河道疏浚底泥还田利用潜在污染和生态风险评价

为探索上海市奉贤区主要河道疏浚底泥还田利用的可行性,通过分析底泥还田后的土壤养分及属性、重金属和有毒有害物质含量,并采用耕地生产性能综合指数、单项污染指数、综合污染指数和潜在生态危害指数对其土壤环境质量、污染程度及生态风险进行评价。结果表明:河道疏浚底泥还田后的耕地地力等级较高,处于一级地和二级地(即高产田)的面积占97.02%,不存在等级最差的五级地。对土壤养分和属性元素进行等级评价时发现,除容重(CY)的平均含量处于5级(低)水平外,其余土壤养分元素和属性指标[有机质(SOM)、全氮(TN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、pH、耕层厚度(Apl)、水溶性盐总量(TDS)和阳离子交换量(CEC)]均处于1级(高)—3级(中)水平。底泥还田土壤中的Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn和Ni的均值分别为0.20 mg∕kg、8.43 mg∕kg、0.114 mg∕kg、53.00 mg∕kg、22.87 mg∕kg、26.93 mg∕kg、87.73 mg∕kg和25.42 mg∕kg,未超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》农用地土壤污染风险筛选值,且有毒有害物质六六六(BHC)、滴滴涕(DDT)和苯并[a]芘(BaP)未检出,土壤环境质量较好,可作为耕地使用。重金属的污染指数和生态风险评价总体结果为安全,但Hg对潜在生态风险指数的贡献率最大,危害级别达到强,是重金属中最主要的潜在生态风险来源。其他重金属元素都属于轻微级别。因此,奉贤区河道疏浚底泥农用是安全的,但需要进行跟踪监测和评价。

EDTA在植物修复复合污染河道疏浚底泥中的调控作用

通过温室盆栽试验,在黑麦草修复重金属(Zn,Pb,Cu,Cd,Ni)-有机物复合污染的城市排污河道疏浚底泥的过程中投加3mmol.kg-1EDTA(分1次、2次、3次投加),研究了对黑麦草生长及重金属积累、底泥特性和TOC的影响.结果表明,投加EDTA:①增加了黑麦草体内积累的重金属数量,其中分3次投加的效果最为显著,Pb,Zn,Cu,Ni,Cd在地上部分的积累量分别较对照增加了2.74、1.99、1.59、1.55和7.78倍;分3次投加明显降低了黑麦草的叶绿素含量,1次投加叶绿素含量没有明显变化.②对底泥的pH没有明显的影响,但显著增加了底泥中NH4OAc提取态和DTPA提取态的重金属量.③底泥大颗粒体积百分比变大;其中分3次投加底泥颗粒体均粒径增大、比表面积减小、晶格强度减小,有助于底泥颗粒释放吸附的重金属.④提高了底泥中微生物的数量,其中分2次、3次投加,微生物数量是对照试验的1.33和1.47倍;明显降低了底泥的脲酶活性,但对过氧化氢酶活性的影响不明显.⑤增加了底泥的TOC含量.

黑麦草对复合污染河道疏浚底泥修复的研究

采用室温盆栽试验,研究了黑麦草(LoliummultiflorumLam)对排污河道疏浚底泥中的重金属(Zn、Pb、Cu、Cd、Ni)-有机物复合污染的修复情况。结果表明,第2次收获(剪切)的黑麦草地上部分积累的重金属Zn、Pb、Cu、Cd的数量均小于第1次收获(剪切),且第2次连根收获发现黑麦草的根部积累了大量的重金属;两次收获地上部分积累的重金属数量和重金属的离子交换态数量有很好的相关性,而与底泥中重金属总量的相关性较差;种植黑麦草后的底泥中重金属的存在形态和晶格结构发生了变化。黑麦草对底泥中的有机污染物有很好的修复作用;在两次收获后的底泥中的有机污染物的降解率达到72.6%,大部分有机物被炭化为CO2和H2O,其中部分难降解的大分子量有机污染物也被植物降解为小分子量的易于被植物吸收的形态,种植黑麦草后底泥的多酚氧化酶和脲酶活性均得到提高。证明黑麦草是修复重金属-有机物复合污染的良好植株。

植物修复重金属-有机物复合污染河道疏浚底泥的研究

针对目前国内普遍存在的排污河道污染问题,通过盆栽试验研究了玉米、印度芥菜、超积累油菜、紫花苜 蓿在施用不同配比的排污河道疏浚底泥上对重金属-有机物复合污染的修复情况及超积累的机理．结果表明,随着 底泥配比的增加,植物发芽率的抑止程度也增加;适应底泥中高浓度复合污染的植物,底泥施用能促进其生长,提 高植物体内的叶绿素含量．植物体内积累的重金属Zn、Pb、Cd以生长在底泥与土壤比为2:1的印度芥菜为最大,分 别为1 521 mg／kg、453 mg／kg和11．7 mg/kg;Cu、Ni积累量以生长于底泥中的玉米为最大,分别为128 mg／kg和 89．1 mg／kg．在本实验条件下,底泥中有机物以种植玉米的底泥为最大,为76．89％．通过环境扫描电子显微镜及配 套的能谱分析发现,重金属在植物体内的聚集存在;经X荧光光谱仪和X射线衍射仪分析,确证了配合体之间及重 金属和配合体相互形成架桥而聚集成团,形成重金属结合物积累在植物体内,且在植物根部发现积累了Cu的有机 氯化物．种植前后底泥的X射线衍射对比表明,种植后重金属的晶格结构和存在形态发生了变化．

玉米修复河道疏浚底泥重金属-有机复合污染的根际效应

通过盆栽试验研究了玉米对重金属(Zn、Pb、Cu、Cd、Ni)-有机物复合污染的城市排污河道疏浚底泥修复的根际作用与相关机理。结果表明:①玉米对不同的重金属均有积累能力,但对不同种类的重金属积累数量差异较大,这不仅与重金属在底泥中的总量有关,而且与重金属的存在形态、生物有效性和毒性、迁移特性及根际微生物有关。②根际pH的降低促进了Pb、Ni碳酸盐结合态的溶解、释放。在根际的活化作用下,离子交换态的重金属数量明显高于非根际,残渣态的重金属数量明显减少,第一季种植后根际Pb、Zn、Cu、Ni的离子交换态分别增加了0.7、787.5、3.67、9.86mg·kg-1,残渣态分别减少了67%、76%、71%、89%。根际Pb、Cu、Ni的铁锰结合态的数量均有增加。③种植后底泥中重金属的存在形态和结构发生了变化,底泥的晶粒变大,晶格强度增加;铁锰等物质增强了对Pb、Cu、Ni、Cd的吸附,且晶格强度越强,吸附能力越好。④根际微生物的种类、数量及脲酶活性不仅与重金属总量有关,而且与离子态的重金属数量有更显著的关系。

螯合剂对植物修复污染河道疏浚底泥的调控

通过温室盆栽试验,在黑麦草修复重金属(Zn,Pb,Cu,Cd,Ni)——有机物复合污染的城市排污河道疏浚底泥的过程中投加EDTA(1mmol/kg和3mmol/kg),柠檬酸(5mmol/kg和15mmol/kg),DTPA(1mmol/kg和3mmol/kg),研究了对黑麦草生长及重金属积累、底泥特性的影响。结果表明,5mmol/kg的柠檬酸提高了重金属在植物地上部分的积累量,但没有达到显著水平,增大柠檬酸的投加量阻碍了植物的生长、抑制了对重金属的吸收。3mmol/kg的EDTA和DTPA均能提高植物对重金属的积累量,但也降低了植物的叶绿素含量。5mmol/kg的柠檬酸降低了底泥的pH,但其它2种螯合剂对底泥的pH没有明显的影响。3种螯合剂均增加了底泥溶液中重金属的浓度;增大了底泥大颗粒体积百分比,降低了其比表面积和晶格强度,有助于底泥颗粒释放吸附的重金属;提高了底泥中微生物的数量;增加了底泥的TOC含量。5mmol/kg的柠檬酸提高了底泥脲酶的活性,但效果不显著,而其它2种螯合剂均明显降低了脲酶活性,3种螯合剂对过氧化氢酶活性的影响均不明显。

河道疏浚底泥添加量对土壤理化性质和大豆苗期生长的影响

采用盆栽试验研究添加不同比例（风干底泥∶风干土壤分别为0∶1、1∶1、1∶2、1∶3）河道疏浚底泥对土壤理化性质和大豆苗期生长的影响,以期为河道疏浚底泥的农业利用提供科学依据。结果表明,与未添加河道疏浚底泥处理（对照）相比,添加河道疏浚底泥显著提高了土壤养分含量,其中有机质含量增加了24.3%-100.9%,碱解氮含量增加了20.4%-67.4%,速效磷含量增加了183.5%-433.1%,速效钾含量增加了252.4%-665.2%;同时也显著提高了重金属Cu、Pb、Zn、Cd含量,且当河道疏浚底泥与土壤以1∶1混合时,土壤全Cd含量超过土壤环境质量标准二级标准限值。添加河道疏浚底泥总体上显著提高大豆苗期的株高、地上部生物量、叶绿素含量及地上部分C、N、P含量,且上述指标随河道疏浚底泥施用量的增加先增加后降低,当河道疏浚底泥与土壤添加比例为1∶2时最高,此时株高增加2 cm,地上部生物量增加60.6%,叶绿素a和叶绿素b含量分别增加60%和50.9%,地上部分植株C、N、P含量分别增加22.4%、9.0%、5.0%;当河道疏浚底泥与土壤添加比例增加到1∶1时,上述指标下降,且大豆地上部生物量反而略低于对照。综上,添加河道疏浚底泥能促进大豆生长,但添加比例以1∶2为宜,不宜超过1∶1,以避免重金属大量输入可能引起的土壤污染及对植物生长的胁迫。

复掺建筑废砂料-矿物掺合料对河道疏浚底泥透水砖性能的影响研究

将疏浚底泥、普通黏土破碎成粒径为5~10 mm和10~20 mm颗粒,废弃混凝土制成粒径为5~10 mm、10~20 mm的建筑废砂料作为骨料,与水泥和水搅拌,通过压力成型法能制成以疏浚底泥、普通黏土为主要材料的透水砖。介绍了试样的原材料和制作方法,分析了单掺建筑废砂料和复掺矿物掺合料(粉煤灰、硅灰)等疏浚底泥透水砖抗压强度和透水性能的影响因素和规律。

灞河河道疏浚底泥固化力学特性试验研究

为将灞河右岸岸坡综合治理工程中清除的河道疏浚底泥用作滨河沙坑回填处理材料,选用水泥、高分子吸水树脂(SAP)和三乙醇胺(TEA)对河道疏浚底泥进行固化改性处理,并对不同养护龄期的固化底泥进行了室内直剪试验和固结试验,探讨了固化底泥的强度与变形特征。结果表明:固化底泥的峰值抗剪强度随着水泥掺量的增加而增大,水泥与0.5%SAP复合固化的底泥抗剪强度呈减小趋势,水泥与0.03%TEA复合固化的底泥抗剪强度呈增大的趋势;随着养护龄期的延长,固化底泥的压缩系数不断减小,且水泥与0.03%TEA复合固化的底泥压缩性能优于单一水泥固化的底泥,另外10%水泥与0.03%TEA复合固化底泥的压缩系数较单掺20%水泥的固化底泥小。该研究成果可为西安浐灞生态环境整治的废弃疏浚底泥再生利用提供依据。

复掺再生粗骨料-活性矿物料疏浚底泥透水砖的制备

以河道疏浚底泥为原材料,复掺再生粗骨料-活性矿物料制备疏浚底泥透水砖,通过正交试验研究再生粗骨料、活性矿物料对疏浚底泥透水砖抗压性能、透水性能的影响。结果表明,复掺再生粗骨料和粉煤灰时,疏浚底泥透水砖的最优配合比为:河道疏浚底泥20%、黏土20%、水泥10%、再生粗骨料20%、粉煤灰15%、水15%,按此配比制得的疏浚底泥透水砖抗压强度为36.05MPa,透水系数为1.22×10^(-2)cm/s;复掺再生粗骨料和硅灰时,疏浚底泥透水砖的最优配合比为:河道疏浚底泥20%、黏土20%、水泥10%、再生粗骨料20%、硅灰15%、水15%,按此配比制得的疏浚底泥透水砖抗压强度为36.89 MPa,透水系数为1.26×10^(-2)cm/s。