论文部分内容阅读
土壤重金属污染是当今重要的环境问题之一。根据土壤污染程度的不同,目前常用的修复技术有客土法和换土法、深耕翻土法、隔离包埋法、热力恢复法、电动修复法和固化/稳定化等。甘肃白银有色金属矿产的加工和冶炼使东大沟由最早的排洪通道逐渐演变成白银市最大的排污通道,造成了白银东大沟多种重金属复合污染的结果,在修复阶段发现很难达到同时修复锌、镉和砷的目的。本论文以白银东大沟重金属复合污染土壤为研究对象,选用化学稳定化修复技术,采用钠盐(Na2S、Na2CO3)、亚铁盐(FeS、FeSO4)、钙化物(CaO、CaCO3、Ca3(PO4)2)三类共七种稳定剂分别作为单一稳定剂,对比分析此三类稳定剂对白银东大沟污染土壤pH、浸出毒性的影响,探究其对污染土壤中Zn、Cd、As的稳定化效果及其机理。单一稳定剂很难实现同时稳定Zn、Cd、As的目的,因此,根据单一稳定剂的稳定化效果研究,考虑稳定化效果、土壤pH等因素,对稳定剂进行复合实验并探究其稳定化效果,对复合稳定剂在稳定化过程中的影响因素(稳定剂添加顺序、土壤含水率、稳定化时间)进行分析,实验结果如下:(1)随着Na2S、Na2CO3添加量的增大,土壤pH都呈现上升的趋势,添加Na2CO3的土壤pH变化趋势明显于添加Na2S的土壤pH;Zn、Cd稳定化效率逐渐增大,相同添加量的Na2CO3稳定化效果强于Na2S;As的浸出浓度都呈现上升的趋势,所以钠盐对砷的稳定化过程起负作用。随着FeS、FeSO4添加量的增大,土壤pH都呈现下降的趋势,添加FeSO4的土壤pH下降幅度明显快于添加FeS的土壤pH;轻度污染土壤中1%的FeS和重度污染土壤中2%的FeS对Zn有稳定化作用,重度污染土壤中2%5%的FeS对Cd有稳定化作用,随着添加量的继续增加,活化作用大于稳定化作用导致Zn、Cd的浸出浓度升高;As的浸出浓度都呈现下降的趋势,FeS、FeSO4对砷的稳定化效果显著。随着CaO、CaCO3、Ca3(PO4)2添加量的增大,土壤pH都呈现上升的趋势,添加CaO的土壤pH升高趋势明显远大于添加CaCO3和Ca3(PO4)2的土壤pH,添加Ca3(PO4)2的土壤pH升高趋势稍大于添加CaCO3的土壤pH;Zn、Cd的稳定化效率逐渐增大,这三种稳定剂对Zn、Cd的稳定化作用CaO最强,CaCO3最弱;As的浸出浓度都呈现上升的趋势,说明钙化物对砷的稳定化过程起负作用。对于添加相同稳定剂的同种污染土壤,水平振荡法浸出Zn、Cd的浓度低于硫酸硝酸法,水平振荡法浸出As的浓度高于硫酸硝酸法。(2)通过稳定剂复合试验,最终确定适合白银东大沟复合重金属污染土壤的最佳复合稳定剂为FeS+CaCO3。利用FeS+CaCO3稳定后的轻度、重度污染土壤,pH略有上升,但在69的范围之内,符合《地表水环境质量标准》中pH的限值,对Zn、Cd、As都有不同程度的稳定化作用;运用Tessier五步连续提取法,对重金属污染土壤和复合稳定剂修复后的土壤中的Zn、Cd、As的形态变化进行分析,稳定化后的轻度、重度污染土壤中,Zn的形态变化都表现为可交换态含量降低,碳酸盐结合态含量升高,残渣态含量升高;Cd的形态变化都表现为可交换态含量降低,碳酸盐结合态含量升高,Fe-Mn氧化物结合态和有机物结合态含量基本不变,残渣态含量升高;As的形态变化都表现为可交换态含量降低,碳酸盐结合态含量升高,Fe-Mn氧化物结合态含量降低,有机物结合态含量升高,残渣态含量升高,所以重金属稳定化过程也就是重金属的状态从不稳定转化为更稳定或稳定状态的过程。(3)从稳定剂添加顺序、土壤含水率、稳定化时间三方面研究复合稳定剂对污染土壤中Zn、Cd、As稳定化过程的影响因素。复合稳定剂的添加顺序对稳定后土壤pH没有明显的影响,变化范围小于0.5;同时添加CaCO3、FeS重金属的稳定化效果明显好于其他两种分步加入法。同时考虑Zn、As的浸出浓度和稳定化效率,对于轻度污染土壤,采用30%的含水率;同时考虑Zn、Cd、As的浸出浓度和稳定化效率,对于重度污染土壤,采用40%的含水率。在最佳稳定剂用量、添加顺序、含水率的条件下研究最佳稳定化时间,同时考虑Zn、Cd、As的稳定化效果,在轻度、重度污染土壤中,稳定化30天就都可达到最佳稳定化效果。本论文对白银东大沟重金属复合污染土壤进行稳定化修复研究,采用FeS+CaCO3复合稳定剂,实现同时修复Zn、Cd、As的目的,对白银东大沟重金属污染土壤的修复治理具有重要的参考价值。