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六价铬(Cr(VI))污染土壤的修复治理受到国家和社会的广泛关注。目前通用的Cr(VI)污染土壤硫酸亚铁还原修复技术,存在易造成二次污染、修复能力有限和修复长效性差等问题,亟需开发新的Cr(VI)污染土壤生态修复和治理技术。另一方面,有机固废厌氧发酵产生大量沼渣等得不到合理利用、污染环境。针对上述技术瓶颈,本论文提出沼渣协同硫酸亚铁修复六价铬污染土壤技术。通过稳定化实验和连续提取实验,研究Fe(II)/Cr(VI)摩尔比、沼渣投加量、含水率等工艺参数条件以及碳源、电子供/受体、液固比等因素对Cr(VI)稳定化效果的影响;通过长期监测实验探究沼渣协同硫酸亚铁修复技术对Cr(VI)的长期稳定性,应用原位表征和分析计算手段揭示沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(VI)污染土壤的微观机理;通过种子萌发实验和盆栽实验阐明沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(VI)污染土壤的植物毒性,此外,在Cr(VI)污染场地进行现场验证。通过本论文的研究可以为Cr(VI)污染土壤的修复治理提供重要的理论参考和科学依据。本论文主要研究结论为:(1)通过批实验研究了沼渣对硫酸亚铁稳定化Cr(VI)污染土壤的促进效果,分析了不同Cr(VI)含量、Fe(II)/Cr(VI)摩尔比、沼渣投加量和含水率等工艺参数,以及葡萄糖、硫酸盐和腐殖质等碳源、电子供/受体因素对Cr(VI)稳定化效果的影响,并通过1年持续监测,评价沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(VI)污染土壤的长期稳定性。结果表明:沼渣协同硫酸亚铁对Cr(VI)污染土壤有良好的稳定化效果,当Cr(VI)含量在500~2500 mg/kg时,沼渣协同硫酸亚铁对Cr(VI)稳定化效率均在99.5%以上;当Cr(VI)含量为1000 mg/kg时,沼渣协同硫酸亚铁在Fe(II)/Cr(VI)摩尔比3:1,含水率40%,沼渣投加量5.2%的最佳修复条件下,Cr(VI)稳定化效率为99.92%,处理后六价铬含量为0.80 mg/kg,能够满足我国《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(GB36600-2018)第二类用地风险筛选值(≤5.7mg/kg)的要求;浸出毒性结果可知,经沼渣协同硫酸亚铁稳定化处理后,总铬和六价铬浸出浓度满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)中规定;通过连续1年的稳定化实验结果可知,Cr(VI)含量满足土壤污染管控标准第二类用地风险筛选值的要求,未出现再氧化现象,实现了铬的长期稳定性修复。(2)通过借助大型仪器和连续提取实验等多种技术手段,表征了沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(VI)过程中铬的价态、形态等赋存状态、土壤主要物相组成和矿物特征变化,以及高通量测序和功能基因测序等分子生物学手段,揭示了沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(VI)污染土壤的微观机理。结果表明:沼渣协同硫酸亚铁处理土壤反应15d时,95%以上的Cr(VI)转化成Cr(III),生成了无定型的铁铬氧化物或氢氧化铬沉淀;连续提取实验结果可知,沼渣协同硫酸亚铁稳定化处理后污染土样中的不稳定态(即可交换态和碳酸盐结合态)和稳定态(即铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态)铬含量分别由原土中占比为76%和24%转化为12%和86%,协同处理稳定化组持续稳定性较好;风险分析进一步表明,反应15d时,沼渣协同硫酸亚铁稳定化处理后铬的风险等级由原污染土RAC值的60.15%~65.13%的非常高风险等级,降至7%以下的低风险等级;沼渣协同硫酸亚铁稳定化处理后土壤中细菌群落的丰度和多样性均明显增加,且与Cr(VI)还原相关的硫酸盐官能团、铁呼吸官能团和硝酸盐呼吸官能团分别由原土中的0.08%、0.11%、0.12%增加到0.5%、0.23%和3.02%以上;沼渣在Cr(VI)还原和稳定化过程中起到至关重要的作用,其中的还原性物质在反应初期贡献Cr(VI)的还原和稳定化,直接还原Cr(VI)为Cr(III),随着有机质和养分的增加,土壤中硫酸盐还原菌和铁还原菌的代谢活性增强,促进Cr(VI)向Cr(III)进一步转化,形成稳定的Cr(III)沉淀或矿物;沼渣协同硫酸亚铁稳定化过程中Cr(VI)向Cr(III)的转化是通过化学还原、微生物直接和间接还原两部分作用实现。(3)通过种子萌发和盆栽实验分析沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(VI)污染土壤的植物毒性和累积情况。由种子萌发实验可知,沼渣协同硫酸亚铁稳定化处理后较其他单独处理组小白菜根长、相对根长以及种子发芽指数均显著增加,其中小白菜根长由污染原土的8.62 mm增加至30 mm以上,表明沼渣协同硫酸亚铁处理后土壤的植物毒性显著降低;盆栽实验结果可知,协同处理组Fe(II)/Cr(VI)摩尔比=2.5:1+沼渣6%和Fe(II)/Cr(VI)摩尔比=3:1+沼渣4%时,Cr(VI)含量满足第二类用地风险筛选值要求,小白菜的长势显著提高,植物毒性缓解;小白菜对铬的转移系数小于1,铬主要积累于小白菜的根部。上述种子萌发和植物盆栽实验结果表明,沼渣添加后的协同稳定化处理组,较单独硫酸亚铁组,在提高土壤肥力和促进植物生长方面具有一定的优越性,显著降低了Cr(VI)的植物毒性,提高了修复技术的生态效果。(4)结合目前工程中的土壤修复工艺的优缺点,根据本研究沼渣协同硫酸亚铁修复技术的特点研发了异位修复工艺和原位高压旋喷注射修复工艺;通过对实际铬污染场地进行的现场修复中试研究可知,沼渣协同硫酸亚铁修复实际Cr(VI)污染土壤效果满足GB36600-2018中第二类用地筛选值(≤5.7 mg/kg)的要求,具有较好的环境生态效益和推广应用潜力。