶出温度、溶出时间和溶出液固质量比对酸浸物溶出过程的影响;以单因素实验为基础,进行正交实验,优化溶出工艺条件,用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征煤矸石中和渣酸浸物、酸化产物及滤渣的物相和微观形貌。结果表明,酸浸物溶出最优工艺条件为液固质量比3:1、溶出时间40 min、溶出温度80℃,此时有价元素氧化物的溶出率分别为TiO2 82.63%, Fe2O3 96.48%, Al2O3 98.33%, CaO 87.72%, MgO 95.31%。提取后滤渣中只有SiO2和少量TiO2及CaSO4存在,表明煤矸石中和渣酸浸物中的有价元素通过该溶出工艺可充分溶出。     

改进BCR法在猪粪堆肥菜园土和果园土中重金属形态分析中的应用

利用改进的BCR四步提取法研究了猪粪堆肥下菜园土和果园土土壤中重金属的形态分布。重金属提取态包括弱酸提取态、可还原态、可氧化态及残渣态,对这四种形态的含量之和与各重金属的全量进行了比较。利用火焰原子吸收分别测定了土壤样品各提取液中Cu、Zn的含量。结果显示:改进的BCR法测得各个提取态之和回收率在94.9%~108.4%之间;猪粪堆肥下土壤中Cu、Zn主要以残渣态和可还原态为主;菜园土中Cu、Zn有效态远大于稳定态含量,果园土中Cu的有效态与稳定态变化幅度较大,Zn的有效态所占比例随土层深度基本呈递增趋势。该方法可以用以来分析土壤样品中的金属形态,且实验数据重现性好、回收率高。     

重金属存在形态随时间变化的研究

重金属污染是现阶段土壤污染中的主要问题之一,研究重金属元素的不同形态在不同时间的迁移转化规律,可以为土壤重金属污染的治理修复提供一定的理论基础。采用了BCR三步连续提取法,对添加了外源Pb的正常种植土样中不同形态的Pb含量进行了测定。结果发现,随着时间的推延,Pb酸可提取态含量不断减少,可氧化态也有较小的增加,而可还原态与残渣态都有明显的增加。由此可知,随着时间的推移Pb污染的土样中,其存在形态不断的由酸可提取态向其他形态转化,其中主要转化为残渣态,重金属的有效性与生物毒性不断降低,直至平衡。