热解温度对秸秆生物炭钝化重金属污染土壤影响分析

为了探究热解温度对以黄豆秸秆制备生物炭对土壤重金属Pb及Cd的吸附及钝化性能,以黄豆秸秆为原材料,在300,500和700℃热解温度下制备生物炭,并探究其对土壤重金属铅锌的钝化作用。实验结果表明随热解温度升高,生物炭中碳含量呈现上升趋势,且pH由8.95升高至10.23,灰分的含量却由34.5%下降至28.6%。热解温度能对生物炭吸附重金属Pb及Cd产生影响,并且热解温度升高,重金属吸附量呈现上升趋势,并且当热解温度为700℃时,生物炭对Pb及Cd的吸附量分别为1.2和26.8 mg/g。进一步探究表明热解温度能够提高生物炭对Pb及Cd的钝化性能,机制研究表明生物炭能够提高土壤中pH,并且热解温度升高提高了残渣态Pb及Cd的含量而降低酸可提取态Pb及Cd的含量。     

不同热解温度生物炭改良铅和镉污染土壤的研究

 为了探究热解温度对生物炭修复重金属污染土壤的影响,将300℃、500℃和700℃下制备的生物炭加入铅（Pb）和镉（Cd）污染土壤进行培养,检测重金属形态的变化。结果表明,加入生物炭培养60d后,Pb和Cd污染土壤pH值较对照上升0.35—0.86单位值,土壤中重金属的酸可提取态含量下降,残渣态含量上升,对目标重金属生物有效性降低的改良效果700℃>500℃>300℃;在生物炭添加量相同的情况下,复合污染土壤中Pb的残渣态含量比对应单一污染高50.60%—72.79%,而复合污染土壤中Cd的酸可提取态含量较对应单一污染高7.53%—12.99%;热解温度影响生物炭的表面特征和吸附重金属机制,进而影响生物炭改良土壤中目标重金属形态分布。     

油菜秆热解过程中重金属形态研究

采用BCR连续提取法研究修复植物油菜秆和生物炭中重金属形态,并利用风险评估指数对重金属的环境污染风险进行评估。研究结果表明:随热解温度的升高,各重金属残渣态质量分数增大,Cd,Cu,Mn和Pb的稳定性增强,生物有效性降低,而Zn由于酸溶态质量分数增大,稳定性减弱;随热解时间的延长,Cd和Cu的可氧化态质量分数减小,残渣态质量分数增大,Zn的可还原态质量分数减小,可氧化态与残渣态总质量分数增大,Mn和Pb的各形态质量分数保持相对稳定;热解可有效降低重金属的污染风险。     

生物炭施用对污染红壤中重金属化学形态的影响

采用BCR分级提取的方法研究了2种不同生物炭施用对污染红壤中重金属Cu、Zn、Cd和Pb化学提取形态的影响.结果表明,生物炭施用提高了土壤pH值和有机质含量.实验土壤中重金属Cu、Zn、Cd和Pb均主要以残渣态存在(分别为86.11%、63.30%、66.24%、50%),施用鸡粪生物炭(P)后Cu、Cd和Pb的可还原态比例降低,Zn可还原态与Cu、Zn、Cd、Pb的酸可提取态和可氧化态的比例都有所增加.施用木屑生物炭(W)后Zn、Cd和Pb的可还原态比例降低,Cu、Zn、Cd和Pb的酸可提取态,Cu可还原态及Cu、Zn可氧化态的比例增加.总体来看,施用木屑生物炭(W)和鸡粪生物炭(P)后,Cu和Zn的残渣态所占比例分别降低了9.3%、27%,3.7%和16%,而Cd和Pb的残渣态比例分别增加了3.6%、3.0%,4.5%和3.7%,表明施用2种生物炭可以增加Cu和Zn的生物有效性,且施用P生物炭后增加的比例大于施用W生物炭;降低Cd和Pb的生物有效性,但施用2种生物炭后降低的比例相差不大.     

SGA对重金属污染矿区土壤中重金属的稳定化性能研究

对铅锌矿区周边土壤中Pb、Cd、As等重金属分别进行了总量及其形态研究.重点考察重金属固化剂六硫代胍基甲酸(SGA)和二甲基二硫代氨基甲酸盐(SDD)对不同形态重金属的稳定化性能.研究结果表明,采集的土壤样品受Pb、Cd、As等重金属污染较为严重,样品S1中As、Pb含量分别超过土壤环境质量三级标准10.17倍、3.29倍,Cd超过土壤环境质量二级标准28.7倍.SGA对弱酸态As、Cd和Pb的综合稳定化性能优良,对3种重金属的稳定化率最高达到92.73%、82.35%和81.48%;SDD对可氧化态Cd稳定化性能优于SGA,最高稳定化率为88.89%.SGA作为一种新型重金属螯合捕集剂,可以应用于重污染土壤中重金属的污染控制和修复.     

生物炭对镉、铅、锌污染土壤上小白菜生长状况的影响

采用500℃限氧热解制备的玉米秸秆生物炭作为改良剂,通过盆栽实验,研究生物炭对Cd、Pb、Zn复合污染土壤上小白菜生长状况的影响。结果表明,不同质量比生物炭配施量对Cd、Pb、Zn污染土壤上小白菜生物量有明显影响,小白菜干重、鲜重均表现为生物炭配施5%(w/w)3%(w/w)0%(w/w)1%(w/w);在土壤重金属Cd、Pb、Zn污染程度较高时,少量生物炭配施并不能明显改善小白菜生长状况;重金属胁迫对小白菜吸收土壤水分可能有重要影响,同时,5%(w/w)相对于3%(w/w)生物炭配施虽然更有利于改善小白菜生长状况,但大量生物炭配施可能会导致土温升高,蒸发加强,对土壤持水能力产生不利影响。     

含Cd油菜秆热解实验研究

以含Cd油菜秆(Cd-RS)为研究对象,通过热解实验研究重金属Cd对油菜秆(RS)热解产物的影响规律以及Cd在油菜秆热解过程中的迁移转化机制。研究结果表明:Cd-RS生物油产率随热解温度升高呈先升高后降低趋势,并在500℃达到最大值,为50.95%;适量Cd可有效提高生物油和生物炭产率,同时大幅降低生物气产率。Cd导致气体产物中的H2体积分数升高,CO2,CO和CH4体积分数降低,同时气体热值大幅降低。相比于RS,Cd-RS热解炭中的固定组分的质量分数降低,挥发分和灰分质量分数升高,C和H质量分数降低,O质量分数升高,热值大幅下降。随着热解温度从400升至600℃,Cd的保留率从84.97%快速降至4.29%,适当降低热解温度可有效防止油菜秆中Cd的挥发,油菜秆中的Cd经热解后以单质Cd,CdO和CdS形式存在于热解残炭中,其对环境的危害性大大降低。     

废弃印刷电路板中有毒有害金属含量及浸出特征研究

针对废弃印刷电路板所含重金属的环境风险问题,对汽车、电视机、路由器等电路板中8种主要有毒有害金属含量进行分析,并在此基础上对各金属的赋存形态及浸出特征进行分析评价。实验结果显示：实验范围内电路板中各金属物质的含量差别较大,Fe、Cu、Pb、Cr、Sb、Sn、Cd和As的含量在0.015～294.9 mg/g之间,Cd和As虽然含量较低,但毒性较高。电路板中Cu、As、Sn、Sb的主要赋存形态为残渣态,生态风险等级低;Pb以酸可提取态和氧化态为主,Fe、Cr和Cd以酸可提取态、可还原态、可氧化态和残渣态4种形态存在,生态风险等级高。在模拟中性和酸性降雨以及垃圾渗滤液的环境条件下,Cd、Cr、Cu、As、Fe、Sb和Sn均有浸出,Pb在模拟垃圾渗滤液浸出实验中浸出率较高,而As在模拟中性和酸性降雨的浸出率更高。各模拟环境条件下的浸出液中Cd、Cr、Cu、As、Fe、Sb和Sn浓度均超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类指标限值。     

有色冶炼废渣的矿物学特征与环境活性

通过扫描电子显微镜与X射线衍射仪分析、BCR法三步连续提取及元素化学分析,对某有色冶炼废渣中重金属的赋存状态、环境活性及其释放机理进行研究。研究结果表明:废渣中主要有价金属为Fe,Zn,Cu,Pb,Ag和In等,主要毒害元素为Pb,Cd和As等。废渣矿物相中Fe主要以单质铁、铁的氧化物和硫化亚铁存在,Zn主要以闪锌矿存在,Pb主要以方铅矿存在,Cu和Cd主要以硫化矿物等形式存在;Ag和In则很可能以类质同相镶嵌在闪锌矿晶格中;废渣中Zn,Cd,Cu和Pb主要以残渣态为主;酸可提取态含量相对较低,而可还原态和可氧化态含量相对较高;在我国南方地区,酸沉降、微生物作用及原电池效应共同影响废渣中重金属的溶出,为生物浸出废渣中有价金属,实现其资源化和无害化提供了理论依据。     

镁渣对污染土壤中Cd、Pb的稳定化效果研究

以外源添加重金属污染物镉（Cd）、铅（Pb）的酸性黄棕壤为研究对象,考察镁渣对污染土壤中Cd、Pb的稳定化效果。镁渣采用硫酸和磷酸二氢钾两种改性手段进行处理,运用X射线衍射分析仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、比表面积分析仪（BET）、扫描电子显微镜（SEM）等表征手段对改性前后的镁渣进行分析。将镁渣以1%、3%、5%的添加量（质量分数）加入到Cd、Pb污染的土壤中,采用二乙三胺五乙酸（DTPA）浸提法和改进的Community Bureau of Reference（BCR）连续提取法研究镁渣对土壤Cd、Pb生物有效态和赋存形态的影响,为镁渣应用于土壤Cd、Pb的稳定化修复提供理论依据。结果表明：通过改性处理可以显著提高镁渣的比表面积,其中盐改性镁渣比表面积最大为80.65 m²/g。在稳定化实验中,未改性镁渣、酸改性镁渣、盐改性镁渣均可提升土壤pH值,并显著降低土壤中生物有效态Cd、Pb含量。对土壤中Cd、Pb赋存形态进行分析,发现添加未改性镁渣、盐改性镁渣可显著降低酸提取态Cd含量,将酸提取态Cd向可还原态和可氧化态转化;添加盐改性镁渣可显著降低酸提取态和可还原态Pb含量,将酸提取态和可还原态Pb向可氧化态和残渣态转化。添加1%未改性镁渣时,污染土壤中Cd稳定化效果最好,Cd迁移能力最低;添加5%盐改性镁渣时,污染土壤中Pb稳定化效果最好,Pb迁移能力最低。     

污泥基生物炭对重金属的吸附作用

为研究市政污泥基生物炭对重金属的吸附性能,进而作为吸附材料应用于污染修复中,在900℃下无氧热解制备生物炭,利用静态平衡法测定生物炭对重金属Pb、Zn、Cu、Cd的吸附效果。结果表明:污泥基生物炭具有良好的吸附性能,吸附容量比市售活性炭高一个数量级,对Pb、Zn、Cu、Cd的最大吸附量实测值分别为(104.15±1.60)mg/g、(36.05±0.87)mg/g、(41.30±1.38)mg/g和(37.17±2.59)mg/g。污泥基生物炭具有很强的pH缓冲能力,平衡后溶液pH值大幅提高约2~3,溶液可由酸性变为近中性甚至碱性。平衡过程中,污泥基生物炭可释放大量的Ca2+离子,释放量与重金属离子初始质量浓度正相关,在0.2%污泥基生物炭投加、重金属质量浓度250mg/L以内时,Ca2+离子质量浓度为32.07~72.86mg/L。污泥基生物炭具有很强的重金属吸附能力,主要吸附机理为表面沉淀和离子交换。     

稻壳生物炭与肥料配施对稻田镉铅铬砷的钝化与肥效的影响

以稻壳生物炭为研究对象,在田间试验条件下,研究了生物炭与氮磷钾复合肥和微生物肥料配施对稻田镉(Cd),铅(Pb),铬(Cr)和砷(As)钝化与土壤肥效的影响.结果表明,稻壳生物炭与氮磷钾(NPK)复合肥配施,水稻籽粒中Cd,Pb,Cr和As的含量比对照分别降低77.3%,71.9%,14.7%和40.0%.与微生物肥料配施水稻籽粒Pb,As和Cd的吸收量分别比对照降低79.3%,75.6%和52.0%.生物炭与肥料配施对各元素的富集系数依次表现为根茎籽粒,相同处理对各元素的富集系数依次表现为As,CdPb,Cr.生物炭与复合肥和微生物肥料配施均增加了水稻产量,与对照相比,生物炭与复合肥和微生物肥料配施田间产量分别增加了6%和5%.与生物炭和微生物肥配施相比,稻壳生物炭和NPK复合肥配施在降低水稻籽粒中Pb,As,Cr,Cd的含量及水稻各部位重金属富集系数方面,具有明显的优势,适宜在多重金属污染农田中施用.     

不同钝化剂对城市地下固体废弃物重金属的钝化作用

采用实验室模拟,研究了6种重金属钝化剂(粉煤灰、脱硫石膏、磷矿粉、海泡石、膨润土、生物炭)以不同添加比例(0%、3%、7%、10%)对城市地下固体废弃物二乙基三胺五乙酸{HOOCCH_2N[CH_2CH_2N(CH_2COOH)_2]~2,DTPA}可提取态重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量的影响。结果表明,粉煤灰、脱硫石膏、磷矿粉、海泡石、膨润土、生物炭6种钝化剂均可以降低DTPA可提取态Cu、Zn、Pb、Cd的含量,表明这6种钝化剂对城市地下固体废物重金属Cu、Zn、Pb、Cd均具有钝化作用,且随添加比例的增高,钝化作用越明显,但钝化效果有所差异。膨润土的对Cu、Pb、Cd的钝化作用最明显,对Zn也有一定的钝化作用,因此,可优先选择膨润土作为城市地下固体废物重金属的钝化剂。     

贵州晴隆大厂锑矿区周围土壤重金属污染状况的分析与评价

对贵州晴隆大厂锑矿矿区周围土壤中重金属的总量和化学形态进行了详细研究.研究结果表明,该矿区周围土壤综合污染指数为23.32,周边土壤已受严重污染,矿山周围土壤重金属含量依次为Zn＞Sb＞Pb＞Bi＞Cu＞As＞Cr＞Ni＞Cd;该矿区重金属污染物的化学形态总的分布趋势为可交换态＜可还原态＜可氧化态＜残渣态,因此,总体来...     

广西城镇污水厂脱水污泥重金属形态分布特征

为了实现污泥的稳定化、无害化和资源化,对广西城镇污水处理厂脱水污泥的基本理化性质和污泥中重金属总量和形态分布特征进行了研究分析。分析结果表明,广西城镇污水处理厂的污泥均呈酸性,p H值在6.05~6.35,总氮含量的平均值为49.74 g/kg,总磷含量的平均值为10.72 g/kg,有较好的农用价值。脱水污泥中重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的含量分别为26.31~28.83,1.39~3.77,47.01~87.37,78.07~135.28,32.18~42.22,25.79~44.40,320.86~363.72 mg/kg,均满足CJ/T 309-2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质标准》中的B级标准,可施用于相应农作物。其中,Zn、Ni的形态主要集中在迁移性较强的可交换态、可还原态范围内,极易被生物利用,不稳定;Pb主要集中在可还原态,Cu主要集中在可还原态、可氧化态范围内,它们迁移性较弱,可被生物间接利用,较为稳定;Cr主要集中在残渣态、可氧化态范围内,迁移性最弱,不易被生物吸收利用,最稳定;而As和Cd的形态分布比较均匀。     

污染土壤-芦竹-水体系中As,Cd,Pb和Zn的渗漏与迁移特征

在湖南某冶炼厂附近污染农田土壤上进行长期生态修复试验,通过连续采样研究土壤剖面不同深度渗漏水pH、水溶性有机碳(DOC)和重金属质量浓度等的变化,探讨污染土壤-芦竹-水体系中As,Cd,Pb和Zn的迁移行为。研究结果表明:与对照体系相比,芦竹修复体系下渗漏水中DOC质量浓度显著增加,As和Pb质量浓度明显降低;表层(0～25 cm)土壤剖面渗漏水中Cd和Zn质量浓度有下降趋势,但不显著;修复体系下渗漏水中As,Cd和Zn质量浓度达到地下水质量标准(GB/T 14848—93)Ⅲ类标准,而Pb质量浓度仅达到Ⅴ类标准;产后芦竹地上部年生物量约为4.5 kg/m2,对As,Cd,Pb和Zn的累积分别达0.03,0.04,0.21和0.17 g/m2;芦竹修复体系对污染土壤中As,Cd,Pb和Zn有一定的稳定和去除作用。     

温度对污泥焚烧灰中重金属迁移行为与浸出特性的影响

实验考察了温度分别为500、600、700和800℃时,污泥在焚烧炉中停留25min后的污泥灰中和原污泥中重金属(Mn、Co、Ni、Cu、Cr、Cd、Pb)的含量;采用改进的分步BCR提取法来研究7种重金属的酸溶态、可还原态、可氧化态和残渣态的分布特征,并利用地累积指数法(Igeo)对重金属潜在风险进行了评价,模仿酸雨条件探讨了污泥焚烧前后重金属的浸出特性.实验结果表明,污泥焚烧温度达到500℃以上,焚烧灰中上述7种金属元素可氧化态和残渣态基本呈增长趋势,生态风险等级均不同程度的降低,700℃时,各元素主要以残渣态形式存在,此时,Pb、Cr、Co三种元素的Igeo潜在生态风险等级由原来的1级降为0级,Cd元素的Igeo风险等级由原来的9级降为7级,在800℃时,Cu元素的风险级别由2级降为1级.浸出毒性实验表明,焚烧灰中重金属浸出毒性远远低于焚烧前,随着温度的升高,浸出毒性呈现下降趋势,且随着时间的增加,浸出毒性含量逐渐增大.原污泥Mn元素在4h浸出率100%,700℃焚烧后,20h浸出率下降到27.1%;Cu元素800℃焚烧后,20h浸出率由原来的20.6%降低到4.2%;Co、Ni、Cr、Cd、Pb元素,700℃焚烧后,20h浸出率分别由原来的18.3%、22.7%、14.3%、9.4%、18.2%降低到3.0%、3.5%、0.31%、0.28%、0.21%,其整体浸出能力与重金属形态分析结果基本一致.     

不同固定剂对土壤中镉砷钝化修复效果研究

为了探究不同固定剂对镉和砷复合污染土壤的修复效果,以蚕沙炭(BC)、硅酸钙(Si)和硫酸亚铁(Fe)为材料,通过土培实验研究了不同处理在28 d平衡时间内对土壤基本性质和土壤中镉(Cd)、砷(As)有效态含量的影响。结果表明:单施1%(质量百分比)硫酸亚铁(Fe)和0.5%硫酸亚铁+0.5%蚕沙炭(Fe+BC)的处理可显著降低了土壤的p H值。单施1%硅酸钙(Si)、单施1%蚕沙炭(BC)、0.5%硅酸钙+0.5%蚕沙炭(Si+BC)、0.33%硅酸钙+0.33%硫酸亚铁+0.33%蚕沙炭等处理(Si+Fe+BC)则显著提高了土壤的p H值。除了Fe处理外,其他处理均提高了土壤有机碳含量,增加幅度为5.52%~26.95%。Si+BC和Fe+BC处理显著增加了土壤阳离子交换量(CEC),增加幅度分别为43.07%和20.62%,Si+Fe和Si+Fe+BC处理却显著降低了土壤CEC含量,降低幅度为16.06%和14.59%。Fe和Fe+BC处理极显著降低了土壤有效态As含量,分别降低了48.06%和33.75%;单施硅酸钙、单施蚕沙炭、硫酸亚铁+蚕沙炭处理显著降低了土壤有效Cd含量,分别降低了19.56%、14.29%、33.32%。相关分析结果表明,土壤p H值与土壤有效态As含量呈显著正相关关系,土壤中Cd的有效态含量与土壤CEC含量呈较好的显著负相关关系。综合考虑各处理对土壤中Cd、As的钝化效果,Fe+BC处理对复合污染土壤中Cd、As的钝化效果最佳,降低土壤有效态As含量为33.75%、降低土壤有效态Cd含量为33.32%。     

鸡粪生物炭对萘的吸附性能研究

以鸡粪为生物质原料,采用热分解法在管式炉中氮气氛围下分别于300、500、700℃温度下及在马弗炉中限氧500℃温度下制备生物炭,采用XRD、SEM和FTIR等对所制备的鸡粪生物炭进行表征,研究不同条件下所制备的鸡粪生物炭对萘吸附特性的影响,并探讨鸡粪生物炭对萘的吸附机理。结果表明,鸡粪生物炭具有凹凸不平、不规则表面的无定形炭结构,表面具有—COOH、—OH等多种含氧官能团;随着热解温度的升高,萘在鸡粪生物炭上的吸附量先减小后增加,其中,在700℃热解温度下制备的鸡粪生物炭对萘的吸附量最大;鸡粪生物炭对萘的吸附过程主要为化学吸附,而且是多层吸附,其中,700℃热解温度下制备的鸡粪生物炭对萘的吸附机制主要是疏水作用,而300℃热解温度下制备的鸡粪生物炭对萘的吸附机制主要为分配作用。     

三种螯合剂对土壤重金属Cd和Zn形态变化的研究

螯合诱导植物修复技术目前在重金属污染土壤治理领域中具有广阔的发展前景;而土壤中重金属的生物有效性一直是这项技术中的关键。在实验室条件下,利用土壤培养和BCR(the Community Bureau of Reference)连续提取方法,研究了外源重金属Cd、Zn在土壤中的形态转化以及EDTA-Na2、DTPA和酒石酸三种螯合剂的添加对土壤中Cd、Zn形态的影响。结果表明:原土中的Zn主要以可还原态为主,残渣态和可氧化态次之。原土中的Cd含量较少,主要以残渣态主。外源Cd、Zn进入到土壤后,重金属各个形态含量明显增加,主要集中在酸可提取态中。EDTA-Na2、DTPA和酒石酸添加后,土壤中Cd、Zn的酸可提取态明显提高,可还原态和可氧化态含量降低,残渣态没有明显变化。三种螯合剂的添加浓度和Cd、Zn的有效态有着明显的线性相关性,其中DTPA的相关性最高。EDTA-Na2在1.25 mmol.kg-1的时候对Cd和Zn活化效果最好;比对照组分别提高了34.16%和23.24%,说明EDTA-Na2在1.25 mmol.kg-1的施加浓度下,对修复重金属污染土壤中的Cd和Zn具有较大潜力。