巯基改性蒙脱石对Cd(Ⅱ)的吸附机理研究

蒙脱石对镉有良好的吸附性,但吸附力较弱,巯基改性蒙脱石可增强对镉的吸附,而关于蒙脱石的巯基改性及改性后对镉的吸附机理研究少见报道.本文以(3-巯丙基)三甲氧基硅烷作为改性剂,采用简单的溶液法对蒙脱石原土(简称MMT)进行巯基改性,并探讨了改性蒙脱石(简称MMT-SH)对镉的吸附机理.红外和X射线衍射表征显示MMT被成功接上巯基.吸附条件实验表明,MMT-SH对Cd(Ⅱ)的吸附效果显著优于原土,对Cd(Ⅱ)的饱和吸附容量是原土的39倍;吸附容量受pH值影响大,受离子强度的影响较大;MMT-SH对Cd(Ⅱ)的吸附作用除了静电吸附、离子交换吸附、羟基配位吸附,还主要存在巯基配位吸附.热力学及动力学实验表明,MMT-SH吸附Cd(Ⅱ)的反应符合Langmiur等温模型和Lagergren二级动力学方程,是易于发生的化学反应;吸附过程的热力学参数(△H、△G、AS)表明此吸附是一个自发的吸热过程.     

氨基膨润土对铜镍镉污染土壤的钝化修复研究

采集土壤,加入铜、镍和镉制成重金属污染土壤。以四乙烯五胺改性膨润土和膨润土原土作为修复剂,通过模拟酸雨和混合提取剂提取有效态重金属,评价膨润土和氨基膨润土对土壤中铜、镍、镉的钝化效果。结果表明:p H=3. 5的模拟酸雨对各污染土壤中重金属离子的提取率均在0. 1%以下。混合提取剂对污染土壤中有效态金属的提取能力比模拟酸雨强很多。添加膨润土原土和氨基膨润土均能钝化土壤中的铜、镍和镉,氨基膨润土上嫁接的氨基对金属有络合作用,因而比膨润土原土对铜、镍和镉具有更强的钝化能力。综合评价表明氨基膨润土是一种对铜、镍和镉污染土壤具有应用前景的钝化修复材料。     

蒙脱石对污泥好氧堆肥过程中重金属钝化效果

污泥中重金属污染是影响污泥资源化利用的重要因素,而重金属的迁移性直接决定了堆肥产品的生物安全性。为研究蒙脱石对堆肥过程中重金属钝化效果及腐熟度的影响,实验以菌菇渣和猪粪为调理剂,蒙脱石为钝化剂,进行脱水污泥高温好氧堆肥。结果表明,不含钝化剂的堆肥过程中,Cu和Pb的可交换态含量增加,迁移性增强;而添加蒙脱石的堆肥化能有效抑制重金属的活化,当钝化剂的添加量为7.5%时钝化效果最好,对Cu、Pb和Zn的钝化效果分别为30.6%、38.3%和19.6%。同时,添加蒙脱石可使堆体的高温期(>50℃)维持6 d,最高温度达65℃,种子发芽指数达90%以上,堆体完全腐熟,达到堆肥无害化标准。     

土壤样品中镉的形态分析研究

采用改进的Tessier连续提取法对武汉地区的土壤样品中镉的形态进行了分析,结果表明土壤中镉主要以离子交换态形式存在,总体看其顺序为离子交换态(包含水溶态)>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>腐殖酸结合态>残渣态>强有机结合态,说明土壤中镉较活泼,易于迁移转化,对植物的可给性大,是环境中的重要污染元素.     

印染污泥中重金属形态分析及生物有效性

选取上海某印染厂的印染废水处理后的活性污泥样品,通过盆栽土培试验,用黑麦草对印染污泥进行修复,运用Tessier A连续提取法研究修复后黑麦草根际和非根际印染污泥中铅、铜、镍、锌、镉5种重金属形态的变化,以及重金属的生物有效性与植物中有效态含量之间的关系。结果表明,栽培后根际与非根际环境中各重金属元素具有典型的形态分布特征:铅主要以离子交换态和残渣态存在;铜主要以碳酸盐结合态和残渣态存在;镍由紧结合态(铁锰氧化物结合态+有机结合态)向离子交换态转移;锌的有机结合态和碳酸盐结合态有所增加;镉主要以离子交换态和铁锰氧化物结合态为主,说明镉元素较活泼,具有潜在的环境影响能力,应该给予更多的关注。印染污泥中重金属的生物有效性与重金属元素的性质有关,铜、锌的生物有效性较高,其次是铅,最低是镍、镉。     

矿物“微胶囊”在重金属污染土壤修复中的应用

矿物“微胶囊”技术用改性稳定矿物包裹重金属,使其长期无害存在于土壤中,原理是将一种土壤中的天然黏土矿物改性,赋予其巨大的比表面积和吸附能力,改性后的矿物混入重金属污染土壤后,将自行包裹土壤中的重金属并形成稳定的微胶囊。根据相关生态地球化学调查结果,结合快速调查,圈定了2个典型土壤As污染区块,运用矿物“微胶囊”技术开展土壤砷等重金属污染修复试验,在圈定地块按一定比例在耕种前均匀掺入修复试剂,并与空白土壤对比。试验结果表明：在As污染地块施加一定量的修复材料后,半年内可显著降低土壤中有效态As的含量,最大降幅达78%;土壤污染状况相同时,施加的修复材料最优添加量在1.20～1.50 kg/m2之间;施用该修复材料对土壤无二次污染,不影响农作物产量。试验结果可为治理农田As污染提供科学依据。     

凹凸棒石-双交联水凝胶微球钝化修复镉污染土壤研究

为研究凹凸棒石-双交联水凝胶微球(SA/PVA/ATP)对镉污染土壤钝化修复的效果,将SA/PVA/ATP添加到镉浓度为3.72 mg/kg的土壤中进行淹水培育,采用模拟酸雨、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和三乙醇胺(TEA)混合提取剂(DTPA提取剂)提取土壤有效态镉;采用欧共体标准局顺序提取方法(BCR)提取土壤中不同形态镉;讨论了SA/PVA/ATP添加量、土壤有效态镉和各形态镉的相关性;计算了钝化容量、修复效率和重金属风险评价指数,探究了SA/PVA/ATP对土壤镉的钝化机理。结果显示,随着SA/PVA/ATP的增加,DTPA提取剂和酸雨提取的有效态镉含量分别从1.72 mg/kg和0.024 mg/kg下降到0.66 mg/kg和0.004 4 mg/kg;土壤中的弱酸可提取态镉和可还原态镉含量分别从1.40 mg/kg和0.81 mg/kg下降到1.01 mg/kg和0.41 mg/kg,而可氧化态镉和残渣态镉含量分别从0.86 mg/kg和0.63 mg/kg增加到0.95 mg/kg和1.27 mg/kg。材料添加量与土壤中有效态镉、弱酸提取态镉和可还原态镉含量呈极显著负...     

不同钝化材料对低镉污染土壤钝化效果的研究

通过向Cd污染土壤施加含不同比例生物炭、凹凸棒石、硅藻土的钝化材料,对比分析三种材料不同比例时对土壤Cd的钝化效果差异。结果表明,三种材料都能降低土壤中有效Cd的含量,随着三种材料添加比例的增加,土壤有效Cd的钝化率不断增加,空心菜Cd含量较空白样降低5.29%～57.21%,其中ATBS5%处理显著降低空心菜Cd含量,降幅达57.21%;同时钝化剂的施加减小了空心菜Cd的生物吸收系数,减少了植物对Cd吸收以及地下部分向地上可食用部分的转移,显著降低了空心菜可食用部分重金属含量。另一方面施加钝化材料均可提高作物产量,改善土壤肥力。对比三种材料修复钝化效果,ATBS 5%更适合应用于农田土壤修复。     

AB-DTPA提取法在重金属污染土壤修复模拟试验中的应用可行性

将碳酸氢铵-二乙三胺五乙酸(AB-DTPA)提取重金属生物有效态的方法应用于重金属污染土壤修复的模拟试验中,该土壤的污染元素主要是铜、锌和镉,试验所用修复材料是钠化膨润土。研究表明,AB-DTPA提取法具有很好的稳定性,而且能准确指示铜、锌、镉元素在土壤中的有效态含量,同时AB-DTPA对土壤中铜、锌、镉元素的提取率也适用于模拟试验中修复效果的平行对比。AB-DTPA提取法在重金属污染土壤修复模拟试验中的应用是可行的。     

矿物"微胶囊"在重金属污染土壤修复中的应用

矿物"微胶囊"技术用改性稳定矿物包裹重金属,使其长期无害存在于土壤中,原理是将一种土壤中的天然黏土矿物改性,赋予其巨大的比表面积和吸附能力,改性后的矿物混入重金属污染土壤后,将自行包裹土壤中的重金属并形成稳定的微胶囊.根据相关生态地球化学调查结果,结合快速调查,圈定了2个典型土壤As污染区块,运用矿物"微胶囊"技术开展土壤砷等重金属污染修复试验,在圈定地块按一定比例在耕种前均匀掺入修复试剂,并与空白土壤对比.试验结果表明:在As污染地块施加一定量的修复材料后,半年内可显著降低土壤中有效态As的含量,最大降幅达78％;土壤污染状况相同时,施加的修复材料最优添加量在1.20～1.50 kg/m2之间;施用该修复材料对土壤无二次污染,不影响农作物产量.试验结果可为治理农田As污染提供科学依据.     

承德市富硒土壤区镉的地球化学特征及生态风险评价

硒是人体必需的生命元素,开发富硒农产品是提升人体硒摄入的安全有效途径,富硒土地资源是开发富硒农产品的基础。然而,近年来全国开展的多目标地球化学调查发现,富硒土壤中重金属元素镉通常较高,不利于富硒土地开发利用,因此,研究富硒土壤区镉的地球化学特征和生态风险状况对于富硒土地开发具有重要的指导意义。文章对承德市富硒土壤区表层土壤中主要的重金属元素镉的地球化学特征及生态风险进行评价,旨在为承德市富硒土地开发利用提供科学依据。采用“七步提取法”研究了表层土壤镉的形态特征。同时,配套分析了苹果、玉米样品中的重金属元素镉的含量,以了解其生物有效性。结果显示:承德市富硒土壤区表层土壤镉在全区均较富集,在新积土和中性粗骨土、水田中显著富集。研究区圈定了4处镉轻度污染土壤,均在表层土壤镉的高值区。表层土壤镉形态平均含量大小顺序为:水溶态 < 离子交换态 < 强有机结合态 < 腐殖酸结合态 < 铁锰氧化物结合态 < 碳酸盐结合态 < 残渣态,生态风险相对较低。表层土壤镉未对苹果和玉米样品产生影响,苹果和玉米中镉均不超标。承德市富硒土壤区表层土壤镉的生态风险较低,暂不影响承德市富硒土地开发利用。     

浙江典型富硒区硒与重金属的形态分析

通过对浙江西部龙游地区富硒土壤中Hg、Cd、Pb、As等重金属含量的研究表明,成土母岩中与硒伴生的重金属含量较高,由于特殊的地形地貌、母岩风化物质搬运条件以及有利的土壤理化性质等,土壤中重金属大为减少。异常地段重金属形态分析结果表明:土壤中仅有Cd的全量、离子交换态、碳酸盐结合态和弱有机态较高,分别为0.6mg/kg、22.1%、26.5%、11.4%;Se全量平均为0.89 mg/kg,离子交换态、弱有机态含量分别为1.12%、26.4%,碳酸盐结合态仅为0.62%。尽管如此,区内莲子、稻米等农产品仍表现出高硒低重金属等特点,居民健康长寿,发硒含量高,从而为龙游县开发富硒农产品提供了有利条件。     

辽河流域土壤镉有效性的地球化学研究

利用辽宁省辽河流域生态地球化学调查中取得的土壤镉深表层含量及形态分析等测试数据,对土壤镉的存在形态及其影响因素进行了系统对比研究,结果表明：辽河流域土壤镉主要以离子交换态、水溶态、铁锰氧化态、碳酸盐结合态、强有机结合态、腐殖酸结合态及残渣态等七种形态存在,其中离子交换态及水溶态是可被生物吸收利用的有效态,其含量主要受土壤镉全量、pH值、有机质、土壤粘度等因素制约。     

北京城区土壤中Hg、Pb、Cd、Cu及Zn化学形态及环境效应

为弄清北京城区土壤中Hg、Pb、Cd、Cu及Zn五种重金属元素的化学形态分布特征,系统采集了126件城区表层土壤样品,采用连续提取法对重金属元素各化学形态含量进行了测定。结果表明:土壤中土壤中Hg、Pb、Cd、Cu、Zn含量差异显著。Hg元素以残渣态和强有机结合态为主,Cd元素离子交换态、碳酸盐结合态、残渣态、铁锰氧化物结合态含量较高,Pb、Cu、Zn元素以残渣态、铁锰氧化物结合态为主。Hg元素的有效态含量最低(不足1%),现情况下不会对环境造成污染;Cd元素的有效态含量最高(40%),生物有效性和潜在生态危害性较大,运用植物修复技术对其治理为经济有效的方法;Pb、Cu、Zn有效态含量较低(约10%),生物有效性和潜在生态危害性均有限。各元素形态与全量之间相关程度虽有差别,但基本呈正相关关系。     

Cd-As复合污染农田土壤修复材料的筛选

Cd和As两种污染物的离子电荷不同,化学性质迥异,因此Cd和As复合型重金属污染的土壤修复难度大。某地农田土壤呈弱碱性,因受老旧废弃垃圾填埋场的影响变为弱酸性,土壤样品中Cd和As均超标,有效态含量高,水稻样品超标率＞15.4%。实验室小试证明:生石灰可以降低Cd的活性,升高As的有效态,综合修复效果差;活性炭和矿物“微胶囊”因其吸附机制可同时降低Cd和As的有效态含量;活性炭钝化Cd的短期效应相与矿物“微胶囊”相当,钝化As的短期效应相比矿物“微胶囊”有一定的优势;矿物“微胶囊”的长期钝化效应最好,2年观察周期后活性炭效果归零,而矿物“微胶囊”效果稳定持续,有效态去除率最终可达90%。3种材料修复Cd和As复合污染型耕地土壤的综合性能筛选结果为矿物“微胶囊”（优）＞活性炭＞生石灰（差）。     

碱改性沸石吸附铅和氨氮性能及对稀土矿山土壤的修复作用

针对废弃离子型稀土矿山中的重金属铅和氨氮复合污染问题，本文采用木醋液、氢氧化钠、木醋液-氢氧化钠对天然沸石进行改性，利用扫描电镜(SEM)、比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)分析改性前后沸石的微观结构和物相组成变化。开展室内模拟溶液中吸附动力实验；以现场采集的土壤为基质，进行柱淋滤实验及土壤中稳定化实验，分析了天然沸石和氯化钠、氢氧化钠、木醋液-氢氧化钠三种不同改性沸石对铅和氨氮的形态影响。结果表明：碱改性沸石和碱+木醋液改性沸石对200mg/L铅的去除率超过94%，对30mg/L氨氮的去除率大于65%;2%(质量百分比)为碱改性沸石的最佳添加比例，使土壤中铅有效态固化率达52%，氨氮由不稳定态向稳定态转化。现场中试实验证明，添加修复材料6个月后，碱改性沸石吸附稳定土壤中氨氮达94.61%。碱改性沸石不仅制备工艺简单，价格便宜，无二次污染，而且对土壤中铅和氨氮复合污染有很好的稳定化效果，可作为用于废弃稀土矿山土壤修复稳定化材料之一。     

巯基有机硅烷嫁接高岭石对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

由于重金属镉离子的吸附性能较差、毒性大,因此,寻找镉离子的高效吸附材料具有重要现实意义。本文开展巯基硅烷对高岭石的嫁接改性研究,经红外光谱测试证实,成功将巯基引入到高岭石表面。同时,硅烷改性对高岭石晶体结构没有产生影响。通过批量实验考察了高岭石和巯基硅烷改性高岭石(K-SH)对Cd(Ⅱ)的吸附特征,主要探讨了p H值、时间对吸附效率的影响。矿物对Cd2+的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温方程更符合Langmuir模型,并估算的K-SH的最大吸附量是4.375 mg/g,比高岭石的大近20倍。改性高岭石表面嫁接了巯基后,可为高岭石吸附Cd(Ⅱ)提供大量的新吸附位点,通过配位复合作用显著提高对镉离子的吸附固定能力。因此,巯基硅烷改性高岭石是一种有应用前景的土壤修复材料。     

基于作物Cd富集系数的土壤有效态Cd化学浸提方法筛选

土壤中镉(Cd)被作物吸收的程度及其生态风险取决于土壤中Cd的赋存形态,基于Cd有效形态的污染土壤风险评价及在此基础上制订污染土壤修复安全阈值是Cd污染农田土壤风险评价和治理亟待解决的问题。目前针对土壤中重金属有效态的化学浸提方法较多,但缺乏针对不同性质土壤中有效态Cd的普适性浸提方法已成为Cd污染土壤风险评价技术瓶颈。本研究采集了全国9个不同性质农田土壤,以水稻、小白菜和玉米为测试作物,通过外源添加方法制备Cd污染土壤,结合土壤培养和盆栽实验,测定了5种常用化学浸提方法,包括中性无机盐浸提方法(CaCl₂浸提法)、弱酸浸提法(HCl浸提法)、络合螯合剂浸提方法(DTPA和ETPA浸提法)和组合浸提方法(Mehlich-3(M3)浸提法)对不同性质土壤中有效态Cd浸提效果及其与作物Cd吸收的量化关系,筛选适用于不同性质土壤中有效态Cd的通用浸提方法。结果表明,不同化学浸提法提取的土壤有效态Cd含量间具有显著差异,不同浸提方法对土壤中Cd的浸提率(%)为DTPA≈EDTA≈HCl> M3≈CaCl₂。不同化学浸提态Cd与作物Cd吸收的相关...     

改性Mg(OH)2对多种重金属污染土壤的修复效果

为了研究一种高效的多种重金属污染土壤修复剂,本文采用了一种具有OH^-缓释功能的改性Mg（OH）₂,通过重金属污染土壤稳定化修复实验,探讨了改性Mg（OH）₂对污染土壤中多种重金属（Pb、Cd、Cu、Zn）的稳定效率及对多种重金属形态分布的影响。结果表明,投加改性Mg（OH）₂对土壤中多种重金属均有稳定作用,对Pb、Cd、Cu、Zn的稳定效率分别为72.42%、34.53%、87.64%和97.65%,且改性Mg（OH）₂的投加使重金属交换态质量明显减少、残渣态质量增加,进一步提高了重金属的稳定性,降低了重金属生物有效性;另外,改性Mg（OH）₂具有OH^-缓释性,可使土壤长期保持一定的碱性,是一种经济有效的土壤修复剂。     

内蒙古拜仁达坝铅锌矿矿集区土壤中成矿元素分布及其赋存形态研究

对拜仁达坝铅锌矿矿集区3个多金属矿区的3个土壤粒级样品中Zn、Pb、Cu、Ag 4种主要成矿元素的7种赋存形式(水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、有机质结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物结合态和残渣态)进行了测定。研究结果表明:1银都矿区土壤中Zn、Pb和Ag浓度最高,而道伦达坝矿区土壤中Cu的浓度最高;2拜仁达坝矿集区土壤中Zn、Pb和Cu主要以残渣态形式赋存,而Ag主要以铁锰氧化物结合态和硫化物结合态形式赋存;3拜仁达坝矿集区Zn、Pb和Cu元素在3个土壤粒级中的各个赋存形式所占的比例略有差别,但总体上大致相同,而Ag元素的赋存状态在3个土壤粒级的差异较大;4 3个矿区土壤中水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态和有机质结合态的Zn和Pb差别不大;铁锰氧化物结合态、硫化物结合态和残渣态的Zn和Pb,以及Cu和Ag的7个赋存状态在3个矿区的差别较大。