矿区充填复垦土壤重金属分布规律及主要农作物污染评价

研究了复垦土壤的理化、生物特性,选用美国2800K1型渗透仪、英国三参数速测仪HH2/WET、美国紧实度仪,分析了土壤的紧实度等.结果表明:煤矸石、粉煤灰充填(覆土厚度40cm)复垦土壤的pH值为7.98～8.78,含水率高于正常土壤10%～20%,渗透性系数为0.059～0.286,紧实度在200～300PSI,有机质含量低于对照土壤.探讨了充填复垦区域土壤重金属空间分布特征分析的理论与方法,通过采集、处理,测试245个土样的As,Cd,Cr,Cu,Hg,Pb,Zn等的含量,利用变化度、污染度和含量趋势等指标,研究了煤矸石充填复垦土壤、粉煤灰充填复垦土壤、对照土壤3类土壤的重金属分布特征.得出结论:1)简单模型在一定程度上能反映出微量元素的变化趋势,3块场地模型拟合的误差均值保持在30%以内,其中,煤矸石场地误差最小,最大值为18.4%,最小值为8.3%;2)利用多项式模型由测点的数值推知未测点的数值,得到相对连续的重金属含量值,分析其空间分布规律;3)Kriging模型:以粉煤灰场地的Cd为例,建立的模型拟合精度较高.采用Pearson Correlation Coefficient方法,分析了pH值、有机质、紧实度和微生物对重金属分布的影响.结果表明:1)充填复垦场地的pH值、有机质和紧实度与重金属含量的相关性较弱,相关系数在-0.6到0.6之间.2)微生物与土壤重金属的相关性很大,在粉煤灰场地体现的更加明显.比较了世界主要国家和地区对小麦、水稻和大豆中重金属污染物的限量标准,提出了小麦等主要农作物重金属污染物限量的选取标准.采用单项、综合污染指数分析了根际土壤As,Cd,Cr,Cu,Hg,Pb,Zn的污染状况,得出了复垦土壤综合污染指数小于1,全部测点均达到了土壤环境质量二级标准要求.研究结果:1)复垦场地生长的成熟小麦,Cd,Cr在其不同器官中的分布迁移趋势是一致的;2)对照场地生长的成熟小麦,Cd,Cr在其不同器官中的分布趋势存在差异;提出根富集系数率,建立了Cd回归方程、Cr偏微分方程.引入Surfer软件成图方法,借助多项式模型反演所得的数据,对矿区复垦土壤的结构进行可视化,直观地描述了土壤重金属分布的纵向、横向特征;应用Photoshop软件,对主要农作物小麦中重金属的污染迁移,以Cd,Cr为例,制作了量化模拟色彩映射图,真实地评价了小麦不同器官中重金属的污染程度.     

矿区充填复垦土壤重金属分布特征研究

为保证矿区种植农作物的充填复垦土地的生态安全,以徐州柳新矿区粉煤灰、煤矸石充填以及对照场地为研究区,通过对3块场地中As,Cd,Cr,Cu,Hg,Pb,Zn 7种重金属元素不同深度含量分析,总结7种重金属纵向的分布情况,并将3块场地重金属含量与土壤背景值、土壤环境质量标准做比较,分析7种重金属元素的变化度和污染程度.结果表明:3块场地中,相对于土壤背景值,Hg,Cu,Cd,Pb的变化度均较大;煤矸石场地的Zn变化度偏大;As,Cr的变化度均较小.相对于土壤质量评价标准,Cd均超过土壤质量标准;除极少数As,Zn,Cu样点超标,其余均未超标.在此基础上,对Cd进行详细分析,以粉煤灰场地为例,建立了Cd纵向分布的克里格模型,所建模型拟合精度较高.研究结果将为矿区污染土地的修复并进而制定相应治理措施提供依据.     

接种菌根对充填复垦土壤营养吸收的影响

将菌根真菌接种于复垦土壤中 ,进行了盆栽试验研究 .结果表明 ,植株的生物量随覆土厚度增大而增大 ;与非菌根植物相比 ,接种菌根真菌的植物可以吸收更多的营养 ,而向地上部运移的 Na较少 ,抑制了植株积累过量的 Na盐 ;植株生物量及其植株体内的营养元素含量 ,接种菌根真菌后 ,覆土少的 (覆 5 cm厚的土壤于 1 0 cm厚的粉煤灰上 )相应高于不接种且覆土厚 (覆1 0 cm厚的土壤于 5 cm厚的粉煤灰上 )的 ,说明接种菌根具有抵消由于覆土少而导致的植株产量降低的潜力 ,其对粉煤灰充填复垦的植被重建具有重要作用 ,而且可以节约复垦费     

覆土厚度对矿区复垦土壤呼吸昼夜变化的影响

覆土厚度对煤矸石充填复垦地表土中生物的活动具有重要影响.基于土壤呼吸速率在表征植物根呼吸和微生物活动方面的重要性,选择安徽省淮南市某煤矿塌陷生态修复区为研究对象,按照覆土厚度将研究区分为4类监测区:A区(20~40cm),B区(40~60cm),C区(60~100cm)和D区(大于100cm),分别测定其土壤呼吸速率、地表与土层(5cm和35cm)温度,以研究复垦土壤呼吸速率昼夜变化及其温度敏感性,为煤矸石充填复垦工程的表土厚度设计和土壤熟化技术应用提供理论依据.结果表明:土壤呼吸速率曲线均呈单峰形态分布,最低值为-0.08μmol/(m~2·s),最高值为9.22μmol/(m~2·s);煤矸石充填复垦土壤呼吸速率不随覆土厚度变化出现明显的规律性,土壤呼吸速率昼夜均值大小顺序为:CBDA.A监测区土壤呼吸速率一直处于较低值,D监测区土壤呼吸速率上午快速增加,但下午14:00以后下降的速度明显快于其它3类监测区.60~100cm是研究区最有利于土壤生物活动的覆土厚度.不同覆土厚度监测区土壤呼吸速率与地表温度、5cm和35cm土层温度均存在指数型函数关系,相关系数在0.728 1~0.899 2之间,为极显著相关(P0.01).A监测区土壤呼吸速率对温度的敏感性大于其它3类监测区.     

小店污灌区表层土壤重金属分布特征及生态风险评价

以太原市小店污灌区农田土壤(0~20cm)为研究对象,分析了Hg、Cd、As、Pb、Cr、Zn及Cu的含量,评价了污灌区农田土壤的污染程度及潜在生态风险.结果表明,污灌区农田土壤均受到了不同程度的重金属污染,7种重金属元素含量均未超过土壤环境质量二级标准,但平均含量均显著高于研究区背景值,土壤总体表现为以Hg为主的多种重金属富集;相关性表明,Cu与Cd、As、Zn,Zn与Cd、Pb、Cr、Cu,Cr与As、Pb、Zn,Pb与Cd、Cr、Zn呈显著相关;各种重金属内梅罗综合指数和地质累积指数由大至小依次为Hg、Cd、As、Cu、Cr、Zn、Pb;综合污染评价和综合潜在生态风险评价表明,该区域总体呈现中度污染和中等潜在生态风险水平.污灌区农田土壤中Hg、Cd、As、Pb、Cr、Zn、Cu 7种重金属元素明显积累的现实应该引起有关部门的足够重视.     

充填复垦土壤水分竖直运动模拟研究

应用直立柱状模型模拟研究了煤矸石和粉煤灰两种充填模式下覆土层土壤水分运动特点,把充填复垦土壤水分运动过程分为3个阶段和4个层次,并通过与全部充填土壤情况下水分动态对比找出其差异性.把监测数据与应用竖直一维动力学模型计算得到的水分分布规律比较,找出了充填层对覆土层土壤水分动态产生影响的本质原因,并对充填煤矸石和粉煤灰复垦的土壤水分动力学参数进行修正.结果表明：充填煤矸石和粉煤灰复垦的土壤水分动态与正常土壤不同源于煤矸石和粉煤灰的颗粒级配与土壤的差异;覆土层土壤与充填料孔隙的差别大,其保持水分的能力反而较强,煤矸石充填不会导致覆土层水分大量渗漏.     

采煤塌陷地充填复垦土壤呼吸的研究

以徐州垞城矿区复垦耕地为例,对以煤矸石和粉煤灰为充填物的复垦场地土壤的理化性质以及生物学特性——土壤呼吸进行了试验分析.参考美国土壤质量评价方法,采用将土壤温度和土壤湿度修正到标准状态土壤呼吸的方法,得出煤矸石充填土壤标准呼吸率为（CO2）（8.35±0.39）μmol/（m^2.s）、粉煤灰充填土壤标准呼吸率为（CO2）（6.00±1.34）μmol/（m^2.s）、对照土壤标准呼吸率为（CO2）（8.04±1.70）μmol/（m^2.s）.结果表明：煤矸石充填复垦土壤的生物活性要高于粉煤灰,并且与对照土壤的土壤质量相差不明显,其生物活性接近理想土壤.     

地下煤火土壤重金属分布特征及其污染评价

在目标火区土壤采样的基础上,采用原子吸收分光光度计、原子荧光光度计初次分析了火区土壤样本中Hg,As,Pb,Cd,Cr,Cu,Zn,Ni等重金属元素的含量;结合火区土壤采样点位置、深度及温度参数分析了土壤重金属的空间分布特性:目标火区单位质量土壤中重金属含量均值由大到小依次为Zn,As,Cu,Ni,Cr,Pb,Hg;在温度正常区域,土壤中Hg,As,Pb,Cr,Ni,Cu,Zn含量总体呈现随采样深度增加而增大的趋势;在温度异常区域,0~20 cm深度总体也呈现弱增加趋势,20~30 cm深度则趋势相反;由于火区丘陵地形的影响,其昼夜风向多变,导致火区内烟气重金属颗粒沉降随主导风向分布的规律不明显.单因子污染指数计算表明,火区土壤属于Hg重度污染区域,各重金属元素污染程度由大到小依次为:Hg,As,Ni,Cu,Zn,Cr,Pb.潜在生态危害指数计算表明:目标火区土壤重金属潜在生态危害指数达1 238.51,具有极强的潜在生态风险,其主要来源于Hg污染.该火区潜在生态风险污染物来源由大到小依次为:Hg,As,Cu,Ni,Cr,Pb,Zn.     

徐州市三环南路土壤重金属污染特征

以徐州市三环南路两侧土壤为研究对象,对土壤中重金属含量（Cu、Cr和Pb）进行了测定.根据测定结果对公路两侧土壤中重金属的污染特征和分布规律进行了研究.结果表明：（1）公路两侧土壤中重金属含量随距路基距离的远近而不同,重金属含量在距路基10～30m的范围内出现峰值,随后含量逐渐降低,并且土壤重金属含量主要累积在0～30cm的土壤表层;（2）公路两侧土壤重金属含量（Cu和Pb）明显高于国家土壤环境背景值（一级标准）,Pb为中度污染,Cu的污染水平处于轻度与重度之间,Cr的水平为轻度污染;（3）公路两侧土壤重金属污染来源主要是机动车燃料燃烧时排放的废气.     

朱仙庄煤矿周边土壤有机质和重金属的含量研究

为了解煤矿周边土壤有机质含量对重金属的影响,以宿州朱仙庄煤矿周边的农田为研究对象,测定了其土壤中有机质及重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb)含量.结果表明: Cu、Zn、As、Cd、Pb金属元素有轻度积累,但不会影响农业生产和生活; Cd的单因子污染指数高于4, 污染风险等级高; 研究区土壤中的有机质平均含量为50.53 g/kg,但各采样点土壤中的有机质含量差异较大,变异系数为0.81; Cu和As在土壤表层出现积累,且积累含量与有机质的含量呈显著正相关.本文的研究结果对相关部门进行土壤环境质量调查以及土壤合理利用有一定的参考价值.     

典型工业区周围土壤重金属污染评价及空间分布

以沈阳冶炼厂厂区及其周围土壤为对象,研究土壤重金属污染状况及其空间分布特征.结果表明,调查区域表层土壤(0-20 cm)中,Cd、Pb、Cu和Zn浓度范围分别在7.25-81.20,562.92-1014.10,289.70-527.93,673.36-1021.60 mg/kg,其平均含量分别为国家土壤质量二级标准(GB15618-1995)的74.92,2.27,4.07和3.15倍,污染程度呈现出Cd>Cu>Zn>Pb的特征.在空间分布方面,受人为与环境气象因子的共同影响,原沈阳冶炼厂厂区周围土壤中Cd、Pb、Cu、Zn 4种重金属污染带的空间分布特征呈西北至东南方向分布,西北方向土壤污染最为严重,东北至西南方向和正东至正西方向较轻.4种重金属中,Zn的污染范围最大,Cd污染在空间分布上主要集中于污染点源附近,Pb和Cu的空间分布介于Cd和Zn之间.     

水生植物对铜、铅、锌等重金属元素富集作用的评价研究

对调查区域内土壤及植物中的Cu、Pb、Zn等重金属元素进行了测定。并分别进行了评价,所调查的土壤都受到了不同程度的重金属污染,土壤中Cu、Pb、Zn等重金属污染物的含量与人类活动密切相关,人类活动是重金属污染的主要来源．不同植物对重金属的富集有一定的选择性,植物对重金属的富集作用与土壤背景值有一定的相关性。土壤中重金属的背景值越高。植物对重金属的富集量就越高。     

Solidification of Municipal Solid Waste Incineration Fly Ash with Cement and Its Leaching Behaviors of Heavy Metals

The solidifying qffect of cement addition on municipal solid waste incineration fly ash ( MSWFA for short, collected from the gas exhaust system of MSW incinerator), the interaction of MSWFA with cement and water and the leaching of heavy metals from cement-solidified MSWFA are investigated. The main results show that : ( 1 ) when MSWFA is mixed with cement and water, 112 evolution, the formation and volume expansion of AFt will take place, the volume expansion can be reduced by ground rice husk ash addition ; (2) heavy metals do leach from cement-solidified MSWFA and at lower pH more leaching will occur; (3) compared with cement - so-lidified fly ash, the leachate of solidified MSWFA is with higher heavy metal contents ; (4) with the increment of cement addition leached heavy metals are decreased ; and (5) concentrations of Zn , Mn , Cu and Cd in all the leachates can meet the relevant Standards of Japan, but as the regulations for soil and groundwater protection of Japan are concerned, precautions against the leaching of Pb , Cl^- and Cr^6 and so on are needed.     

粉煤灰改性及钝化污泥实验研究

以粉煤灰和石灰石为原料,加入一定量矿化剂,在微波辐照下进行改性,得到吸附材料粉煤灰沸石（FZ）,通过X射线衍射和电镜扫描等方式对粉煤灰辐照改性原理及产物结构等进行了分析,通过添加不同比例的粉煤灰对城市污泥进行了钝化实验研究,并对钝化作用机理进行了分析,对钝化污泥中重金属含量变化及养分含量进行了测试,实验结果表明,改性粉煤灰对污泥中含重金属Zn、Cu、Mn具有明显钝化作用,对污泥中养分具有良好的滞留效果,经钝化处理后,污泥中重金属Zn、Cu、Mn含量都显著低于国家农用标准,污泥渗滤液中全氮含量低于中国地面水环境质量标准（10mg·L^-1）,全磷含量低于污水排入城市下水道水质标准（1mg·L^-1）。     

工业重金属污泥的稳定化试验

以危险废物工业重金属污泥为研究对象,进行了水泥、石灰和石灰 粉煤灰3种稳定化工艺对重金属铅、镉、铬、铜、锌、镍浸出毒性的影响试验,结果表明,水泥稳定化工艺水泥添加量8%、石灰稳定化工艺石灰添加量2%、石灰 粉煤灰稳定化工艺添加量为10%石灰 10%粉煤灰时,均可满足《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598-2001)中关于"危险废物允许进入填埋区的控制限值"的要求.石灰稳定化工艺要求稳定剂的添加量相对较小,是该类工业污泥稳定化处理的理想稳定剂.     

MSWI fly ash based novel solidification/stabilization matrices for heavy metals

The possibilities of MSWI fly ash as a major constituent of novel solidification/stabilization matrices for secure landfill were investigated by mixing MSWI fly ash with rich aluminum components, which was added as bauxite cement or metakaolinite instead, to form Friedel and Ettringite phases with high fixing capacities for heavy metals. The physical properties, heavy metals-fixing capacity, mineral phases and its vibration bands in the novel matrices were characterized by compressive strength, TCLP（toxic characteristic leaching procedure）, XRD （x-ray diffraction） , DTG （derivative thermogravimetry）, and FTIR （fourier transform infrared spectroscopy）, respectively. The Tessier＇s five-step sequential extraction procedure was used to analyze the fractions of chemical speciation for Pb, Cd and Zn ions. The experimental results indicate that Friedel-Ettringite based novel solidification/stabilization matrices can incorporate Pb, Cd and Zn ions effectively by physical encapsulation and chemical fixation, and it exhibits a great potential in co-landfill treatment of MSWI fly ash with some heavy metals-bearing hazardous wastes.     

矿区复垦土壤重金属含量分布与光谱特征研究——以徐州市柳新矿区为例

以徐州柳新矿区复垦土壤为研究对象,采用传统采样检测方法分析了Cd,Cu,Pb,Zn,Cr等重金属元素在土壤中的含量,借助ISI921VF系列野外地物光谱辐射计和IR981短波红外地物光谱仪野外测量样点土壤的光谱,提取其光谱特征,并对光谱特征参数与土壤中重金属含量进行相关性分析,建立了利用土壤光谱反射率估算土壤重金属含量的预测模型.结果表明:通过分析土壤反射光谱特征能间接反映土壤重金属含量.从而实现土壤重金属含量的间接测定,为土壤重金属污染的调查与监测提供一种简单、快速的测定方法.     

山东省东部地区土壤重金属污染及其生态环境效应

为了弄清楚山东省东部地区土壤重金属元素的潜在生态危害程度,在土壤调查的基础上,采用潜在生态危害指数法,以深层土壤的重金属元素含量均值作为参比值,对土壤进行重金属污染的潜在生态风险评价,并探讨其生态环境效应。结果表明:山东省东部地区土壤重金属元素污染程度从大到小依次为Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、As,重金属潜在生态风险从大到小依次为Hg、Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn,其中Hg和Cd对土壤污染危害的贡献率之和达87.95%,仅Hg元素的贡献率就达到61.96%; 综合潜在生态风险评价级别为强和很强的土壤面积占13.75%,主要分布在莱州—招远—烟台和牟平—乳山金矿集中区以及人口密集的城镇地带,这种空间分布与目前金矿开采、选冶和人类生产生活布局一致; 此外,局部土壤重金属污染物已迁移到小麦体内,部分小麦样品中Cd、Cr、Pb、Zn含量超临界值,对人体健康产生影响。     

焚烧飞灰熔融特性与熔渣利用技术研究进展

垃圾焚烧飞灰中含有高浸出浓度的Pb,Cd,Cu,Zn等重金属,属于危险废物。高温熔融技术可以有效地控制焚烧飞灰中的重金属污染物。从飞灰无害化和资源化2个角度介绍了熔融技术的研究进展,分析了熔融技术的优缺点,在综述国内外研究成果的基础上,为今后焚烧飞灰的热处理技术提出了研究方向。