冶炼渣堆周边土壤砷锑垂向迁移分布及影响因素

选取某锑冶炼渣堆填埋管控区为研究对象,综合运用化学分析、吸附动力学模型、矿物分析技术等方法研究土壤砷锑迁移分布规律及其影响因素。结果表明:土壤中砷的污染高值点可渗透至2 m以下土层;锑的污染高值点则主要分布在表层土壤;土壤砷锑含量与非特异性吸附态、特异性吸附态、非结晶态铁/铝氧化物结合态及残渣态的分布格局具有显著相关性;污染物的迁移分布由土壤多个吸附阶段共同作用影响,这与土壤黏土矿物类型相关,铁铝矿物对砷锑的吸附配位起到关键作用。

Geo-environmental and mechanical behaviors of As(V)and Cd (Ⅱ)co-contaminated soils stabilized by goethite nanoparticles modified biochar

Goethite nanoparticles modified biochar(FBC)could address the weak effectiveness of conventional biochar commonly to process heavy metal(loids)(HMs)co-contamination with different charges.However,few studies have focused on the change of soil mechanical properties after stabilization.In this study,FBC was synthesized to stabilize simultaneously arsenic(As(V))(anions)and cadmium(Cd (Ⅱ))(cations)in co-contaminated soils.Batch adsorption,leaching toxicity,geotechnical properties and micro-spectroscopic tests were comprehensively adopted to investigate the stabilization mechanism.The results showed that FBC could immobilize As(V)mainly through redox and surface precipitation while stabilizing Cd (Ⅱ)by electrostatic attraction and complexation,causing soil agglomeration and ultimately making rougher surface and stronger sliding friction of contaminated soils.The maximum adsorption capacity of FBC for As(V)and Cd (Ⅱ)was 31.96 mg g^(−1) and 129.31 mg g^(−1),respectively.Besides,the dosages of FBC required in contaminated soils generally were approximately 57%higher than those in contaminated water.FBC promoted the formation of small macroaggregates(0.25-2 mm)and the shear strengths of co-contaminated soils by 21.40%and 8.34%,respectively.Furthermore,the soil reutilization level was significantly improved from 0.14-0.46 to 0.76-0.83 after FBC stabilization according to TOPSIS method(i.e.,technique for order preference by similarity to an ideal solution).These findings confirm the potential of FBC in immobilizing As(V)and Cd (Ⅱ)of co-contaminated soils and provide a useful reference for green stabilization and remediation of HMs co-contaminated sites.

低分子有机酸对高浓度锑砷污染土壤的淋洗效率及机理研究

为研究土壤淋洗技术对锑矿区周边高浓度锑(Sb)、砷(As)污染土壤的修复效果,筛选生物降解性能良好的淋洗剂,以广西河池市南丹县某锑矿区周边高浓度Sb、As污染土壤为研究对象,考察了不同低分子有机酸及淋洗条件(浓度、固液比、淋洗时间和淋洗级数)对Sb、As淋洗效率的影响,利用Wenzel连续形态提取法比较淋洗前后土壤中Sb、As形态变化,并结合扫描电子显微镜-X射线能量色散谱(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法初步探索了淋洗去除土壤Sb、As的反应机理.结果表明:由于草酸(oxalic acid,OA)具有较强的酸性及还原性,其对Sb、As的淋洗效率最高,且在最佳淋洗条件下Sb、As淋洗效率分别可达91.18%、97.63%.高浓度污染土壤中Sb、As主要以铁铝氧化物结合态形式存在,占Sb、As总量的70%以上;OA淋洗后,土壤中结合态、残渣态的Sb、As向吸附态Sb、As转化. OA淋洗去除Sb、As的反应机理主要包括三方面:(1) OA的含氧官能团与Sb、As含氧阴离子竞争土壤颗粒中铁(氢)氧化物表面的吸附位点,发生配位交换,从而解吸出Sb、As;(2) OA的有机配体吸附在铁(氢)氧化物表面的Fe结构上,生成有机酸与Fe的络合物,破坏矿物表面结构,促进Sb、As的解吸溶解;(3)通过OA还原作用形成的Fe与S的络合物吸附在土壤颗粒表面,进一步降低Sb、As在土壤中的吸附.研究显示,在淋洗修复锑矿区高浓度Sb、As污染土壤时,可选用OA作为环境友好型淋洗剂,虽然低分子有机酸淋洗后土壤有机质、阳离子交换量增加,但土壤酸化明显、剩余重金属生物可利用性增强,因此淋洗后的土壤还需结合相应风险管控目标作进一步处理.

分步连续沉淀法对锑砷污染土壤淋洗废液的回收及净化

针对高浓度Sb、As复合污染土壤的草酸淋洗废液,研究了分步连续沉淀法回收草酸并同步净化淋洗废液的处理效果。结果表明,向淋洗废液中添加钙盐进行分步连续沉淀,当pH控制在1.4时,淋洗废液中草酸回收率为35.54%,且回收的草酸对高浓度Sb、As污染土壤的淋洗效率分别为38.39%和55.54%;当pH增加至8~9时,废液中Sb、As的去除率达99%以上。净化回收过程产生的废渣中Cd、As、Sb等重金属浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中相关限值。因此,分步连续沉淀法能在净化淋洗废液过程中同步回收淋洗剂,从而降低土壤淋洗技术的综合处理成本,减少二次污染风险,为污染土壤淋洗废液的净化处理和淋洗剂回收提供理论参考。

广西河池铅锑矿冶炼区土壤中锑等重金属的分布特征及影响因素分析

对广西河池铅锑矿冶炼区土壤重金属污染特征进行了研究。结果表明:冶炼区土壤受到较高含量的Sb、Pb污染,As、Zn和Cu也有一定程度的污染。土壤中的w(Sb)和W(As)分别为155～30439mg/kg和27～17611mg/kg。冶炼区土壤中的重金属元素的含量与距离冶炼厂的距离有密切关系,不同重金属的衰减呈现不同的特点。研究区内三种不同类型土壤中的重金属元素呈现不同的分布特征:三种不同土壤类型Pb、As、Cu、Sb的含量关系为:水稻田>菜地>荒地。元素相关性分析表明Sb、Pb、As、Cu、Cd为密切相关的一组元素,可判定它们都与冶炼厂排放密切相关。

湖南锡矿山锑矿区农用土壤锑、砷及汞的污染状况初探

通过实地采样调查和对样品进行实验室分析,研究了湖南锡矿山锑矿区采矿区、冶炼区和尾矿区附近农用土壤的锑、砷及汞的污染状况。结果表明这3个区域8个采样点的农用土壤均受到这3种重金属元素较高浓度的污染,土壤中锑、砷及汞的浓度分别为:141.92～8733.26、14.95～363.19和0.16～5.68 mg/kg,均远高于湖南土壤中这3种元素的背景值。锑与砷的平均浓度是荷兰土壤中锑、砷最大允许含量的695和2.3倍,而锑矿区农用土壤中汞的平均含量与荷兰土壤中汞最大允许含量2.2 mg/kg接近。在3个研究区域中,冶炼区的土壤中这3种元素的浓度均为最高,采矿区和尾矿区的依次减少。通过用地累积指数法评估锑矿区农用土壤中上述3种重金属污染程度发现,锑矿的开采和冶炼是矿区农用土壤受到重金属严重污染的根本原因,其中锑对土壤重金属污染的贡献最大。

广西铅锑矿冶炼区表层土壤重金属污染的分布规律

为了解铅锑冶炼活动对周边土壤的污染情况,通过实地采样调查和室内样品分析,对河池铅锑矿冶炼区周边土壤中重金属含量的空间分布规律进行了分析,并对该区重金属污染情况进行评价。结果表明:冶炼区表层土壤受到较高含量的Sb、Pb、Zn污染,As、Cd和Cu也有一定程度的污染。土壤中的w(Sb)、w(Pb)和w(Zn)分别为195～2034 mg/kg、259～2261 mg/kg和365～1033 mg/kg,分别达到背景值的4.8～33.3倍、3.4～29.7倍和1.4～3.9倍。冶炼区表层土壤中的重金属含量与冶炼厂的远近关系密切,Sb、As和Pb在0～400 m范围急剧衰减,400 m范围内Sb、As和Pb分别衰减了92.5%、95%、93.7%。在400～2400 m的2000 m区间Sb、As和Pb分别衰减了64.4%、80.9%、52.1%。Cd在200 m范围内衰减了88.7%,在200～2400 m范围没有显著变化。Sb、As、Cd和Pb在400～2400 m范围呈缓慢衰减,使得重金属的影响可达很远。Sb和Pb的衰减趋势高度相似,这对于Pb-Sb的全球迁移具有相关的意义。

悬浮液进样-氢化物发生原子荧光光谱法测定土壤中痕量砷锑硒

在原子荧光光谱法传统样品前处理的基础上，提出了悬浮液进样技术。用琼脂作为悬浮剂，水溶液作为校正曲线，对土壤标准样品和实际样品进行测定，结果令人满意，并且省去了冗长的样品化学前处理过程。检出限分别为砷0．33μg／L、锑0．13μg／L、硒0．06μg／L；相对标准偏差分别为：砷3．92％～6．32％、锑1．76％～3．11％、硒3．08％～5．54％；回收率分别为砷98．7％～105．7％、锑99．5％-103．3％和硒94．6％-107．2％。国家一级标准物质的测定结果与标准值相符，实际样品的测定值与传统消化法相比较，结果基本一致。

锑矿土壤中As和Sb的分布、形态及生物可利用性

采用微波消解-氢化物发生-原子荧光光谱法测定了晴隆锑矿区土壤中总砷和总锑,利用Tessier连续提取法分析土壤中不同形态砷和锑.结果表明,各采样点土壤As、Sb含量分别为17.98—127.85 mg·kg-1、171.93—601.59 mg·kg-1,远高于贵州省背景值;土壤中砷和锑的存在形态均以残渣态为主,其次是有机结合态、铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态,可交换态很少;土壤中生物可利用态锑占总和0.33%—1.72%,其含量为0.60—3.91 mg·kg-1,而土壤中生物可利用态砷占总和0.09%—0.57%,其含量为0.15—0.48 mg·kg-1.

喀斯特山区晴隆锑矿不同介质砷锑铋污染特征研究

以喀斯特山区锑矿冶炼厂周围旱地农田土壤、水和典型植物为研究对象,对土壤、水和植物中重金属As、Sb和Bi进行分析研究,探讨喀斯特山区晴隆锑矿冶炼As、Sb和Bi对环境介质造成的影响。结果发现:土壤表层受As、Sb和Bi污染程度不同,生物有效性Sb>As>Bi,与贵州省土壤背景值相比差异极显著(P<0.01);作为生活饮用水源的黄家洞山泉水Sb含量符合饮用安全标准;调查3种野生优势本土植物:芒萁(Dicranopteris pedata)、白茅(Imperata cylindrica)和头花蓼(Polygonum capitatum Buch.-Ham.exD.Don),发现同种植物在不同土壤条件下对重金属的积累有显著差异,芒萁和白茅可作为修复锑矿污染土壤的首选植物,头花蓼可作为修复砷污染的首选植物。

多目标生态地球化学调查土壤样品中砷硒锑有效态分析方法的商榷

以0.10mol/LNaH2PO4和0.50mol/LNaHCO3为浸提剂,试验了其对土壤样品中As、Se、Sb的浸提效果;以氢化物发生-原子荧光法(HG AFS)测定了浸提液中As、Se、Sb的含量。方法在武汉、宁镇测区应用试验表明:采用0.50mol/L的NaHCO3为As、Se、Sb的有效态浸提剂,以HG AFS法测定其含量的方案可行,检出限分别为:0.006mg/kg、0.001mg/kg、0.002mg/kg。精密度试验,6个标准样品的RSD(n=12)As、Se、Sb均≤10.15%。

贵州某锑冶炼厂周边农田土壤锑、砷污染与人体健康风险评估

本研究以贵州省独山县某锑冶炼厂周边农田土壤为研究对象,系统采集17个土壤样品,测定了土壤中Sb、As总含量,并采用生理提取试验(PBET)和简化生物可给性提取试验(SBET)两种体外胃肠模拟实验方法分析了土壤中Sb、As的生物可给态含量,基于土壤Sb、As总量和生物可给性(PBET和SBET)评估了研究区锑、砷污染土壤暴露引起的潜在人体健康风险。结果表明:研究区农田土壤锑、砷污染严重,土壤中Sb(55.63±75.59 mg/kg)和As(44.31±38.34 mg/kg)的平均含量均超过贵州省区域背景值和我国农用地土壤污染风险筛选值;土壤中SBET和PBET提取的生物可给态Sb和As含量和计算得到的生物可给性都较低,大多数样品的生物可给性低于40%。相对于元素总量,基于Sb和As生物可给性(PBET和SBET)的人体非致癌风险(HQ和HI)和致癌风险(CR)均显著降低,其中成人和儿童的非致癌风险值均降至安全值范围,但是As的致癌风险除了CR_(SBET-成人)降至安全水平,CR_(PBET-成人)、CR_(SBET-儿童)及CR_(PBET-儿童)仍处于1.0E-06-1.0E-04之间,表明As对当地成人和儿童的潜在致癌风险仍不容忽视,特别是儿童。

湖南省典型地区水田土壤锑和砷元素纵向迁移行为分析

为探讨锑(Sb)和砷(As)在土壤中的纵向迁移行为及其差异,采集湖南省典型地区水田土壤20个剖面共100个样品,对水田土壤中Sb和As的含量、垂直分布特征及其纵向迁移行为差异进行研究,为湖南省水田土壤环境影响评价和污染防控以及进一步探寻Sb和As环境行为和来源提供科学依据。结果表明:水田土壤Sb和As含量分别为1.61±1.79 mg/kg和13.48±6.57 mg/kg;Sb在表层土壤富集,Sb随深度的增加含量逐渐下降,As在土壤剖面中累积明显,随深度的增加含量逐渐上升。两者相比,As元素在水田土壤周期性氧化还原过程中淋溶释放更强烈,其纵向迁移能力也更强。Sb和As在土壤中表现不同氧化还原性质是影响其纵向迁移行为的主要因素,土壤理化性质及成土母质也在一定程度上影响了Sb、As的纵向迁移。

压实度对铁盐稳定化砷、锑污染土特性的影响及机制研究

压实度是影响铁盐稳定化砷(As)、锑(Sb)污染土环境岩土工程特性的主要因素之一。通过测定不同压实度铁盐稳定剂(PFSC)稳定化As、Sb污染土无侧限抗压强度(UCS)、As和Sb浸出浓度、渗透系数kw,研究了压实度对PFSC稳定化As、Sb污染土环境岩土工程特性的影响规律。通过工业CT扫描、X射线光电子能谱(XPS)明确了稳定化土微观孔隙特征、元素价态随压实度的变化规律。As的浸出浓度随着压实度的提高先降低后略微上升,压实度为93%时,As的浸出浓度最低;Sb的浸出浓度随着压实度的提高而降低,压实度大于85%后趋于平稳。压实度由75%提高至96%,稳定化土UCS由4.26 kPa增大至43.78 kPa。压实度由80%提高至96%,稳定化土k_(w)由1.33×10^(-7)m/s降低至2.81×10^(-9)m/s。工业CT扫描结果表明,随着压实度的提高,土体逐渐紧实,土体孔隙度由7.54%降低至5.30%。As、Sb和Fe的XPS分析结果表明,压实度增高促使As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)和Fe(Ⅲ)分别向As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)转化。揭示PFSC稳定化As、Sb污染土环境岩土工程特性参数随压实度的变化规律,能够为PFSC稳定化As、Sb污染土的工程应用和施工参数优化提供理论依据。

安徽花山尾矿库溃坝污染农田土壤中As、Sb的释放及垂向迁移特征

近年来,极端天气引发的尾矿库泄露和溃坝事故频发,导致周边农田极易遭受高重金属含量的尾矿砂污染.为进一步探讨富含重金属的尾矿砂进入土壤后砷(As)、锑(Sb)的释放及迁移行为,评估其潜在的污染风险,本研究以安徽省某小型锑金矿区周边农田为例,分析了矿区表层和剖面土壤中砷和锑的含量,并利用污染农田土壤开展了柱淋溶实验.结果表明,研究区污染农田表层土壤中As和Sb的含量分别为(141±11.4)mg·kg-1和(104±5.2)mg·kg-1,分别超过中国土壤背景值12倍和85倍,也远高于对照田表层土壤,达到重度污染水平.尽管具有相似的地球化学性质,但As和Sb在土壤垂向迁移方面表现出不同的特性.土壤中的Sb主要分布于表层,其含量随剖面深度增加逐渐降低;而土壤As含量除表层较高外(113 mg·kg-1),在60 cm深度出现一个极大值(114 mg·kg-1).这表明表层污染土壤中的As和Sb会逐渐向下迁移,并且As的迁移能力高于Sb.在不同pH和不同浓度磷溶液淋滤下,As的释放强度均明显大于Sb,不同pH溶液淋滤条件下As的最大释放浓度达到1151μg·L-1,Sb的最大释放浓度只有10μg·L-1.不同浓度磷溶液淋滤条件下As和Sb的最大淋出浓度分别为1277μg·L-1和170μg·L-1.磷肥的大量施加可以促进尾矿砂污染土壤中As、Sb的释放,增大其潜在生态风险.

氢化物发生-原子荧光光谱法同时测定土壤中的砷和锑

为了简便、快速地同时测定土壤样品中砷和锑的含量 ,样品用 HNO3- HCl(1+1)分解 ,在氢化物发生 -原子荧光光谱法测定过程中 ,研究了不同介质、酸度、还原剂质量浓度对测定结果的影响 .结果 ,砷、锑的回收率分别为95 %～ 10 1% ,91%～ 93.8% ,砷、锑的检出限分别是 0 .36 ,0 .41μg/ L.用此方法测定土壤标准样品中的砷、锑含量 。

微波消解试样-原子荧光光谱法测定土壤中砷和锑

提出了应用原子荧光光谱法测定土壤中砷和锑的含量。取一定量的试样于聚四氟乙烯消化罐中,加入盐酸-硝酸-水（3＋1＋4）混合酸于室温处理30 min,随后移入微波消解仪中按预设程序消解。于所得试液中加入一定量的硫脲-抗坏血酸混合溶液后加水定容为10.0 mL,分取上层澄清试液2 mL,注入于反应器中使其与还原剂（硼氢化钾溶液）反应。所生成的砷和锑的氢化物由氩气带入至石英原子化器中。文中详细给出了AFS仪器的工作条件,经试验求得砷及锑两元素的检出限（3S/N）均为0.050μg.L-1。在已知砷、锑量土壤试样的基础上,加入3个浓度水平的砷和锑的标准溶液后,按所提出的方法作回收试验,根据结果算得砷及锑的回收率依次在99.5%~104.0%及98.5%~99.5%之间。

石墨消解-原子荧光光谱法测定土壤中汞、砷、硒和锑的含量

取土壤样品0.25 g,以10 mL体积比3∶1∶4的盐酸-硝酸-水混合液为消解液,于120℃石墨消解3 h,每30 min摇晃1次,冷却后,用水定容至25 mL。以2 g·L^(-1)氢氧化钾-0.2 g·L^(-1)硼氢化钾混合液为汞的还原剂,5 g·L^(-1)氢氧化钾-20 g·L^(-1)硼氢化钾混合液为硒、砷、锑的还原剂,以5%(体积分数)盐酸溶液为载流,采用原子荧光光谱法测定其中汞、砷、硒和锑的含量。结果表明,汞、砷、硒和锑的质量浓度在一定范围内与对应的原子荧光强度呈线性关系,检出限(3.143s)分别为0.0005,0.008,0.002,0.007 mg·kg^(-1),低于HJ 680-2013中的检出限。分析不同类型的土壤标准样品,测定值均在认定值的不确定度范围内,测定值的相对标准偏差(n=6)均小于15%。按标准加入法进行回收试验,回收率为94.0%~103%。

铁负载生物炭对土壤中锑砷的稳定修复效果

我国锑矿区土壤锑与砷污染严重,化学稳定化是修复锑砷污染土壤的重要方法。以水稻秸秆为原材料,采用水热法制得比表面积高达33.11 m2/g的铁负载生物炭稳定材料,Fe3+的负载明显促进碳化过程,改善了生物炭的性能。铁负载生物炭对土壤中五价态锑、砷的稳定化效果明显高于三价态。水溶态As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)的稳定率分别为51.22%和58.33%,有效态As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)的稳定率分别为53.67%和52.33%。修复后土壤中非专性吸附态和专性吸附态锑、砷向弱结晶和结晶型铁铝氧化物结合态转化,从而实现锑砷的稳定。

铁锰氧化物与膨润土对锑-砷复合污染土壤的稳定化研究

通过室内土培实验,以Fe-Mn氧化物和膨润土为稳定化材料,研究材料配比、使用量同时稳定As和Sb的效果;结合稳定时间和形态分析,探讨材料的长效稳定性及作用机制。结果表明,Fe-Mn氧化物∶膨润土=4∶1的处理具有很好的稳定As和Sb的效果;当使用量为3%时,Sb和As水浸出降低率为55%和97%;随着时间的延长,As的稳定化效果未出现明显变化,而Sb的稳定化效果有所降低。形态分析结果表明,3%使用量的Fe-Mn氧化物∶膨润土=4∶1的处理使土壤中As和Sb由可交换态向残渣态转变,稳定性增强;Fe-Mn氧化物微观结构特征表明,其具有的较大比表面积和较强的氧化还原能力对As、Sb的稳定起了重要作用。因此,Fe-Mn氧化物和膨润土的优化使用,能修复As、Sb复合污染土壤。