六价铬污染土壤沼渣协同硫酸亚铁修复技术研究

来源 :青岛理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zmyswzzxp123654
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
第一部分缺氧预适应保护心肌细胞拮抗H2O2诱导的氧化应激损伤目的:培养原代心肌细胞(primary cardiomyocyte,CM)及H9c2细胞系,构建H2O2诱导的心肌细胞氧化应激损伤模型,检测缺氧预适应(hypoxic preconditioning,HPC)的保护效应。方法:无菌环境下切取1~3天新生Sprague Dawley(SD)大鼠的心脏,结合酶消化法、差速贴壁法体外分离培养CM
学位
2014年10月,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布第五次评估报告,再次明确指出气候变暖是毋庸置疑的事实。从全球气候变暖话题的讨论,到不断寻求多元的国际解决路径,全球气候治理机制经过三十多年的发展,逐渐从“国家中心主义”过渡为“复杂多元主义”的体系,从“自上而下”的制度安排过渡到了以《巴黎协定》为核心的“自下而上”的治理体系。一方面,温室气体问题的非排他性造成气候变暖成为全球共同面临的
学位
太赫兹技术在宇宙天文探测、环境监测、安全检测、生物医疗、高速通信、国防安全、反恐探测等领域具有广阔的应用前景,受到国内外广泛关注。无源器件如传输线、天线、滤波器、功分器、双工器等是太赫兹系统前端的关键组成部分,对整个太赫兹系统性能有着直接的影响。然而,太赫兹元器件高损耗、低效率、制备难度高等问题严重阻碍了太赫兹技术的发展。目前,无线系统正朝着高性能、小型化、高可靠性等趋势发展,因此研究低损耗、高效
学位
随着中国综合国力的不断提升,中美战略竞争不断加剧。在这个新背景下,围绕国际制度改革与建设的竞争已成为中美竞争的焦点。作为崛起国,中国在一些议题领域(尤其是经济类议题领域)发起国际制度的改革与创设行动,这被一些美国学者和官员认为将挑战美国对相关国际制度的控制力。基于此认识,美国总体上对中国的国际经济制度改革与创设努力持消极和防范态度。但是,在应对来自中国的制度竞争压力时,美国在不同议题领域所采用的具
学位
智能网联交通系统建设迎来自动驾驶技术、交通环境和管控技术等要素的变化,交通系统呈现智能网联车辆(Connected and autonomous Vehicle,CAV)和人工驾驶车辆(Human-driven vehicle,HV)混合共存的状况,并在整体上涌现出新的交通行为特性。面对CAV与HV混合共存发展态势,聚焦单车道网联混合车流的动态耦合特性,遵循“力是改变物体运动状态的原因”这一物理规
学位
2,2’-联吡啶由于具有良好的生理学活性,在医药、农药、生物等领域发挥着重要的作用。此外,2,2’-联吡啶作为一种多功能双齿配体广泛应用于分析、配位、超分子化学和光化学等领域。2,2’-联吡啶的合成一直是有机、医药和催化化学的研究热点。吡啶直接脱氢偶联法制备2,2’-联吡啶由于不涉及吡啶的卤代和去除,具有较高的原子经济性,且反应过程中仅产生H2唯一的副产物,具有较高理论研究价值。与均相催化剂相比,
学位
东南亚国家和地区,不仅与中国结成了丝路天然伙伴关系,也是中国与沿线国家共建“21世纪海上丝绸之路”的合作伙伴,更是“美日印澳”亚洲“小北约”实施“印太战略”的前沿地带,这使得中国与东盟增进战略互信变得空前重要。如何通过构建中国与东盟国家人文共同体来进一步增进政治互信、夯实社会民意基础,成为本课题的研究重心,凸显重大现实意义。在张骞“凿空”西域与郑和“七下西洋”的丝路外交实践中,中国与东盟国家逐渐形
学位
厚植于深刻的历史逻辑和迫切的现实需要,推进中国与阿拉伯国家间的金融合作机制建设是“一带一路”倡议下资金融通的关键之举,不仅关系到百年变局与世纪疫情交织下双方金融安全和经济福利的持续增长,更有望通过塑造新时期国际金融合作领域南南合作的新范式,为区域经济重启和金融稳定提振信心。当前,中阿金融领域机制化合作框架已逐渐清晰,但存在议题设置能力和执行能力不强、制度化水平较低等问题,多元市场主体参与热情尚待激
学位
小学时期是人一生中最快速、最重要的身心发展时期之一,生理变化特征明显且与成人有较大差异。小学教室作为快速成长期小学生长时间学习的场所,其热环境、光环境参数在时间、空间上分布不均,加之小学生个体由于生理特点、着装的不同,导致快速成长期小学生对教室环境的舒适度及需求存在差异。然而国内外针对小学生群体的生理及舒适度随年龄变化规律的研究较少,缺乏理论与数据支撑,也难以根据已有模型合理地预测小学生的光热感觉
学位
在“双碳”国家政策背景下,污水处理减排降耗是目前亟待解决的技术问题之一。在污水处理系统中,不同反应器流态对曝气设备氧转移能力产生重要影响。同时,α值作为表征曝气器在实际污水处理系统中氧转移能力变化的重要参数,曝气设备的氧转移能力与α值的设计取值决定了污水处理曝气系统建设与运行的经济性。特别在实际污水处理曝气系统的设计过程中,由于微孔曝气器的α值取值尚缺乏科学性,造成污水处理好氧曝气运行能耗的巨大浪
学位