微生物诱导碳酸钙沉淀填充裂隙岩体渗流规律试验研究

利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)填充裂隙岩体,采用自主研发的三轴压缩渗流试验装置,进行了不同裂隙宽度、充填率、围压条件下MICP充填裂隙岩体渗流试验,同时测量岩体横波波速。研究结果表明: MICP充填裂隙岩体试样渗透系数受裂隙宽度的影响,也受填充率影响。不同宽度的MICP充填裂隙岩体渗透系数随围压升高呈下降趋势,最高可下降58.03%; 当围压较小时,渗透系数下降较快,随着围压增大,渗透系数下降速度逐渐减慢; 同一岩性MICP充填裂隙岩体渗透系数随波速增加而减小。MICP充填裂隙岩体渗透系数计算公式可拟合为自然对数横波波速与负指数围压之和形式。研究结果对于MICP充填技术在裂隙岩体注浆应用具有重要意义。     

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。     

离子型稀土矿区及周边土壤中稀土、重金属元素的地球化学特征

20世纪60年代末中国离子型稀土矿在江西赣州首次发现并开采，在长期开采过程中对矿区及周边水土的生态环境问题产生了持续影响，本文选择赣南足洞离子型稀土矿及其周边地区进行了系统的土壤地球化学调查和风险评价。结果表明，土壤中重稀土含量明显高于轻稀土，其中Y含量是全国背景值（22.90 μg/g）的7.2倍，占比最高；地累积指数评价I_geo均值显示HREE和Sm分别有77.44%和99.55%为无污染至中等污染，95.92%的LREE为无污染；重金属除Pb处于轻度-中等污染水平外，As、Cd、Cr、Cu、Hg、Zn、Ni元素均为无污染，与农用地污染风险筛选值相比，样品中重金属的超标率为7.35%，区内土壤重金属生态风险低。统计结果显示稀土含量与重金属污染具有较好的相关性，花岗岩风化壳地质背景对稀土、重金属Pb的控制占主导地位，意味着重稀土含量越高，Pb污染可能越大，因此，在矿山土壤修复中需重视Pb元素的地球化学特征与分布，采用合理的修复技术和手段。      

生物炭协同微生物矿化技术修复复合重金属污染农田土壤北大核心

以复合重金属污染农田土壤为研究对象,采用生物炭协同微生物矿化修复技术修复复合重金属污染农田土壤。通过调查污染区重金属含量及营养指标分布情况,验证生物炭协同微生物矿化修复技术对复合形态的Pb、Zn、Cd三种重金属的固定效率,同时采取添加钙组和不添加钙的实验方式,解析Ca和Cd竞争成核位点的机制。结果表明:污染区属于Pb、Zn、Cd三种重金属复合污染场地,且土壤养分含量N、P、K等级分布不均匀。处理组较空白组重金属Pb、Zn、Cd的浸出率分别降低了42.49%、45.95%、30.43%,重金属Pb、Cd的可交换态分别下降了25.06%、26.42%,显著降低了土壤中重金属的迁移转化。且生物炭协同微生物矿化修复技术可有效改善土壤的物理结构,导气性及导水性升高,降低土壤容重,同时提升了土壤氮磷钾、有机质等营养指标。该研究为复合重金属污染农田土壤规模化治理提供了科学依据和理论参考。     

磷石膏堆场对周围农田土壤重金属含量的影响

对什邡市两家磷化工厂的磷石膏和磷石膏堆周围土壤中Zn、Cd、As、Cu、Pb、Hg和U的含量及空间分布特征进行了检测和分析,根据重金属含量对土壤环境质量进行评价,并结合研究区地形地貌、气候特征研究重金属分布和来源。结果表明:磷石膏中重金属的含量较高,磷石膏的堆放使得磷石膏中的重金属在周边耕作层土壤中形成了较大的累积;9个土样中,各元素的检出率均为100%,Cd、Cu、Zn和Pb的含量最高,Cd的最高含量超土壤三级标准近3倍,Cu和Zn平均含量超过了土壤二级标准;磷石膏堆周围土壤中重金属含量在平面上与磷石膏堆距离成负相关,在纵向剖面上,重金属含量也基本上随着深度的增加而降低,各元素含量下降的程度不一样,Cd和Pb的下降程度最大。     

废弃菌棒生物炭对土壤中镉和铅的固持和植物吸收性的影响

以废弃菌棒为原料,在 300,500,800 ℃ 缺氧条件下制备菌棒生物炭,结合扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）等表征手段,分析热解温度对生物炭性质的影响。将制备的生物炭添加到受到镉（Cd）和铅（Pb）污染的土壤中,探究菌棒生物炭对土壤中Cd和Pb的固定效果,并用盆栽方式评估添加菌棒生物炭对油菜体内重金属含量的影响。结果表明:随热裂解温度的升高,菌棒生物炭的颗粒逐渐变小,空隙逐渐变大,有利于对重金属离子的吸附。高温热解的菌棒生物炭比低温热解的菌棒生物炭碱性物质多,对土壤 pH 值的提升作用更为显著。油菜盆栽实验表明,生物炭可有效降低有效磷的渗流损失,增加了植物的可利用性。800 ℃热解下得到的生物炭对土壤中Cd和Pb固定效果最好,土壤中总Cd和总Pb的损失分别仅为6.5%和18.5%。而500 ℃热解下得到的生物炭的效果最差。另外,生物炭对Cd的固定效果显著高于对Pb的固定效果。同时与对照值（CK） 相比,生物炭可使油菜中的Cd和Pb的含量都显著降低90%以上。菌棒生物炭对重金属Cd和Pb污染土壤具有良好的钝化修复效果。     

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。      

碳酸钙对污染土壤中Pb、Zn、Cd的稳定化作用

为探究碳酸钙对污染土壤中Pb、Zn、Cd的稳定化作用,以甘肃省白银东大沟Pb、Zn、Cd等重金属复合污染土壤为研究对象,通过添加不同质量的碳酸钙进行稳定化实验。结果表明,在轻度污染土壤中,当CaCO_3的添加量由1%增加至15%时,pH值由初始7.45升高至7.91,浸出浓度降低;用水平振荡法浸出时,Pb、Zn的稳定效率可分别达48.93%、51.18%;用硫酸硝酸法浸出时,Pb、Zn的稳定效率可分别达50.48%、21.40%。在重度污染土壤中,当CaCO_3的添加量由2%增加至18%时,pH值由初始6.76升高至7.16,浸出浓度降低;用水平振荡法浸出时,Pb、Zn、Cd的稳定效率可分别达48.07%、74.21%、99.19%;用硫酸硝酸法浸出时,Pb、Zn、Cd的稳定效率可分别达42.32%、65.55%、78.39%。添加碳酸钙后土壤pH值略有升高,这是由于CaCO_3在土壤溶液中溶解产生OH-,土壤中的重金属形成了氢氧化物和碳酸盐沉淀,有效降低了重金属的迁移性,起到重金属稳定化作用。     

加速微生物诱导碳酸盐沉淀过程的调控因子筛选及机理初步研究北大核心

微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术被广泛应用于土壤重金属污染控制中,然而,土壤的成分会降低碳酸钙成核速率,为解决其矿化过程成核慢、矿化产物晶型不稳定等问题,选取六种调控因子:柠檬酸钠(C_(6)H_(5)Na_(3)O_(7))、氧化镁(MgO)、氯化镁(MgCl_(2))、壳聚糖((C6H11NO4)n)、乙醇(C_(2)H_(5)OH)和二氧化硅(SiO_(2)),利用偏振光显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及傅里叶红外光谱(FTIR)等测试手段和方法,筛选出能够加速结晶且生成沉淀量最多,对铅的去除率达到90%的调控因子柠檬酸钠(TKa)。结果表明,柠檬酸钠能稳定球霰石,加快矿化过程和增加矿化沉淀,提高重金属去除率。因此,柠檬酸钠具有提高MICP生物修复的速度,对提高MICP技术应用的效率具有重要意义。     

土壤改良介质对矿区先锋植物富集重金属能力的影响

为了探讨土壤改良介质对矿区先锋植物富集重金属能力的影响,选取郴州市柿竹园尾砂坝、高斯贝尔尾砂坝两处矿区土壤,采用沸石、40%沸石+60%草炭、80%沸石+20%食用菌下脚料3种介质以1∶15混合尾砂坝土壤形成改良土壤;利用改良土壤对多种先锋植物(小飞蓬、花叶水葱、苦菜)盆栽培育4个月,然后测定植物根、茎叶以及改良土壤中Cu、Zn、Pb的含量。结果表明,两处尾砂坝土壤中重金属含量关系为Zn>Pb>Cu,其中高斯贝尔尾砂坝土壤的Cu、Pb含量更高。柿竹园尾砂坝土壤中Zn含量约为Cu含量的6~25倍、Pb含量的3~10倍,而高斯贝尔尾砂坝中Zn含量约为Cu含量的6~8倍、Pb含量的1~3倍。土壤改良介质对植物富集Cu、Zn、Pb的能力均有影响,对于不同重金属污染的土壤,可采取多种植物混合种植,实现重金属污染土壤的修复。     

韶关某铜硫矿废弃矿区土壤修复 工程措施及修复效果评估

摘 要：针对韶关某铜硫矿废弃矿区生态环境问题，采用先进的“原位基质改良+微生物菌剂+直接植被”改善土壤修复技术体系，用生态学的思想解决环境问题。实践证明，“原位微生物基质改良+直接植被”土壤修复技术治理酸性土壤和重金属污染效果显著。修复10个月后，矿区土壤pH均值由修复前的2.60上升至7.08，NAG-pH均值由修复前的2.62上升至4.63，土壤产酸潜力由高度产酸变为低度产酸，产酸情况已得到较好改善；土壤铅、锌、铜、镉的有效态分别显著下降了49%、45.8%、67.5%、58.6%，显著降低了土壤铅、锌、铜、镉等重金属元素的溶出，有效地控制了土壤的重金属污染。     

上天梯沸石对重金属离子的吸附性能及其对污染土壤的修复

重金属造成水、土壤污染具有持久性和不可逆性等特点,因此重金属污染的防治备受人们关注,土壤和水中重金属元素的吸附和固定是常用的修复手段。本试验以上天梯不同矿区7种沸石为试验原料,探究了其在水溶液中吸附重金属离子(Pb、Cd、Zn)的能力。同时,选取了在水溶液中吸附效果最佳的沸石进行热活化处理,分析其在水溶液和土壤中吸附和固定重金属元素Pb离子的能力。结果表明,沸石原矿样XHF-01对Pb的吸附量为25.39 mg/g,对Cd和Zn吸附效果最佳的分别为是AF-01、AF-02, 吸附量分别为20.97 mg/g、21.42 mg/g。在300 ℃灼烧改性下的XHF-01沸石对水溶液中的Pb的吸附能力达到峰值。得出300 ℃热活化沸石XHF-01修复Pb污染土壤的能力最好,可使土壤中可迁移Pb量降低69.2%左右。该研究为降低土壤及水溶液中Pb含量提供了一种性能优良的吸附与固定剂。      

煤矸石对铜尾矿中重金属(Zn,Pb,Cd,Cr和Cu)形态及生物有效性的影响

铜尾砂堆积在地表会随着淋溶和风化作用溶出重金属元素,对环境产生一定危害,其生态修复的关键是进行基质改良,进行植物修复。通过黑麦草盆栽实验,将淮南煤矸石添加入铜尾砂,探讨矸石对铜尾砂中重金属行为的影响。结果表明:矸石添加能显著提高铜尾砂p H、有机质和养分水平(总氮、总磷和总钾),缓解尾矿砂贫瘠环境。矸石添加后,铜尾砂中Zn,Pb,Cd和Cu的交换态和碳酸盐结合态重金属逐步向铁锰结合态、有机结合态和残渣态转化(除个别处理Pb和Cu残渣态),铜尾砂中有效态Zn,Pb,Cd和Cu浓度不断降低,从而降低了黑麦草中相应重金属浓度,总体表现为铜尾砂-黑麦草系统内Zn,Pb,Cd和Cu生物活性降低效应。然而,由于矸石中Cr浓度相对铜尾砂偏高,其添加会引起尾矿砂中有效态Cr浓度及Cr迁移性增加而增大黑麦草对Cr的吸收。因此,煤矸石可对尾矿砂中Zn,Pb,Cd和Cu产生一定稳定化作用,而虽然矸石内源性Cr会释放到铜尾砂,其也可被黑麦草富集,由此,煤矸石可视为一种潜在的废弃物改良剂,对铜尾砂具有一定生态改良潜力。     

某金矿区下游土壤基于重金属化学形态风险评价及污染源解析

为定量评价某金矿对下游土壤中重金属的污染程度,基于潜在生态危害指数法及风险评价编码法,从重金属总量及化学形态两个维度来评价土壤的生态风险,并在分析重金属的富集系数与次生态、原生态相关性基础上,应用Pb同位素比值示踪土壤重金属来源。结果显示,随着与矿区距离的增大,除Cr外土壤中重金属大致逐渐减弱。土壤重金属总体呈现低风险。Cd具有较高的单项系数(均值72.50),但其有效态占比较低,集中在10%~17%,而Pb虽然总量较少,但具有较高的有效态占比,集中在15%~30%,Pb、Cd元素带来的潜在生态风险应重点关注。Pb、Cd、Zn次生态含量与其富集系数之间存在显著相关性,R2值分别为0.765 7、0.911 5、0.602 9,表明这三种重金属与矿区生产活动更为相关,即人为来源可能性更大,而Cu、Cr主要以自然来源为主。Pb同位素比值关系显示,土壤样品整体位于尾矿源(人为源)及成土母质(自然源)端元之间。随着与矿区距离的减小,重金属含量及可交换态大致呈现增大的趋势,206Pb/207Pb同位素比值呈现下降趋势,更偏向人为源,表明矿区生产活动对靠近矿区的土壤区域输入的重金属贡献更大,结合采样点位,矿区西北边界400 m以内区域需要重点关注。