预氧化—稳定化—固化联合修复As(Ⅲ)污染土

固化/稳定化是重金属污染土治理的最常用方法,但因为As(Ⅲ)的迁移性强,固化处理As(Ⅲ)污染土的效果欠佳。提出了As(Ⅲ)污染土的预氧化—稳定化—固化联合修复方法,首先利用Fenton试剂将土中As(Ⅲ)氧化为迁移性弱的As(Ⅴ),再用FeCl3稳定As(Ⅴ),最后通过水泥固化进一步固定As(Ⅴ)。通过无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验(TCLP)、合成沉降浸出试验(SPLP)、pH测试、连续萃取试验和光谱分析研究了联合修复的效果和机理。结果表明,Fenton预氧化能够有效提高修复效率,当Fe与As的摩尔比为1︰1、添加10%水泥时,TCLP和SPLP得到As的浸出毒性分别低至2.51,1.33mg/L,修复效率分别高达97.46%,98.53%;FeCl3能促进水泥的水化并改善固化体的孔隙结构,提高固化体的强度;修复方法可将As转化为更稳定的形态,有效降低As的潜在环境风险;大多数As可以与铁的水合氧化物结合而被固定,但随着水泥用量增加pH增加,Fe-As的结合减弱,导致部分As释放;光谱分析结果表明,联合修复可以将土中92.5%的As(Ⅲ)转化为As(Ⅴ),并通过水化硅酸钙的固封和钙矾石的离子交换将As固定。该研究为As(Ⅲ)污染土的高效修复提供了新的视角。

氧化还原电位对污染土固化体中砷浸出行为的影响

砷(As)的价态和迁移性与氧化还原电位(EH)密切相关,固化/稳定化后的As污染土处于复杂的氧化还原环境中,EH的变化可能导致固化体中As浸出风险增加,目前对EH变化情况下固化体中As浸出行为的研究尚不多见。通过半动态浸出试验研究了稳定化/固化修复后的高浓度As(Ⅲ)污染土在不同氧化还原条件下的As浸出行为,通过X射线衍射图谱(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)研究了浸出试验前后土中矿物成分和As价态的变化,揭示了相关机理。结果表明,浸出液中As的浸出总量与浸提液EH密切相关,浸提液EH越低,As浸出浓度越高;当浸提液EH为0 mV时,As的扩散系数达到3.11×10^(-13)m^(2)/s,可浸出指数达到了8.72,表明修复后的高浓度As(Ⅲ)污染土不适合在强还原性环境中堆放和再利用;XRD分析表明,随着浸提液EH降低,土中的铁氧化物/氢氧化物发生还原溶解,进一步导致As的解吸附;XPS分析表明,随着浸提液EH降低,土中的As(Ⅴ)被还原为高迁移性的As(Ⅲ),从而增加了As的潜在移动风险。该研究为高浓度As(Ⅲ)污染土的长期安全处置提供了科学依据。

粉煤灰和碳酸钙对As(Ⅲ)污染土壤上小麦产量性状及麦株As含量的影响

随着经济的发展,土壤As污染问题日益严重。采用露天盆栽试验方法,研究了在As(Ⅲ)污染土壤上,添加粉煤灰和碳酸钙对小麦成熟期产量及其性状、小麦根、茎叶和籽粒As含量的影响,并探讨了粉煤灰和碳酸钙对土壤As(Ⅲ)污染修复的有效方法。结果表明,在土壤中添加100g·kg-1的粉煤灰或1.0g·kg-1的碳酸钙能使小麦株高、结实小穗数、穗粒数、千粒重和产量增加。与对照相比,在As(Ⅲ)污染土壤上,100g·kg-1的粉煤灰处理显著地增加了小麦产量(P<0.05),极显著地降低了小麦籽粒As含量(P<0.01);1.0g·kg-1的碳酸钙处理极显著地增加了小麦的穗粒数、千粒重和产量(P<0.01),显著地降低了根中As含量(P<0.05),极显著地降低了籽粒As含量(P<0.01)。因此,在As(Ⅲ)污染土壤上,添加100g·kg-1的粉煤灰或1.0g·kg-1的碳酸钙能使小麦产量升高,籽粒As含量下降,有效地缓解As(Ⅲ)对小麦的毒害。

固废填埋场地土壤-地下水的砷污染反应运移模拟与源强识别

污染场地土壤-地下水系统中污染组分源强的精准识别是实现地下水污染高效治理与有效防控的根本前提.针对某固废填埋场地1号、3号地块地下水As(Ⅲ)浓度出现高值异常,采用统计相关分析方法分析了地下水中As(Ⅲ)与其他检出特征组分的相关关系,确定了As(Ⅲ)与PO_(4)^(3-)之间的竞争吸附反应是地下水中As(Ⅲ)污染的主要原因;随后采用表面络合模型(SCM)模拟竞争吸附反应,并建立了基于TOUGHREACT的场地土壤-地下水系统As(Ⅲ)污染组分反应运移模型;最后利用粒子群优化(PSO)算法构建了污染地块As(Ⅲ)污染的源强识别的模拟优化模型.结果显示:(1)固废中存在的磷酸盐能解释污染地块土壤不同深度As(Ⅲ)含量较背景值偏高的现象;(2)构建的土壤-地下水系统As(Ⅲ)运移模型可较好地模拟As(Ⅲ)与PO_(4)^(3-)竞争吸附反应;(3)优化识别出1号和3号地块的As(Ⅲ)污染源强分别为187.25μg·L^(-1)和192.49μg·L^(-1).研究表明,基于PSO算法的模拟优化模型具有识别精度高、计算速度快、稳定性好的特点,可用于解决此类土壤-地下水系统污染源强识别问题.