金山湖底泥重金属稳定化处理效果及机制研究.pdf
《金山湖底泥重金属稳定化处理效果及机制研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金山湖底泥重金属稳定化处理效果及机制研究.pdf（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
金山湖底泥重金属稳定化处理效果及机制研究周雪飞1,张亚雷1*,章明1,朱洪光2,李建华1,赵建夫2（1?
同济大学环境学院长江水环境教育部重点实验室,上海?
200092;2?
同济大学污染控制与资源化国家重点实验室,上海?
200092）摘要:
采用氧化钙和过氧化钙及二者混合物对底泥中的重金属进行稳定化试验,研究了稳定化后底泥中重金属迁移情况,并对底泥重金属稳定化技术的机制进行初步探讨.酸雨淋溶试验结果表明,底泥经CaO、CaO+CaO2、CaO2稳定化后,pH=2?
9时,Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为96、97和93mg?
kg,而空白试验中Zn迁移至第6层,首层迁移量为128mg?
kg;pH=5?
0时,Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为87、90和89mg?
kg,而空白试验中Zn迁移至第5层,首层迁移量为112mg?
kg.这说明稳定化底泥中Zn的迁移速度和首层迁移量均有降低,3种稳定化药剂能够降低其在土壤中的迁移能力;淋溶液pH值对Zn的迁移能力有影响,pH较高能够减缓Zn在土壤中的迁移速度,降低其首层迁移量;Ni和Cd的酸雨淋溶试验也可得出同样结论.重金属稳定化机制试验结果表明,经上述3种药剂稳定化处理后,底泥pH值由6?
76分别上升到8?
33、8?
15和8?
21,TOC含量分别降低5%、10?
9%和13?
1%;Zn、Ni和Cd的稳定态含量分别增加10?
6%、1?
7%和4?
5%,这是导致重金属迁移能力下降的主要原因;由此可见,3种药剂对同一金属的稳定化作用无明显差异;从不稳定态向稳定态转化的比例来看,稳定化药剂对不稳定态金属的稳定能力次序为:
ZnCdNi.关键词:
底泥;重金属;稳定化;土柱试验中图分类号:
X131?
2?
文献标识码:
A?
文章编号:
0250?
3301（2008）06?
1705?
08收稿日期:
2007?
06?
27;修订日期:
2007?
09?
17基金项目:
国家高技术研究发展计划（863）项目（2003AA06011000?
4?
02）;国家科技支撑计划项目（2006BAJ08B00）作者简介:
周雪飞（1971）,女,博士,副教授,主要研究方向水处理理论与技术等,E?
mail:
*通讯联系人,E?
mail:
zhangyaleiEffectandMechanismofHeavyMetalStabilizationTreatmentofSedimentinJinshanLakeZHOUXue?
fei1,ZHANGYa?
lei1,ZHANGMing1,ZHUHong?
guang2,LIJian?
hua1,ZHAOJian?
fu2（1?
KeyLaboratoryofYangtzeWaterEnvironmentofMinistryofEducation,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;2?
StateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourceReuse,TongjiUniversity,Shanghai200092,China）Abstract:
Theheavymetalstabilizationtreatment（bymixtureofCaO,CaO2,CaOandCaO2）ofsedimentinJinshanLakewereinvestigatedthroughsoilcolumnexperiment,includingthetransportandtransformationofheavymetalinsedimentafterstabilization,andthemechanismofheavymetalstabilizationtreatmenttechnology.InthesimulatedacidrainexperimentunderapHof2?
9,ZninthesedimentstabilizedbyCaO,CaO+CaO2,CaO2,respectively,transferredtothethirdlayerwiththefirstlayer?
smigratingquantitiesof96,97and93mg?
kg,whileinanotherexperimentunderapHof5?
0,Zntransferredtothethirdlayerwiththefirstlayer?
smigratingquantitiesof87,90and89mg?
kg,respectively.IntheblankexperimentsunderpH2?
9and5?
0,Zntransferredtothesixthandfifthlayerwiththefirstlayermigratingquantitiesof128and112mg?
kg,respectively.Theaboveresultswereconcludedtobe:
?
bothmigratingvelocityandfirstlayer?
smigratingquantityofZndecreasedinstabilizedsediment;thethreetestedwayscouldreduceitmigratingcapabilityinsoil;!
pHofleachedsolutioncouldaffectthemigratingcapabilityofZnandhighPhwouldleadtothedecreaseofZninsoil.ForNiandCd,thesimilarconclusioncouldalsobegained.TheresultsofmetaltransportingmechanismexperimentswithCaO,CaO+CaO2,CaO2showedthat:
?
pHofthesedimentincreasedfrom6?
76to8?
33,8?
15and8?
21;TOCcontentdecreasedwitharangeof5%,10?
9%and13?
1%;!
fixednesspartcontentsofZn,NiandCdincreased10?
6%,1?
7%and4?
5%,respectively,whichistheimportantreasonleadingtothedecreaseofmetaltransportingcapability.Thetransformationproportionofheavymetalfromlabilizationtostabilizationshowedthatthestabilizationcapabilityofheavymetalfollowedthesequence:
ZnCdNi.Keywords:
sediment;heavymetal;stabilization;soilcolumnexperiment?
水体底泥污染是一个世界范围内的环境问题1,各种污染物在底泥中不断累积富集,导致底泥受到严重污染,底泥中的重金属、难降解有机物（POPs）等污染物的浓度往往要比上覆水体中相应污染物的浓度高几个数量级2.因此,底泥的安全处置问题受到世界各国的普遍关注35.20世纪90年代后,欧、美等国家陆续开展疏浚前污染底泥的生态风险评价工作6,根据污染底泥的毒性和危害采取环保疏浚及相应的处置措施以避免对环境造成二次污第29卷第6期2008年6月环?
境?
科?
学ENVIRONMENTALSCIENCEVol.29,No.6Jun.,2008染7.目前,国际上对清除后的污染底泥的处置技术主要有堆存封闭法、污染泥集装化、生物修复和资源化8,9等,并鼓励在可能的条件下使污泥处置与综合利用相结合.疏浚底泥的资源化和综合利用是该方向研究的热点,如将底泥用作土壤调节剂、制砖10,11和用作土壤和生产水泥的原材料12等.其中受污染底泥的土地利用具有市场需求量大、技术要求低、环境安全等优势,将成为受污染底泥消纳的出路.由于底泥中重金属进入土壤后很难去除,还可以通过植物吸收或通过渗滤作用渗入地下水中,进而危害人类的健康,因此必须采用适当方法降低污泥中重金属的含量13.底泥的重金属稳定化技术大多借用污泥处置或者土壤修复方面的经验和技术,如水泥固化技术14、石灰固化技术15、药剂稳定化技术1619等.药剂稳定化是利用化学药剂使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程.现有研究表明,氧化钙对含铬稳定化效果较好,稳定后铬的浸出浓度远小于国家允许浸出标准20;石灰稳定化工艺可有效降低污泥中铅、镉、铬、铜、锌等的浸出浓度21,而过氧化钙由于其碱性和氧化性对废水中铅、镉、铜等重金属离子去除率高达99?
9%22.与固化方法相比,药剂稳定化技术可以在实现废物无害化的同时,做到废物少增容或不增容.因此,开发高效的化学稳定化药剂技术,已成为底泥重金属稳定化的重点方向.本试验以镇江金山湖底泥为研究对象,采用氧化钙和过氧化钙及二者混合物对底泥中的重金属进行稳定化试验,通过稳定化后重金属迁移情况来评价技术的效果,并对底泥重金属稳定化技术的机制进行初步研究,以期为镇江金山湖底泥资源化利用提供技术支持和理论依据.1?
材料与方法1?
1?
实验材料试验底泥取自金山湖生态修复示范区,利用抓斗采泥器采集表层10cm.背景土壤采自上海杨浦区某建筑工地表层土壤.土壤和底泥取少量在实验室内自然风干,碾磨,过100目筛,分析其各理化指标（表1）.1?
2?
实验装置用土柱装置模拟土壤中重金属的迁移,如图1所示.柱体为圆形有机玻璃柱,高55cm,内径6?
5cm,外径7?
5cm,柱体下端同聚乙烯法兰片粘接在一起.托底为15cm15cm正方形聚乙烯塑料板,厚度5mm,板四角各有支撑,在板上中心部分6?
5cm直径范围内沿不同半径长度的圆周上打直径2mm的孔洞,实验中产生的渗滤液可通过小孔流出.用螺丝将法兰片与托底连接在一起,在二者之间放置橡胶垫圈,以增加装置的紧密性.表1?
底泥及背景土基本性质Table1?
Basicpropertiesofsedimentandcontrastsoil理化性质表层土壤底泥pH8?
236?
74TOC?
%0?
492?
54TN?
mg#g-11?
263?
92TP?
mg#g-11?
052?
56Zn?
mg#kg-159?
2274?
2Ni?
mg#kg-113?
938?
5Cd?
mg#kg-10?
924?
8图1?
土柱装置Fig.1?
Experimentalinstallationpictureofsoilcolumn1?
3?
试验方法1?
3?
1?
土柱试验根据镇江市年降水量和酸雨组成特点,模拟1a酸雨降水,设计淋溶量为3500mL,pH值为5?
0,考虑到地表径流pH为2?
9,酸雨主要离子为SO2-4NO-3=31（摩尔浓度比值）,模拟酸雨通过分析纯硫酸和硝酸的混合溶液调节去离子水的pH值配置而成.用去离子水将有机玻璃柱冲洗干净,在底部垫上1层滤纸,然后在其上平铺1层细沙.将风干过2mm筛的建筑工地土壤,装入土柱中,用去离子水浸泡,压实土柱,不断重复此过程直到土柱高度
升级会员 