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生物炭复配矿物质钝化修复重金属复合污染土壤的研究 总被引：1，自引：1，他引：0
《土壤通报》2020,(1):195-200
选取稻壳生物炭、木屑生物炭、羟基磷灰石及蒙脱石作为钝化材料,按钝化剂5:土壤100的重量比添加到重金属复合污染土壤中,通过测定土壤重金属形态变化,研究了钝化材料修复重金属复合污染土壤的效果及其机理。结果表明:生物炭和矿物质均能有效固定土壤中重金属,其中羟基磷灰石的钝化效果最好,对土壤镉、铜和铅的固定化率分别为76.24%、74.26%和98.13%。蒙脱石的钝化效果最差。添加钝化剂后土壤重金属中的酸可提取态和可还原态向着更加稳定的可氧化态和残渣态转化,土壤重金属活性态比例下降。生物炭复配矿物质处理对土壤重金属的钝化效果介于单一生物炭处理和单一矿物质处理之间。此外,生物炭及矿物质均能有效地提高土壤pH,pH可能是影响土壤修复效果的关键因素。 相似文献
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微生物和生物炭联用对猪粪堆肥后重金属Pb和Cd的钝化效果 总被引：5，自引：2，他引：3
为探讨微生物和生物炭联用对畜禽粪便堆肥过程中重金属钝化效果的影响,该文研究生物炭(花生壳炭、木屑炭、玉米秸秆炭)与复合微生物菌剂联用对重金属Pb、Cd形态转化及钝化效果的影响。试验结果表明:9个处理高温期维持天数均达无害化卫生要求,生物炭添加比例对堆肥过程中温度变化影响显著。对Pb的钝化效果最优处理是24%花生壳生物炭和1%的菌剂(T9),可交换态分配率较堆前下降16.32%,钝化效率为74.60%。对Cd的钝化效果最优的处理是24%木屑炭和1.5%的菌剂(T3),交换态Cd与堆前相比下降7.96%,钝化效率为58.13%。统计分析结果表明,重金属Pb、Cd的钝化效果与堆肥过程中平均pH值呈显著正相关,重金属Pb的钝化效果与堆肥过程中温度平均值呈显著正相关,重金属Cd的钝化效果与有机质降解率呈显著正相关。 相似文献
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生物炭/石灰混施对重金属复合污染土壤的稳定化效应 总被引：1，自引：0，他引：1
采用室内模拟实验,以南方砷镉铅复合污染的酸性红壤为对象,利用化学钝化原理,探讨钝化材料对重金属稳定化的技术效果及应用配方,以期为砷镉铅复合污染红壤修复与安全利用提供依据。具体做法为：选择生物炭（BC）和石灰（SH）为钝化材料,以土壤重量的1%、4%为材料添加量,单一或混合施用于砷镉铅复合污染土壤,并于恒温（25℃）条件下培养60d,在实验进行至第1天、第30天、第60天时取样,测定红壤酸碱度（pH）和水溶态（Water soluble）有效砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）即WSAs、WSCd、WSPb含量,以及土壤重金属As、Cd、Pb结合态含量与占比的变化,明确生物炭石灰单/混施对重金属的稳定化效应。结果表明：生物炭/石灰无论单施或混施均能不同程度地降低土壤中水溶态WSCd和WSPb含量,钝化效率分别为33.51%～78.89%和9.05%～96.24%。而材料单施（1BC、4SH）和两者混施高用量（4BC4SH）处理,均能大幅降低土壤中有效As含量,钝化效率为10.25%～55.27%,其中以两者混施高用量（4BC4SH）处理对土壤重金属As、Cd、Pb协同钝化的效果最佳,当培养实验进行至第60天时,钝化效率依次达55.27%、76.39%和96.24%。培养后土壤中As形态由易被植物吸收的非专性吸附态、专性吸附态转化为稳定的残渣态,土壤中Cd和Pb则由活性最强的酸可提取态转化为残渣态,土壤中As、Cd、Pb的稳定化效应明显,迁移系数下降;此外,生物炭/石灰的单施及混合施用,均可导致土壤酸碱度（pH）显著提升（P<0.05）,有利于南方酸化土壤的改良。总体而言,本研究中生物炭/石灰两者混施高用量水平下（4BC4SH）土壤重金属的钝化效果最优,可实现对As、Cd和Pb复合污染红壤的稳定化修复。 相似文献
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鸡粪生物炭表征及其对水和土壤镉铅的修复效果 总被引：8，自引：4，他引：4
采用缺氧控温法,在200、400、600和800℃条件下制备鸡粪生物炭(BC200、BC400、BC600和BC800),利用比表面积及孔径分析仪(BETacceleratedsurfaceareaandporosimetrysystem)、扫描电镜(scanningelectron microscopy)、透射电镜(transmission electron microscope)、傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy)等对其理化性质和结构特征进行表征,并研究了鸡粪不同温度处理下生物炭对水体和土壤中Cd、Pb污染修复效果。结果表明,鸡粪生物炭灰分含量、pH值、BET比表面积及孔径随热解温度的升高而增加,表面出现大量无规则的孔隙结构,且以介孔为主,而生物炭产率则随温度升高而显著降低(P0.05)。鸡粪生物炭对Cd2+、Pb2+的吸附分为快速吸附和慢吸附2个阶段,Elovich模型能更好地模拟Pb2+、Cd2+的动力学过程,平衡时最大吸附量分别达到52.02 mg/g (BC600)和242.59 mg/g (BC800)。添加鸡粪生物炭显著提高了土壤pH值(P0.05),而TCLP提取态Pb、Cd含量降低,最大较对照分别降低16.5%和14.5%。与对照相比,鸡粪生物炭不同程度上降低了Pb、Cd弱酸提取态、可还原态以及可氧化态比例,其残渣态比例则分别增加了5.49%～15.14%和2.51%～6.30%。综上所述,鸡粪生物炭对重金属Pb、Cd具有较强的钝化效果。 相似文献
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为研究污泥厌氧消化过程中物理化学性质的变化对典型重金属形态转化的影响,对其农用的可行性及生物有效性进行评估,对取自某城市污水处理厂的剩余污泥进行了序批式厌氧消化实验,在试验过程中测定了污泥理化学性质,采用Tessier分步提取法提取了污泥样品中的典型重金属,并采用电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-OES）测定各形态重金属含量及总量。结果表明,厌氧消化过程中重金属的形态发生了显著变化,由不稳定态向比较稳定的残渣态和有机结合态转变,某些重金属形态与污泥理化性质如pH、碱度、VS/TS及氨氮显著相关。厌氧消化可以有效地降低污泥中重金属的潜在迁移能力和生物有效性,经厌氧消化后污泥可以更好地进行土地利用。 相似文献
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为探明不同热解温度生物炭添加对猪粪中温厌氧消化产气的影响,以400、500、600℃热解制成的麦秸生物炭（BC400、BC500、BC600）为研究对象,采用批次发酵试验,探讨了生物炭添加对猪粪中温（37±1）℃厌氧发酵产气特性的影响。研究结果表明：麦秸热解生物炭可显著（P<0.05）提高猪粪发酵系统的产气潜力和甲烷含量,其影响从大到小依次为BC600>BC500>BC400。厌氧发酵49 d期间,添加生物炭处理的产气量和产甲烷量分别为260.7~288.7 mL·g-1 VS和163.7~185.5 mL·g-1 VS,较纯猪粪处理提高了77.1%~96.1%和78.1%~101.8%。同时,添加生物炭可明显提高猪粪厌氧发酵系统的消化效率（T90）,缩短厌氧发酵的延滞期。不同热解温度麦秸生物炭对猪粪厌氧消化产气特征的影响明显不同,对畜禽养殖场沼气工程运行中的物料选择和条件优化有实际的指导意义。 相似文献
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生物质炭对单一与复合污染土壤中铜、铅、铬的钝化作用 总被引：2，自引：0，他引：2
外源投加重金属硝酸盐制得铜、铅、铬单一和复合三级污染土壤(800 mg kg~(-1)、1000 mg kg~(-1)、800 mg kg~(-1)),以热解制备的生物炭为钝化剂,根据重金属钝化率对钝化剂投加量进行优化,并通过改进的BCR(European Communities Bureau of Referent)分级提取方法研究最佳钝化剂投加量下土壤中重金属形态变化。结果表明:施入生物质炭后,单一与复合污染土壤重金属有效浓度均显著降低,确定2%和10%为单一和复合最佳投加量。最佳投加量下,单一与复合过程Cu、Pb、Cr钝化率分别为26.2%、10.9%、36.5%与12.7%、6.0%、37.6%。生物质炭的施入能促进金属离子从可交换态向残渣态和可还原态转变,比较单一与复合污染,Cu、Pb、Cr可交换态减少量分别从18.4%、20.5%、37.5%变为10.5%、18.2%、46.5%,残渣态增加量分别从138.1%、64.2%、41.6%变为37.4%、58.5%、48.2%。生物炭对土壤中Cr的钝化效果最佳,在复合污染土壤中更为明显。 相似文献
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厌氧消化作为低碳排放资源化技术之一仍面临甲烷产气量低、系统运行不稳定、难降解污染物残留等挑战,生物炭因其优良特性,在改善厌氧消化的应用中受到广泛关注。本研究利用CiteSpace软件对生物炭在厌氧消化领域中应用的研究动态进行文献计量分析,探讨该领域的研究现状、热点和发展态势。结果表明：2010-2022年,生物炭在厌氧消化领域中的应用研究发文量保持逐年增加的趋势,中国和美国是发文量最多的国家;针对不同生物炭的理化性质对其在厌氧消化中应用效果的影响、生物炭提高厌氧消化效率的机制及生物炭对厌氧消化中重金属、多环芳烃及抗性基因等污染物去除的研究逐渐成为热点;该领域的研究前沿包括量化生物炭在厌氧消化中不同机制的贡献,进一步开发修饰方法以提高厌氧消化过程中难降解污染物（重金属、多环芳烃、抗生素、抗性基因和微塑料等）的去除。 相似文献
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厌氧消化污泥化学组成及其环境化学性质 总被引：19，自引：1，他引：19
本文剖析了厌氧消化污泥主要组成分的特征和污泥的农业利用价值。认为厌氧消化污泥含较多的有机质和N、P等养分，且有机态养分中相当部分容易矿化，因此具有很好的肥料价值。污泥中所含的各种重金属是一般土壤的20～40倍，但基本未超过我国污泥农用污染物控制标准。Cd和Zn，在污泥中主要以水溶态、交换态和松结合有机态存在，活性相对较高。此外，污泥也具明显的生物毒性。 相似文献
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污泥中重金属的环境活性及生态风险评估 总被引：1，自引：0，他引：1
研究了湖南省长沙市、株洲市和常德市10个污水处理厂剩余污泥中As,Cd,Cu,Ni,Pb,Zn的含量和形态特征,并利用潜在生态危害指数法对污泥农用过程中重金属的生态风险进行了综合评价。结果表明,城市污泥中富含有机质及N,P,K等养分,然而,污泥表现为以Cd为主的多金属污染,不能直接农用。污泥中Cd含量为1.43～260mg/kg,以可还原态为主,占全量比例高于28.9%;As,Pb的可还原态,Ni,Zn的酸可溶态和可还原态,Cu可还原态和氧化态所占比例较高,表明污泥中重金属的潜在环境活性较高。风险指数评价结果表明,污泥中Cd和As是潜在的强生态风险元素;以工业废水处理为主的污水处理厂污泥重金属单因子生态风险相对较高,且综合潜在生态风险严重。 相似文献
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玉米秸秆与污泥混合热解对生物碳特性及重金属的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
利用热解装置开展不同质量比例玉米秸秆(0,25%,50%和75%)与污泥混合热解实验,分别得到4种生物炭(SCB0,SCB25,SCB50和SCB75),研究了生物炭性质、重金属(Cu,Zn,Pb,Ni,Cr,Mn和As)含量、BCR形态和TCLP浸出毒性特征,并开展潜在生态风险评估。结果表明,随着玉米秸秆添加比例的增加,生物炭产率、灰分、H/C和N/C比显著降低,p H值显著增大,生物炭芳香化程度明显提高。添加玉米秸秆与污泥混合热解可以促进重金属向更稳定的形态(F4态)转化。4种生物碳中重金属浸出均未超出GB5085.3-2007浸出毒性鉴别标准规定的限值,生态风险均明显降低至轻微风险水平,在玉米秸秆添加量为50%时达到最低风险水平,该研究为污泥与玉米秸秆资源化和无害化利用提供了理论依据。 相似文献
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PESA对污泥中铬的萃取研究 总被引：1，自引：0，他引：1
An environmentally benign biodegradable chelant,polyepoxysuccinic acid(PESA),was used to separate heavy metals from sewage sludge from the Shanghai Taopu Wastewater Treatment Plant,China,based on chemical extraction technology.The extraction of chromium(Cr) from sewage sludge with an aqueous solution of PESA was studied under various conditions.It was found that the extraction of Cr using PESA was more efficient than that using ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA) and S,S-ethylenediaminedisuccinic acid(EDDS) under similar conditions.PESA was capable of extracting Cr from the sewage sludge,and the extraction efficiency was obviously dependent on both the pH and the concentration of the chelating reagent.The extraction efficiency decreased gradually with increasing pH,and the dependence on pH decreased as the concentration of PESA increased.The extraction efficiency reached 58% under conditions of pH = 4 and a ratio of PESA to total heavy metals of 10:1.The extraction efficiency was maintained above 40% within the pH range from 1 to 7 at the high ratio of PESA to total heavy metals of 10:1.Comparing the contents of heavy metals in the sewage sludge before and after the extraction,it was found that the extracted Cr came mainly from the reducible and oxidizable fractions. 相似文献
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中国五个典型城市污水厂污泥中重金属的形态分布研究 总被引：3，自引：0，他引：3
Metal content and bioavailability are often the limiting factors for application of sewage sludge in agricultural fields. Sewage sludge samples were collected from five typical urban wastewater treatment plants in China to investigate their contents and distribution of various chemical fractions of Cu, Zn, Ni, Cr, Pb and Mo by using the BCR （Community Bureau of Reference） sequential extraction procedure. The sludges contained considerable amounts of organic matter （31.8%- 48.0%）, total N （16.3-26.4 g kg^-1） and total P （15.1-23.9 g kg^-1）, indicating high potential agricultural benefits of their practical applications. However, total Zn and Ni contents in the sludge exceeded the values permitted in China＇s control standards for pollutants in sludges from agricultural use （GB 4284-1984）. The residual fraction was the predominant fraction for Mo, Ni and Cr, the oxidizable fraction was the primary fraction for Cu and Pb, and the exchangeable and reducible fractions were principal for Zn. The distribution of different chemical fractions among the sludge samples refiected differences in their physicochemical properties, especially pH. The sludge pH was negatively correlated with the percentages of reducible fraction of Cu and exchangeable fraction of Zn. The sludges from these plants might not be suitable for agricultural applications due to their high contents of Zn, Ni and Cr, as well as high potential of mobility and bioavailability of Zn. 相似文献
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采用塑料温棚内垄式堆积污泥培养蚯蚓方式,研究了蚯蚓处理对污泥重金属的影响。结果表明,污泥经蚯蚓处理后,理化性质发生了显著的变化,污泥的pH值、有机质、总氮和总磷都有不同程度的降低;蚯蚓能吸收富集污泥中的重金属,其中对重金属Cd有较强的富集能力;蚯蚓处理使污泥中重金属含量均出现不同程度的下降,重金属Cr、Zn、Pb、Cd、Cu、Ni分别减少27.98%、31.46%、32.81%、13.85%、23.86%和22.92%。利用盆栽试验,研究了污泥施用于土壤后生菜体内重金属积累的情况,结果表明,生菜体内重金属Zn、Cu、Pb和Ni的含量为污泥处理高于蚓粪处理;Cr和Cd则分别为差异不显著和略有降低。 相似文献
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采用BCR提取法对以污泥和花生壳为原料制备的活性炭进行重金属形态分析,利用原子吸收法测定污泥热解前后Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的不同形态含量。结果表明,污泥中Zn的含量最高,Zn和Cu的含量超过了污泥农用标准。热解可使污泥中的可溶解态和可还原态重金属转化为性质稳定的残渣态重金属,在此基础上,利用重金属潜在生态风险指数法（IR）对污泥活性炭的重金属潜在生态风险进行评价,结果得出花生壳添加量为20%,热解温度为600℃条件下,制备出来的活性炭风险最小。同时证实Cd的潜在生态风险系数较大,在利用时应引起足够的重视。 相似文献
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为探究城市污水厂离心脱水污泥改良沙土对重金属及营养成分迁移转化的影响,利用掺混量为15%的污泥改良沙土作为0—20 cm土层土壤,通过饱和淋洗的方式分析了重金属及营养成分在土层中含量及形态转化,揭示了土层中重金属及营养成分迁移转化规律。结果表明:从重金属总量来看,试验淋洗10次后,土壤表层Cu,Pb,Zn,Cr滞留率较高,分别为78.57%,78.72%,86.35%,76.61%,Ni滞留率较低,为40.37%。但随着淋融次数的增加,重金属都存在一定淋失或向下层土壤迁移的风险;从重金属形态来看,各重金属Ni,Zn,Cr,Cu,Pb活性系数（MF）分别为1.657,0.531,0.265,0.113,0,由此可以得出,Ni,Zn在土壤环境中性质不稳定,Cr,Cu性质较为稳定,Pb最为稳定;改良沙土中氮磷营养元素在淋洗后含量下降,氮的流失率为39.36%,磷的流失率为18.67%,氮素较磷素易发生流失,下层沙土氮提升量高于磷。 相似文献
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通过野外采样和实验室分析,在分析土壤基本理化性质的基础上,重点研究宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤中重金属元素的含量和形态特征,并进行了污染评价。结果表明,宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤中Cu、Pb、Zn、Mn、Co、Ni、Cr的平均含量分别为31.8、41.3、102.6、704.6、14.4、37.4、83.2mg·kg-1,均高于陕西省和全国土壤元素背景值,尤其是Cu、Pb和Zn。土壤中Cu、Zn、Ni和Cr主要以残余态的形式存在,Pb、Mn和Co主要以可还原态和残余态的形式存在,重金属的迁移顺序为Mn（63.91%）〉Pb（60.08%）〉Co（51.70%）〉N（i37.12%）〉Zn（32.09%）〉C（r30.58%）〉Cu（19.95%）,其中,Mn、Pb和Co有50%~65%可以发生迁移,易被生物体利用,危害较大。评价结果表明,宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤主要受到了Pb的轻度污染。 相似文献
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Sequential extraction was utilized for partitioning Cd, Cr, Ni, and Zn, in soil and sludge samples into five operationally-defined fractions: exchangeable, bound to carbonates, bound to Fe-Mn oxides, bound to organic matter and residual. The highest amounts of Cd, Ni, and Zn, expressed as per cent of the total, were found in the Fe-Mn oxide fraction of the sewage sludge. Chromium was significantly associated with the organic fraction of the sludge. The residue was the most abundant fraction for all metals studied in the untreated soil, and for Cd and Ni in the sludge-treated soil. The concentration of exchangeable Cd and Cr was relatively low in the untreated soil and did not change much after sludge application, whereas the concentrations of exchangeable Zn increased about 50 times and the concentrations of exchangeable Ni doubled in the sludge-treated soil. The lysimetric experiment revealed an increase in Zn and Ni uptake by ryegrass and in the percentage of metals leached from the soil profile after massive sludge application. In contrast only negligible changes were observed for Cd and Cr. The assumption that mobility and biological availability are related to metal speciation was confirmed by the agreement between the distribution pattern of Cd, Cr, Ni and Zn in the soils, the uptake of the metals by plants and their capacity for leaching out from the soils. 相似文献