砷(Ⅴ)在花岗岩残积土中的吸附、迁移和修复的研究分析

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汕头,1980年成为经济特区,经过四十多年的快速发展,汕头的经济取得了可喜的成绩。与此同时,汕头也面临着比较严重的土壤重金属污染问题,而砷污染就是其中的一种。另外,汕头地区花岗岩分布广泛,花岗岩残积土中的砷污染比较普遍。本研究首先通过试验测定花岗岩残积土的物理化学性质,然后通过静态吸附实验和动态淋溶实验,探讨砷在花岗岩残积土的吸附迁移特性,最后研究了MICP技术用于修复花岗岩残积土中的砷污染的可行性。本文的主要结论如下:(1)在吸附动力学实验中,花岗岩残积土对砷的吸附速率随时间呈下降趋势,吸附量的增长幅度逐渐降低,并最终达到吸附平衡;在吸附热力学实验中,花岗岩残积土对砷的吸附量随平衡液中砷浓度的增大而增大,且增大幅度逐渐减小,并最终趋于最大吸附量;土壤体系p H值会影响花岗岩残积土对砷的吸附率,吸附率随土壤体系p H值的增大而减小。(2)砷在不同深度的土壤的迁移速率不同,砷在上部土层的迁移速率大于下部土层;砷在孔隙比越小的土壤中的迁移速率越小;初始砷溶液浓度越大,砷在土壤中的迁移速率越快。(3)淋溶后的土柱各形态砷含量呈现大致相同的趋势:残渣态砷>吸附态砷>水溶态砷,其中水溶态砷含量在孔隙比大的土柱中所占的比例更高,而吸附态砷含量在孔隙比小的土柱所占的比例更高。水溶态砷和吸附态砷统称为有效态砷,这部分砷会给土壤以及地下水带来潜在危害。(4)当砷浓度不高于100mg/L时,巴氏芽孢杆菌展现了较好的耐砷毒性的能力,在溶液状态下对砷的固定效率较高,均能达到50%以上;当砷浓度高于100mg/L时,巴氏芽孢杆菌的生长及脲酶活性均受到一定程度的抑制,在溶液状态下对砷的固定效率不佳。(5)在砷污染的花岗岩残积土中,巴氏芽孢杆菌对有效态砷的固化率随CaCl2浓度的增加先升高后降低,且随时间先上升后下降,同时对于不同的CaCl2添加浓度,其最优的固化天数也不同。对于200mg/kg砷污染的花岗岩残积土,最优CaCl2添加浓度为1mol/L,其最优固化天数为14天,固化率可达62.72%。
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