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。     

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。     

外源腐殖酸对黏质农田土壤Cd活性的影响

为探讨外源腐殖酸对黏质农田土壤Cd活性的影响,选取2种典型腐殖酸,采用淋洗技术,通过测定农田土壤总Cd、DTPA-Cd、MgCl₂-Cd的含量,研究了2种腐殖酸及其淋洗时间对土壤Cd活性的影响。研究结果表明:2种腐殖酸处理后,土壤总Cd含量基本不变,土壤DTPA-Cd含量从0.421 mg/kg降低到0.313 mg/kg,MgCl₂-Cd含量从0.2 mg/kg降低到0.169 mg/kg;淋洗时间从1 d增加到5 d,土壤总Cd含量基本不变,土壤DTPA-Cd含量从0.325 mg/kg降低到0.265 mg/kg,MgCl₂-Cd含量从0.196 mg/kg降低到0.165 mg/kg。因此,2种腐殖酸均对黏质农田土壤镉有一定的去除效果。     

电场对高含水率淤泥中Cd2+迁移及去除的影响

为验证淤泥电动修复技术去除重金属污染的有效性，以淤泥典型重金属污染物Cd²⁺为对象，结合低压直流淤泥扰动模拟装置，研究了电场作用下淤泥土的吸附特性及重金属离子扩散迁移规律。结果表明电场作用下淤泥土对Cd²⁺的饱和吸附量从0.438 mg/g提升至0.498 mg/g。淤泥土的XRD表征证实了矿物晶体的变化导致Zeta电位下降使得吸附能力提升。30 V电压下液相中的Cd²⁺向固相及电极网的迁移量增加，其中阴极电极网中Cd原子含量由0.05%提升至0.19%,主要原因是液相中Cd²⁺发生了电絮凝。此外，扰动条件下可以加速Cd²⁺吸附及电化学反应过程。     

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。     

微咸水与再生水混合滴灌对土壤斥水性的影响

为了探讨淡水资源不足地区微咸水与再生水的合理利用方式,通过盆栽试验,以当地地下水灌溉为对照(CK),研究不同比例微咸水与再生水混合灌溉(再生水灌溉T1、5 g/L微咸水与再生水等量混合灌溉T2、5 g/L微咸水灌溉T3)对土壤水盐、水溶性离子以及土壤有机质和土壤斥水性的影响。结果表明：(1)随着灌溉水中微咸水比例的升高,土壤水盐含量和土壤水溶性Na⁺、Cl^-含量逐渐升高且处理间差异显著(显著性水平p<0.05),TN含量总体呈下降趋势,水溶性Ca²⁺、SO₄^2-含量总体上无显著变化,水溶性Mg²⁺、HCO^-₃、K⁺含量变化规律不明显;(2)微咸水与再生水混合灌溉在一定程度上可以提高土壤有机质含量;(3)土壤滴水穿透时间(WDPT)与EC、Cl^-在0.01水平上显著负相关,与K⁺、Na⁺和OM含量在0.05水平显著负相关,...     

应对高pH原水的柠檬酸应急投加生产实践

南方地区某地级市境内西、北江流域冬季出现大规模藻类污染事件,引发原水pH短期迅速升高(pH=8.7),导致出厂水pH和铝含量接近国标限值。针对该突发情况,根据西、北江原水的水质特点和应急要求,开展了柠檬酸应急投加试验和生产实践。结果显示,在原水投加柠檬酸可以兼顾pH和铝的控制,但投加量过大会对混凝造成负面影响,增大矾耗并容易导致出厂水COD_Mn升高;在待滤水投加柠檬酸则以控制pH为主,其对出厂水铝含量的控制效果有限,待滤水中柠檬酸的适当增加不会造成出厂水COD_Mn和DOC浓度增加。柠檬酸投加量宜在3 kg/dam³以下并控制混凝反应pH在7.8～8.0,投加成本为0.021 6元/m³左右。     

水库疏浚底泥絮凝沉降室内试验研究

泥浆絮凝沉降效率是影响湖库疏浚工程进度的重要因素。为探索不同絮凝剂(有机、无机)对疏浚泥浆絮凝沉降效率的影响,以通济桥水库疏浚底泥为研究对象,通过室内试验先分析1种有机絮凝剂(PAM)和5种无机絮凝剂(PAC,FeCl₃,Na₂CO₃,Na₂SiO₃·9H₂O,KAl(SO₄)₂·12H₂O)单独作用下疏浚泥浆的絮凝沉降效果及上清液水质的优劣情况,然后对有机、无机絮凝剂进行优化组合试验,确定絮凝沉降效果和上清液水质最优的设计配比方案。试验结果表明:①PAM可以有效促进疏浚泥浆土颗粒的絮凝沉降,但对上清液的去浊率较低;CO₃^2-可以促进细颗粒絮凝结合成大颗粒,提高颗粒的沉降速率;Fe³⁺,Al³⁺具有改善上清液浊度的作用,但对促进泥浆絮凝沉降效果有限。②每1 000 mL疏浚泥浆中采用10 mL PAM+2 g PAC+2 g Na₂CO₃的有机-无机絮凝剂组合为最佳方案,既能快速促进疏浚泥浆的絮凝沉降,又能有效降低上清液的浊度。试验成果可为类似疏浚工程中选择絮凝剂最佳配比方案提供参考。     

极端洪涝作用下江西乐安河沿岸地下水化学组分特征及来源分析

为研究极端洪涝作用下乐平市乐安河沿岸地下水化学组分来源及环境健康风险,综合应用图示法、数理统计、主要离子比等方法,对研究区洪涝期间及洪涝后期24组浅层地下水样品的22项指标进行了分析。结果表明：不同时期地下水主要化学组分无显著差异,均属弱酸性的低矿化度淡水,优势阴、阳离子分别为HCO^-₃、SO₄^2-、Ca²⁺、Na⁺、K⁺。地下水水化学类型空间差异明显,洪涝期间以HCO₃-Ca·Na型和HCO₃·SO₄-Ca·Na型为主,洪涝后期出现Cl型及NO₃型水。地下水主要组分的形成主要受控于水-岩相互作用、硅酸盐矿物溶解、阳离子交替吸附作用,局部地区受农业施肥、污水排放等人为活动干扰。洪涝灾害发生后地下水水质较差,不适宜直接饮用,污染指标主要为氨氮、NO^-₃、Mn、Cd,污染物来源于地表-地下水混合、洪水对土壤中...     

盐渍土壤氮素转化的试验研究

研究土壤氮素转化对于盐渍化地区的粮食增产提质具有现实意义。以河套灌区典型的盐渍土为研究对象，基于同位素示踪技术，设置6个盐分水平(S₁=2.01 dS·m^-1、S₂=6 dS·m^-1、S₃=12 dS·m^-1、S₄=16 dS·m^-1、S₅=20 dS·m^-1、S₆=25 dS·m^-1),每个盐分水平的土壤中分别添加7.14μmol·N·g^-1经¹⁵N同位素标记的硝酸铵(¹⁵NH₄NO₃、NH₄¹⁵NO₃、¹⁵NH₄¹⁵NO₃)作为土壤氮源，分别在实验过程中的5个时间...     

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。     

一种固化河湖底泥重金属的改良方法

重金属在河湖底泥中的积聚已成为我国的一大环境问题,通过及时妥善的技术处理,可以避免重金属对环境的二次污染。基于生石灰降低底泥含水量,锯末灰初步固化,采用水泥和矿粉+水泥2种方式对生石灰-锯末灰固化后的污泥进一步固化的方法,对天津西青区某河流污染底泥开展试验。基于原子吸收分光法对试验样品进行重金属浸出浓度分析,比较水泥和矿粉+水泥固化2种方法的固化效果。研究表明,当生石灰掺入比为9%,养护2 d 时,污泥的含水率明显降低。锯末灰掺入比10% 、水泥掺入比20%、矿粉换掺水泥40%时,底泥中的 Ni²⁺ 、 Hg²⁺ 、 Pb²⁺ 、 Cd²⁺ 4种超标重金属浸出浓度分别降低71.61%、84.85%、58.49%、77.78%,均满足相关技术规范要求。为检验固化土的种植效果,选用牛筋草和牛繁缕2种植物进行室内60 d种植试验,发现2种植物的光合作用、根部发育、生长速度都很正常。结果表明生石灰掺入比9%、锯末灰掺入比10%、水泥掺入比20%、矿粉换掺水泥40%的固化方案得到的固化土可用于绿化种植。     

基于MICP技术改良的膨胀土膨胀特性试验研究

为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术改良膨胀土膨胀特性的效果和作用机理,利用产脲酶菌CGMCC 1.368 7,开展了MICP拌和法处理膨胀土的膨胀特性试验。通过正交试验研究了反应液配比和Ca²⁺浓度对MICP拌和法处理膨胀土自由膨胀率、无荷膨胀率、CaCO₃百分生成量的影响及其变化规律,揭示了MICP改良膨胀土的微观机理。结果表明:经MICP拌和法处理后,膨胀土的膨胀特性得到显著改善;当反应液配比为1∶1、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,膨胀土自由膨胀率最大降低了44.4%;当反应液配比为1∶3、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,体膨胀率减小了92.2%,膨胀含水率降低了24.9%。MICP技术通过胶结土颗粒、充填土体孔隙和离子置换作用,降低膨胀土颗粒的亲水性,减小土颗粒间的排斥作用,减弱膨胀土的膨胀势。研究成果验证了基于MICP技术拌和法改良膨胀土膨胀特性的可行性。     

仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土试验研究

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩等不良工程性质,常采用石灰、水泥等土壤固化材料对其进行改良,但这些传统的土壤固化材料存在着污染环境、拌合不均匀等问题。以陕西省汉中市强膨胀土为研究对象,对仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土进行了自由膨胀率、无荷膨胀率、收缩、直接剪切、酸碱度和碳酸钙含量测定、粒度分析和扫描电镜试验等物理、力学、化学和微观结构试验。试验结果表明,仿岩溶碳酸氢钙可较好地降低膨胀土的胀缩性,并提高土体的抗剪强度,且仿岩溶碳酸氢钙与膨胀土的最优配比为6∶1;改良土中吸附的交换性Ca²⁺含量降低,碳酸钙含量增多,细粒含量降低,粗粒含量增多,内部孔隙减少;仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土的机理在于溶液中含有H⁺、Ca²⁺、HCO₃^-、CO₃^2-等离子,同时溶解有饱和的二氧化碳气体,通过离子交换作用,溶液中的H⁺置换了土颗粒吸附的Ca²⁺,减小了双电层厚度;通过岩溶作用,新形成的碳酸钙具有沉积胶结和填充作用,颗粒间联结强度和团粒化作用得到增强,从而降低了土体胀缩性。由此可见,仿岩溶碳酸氢钙对膨胀土具有良好的改良作用。     

Cu2+污染红黏土抗剪强度与电阻率关系研究

为了探索快速评价重金属污染红黏土强度特性的新型手段,在室内开展不同浓度、不同干密度的Cu²⁺污染红黏土的直剪试验及其电阻同步测试试验,得到土体剪应力、电阻率-剪切位移同步变化曲线;分析初始干密度、垂直压力、Cu²⁺浓度对抗剪强度、电阻率的影响;依照抗剪强度指标(C、φ)原理选取电阻率指标(ρ₀、φ₀),并分析Cu²⁺浓度对抗剪强度指标(C、φ)、电阻率指标(ρ₀、φ₀)的影响;以Cu²⁺浓度为中间变量,进一步探讨抗剪强度与破坏电阻率、抗剪强度指标(C、φ)与电阻率指标(ρ₀、φ₀)之间的定量关系。试验结果表明:Cu²⁺污染红黏土剪应力-位移曲线呈典型的应变硬化型,电阻率随剪切位移的增大而减小;抗剪强度随初始干密度、垂直压力的增大近似线性增大,而电阻率随初始干密度、垂直压力的增大近似线性减小;抗剪强度及其指标(C、φ)、电阻率及其指标(ρ₀、φ₀)与Cu²⁺浓度间均呈负指数函数关系;抗剪强度与破坏电阻率、黏聚力与初始电阻率、内摩擦角与电阻率关系曲线倾角间的变化趋势一致,均呈现出较好的指数函数关系,可用于快速评价Cu²⁺污染红黏土强度特性变化。     

EDTA和柠檬酸淋洗去除污染粉土柱中Pb的研究

以场地重金属污染的修复治理为背景,通过室内压实制备Pb污染土柱以模拟现场污染土,采用乙二胺四乙酸二钠二水合物(EDTA)和柠檬酸对Pb污染粉土柱进行淋洗,考察淋洗剂类型、淋洗剂浓度、淋洗时间和污染土中Pb的负载量等各个因素对污染土中Pb的释放特性的影响。研究表明:相较于柠檬酸,EDTA对Pb的去除效果明显更优。随淋洗时间延长,不同浓度的EDTA对Pb的淋洗效率趋于一致。污染土中Pb负载量越小,EDTA对Pb的去除率越高,64.5%～83.6%的Pb可以从污染土中解吸出来;柠檬酸浓度越高,对Pb的去除效果越好。由于柠檬酸浓度较低时易吸附于土体表面,并且抑制Pb的解吸,低浓度柠檬酸淋洗总体效果偏差,最高去除率仅为11.4%。因此,现场修复Pb污染土若采用EDTA可采用较低浓度(0.005 mol/L)淋洗,而若选择柠檬酸需要提高其浓度。     

宝鸡市生产建设项目降雨侵蚀力算式及应用研究

加强生产建设项目水土流失防护是新时代水利部门工作的重点。利用2016-2018年宝鸡市周边30个气象站点日降雨数据,基于《生产建设项目土壤流失量测算导则》给出的R_r、R_m和R_n 3种降雨侵蚀力算式,分别评价不同算式的计算精度并给出推荐次序,在此基础上,分析宝鸡市生产建设项目降雨侵蚀力时空分布特征。结果表明:水土保持方案编制单位应优先选择R_n算式,其次是R_r算式,不宜使用R_m算式;利用本研究提出的R_n-R_r混合算式计算得到了年降雨侵蚀力等值线图和查找表,可分别满足线型和点型生产建设项目的需求;2016-2018年宝鸡市年降雨侵蚀力值在887.94~4276.88 MJ·mm/(hm²·h)之间变化,且均从北向南逐渐增大;宝鸡市降雨侵蚀力存在两个高值区和两个低值区。本研究成果可为宝鸡市乃至关中天水经济区水土保持方案编制提供科学依据。     

复合制剂修复铬污染土的条件优化及微观特性

针对单一还原法和固化/稳定化技术处理铬污染土效果不佳的问题,提出还原-固化/稳定化联用方法,通过单掺试验和L9(34)正交试验,确定了还原剂、吸附剂、固化剂所组成的复合制剂的最佳配比,并采用扫描电镜对固化/稳定化铬污染土进行了微观表征.研究结果表明,复合制剂最佳配比为:CaS5用量是污染土中Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)所...     

焦作地区地下水水化学特征分析及水质评价

2017年对焦作地区42个地下水样品进行了采集和测试,综合运用数理统计、Piper三线图和相关性分析等方法分析了该区地下水水化学特征,并运用单因子评价和基于主成分分析的模糊综合评价法对研究区地下水水质进行了评价。研究结果表明:地下水中Ca²⁺、Mg²⁺、SO^2-₄和HCO₃^-占主要优势,浅层地下水水化学类型按地下水径流方向由HCO₃-Ca型逐渐演变为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型和HCO₃·SO₄·Cl-Ca ·Mg型,深层地下水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型,局部为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型;水体离子组分变化主要受碳酸盐、硫酸盐和岩盐等风化溶滤作用影响;单因子评价结果显示TH、Mg²⁺、TDS、SO^2-₄等组分的超标是影响地下水质量的主要因素;模糊综合评价结果显示研究区浅层及深层地下水质满足Ⅲ类水及以上标准的采样点,分别占总采样点的61%和75%。研究成果可为该地区水质评价和水资源合理开发利用提供依据。