土著微生物柱浸修复铬渣堆场土壤污染

采用柱浸试验研究土著微生物对铬渣堆场污染土壤中Cr(Ⅵ)的修复.通过单因素实验测定土壤初始Cr(Ⅵ)浓度、浸出液pH值及循环淋溶时间对修复效果的影响,结果表明：加入培养基能完全修复铬渣堆场污染土壤中水溶性Cr(Ⅵ),柱浸实验结束后,浸出液中Cr(Ⅵ)浓度由初始的700.3 mg/kg降低至检出限以下;土壤中初始Cr(Ⅵ)浓度越低修复效果越好;培养基最佳pH值范围为7.5~8.5;循环淋溶修复效果好于非循环柱浸修复,循环时间越长,修复效果越好,最佳循环时间为全天循环.     

土壤Cr(Ⅵ)稳定化修复材料的野外应用研究

以河南某铬渣堆Cr(Ⅵ)污染严重的土壤为研究对象，选取腐殖酸(HA)、多硫化钙(CPS)、FeSO₄、Na₂S、Na₂S₂O₃、抗坏血酸(VC)6种稳定剂开展Cr(Ⅵ)污染土壤稳定化实验，通过考察土壤及其浸出液中的Cr(Ⅵ)含量和pH在3～28 d内的变化情况，筛选出适合实际场地修复的最佳稳定剂。结果表明：CPS对Cr(Ⅵ)污染土壤的稳定化修复具有良好的效果，极大地降低土壤Cr(Ⅵ)及其浸出液Cr(Ⅵ)含量，但造成了土壤碱性问题；将酸性稳定剂FeSO₄和碱性稳定剂CPS按照质量分数3%和2%制成的混合稳定剂(T3稳定剂)作用于Cr(Ⅵ)污染土壤，表现出显著稳定化效果同时几乎不影响土壤pH；将T3稳定剂应用于野外Cr(Ⅵ)污染场地的稳定化修复，修复后的土壤及其浸出液的Cr(Ⅵ)含量均低于相关标准限值。研究显示，该技术可为后期Cr(Ⅵ)污染场地大规模土壤修复应用提供工作方法和技术支撑。     

MICP技术对Mn(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)污染土壤的修复效果

利用微生物诱导碳酸盐沉积(microbially induced carbonate precipitation, MICP)技术处理Mn(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)污染土及Mn(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)混合溶液,研究MICP技术对重金属污染土的修复效果,重金属离子在土壤修复过程中的竞争关系,以及pH值对已修复土壤稳定性的影响.实验结果表明:经微生物矿化修复后,单一重金属污染土中可交换态锰、铬离子的去除率分别为85.64%和77.56%;经修复的Mn(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)混合污染液中可交换态锰离子的去除率大于铬离子;酸性条件影响污染土的修复稳定性,土壤中可交换态锰、铬离子含量随pH值减小而增加.     

复合淋洗剂对土壤中铬的淋洗规律

采用静态实验方法, 考虑研究成本及环保要求, 选用价格低廉且生物可降解的柠檬酸、 酒石酸、 水、 鼠李糖脂、 草酸及富里酸6种淋洗剂, 对高质量比Cr污染土壤进行淋洗修复. 首先考察土壤中不同陈化时间Cr对淋洗效果的影响; 其次筛选淋洗剂并优化淋洗条件; 最后考察多种复配淋洗组合, 确定最佳复配淋洗剂. 结果表明： Cr陈化时间对总Cr去除率的影响较小, 而对Cr（Ⅵ）去除率影响明显; 不同淋洗剂对总Cr和Cr（Ⅵ）淋洗效果不同, 草酸和柠檬酸均可有效去除总Cr和Cr（Ⅵ）; 对总Cr和Cr（Ⅵ）去除最优的淋洗条件是0.5 mol/L草酸或柠檬酸、m(固)∶V(液）=1∶10, 淋洗1次; 在最优淋洗条件下, 对土壤重金属Cr的去除效果较好.     

抗Cr(Ⅵ)微生物的分离筛选

采用微生物的分离纯化技术从被铬渣污染的土壤中分离筛选出一株在Cr(Ⅵ)浓度为900 mg/L时仍生长良好的抗铬细菌,其编号为3-B-11;一株在Cr(Ⅵ)浓度为1 000 mg/L时仍生长良好的抗铬真菌,其编号为2-F-2。放线菌在被铬污染的土壤中分布较少,且抵抗Cr (Ⅵ)的能力不强。     

复合淋洗剂对土壤中铬的淋洗规律

采用静态实验方法， 考虑研究成本及环保要求， 选用价格低廉且生物可降解的柠檬酸、 酒石酸、 水、 鼠李糖脂、 草酸及富里酸6种淋洗剂， 对高质量比Cr污染土壤进行淋洗修复. 首先考察土壤中不同陈化时间Cr对淋洗效果的影响； 其次筛选淋洗剂并优化淋洗条件； 最后考察多种复配淋洗组合， 确定最佳复配淋洗剂. 结果表明： Cr陈化时间对总Cr去除率的影响较小， 而对Cr（Ⅵ）去除率影响明显； 不同淋洗剂对总Cr和Cr（Ⅵ）淋洗效果不同， 草酸和柠檬酸均可有效去除总Cr和Cr（Ⅵ）； 对总Cr和Cr（Ⅵ）去除最优的淋洗条件是0.5 mol/L草酸或柠檬酸、m(固)∶V(液）=1∶10, 淋洗1次； 在最优淋洗条件下， 对土壤重金属Cr的去除效果较好.     

铝锆柱撑蒙脱石处理Cr(Ⅵ)废水的应用研究

比较了膨润土原土及铝锆柱撑蒙脱石处理Cr(Ⅵ )废水的性能 ,探讨了蒙脱石用量、Cr(Ⅵ )废水浓度、pH值等因素对膨润土吸附Cr(Ⅵ )实验的影响 .结果表明 :铝锆柱撑蒙脱石对Cr(Ⅵ )的吸附效果比原土有较大提高 ;Cr(Ⅵ )废水的pH值、膨润土用量对Cr(Ⅵ )吸附效率影响较大 .当pH =2 ,柱撑膨润土用量为 6g·L- 1 ,对浓度为 5 0mg·L- 1 Cr(Ⅵ )吸附率几乎达 10 0 % .铝锆柱撑蒙脱石应用于化工厂的铬渣浸出液中Cr(Ⅵ )的吸附效果显著 .铝锆柱撑蒙脱石对Cr(Ⅵ )的吸附包括表面物理吸附与层间离子化学吸附 .     

稻草对土壤中铬的形态变化及微生物活性的影响

通过向添有外源Cr(Ⅵ)的土壤中施入一定量的粉碎稻草, 研究了稻草对土壤中铬的形态变化特征:包括Cr(Ⅵ)含量的变化、有效态铬含量的变化以及铬形态分布特征的影响. 实验结果表明, 施入稻草可以促进Cr(Ⅵ)的还原, 加快土壤中Cr(Ⅵ)和有效态铬含量的降低; 同时, 铬的形态分析表明, 施入稻草的土壤水溶态和交换态铬含量比未施稻草的土壤低, 而沉淀态和有机结合态铬含量比未施稻草的土壤高. 实验还探讨了稻草对Cr(Ⅵ)污染土壤微生物活性的影响. 结果表明, 施入稻草的土壤呼吸强度和微生物数量都比未施稻草的土壤高, 增施稻草对缓解Cr(Ⅵ)对土壤微生物的抑制作用有一定的效果.     

牺牲铁阳极法修复铬(Ⅵ)污染土壤实验研究

以重庆某铬渣堆场的污染土壤作为研究对象,利用直流电场将阳极(铁片)电解产生的Fe2+离子输送进入土壤,还原土壤中的Cr(Ⅵ);实验结果表明,电解产生的Fe2+进入了土壤,并由阳极迁移至阴极;土壤中的Fe含量较初始值有明显增加,而Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)含量均低于初始值;实验过程中,沉淀物在靠近阳极端的集中沉积导致Cr(Ⅵ)在土壤中去除率分布严重不均。     

基于ArcGIS和ArcScene的污染场地土壤铬三维空间格局研究

以某铬污染场地为例,结合场地属性数据,开展了基于ArcGIS反距离加权(IDW)插值法和三维场景工具ArcScene的场地土壤铬(Cr)污染空间格局分析.反距离插值分析表明:场地污染物Cr主要集中在第一、二层土壤中,污染物横向分布表现为中部高四周低,纵向污染范围由第一层至第三层呈现急剧缩减的整体空间分布特征,污染物Cr在场地中的空间分布与原厂工艺布局关联度较高;三维场景工具ArcScene实现了场地Cr污染土壤空间实体的3D可视化表达,增强了场地评价成果的直观性.     

牺牲铁阳极法修复铬(VI)污染土壤实验研究

以重庆某铬渣堆场的污染土壤作为研究对象,利用直流电场将阳极（铁片）电解产生的Fe2+ 离子输送进入土壤,还原土壤中的Cr(Ⅵ);实验结果表明,电解产生的Fe2+ 进入了土壤,并由阳极迁移至阴极;土壤中的Fe含量较初始值有明显增加,而Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)含量均低于初始值;实验过程中,沉淀物在靠近阳极端的集中沉积导致Cr(Ⅵ)在土壤中去除率分布严重不均。     

液固比对沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的影响

通过污染土壤修复模拟实验,研究25℃恒温条件下液固比对沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的Cr(Ⅵ)还原稳定效果的影响。结果表明：Cr(Ⅵ)去除率随着液固比的增大而增大,当液固比为6∶1时Cr(Ⅵ)去除率最大;Cr(Ⅵ)还原反应发生在以氧化还原为主的初期,后续生物还原Cr(Ⅵ)缓慢持续进行直至稳定,最终铬元素以稳定态即铁锰氧化态和残渣态形式存在,液固比对Cr(Ⅵ)的还原影响差异不显著;不同液固比组间的微生物组成和丰度差异不显著,微生物变化均发生在反应1 d即Cr(Ⅵ)的主还原阶段,当液固比为6∶1时,优势菌门拟杆菌门相对丰度增至21.31%,优势菌属嗜冷杆菌属相对丰度增至18.98%,微生物组成和丰度变化较显著。     

用纯水提取-草酸冷冻还原法修复Cr(Ⅵ)污染土壤

通过实验室模拟研究将纯水提取与冷冻法相结合修复Cr(Ⅵ)污染土壤的可行性.结果表明,对于1 000 mg/kg Cr(Ⅵ)污染土壤,利用纯水进行提取,总铬的提取率约为35%,该结果与常规的草酸提取法相近.向纯水提取液中加入草酸,使其浓度为500μmol/L,冷冻结冰后,提取液中Cr(Ⅵ)的还原率达97%. NaCl, NaNO₃,Na₂SO₄对Cr(Ⅵ)的去除效果有微弱的抑制作用.紫外吸收光谱、 X射线光电子能谱、红外光谱和三维荧光光谱测试结果表明,该方法的作用原理为草酸提供H⁺,土壤中的溶解性有机质(DOM)作为还原剂,通过冷冻浓缩效应使土壤提取液中六价铬被还原.可见,纯水提取与草酸冷冻法相结合可用于异位修复Cr(Ⅵ)污染土壤,并可减少化学试剂的用量,有利于维护土壤理化性质的稳定.     

渣中6价铬的微生物解毒研究

详细研究了微生物处理铬渣中6价铬Cr(Ⅵ)及其回收Cr(Ⅲ)的方法.研究成果表明,来自铬渣场的一株名为Ch-1的细菌能有效地加速Cr(Ⅵ)浸出和去除;此外,通过扫描电子扫描电镜(SEM)和X射线仪器(EDX)观察,Ch-1细菌能有效改变浸出后铬渣的结构,这有利于铬渣中Cr(Ⅵ)浸出及其解毒为毒性低的Cr(Ⅲ);最后经浸出毒性试验,淋溶渣的毒性为3.3 μg/g,远低于国家标准5 μg/g,且6价铬Cr(Ⅵ)的回收率高达90%以上.     

Na2CO3-CO2-H2O体系处理铬渣的热力学分析

采用Na2CO3-CO2-H2O体系处理铬渣,分析该体系的反应热力学,并通过实验研究不同浸出剂对铬渣中Cr(Ⅵ)浸出的影响.研究结果表明:在75℃,当6.6＜pH＜10.8且c(CO32)＞1.55×106mol/L时,体系处于碳酸钙的稳定区,铬酸钙、水榴石、水铝钙石及钙铁石可被分解而释放出其中的Cr(Ⅵ),而水滑石难以被分解;在温度为80℃,碳酸钠质量浓度为120g/L,液固比为15,CO2体积分数为5%,时间为24 h的条件下处理铬渣,得到的渣经湿磨后再用此体系二次浸出,最终铬渣中Cr(Ⅵ)的质量分数降至0.13%,Cr(Ⅵ)的浸出率达到85%;毒性实验浸出液中Cr(Ⅵ)和总Cr质量浓度分别为1.21 mg/L和1.51 mg/L,均远低于HJ/T 301-2007中规定的限值,符合一般工业固体废物填埋的标准;含Cr(Ⅵ)的主要物相钙铁石、水铝钙石的质量分数明显降低且没有铬酸钙生成,这与热力学分析结果基本一致.     

表面活性剂对Achromobacter sp．CH-1解毒铬渣的影响

为提高细菌Achromobacter sp.CH-1(简称为A.sp.CH-1)解毒铬渣过程中酸溶性Cr(Ⅵ)的浸出率,研究不同表面活性剂对A.sp.CH-1的生长及其解毒铬渣效果的影响;通过考察表面活性剂的加入对细菌生长、Cr(Ⅵ)还原、铬渣中Cr(Ⅵ)浸出率以及浸出体系pH值的影响,评价不同表面活性剂促进A.sp.CH-1解毒铬渣的效果.研究结果表明:加入低浓度的表面活性剂对A.sp.CH-1菌的生长及其还原Cr(Ⅵ)没有显著影响;阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子型表面活性剂吐温60、吐温80都能提高A.sp.CH-1解毒铬渣的效果,其最佳用量分别为75,200和250 mg/L:在此最佳用量下,铬渣中Cr(Ⅵ)的浸出率比原来分别提高约8%,9%和11%;阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对铬渣的解毒效果没有明显提高.     

铬渣堆场渗滤液对地下水污染的数值仿真

针对铬渣堆场周边地下水严重污染问题,以辽宁锦州铬渣堆场为研究对象,基于渗流理论和溶质运移理论,建立铬渣渗滤液中Cr(Ⅵ)在地下水系统中运移的耦合动力学数学模型,通过动态土柱实验测定了渗透系数、水动力弥散系数、吸附分配系数和迟滞因子等模型参数,运用Visual modflow软件对采取防渗措施前20年和防渗后30年Cr(Ⅵ)在地下水系统中的迁移变化规律进行了数值仿真分析,并结合现场地下水监测数据进行了可靠性验证.结果表明:防渗前附近2 km村庄地下水都受到不同程度污染,防渗后污染物浓度的下降具有滞后性,体现对流和弥散作用是Cr(Ⅵ)在地下水中污染运移的主要作用,而吸附解吸作用同样不容忽视.数值模拟值与监测结果基本吻合,从而验证了模型的可靠性和实用性,为定量化研究铬渣堆场区域地下水污染提供可靠参考依据.     

基于多点位分析的铬污染土壤电动修复

采用电动修复法对铬含量为600 mg/kg的污染土壤进行了处理。基于多点位分析研究了修复时间和修复电压对铬迁移、价态转化和形态转化的影响规律。结果表明:随着修复电压和修复时间的增加,铬的迁移率提高;当修复电压为30 V,修复时间为14 d时,土壤中的Cr(T)含量下降至200 mg/kg以下,低于中国土壤环境质量标准(GB 15618—1995)中二级农业用地的限值;修复完成后,土壤中大部分的Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ),可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等不稳定态向有机物结合态及残渣态等稳定态转化,铬的环境风险(物理流动性和生态风险)降低。     

FeSO4-GFC胶凝材料固化/稳定Cr(VI)污染土的工程结构理化特性

为研究固化/稳定后Cr(VI)污染土的工程结构理化特性,以硫酸亚铁(FeSO4)和碱性工业废渣胶凝材料(简称GFC)固化/稳定后Cr(VI)污染土为试验对象,分别剖析了药剂组分、养护时间对FeSO4-GFC胶凝材料固化/稳定Cr(VI)污染土的工程结构理化特性的影响规律.结果表明：提高GFC的掺量和养护龄期可快速增加修复土的pH、最大干密度、液限、典型粒径,提高修复土的物理性质;但提高GFC的掺量和养护龄期会造成修复土氧化还原电位增大,弱化了Cr(VI)的还原效果,增加环境风险,FeSO4-GFC会显著改变修复后Cr(VI)污染土的工程结构,引起比表面积和平均孔径变小.GFC生成的C－A－S－H、C－S－H和AFt等物质,会造成污染土颗粒出现团聚现象,改变了修复后粒径分布、孔隙结构和物质组成,这是FeSO4-GFC固化/稳定后的Cr(VI)污染土理化性质改变的内在原因.     

广西锰矿区土壤重金属垂直分布和赋存形态分析

以广西某典型锰矿区中不同地域土壤为研究对象,研究了土壤中铬(Cr)、镉(Cd)、锰(Mn)3种重金属的垂直分布规律和赋存形态.采用BCR三步连续提取法对土壤中3种重金属进行形态分析以了解其潜在生态风险,采用原子吸收分光光度法分析了3种重金属元素总量,通过地累积指数(Igeo)法对重金属污染程度进行了评价.结果表明:土壤中Cr为轻度污染,Cd为严重污染,Mn的区域差异性较大,渣矿为清洁,酒店和矿场为偏重度污染.形态分析结果表明:Cr以残留态为主,潜在生物有效性较低;Cd以酸可溶态、可还原态和可氧化态为主,潜在危害性较大;Mn在酒店和矿场以可还原态为主,而在渣矿以残留态为主.3种重金属不同深度的形态分布基本保持不变,重金属污染无变化,但其本身污染严重,需采取相应措施进行土壤重金属修复.