生物炭和电石渣对矿区AMD污染的控制和修复作用

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金属硫化物尾矿氧化会产生大量含重金属和硫酸根离子的酸性矿山废水(AMD),严重影响并危害周围的生态平衡和自然环境,甚至威胁人类健康。因为土壤的重金属的活性和毒性可以被具有独特理化性质的生物炭降低,所以生物炭可以用于控制和修复AMD污染。电石渣含有传统中和材料Ca O,可以中和酸性废水,达到以废治废的目的。为了获得环境友好持续有效的AMD污染控制技术,本论文研究了生物炭和电石渣对江西银山矿业铜尾矿氧化及重金属和硫酸根离子的释放的抑制作用。选择湖南上堡矿区黄铁矿来模拟矿区AMD污染土壤,用土培实验考察生物炭和电石渣对AMD污染土壤重金属释放的抑制效果;用盆栽试验研究了生物炭和电石渣施加到自制模拟AMD污染土壤,对植物生长的影响和生物炭和电石渣对土壤重金属Zn、Cu有效态的作用,探讨电石渣和生物炭在矿区AMD污染中的修复潜力。主要结论如下:(1)在300℃、500℃、700℃制备的芝麻杆、花生壳生物炭,p H值大于7为碱性。制得的芝麻杆/花生壳生物炭表面含有羟基,羧基和芳香结构。并且制的得生物炭是多孔结构,孔形状规则,数量很多,比表面积大。(2)在稀双氧水氧化铜尾矿的实验和淹水条件下的铜尾矿氧化实验中,芝麻杆、花生壳生物炭和电石渣均可以增加铜尾矿样品的p H值,减少铜尾矿的氧化。(3)在土培氧化实验中,将制的得芝麻杆、花生壳生物炭和电石渣添加到AMD污染土壤中,均能使土壤p H升高,土壤样品中的氧化性得到降低,阻止土壤中的AMD氧化产生酸,固定Zn、Cu。同等温度下制成的生物炭,芝麻杆生物炭比花生壳生物炭在提高土壤p H降低污染土壤体系的氧化性效果更好;花生壳生物炭在去除AMD污染土壤中的SO42-和重金属Cu、Zn效果则比芝麻杆生物炭好。添加1%电石渣相对添加0.5%电石渣的效果更好。(4)在空心菜盆栽实验过程中,生物炭和电石渣均能增加土壤p H值,抑制AMD污染土壤酸化。添加生物炭能促进泰国柳叶空心菜生长。生物炭能固定土壤中的重金属Zn、Cu,减少重金属对植株的危害。协同添加6%芝麻杆生物炭和1%电石渣缓解AMD污染土壤酸化,促进污染土壤上空心菜生长的效果更好;协同添加6%花生壳生物炭和1%电石渣固定重金属的效果更好。
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