猪粪沼渣水热炭中重金属浸出特征研究

水热炭化(HTC)是处理沼渣等高含水率废弃物的有效途径,为明确猪粪沼渣(M-R)经HTC后其中重金属的浸出特征,以190℃和250℃制备的猪粪沼渣水热炭(M-190、M-250)为研究对象,探讨其中Zn、Cu、As、Pb和Cd的总量及其在不同pH条件下的浸出特征。结果表明:M-190、M-250与M-R相比,Zn分别增加4.12%、18.99%,Cu分别增加7.00%、14.00%,As分别增加26.57%、289.70%,但Pb和Cd的总量经HTC后有所降低。猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量显著(P0.001)低于M-R,且M-250显著(P0.001)低于M-190,其中M-250中溶解态Zn、Cu、Pb和Cd的含量较M-190降低了50.99%、95.50%、66.47%、100.00%。pH值为2时,水热炭中重金属浸出量最大,但随着pH的增加浸出量急剧下降,当pH在4~10范围内时,各重金属浸出量维持在相近水平。研究表明,HTC对M-R中的Zn、Cu和As有浓缩作用,适当提高HTC温度可降低猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量。此研究不仅有利于猪粪沼渣水热炭的安全性评价,而且HTC技术为粪污的无害化处理提供有效途径。     

生活污泥焚烧灰的重金属含量及其浸出特征

针对生活污泥灰中的重金属种类、重金属含量及其浸出特征进行研究,并进一步探究该污泥处理处置的可行方法。研究表明:在生活污泥灰中主要含有Fe、Pb、Cu、Ni、Zn、Mn、Cr、Cd,其中Fe的含量最多。污泥灰中重金属在酸性条件下的浸出率明显高于碱性条件下的浸出率,Cr、Ni和Cd的最佳浸提剂pH值均为2,其中Cu和Zn随浸提剂pH变化的浸出特征不明显。     

锌和镉胁迫下的桑树幼苗盆栽试验

在水培液中添加不同浓度梯度(0、2.5、5、10、25、50、100、150、200、250 mg/L) Zn2+、Cd2,模拟重金属胁迫桑树幼苗,研究不同培养时间、桑树幼苗不同部位吸收、积累和转运Zn2+、Cd2+的动态变化规律.结果表明:桑树幼苗体内锌、镉含量随着加入水培液中Zn2+、Cd2+浓度的增大而增大,但不呈线性关系.水培液中的Zn2+浓度在一定范围内(＜100 mg/L),培养桑苗8d,茎叶部分的锌含量总体上不断上升,桑苗根部的含锌量总体上随培养液中Zn2+浓度的增加而增加.当水培液中Cd2+浓度为200 mg/L时,桑树幼苗体内的镉含量最高;水培液中的Cd2+浓度＞50 mg/L 时,桑树幼苗生长受到明显的抑制.锌、镉在桑树幼苗体内的累积和分布情况是:根部＞茎叶.     

飞灰重金属在海水中动态浸出特性研究

对来自浙江温州临江垃圾发电厂的垃圾焚烧后所产生飞灰进行预处理后,以海水为浸取液,以蒸馏水为对照,研究了飞灰中各种重金属在海水中不同浸取时间下的动态漫出规律。实验结果显示：在不同动态漫取时间的各实验组中,以海水为浸取液的飞灰滤出液pH值在8．21—8．69范围内波动,而以蒸馏水为浸取液的飞灰滤出液pH值在8．51—8．74范围内波动。飞灰中Cu、Cr、CA、Pb和Zn五种重金属在海水中的渗滤量均要比在蒸馏水多。除Pb外,在海水中各重金属的动态渗滤量随着浸取时间的增加而增多。具有一定的时间效应。而在蒸馏水中各重金属的动态渗滤量随浸取时间的变化则不具有时间效应。     

EDTA、EDDS和CA对黄土中重金属溶出、解吸及形态的影响

为探究乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)与柠檬酸(CA)作用下重金属在黄土中的溶出效应、解吸动力学及其重金属形态变化,采用振荡离心法对比研究3种螯合剂在不同浓度、不同pH、不同时间条件下,对Cd、Cu、Pb、Zn 4种重金属的溶出率、解吸行为和变化特征,并运用动力学模型对解吸过程进行拟合。结果表明,3种螯合剂中EDTA作用效果最为明显,其对4种重金属中Cd的去除率最高;3种螯合剂的浓度在1 mmol/L时,重金属的溶出率达到最高;同时发现pH越低,黄土中重金属溶出率越高,当pH=4时,3种螯合剂对重金属的溶出率均达到最高。在使用螯合剂之后,重金属溶出率增加、解吸率增长,解吸速率随解吸时间的延长而不断降低,前120 min为快速反应阶段。双常数方程是描述黄土中Cd、Cu、Pb、Zn解吸动力学的最佳方程,一级动力学方程拟合效果最差。EDTA、EDDS、CA主要去除对象为重金属水溶态,在EDTA、EDDS和CA的解吸作用下,黄土中的Cd、Cu、Pb、Zn离子总量有效减少,降低了污染土壤的生物毒性。     

Fe3+浸出污水污泥中重金属实验研究

在25 ℃,污泥浓度20 g/L条件下,以硫酸铁为萃取剂对两种污泥(W1＆W2)进行重金属浸出研究.结果表明,向污泥中投加硫酸铁能导致污泥酸化和污泥中重金属的溶出.投加量越大,污泥pH值降得越低,重金属的溶出率也越高.向W1中投加按Fe3 计算为1.5 g/L硫酸铁时,其pH值降至3.02,Cd,Cu,Zn溶出率分别可达到82.5%,70.9%和89.0%;向W2中投加4.5 g/L Fe3 ,其pH值降至3.19,Cd,Cu,Zn的溶出率分别可达到80.0%,88.2%和92.1%.在相同pH条件下,Fe3 比硫酸能更有效浸出污泥中重金属;用Fe3 浸提污泥中重金属能达到与生物淋滤法同等的溶出效果,并缩短了反应时间.用Fe3 浸出污泥中重金属具有一定可行性.     

浸提条件和浸提剂类型对土壤重金属浸提效率的影响

探讨不同土水比和不同浸提时间对土壤重金属浸出量的影响,并测定4种不同浸提剂对4种类型土壤Cu、Zn、Ni、Cd的浸提量。结果表明,EDTA-2Na和DTPA为浸提剂时,随土水比增加,浸提液中Cu、Zn含量呈增加趋势;浸提时间增加,重金属浸出量相应增加。在4种浸提剂中,EDTA-2Na的浸提效率最高。对于4种土壤而言,EDTA-2Na是最适宜的浸提剂。     

秦岭松栎混交林土壤对雨水淋溶液pH、Cd、Pb、Zn的影响

【目的】研究松栎混交林土壤对不同降雨淋溶液pH及Cd、Pb、Zn质量浓度的影响,为水源地水质管理提供科学依据。【方法】在陕西宁陕火地塘林区分层(A层和B层)采集松栎混交林林下土样,通过模拟不同pH值和不同重金属质量浓度(无重金属(M0)、降雨重金属质量浓度全年统计最小值(Min)、全年统计平均值(Mv)、全年统计最大值(Max))的降雨下渗透过森林A层和AB层土壤的方法,分析淋溶液的pH值及重金属质量浓度的变化。【结果】(1)pH值为4.0,5.0,6.0,7.0和8.0的降雨透过A层土壤后,淋溶液pH为6.8~7.0;透过AB层土壤后,淋溶液pH为7.0~7.3。(2)重金属质量浓度为M0、Min、Mv和Max的降雨淋溶A层土壤后,淋溶液中Cd、Pb、Zn的质量浓度分别为0.14~0.31,17.25~78.57,8.57~46.09μg/L;淋溶AB层土壤后,分别为0.14~0.25,7.52~32.72,6.35~22.33μg/L。并且A层土壤淋溶液中的Cd、Pb、Zn质量浓度均大于AB层土壤淋溶液。(3)重金属质量浓度为Min、Mv和Max的降雨淋溶土壤后,淋溶液中的Cd、Pb、Zn的质量浓度总体上均表现为MinMvMax。【结论】森林土壤对降雨的pH有调节和稳定作用;随降雨中重金属质量浓度的不同,A层和AB层土壤对Cd、Pb和Zn既有解吸作用又有吸附作用,其中B层土壤主要为吸附作用。降雨透过松栎混交林土壤后,Cd和Zn质量浓度符合国家饮用水卫生标准,而Pb质量浓度是标准的1.5~7.8倍。     

天津污灌区土壤重金属含量与理化性质对小麦吸收重金属的影响

采用田间现场采样及室内样品分析测试方法,重点探讨了天津污灌区小麦各器官的重金属含量,以及土壤重金属含量、土壤质地、土壤盐度、土壤有机质等对小麦中重金属含量的影响.结果表明,小麦各器官对Cd、Cu、Pb的富集程度均较高,籽实中Cd的含量超过国家食品安全标准,受到污染.小麦不同部位对重金属的富集能力不同,小麦根对重金属的富集能力依次为Cd＞Zn＞Cu＞Ni＞Pb＞Cr;小麦的茎和叶对重金属元素的富集能力依次为Cd＞Cu＞Zn＞Pb＞Ni＞Cr;小麦籽实对重金属的富集能力依次为Zn＞Cd＞Cu＞Pb＞Cr＞Ni.土壤重金属含量、pH值、有机质、全盐和土壤质地与小麦中重金属元素含量的相互作用关系复杂,小麦籽实中Cd的含量与土壤中Cd的含量相关性较好;Zn和Ni的富集系数与土壤pH值的相关系数最大;小麦中的重金属与土壤有机质呈负相关,Cu与有机质的相关性最好,Cd、Pb次之;土壤种类和土壤质地对小麦籽实重金属的富集有一定影响,小麦中的重金属与砂质潮土、壤质潮土相关性较好,与粘质潮土相关性较差.     

不同浸提剂pH对工业污水污泥中重金属浸出的影响

在研究工业污水污泥中6种重金属（Zn、Cu、Pb、Cr、Mn、Ni）含量的基础上,应用固体废物浸出毒性的浸出方法（GB5086．2-1997）以不同pH值的浸提剂对污泥中重金属的浸出特性进行了实验研究。结果表明：污泥中Mn和Zn含量较高,其次为Cu和Ni,而毒性较大的Pb和Cr含量较低。浸提剂的pH对污泥中重金属的浸出具有重要的影响,其中污泥中的Zn、Mn、Ni、Cu最大浸出量在pH为7左右,而Fe则有较大的波动。不同pH值中金属的浸出量有很大的差异,这可能与浸提过程中的吸附一解吸过程、络合一解离过程和溶解一沉淀／共沉淀等因素有关。     

电解锰废渣重金属对周边农田土壤的污染及模拟酸雨作用下的溶出特性

为综合评估电解锰废渣堆场在酸雨作用下溶出的重金属对周边农田造成的环境污染程度,采用定点取样和实验室分析相结合的方法对废渣堆场周边不同范围土壤进行了现场污染调查和采样分析,用不同pH溶液模拟酸雨对电解锰废渣进行浸出和淋溶试验。结果表明:渣场周边5m处土壤中Se、Cr、Zn、Ni、Pb含量均高于电解锰废渣与底泥;在渣场50m处农田土壤中Mn含量为287mg/kg,超过《土壤环境质量标准》中规定阈值250mg/kg;Cr浓度为233.7mg/kg,已接近标准规定的阈值250mg/kg。Mn、Se、Zn、Cr、Ni、Pb等重金属的浸出浓度随pH的升高而降低,pH为4.5时,浸出液中Mn、Se浓度达到729mg/kg和14.05mg/kg,分别超过《污水综合排放标准》中规定的阈值552倍和10.13倍;在酸雨淋溶前期约100min内,电解锰废渣中重金属随淋溶液溶出明显,酸雨pH值的降低会加剧电解锰废渣对周边环境的影响。     

低分子量有机酸及其共聚物去除土壤重金属研究

为探究低分子有机酸以及其共聚物对土壤中重金属的去除效果,通过振荡淋洗法研究了富马酸和丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物在不同浓度、pH和时间条件下对土壤中Cd、Pb和Zn的去除率,并采用传统人工螯合剂乙二胺四乙酸做对比。结果表明,土壤中Cd、Pb和Zn的去除率随着有机酸浓度的增加呈现先上升后趋于平稳的趋势。丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物和富马酸在浓度为10 g·L-1时对Cd、Pb和Zn的去除率分别为54.75%、69.60%、51.42%和42.03%、55.00%、46.97%,乙二胺四乙酸对Cd和Pb的去除率与富马酸趋于一致,但其对Zn的去除率显著低于富马酸(P0.05),仅为34.11%。两种有机酸对重金属去除率受pH的影响较大,其在pH为4~5时能有效去除土壤中Cd、Pb和Zn;富马酸在60 min时达到最大去除率,而丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物在大于120 min时去除率最高。此外,经过两种有机酸和人工螯合剂乙二胺四乙酸淋洗后,土壤中Cd、Pb和Zn的可交换态和碳酸盐结合态含量大幅度下降。因此,富马酸和丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物对重金属污染土壤具有潜在修复能力。     

低分子有机酸去除猪粪中铜锌的效率研究

为探究低分子有机酸对猪粪中重金属的去除效果,通过振荡浸提法研究了柠檬酸、酒石酸、草酸和苹果酸在不同浓度、时间、pH值和固液比条件下对猪粪中Cu和Zn的去除效果。结果表明,猪粪中Cu、Zn的去除率均随有机酸浓度的增加呈线性上升趋势。当有机酸浓度为0.20 mol·L-1时,草酸作用下的Cu和Zn去除率分别为42.37%和47.63%,而柠檬酸作用下二者分别为27.19%、77.17%。动力学试验表明,猪粪中Cu、Zn去除率随反应时间的延长呈倒数上升趋势,在240 min时二者均达到较高去除率;Cu、Zn的去除主要在酸性条件下进行,在pH值为2.00时它们的去除率分别高达41.89%和68.14%,而后随pH值增加而迅速降低;固液比为1∶10时二者均可达到较高去除率。此外,猪粪经有机酸浸提后呈酸性,且TP和TK含量显著降低,分别为8.97~10.87 g·kg~(-1)和4.97~6.23 g·kg~(-1),但其TN含量无显著变化,且有机质含量相对略微增加。由此可知,低分子有机酸是一种能有效修复猪粪Cu、Zn污染的潜力材料。     

酸碱度和重金属对3种外生菌根真菌生长的影响

为了测定重金属、pH值对外生菌根真菌(ECMF)生长的影响以及探讨ECMF耐重金属的机制,该文利用纯培养方法测定了pH值、不同浓度重金属锌、铜和铅胁迫对粘盖牛肝菌、褐环粘盖牛肝菌和褐黄牛肝菌3种ECMF生长的影响,以及重金属处理和ECMF培养前后培养基pH值的变化。结果表明,在pH值4.1～7.1的范围内3种ECMF均可生长,其中粘盖牛肝菌生长的最佳pH值为6.7～7.1,褐环粘盖牛肝菌和褐黄牛肝菌为5.3～6.7。不同重金属对3种ECMF的生长影响不同,锌浓度≥100 mg/L时就显著抑制褐环粘盖牛肝菌和褐黄牛肝菌的生长,而锌浓度≥600 mg/L时才显著抑制粘盖牛肝菌的生长,低浓度(100～300 mg/L)的锌对粘盖牛肝菌的生长影响最小,粘盖牛肝菌对锌有较强的耐性。10～1 000 mg/L的铜对3种ECMF的生长均有抑制作用(10 mg/L铜对褐环粘盖牛肝菌除外),且随着铜浓度的增加,抑制率逐渐增大,当铜浓度为1 000 mg/L时,对褐环粘盖牛肝菌和褐黄牛肝菌的抑制率均为100%,而对粘盖牛肝菌仅为20.42%,说明粘盖牛肝菌对铜的耐性最强。低浓度的铅(褐环粘盖牛肝菌0～600 mg/L,褐黄牛肝菌和粘盖牛肝菌0～200 mg/L)对3种ECMF的生长具有促进作用,但对褐环粘盖牛肝菌的促进效果最明显,对褐黄牛肝菌的促进效果最差,当铅浓度较高时(褐环粘盖牛肝菌1 000 mg/L,褐黄牛肝菌和粘盖牛肝菌600 mg/L)开始抑制3种ECMF生长。3种重金属胁迫下3种ECMF培养前后pH值变化总体趋势相同:不同浓度重金属处理间及ECMF培养前后pH值均存在极显著差异(P＜0.01)。随着重金属浓度的增加,pH值逐渐降低。ECMF培养后pH值降低,且重金属处理的培养基pH值比对照降低更多。      

有机酸对猪粪中重金属的浸提

为了解有机酸对猪粪中重金属的去除效果,以天津某畜禽养殖场猪粪为研究对象,利用化学浸提法,考察了柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸四种有机酸对去除猪粪中重金属Cu、Zn和Mn的影响,确定了最佳有机酸种类和运行条件,并分析了有机酸的浸提成本和后续猪粪的农用性能。结果表明,柠檬酸和草酸对重金属的去除效果较好,在最佳条件下,柠檬酸对重金属Cu、Zn和Mn的去除率分别为57.90%、73.76%、79.56%,草酸对重金属的去除率分别为62.72%、59.39%、40.04%。有机酸以去除有机结合态Cu为主,而碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态的Zn、Mn重金属浓度都显著降低。重金属去除成本随固液比的降低而升高,固液比为1∶5时,柠檬酸和草酸对重金属的处理成本分别为126.07、384.24元·t~(-1)。浸提后猪粪中有机质、氮、磷、钾含量分别约为815.80、17.61、5.49、0.36 g·kg~(-1)。研究表明,柠檬酸和草酸浸提能较为有效地去除猪粪中的重金属,且浸提后的猪粪仍具有较高的营养价值和肥力。     

温室土壤pH值及重金属含量变化研究

温室土壤pH值及重金属含量与温室种植年限关系研究结果表明,温室土壤pH值下降趋势明显,土壤pH平均值从露地土壤的6.53降低至建成温室后的5.48。温室土壤的重金属Pb、Cd含量明显高于露地土壤,其平均值分别为露地土壤的1.39倍和1.93倍。随温室种植年限的增加,温室土壤pH值呈下降趋势,而Pb、Cd的含量不断提高。当温室种植蔬菜超过16年时,土壤中Cd含量超过土壤重金属元素Cd含量的临界值。     

模拟酸雨对铅锌冶炼废渣重金属释放及生物毒性的影响

为评价酸雨淋洗对铅锌冶炼废渣中重金属释放及生物毒性的影响，以黔西北酸雨严重区域大量堆存的铅锌冶炼废渣堆场为研究对象，对照组以去离子水为浸提剂，分析不同粒径废渣在不同酸度模拟酸雨浸提下重金属的分布特征及生物毒性变化规律。结果表明，与对照相比，模拟酸雨均可不同程度降低铅锌废渣浸出液的pH，废渣粒径越小浸出液的电导率越高。模拟酸雨可提高铅锌冶炼废渣浸出液中Cu、Zn、Cd的浓度，相同条件下，浸出液中重金属浓度总体上随废渣粒径减小呈增加趋势。模拟酸雨可促进废渣中残渣态Cu、Pb、Zn向其他形态转化而增加铅锌废渣堆存的环境风险。进一步分析表明，废渣浸出液中Zn、Cd含量越高浸出液的生物毒性越大，而低浓度范围内废渣浸出液中Cu含量越高反而生物毒性越小。综上，模拟酸雨能促进不同粒径铅锌冶炼废渣中重金属离子的溶出释放、改变废渣中重金属的形态，并提高废渣浸出液的生物毒性，从而增大了铅锌冶炼废渣堆场的环境生态风险。     

土壤中酸可提取态重金属释放特征研究

采用模拟酸雨土柱淋洗实验,研究了不同土壤中酸可提取态重金属释放特征。结果表明,随着模拟酸雨pH值下降,土壤中酸可提取态重金属释放强度明显增大,各元素的释放量与酸雨pH值呈显著负相关。Zn释放主要集中在pH4.5～3.5之间;Cu释放主要集中在pH6.5～3.5之间;Cd的释放没有较集中的范围;而Cr和Pb,不同土壤集中释放的pH值范围不同。不同处理水平对酸可提取态种金属的释放有显著影响。     

亚热带不同母岩成壤过程中金属元素的迁移和积累特点

为了解不同岩石风化成壤过程中重金属等元素在土壤剖面中的积累特点,在浙江省选择玄武岩、花岗岩、泥页岩、石灰岩和碳质页岩这5类岩石发育的原位土壤剖面,按发生层采集分层土壤样品和基岩样品,分析主要元素全量组成,并以稳定元素Zr为参照,采用质量平衡法分析了成壤过程中土壤重金属等元素的淋失与积累特点。结果表明,石灰岩发育土壤剖面中重金属元素的淋失和积累明显不同于其他母岩,由石灰岩转变为土壤过程中重金属呈现明显的富集,同时成壤过程中发生了大量重金属等元素的淋失。泥页岩和碳质页岩发育土壤重金属富集不明显,其重金属含量与母岩接近或低于母岩;但碳质页岩因母岩中重金属本底较高,其形成的土壤含较高的重金属。玄武岩和花岗岩发育土壤风化程度高于泥页岩和碳质页岩发育土壤,前者在成壤过程中Si、Ca、K、Cr、Cu、Zn、Hg、Ni、Co的淋失高于后者。成壤过程中重金属的平均淋失比例由高至低依次为Hg>As>Cu>Zn>Cd>Ni>Co>Pb>Cr,Cr和Pb的稳定性最高。多数情况下,元素的淋失比例由表土向母质层降低。石灰岩成壤过程中镉的富集和高淋失特点可能是石灰岩分布区土壤镉积累的主要原因。     

EDTA强化植物修复的环境风险研究

采用柱状盆栽淋溶试验,研究乙二胺四乙酸(EDTA)对有植物生长时,不同浓度Cd处理的土壤中重金属淋溶作用的影响及其动态特征。实验结果表明:土壤重金属Cd处理的浓度为80 mg/kg和160 mg/kg时,加入5 mmol/kg和10 mmol/kg的EDTA,增加了渗滤液中TOC的含量,极大地增加了渗滤液中Cd的含量,且土壤样品中TOC的淋失量和重金属Cd的淋失量都集中发生在淋溶实验的前期。两者相比EDTA对土壤中重金属的活化效应更强,遇到降水,会因淋失对地下水造成严重的重金属污染,应尽量避免在降水期间施用ED-TA。植物根系在渗滤发生的最初期对渗滤有影响,会减少渗滤液的体积,从而减少渗滤液中TOC和重金属的总含量。