水泥-粉煤灰固化/稳定重金属污染土的电阻率特性试验研究

固化/稳定法修复重金属污染土固化机制的研究方法多基于力学测试和化学分析,因而提出无损、快捷方便且经济有效的物理评价方法是目前亟待解决的关键问题。通过系统的室内试验,利用电阻率法研究了水泥-粉煤灰固化重金属污染土的微观作用机制,并建立了基于电阻率的固化铅污染土无侧限抗压强度预测模型。试验结果表明,随着养护龄期的增加,试样电阻率、孔隙水电阻率、结构因子、形状因子均显著增大,而各向异性系数则随之减小。而增加重金属离子浓度,电阻率、孔隙水电阻率以及平均形状因子明显减小,各向异性系数A则逐渐增大。扫描电镜分析结果与电阻率参数变化规律吻合,进一步验证了电阻率法揭示水泥-粉煤灰固化重金属污染土微观作用机制的可行性。此外,电阻率与无侧限抗压强度之间存在良好的线性关系,可作为评价固化土体力学性能的指标。     

NaCl侵蚀环境下水泥固化铬污染土的强度及淋滤特性

日益严重的环境污染问题导致土壤中的重金属离子越来越多,这不仅使得土的工程性质受到影响,而且有害重金属离子的渗出也会威胁人类的健康。目前常采用水泥固化技术（S/S法）来处理重金属污染土。但当地下水中富含侵蚀性盐离子时,固化后的重金属污染土会受到影响,进而改变其强度及重金属离子的滤出特性。通过系统的室内试验,对水泥固化铬污染土在NaCl溶液浸泡后的强度特性及重金属离子的滤出特性进行了研究。试验结果表明,水泥固化铬污染土的无侧限抗压强度随NaCl溶液浓度的增加而减小,而随浸泡时间的增加呈先减小后增大的趋势,浸泡7 d时最小。毒性特征沥滤试验（TCLP）结果显示,浸出液中Cr3+浓度随NaCl浓度增加而增大,随浸泡时间增加而减小;而浸出液的pH值随NaCl浓度增加而减小,随着浸泡时间的增加呈先减小后增大的趋势,浸泡7 d时最小;浸出液的pH值在4.0～5.5范围内时,Cr3+滤出量随pH值增大而减小。     

NaCl侵蚀环境下水泥固化铬污染土的强度及淋滤特性EI北大核心CSCD

日益严重的环境污染问题导致土壤中的重金属离子越来越多,这不仅使得土的工程性质受到影响,而且有害重金属离子的渗出也会威胁人类的健康。目前常采用水泥固化技术（S/S法）来处理重金属污染土。但当地下水中富含侵蚀性盐离子时,固化后的重金属污染土会受到影响,进而改变其强度及重金属离子的滤出特性。通过系统的室内试验,对水泥固化铬污染土在NaCl溶液浸泡后的强度特性及重金属离子的滤出特性进行了研究。试验结果表明,水泥固化铬污染土的无侧限抗压强度随NaCl溶液浓度的增加而减小,而随浸泡时间的增加呈先减小后增大的趋势,浸泡7d时最小。毒性特征沥滤试验（TCLP）结果显示,浸出液中Cr3＋浓度随NaCl浓度增加而增大,随浸泡时间增加而减小;而浸出液的pH值随NaCl浓度增加而减小,随着浸泡时间的增加呈先减小后增大的趋势,浸泡7d时最小;浸出液的pH值在4.0～5.5范围内时,Cr3＋滤出量随pH值增大而减小。     

水泥固化/稳定锌污染土的强度和变形特性试验研究

在不同水泥掺量不同和龄期条件下对不同Zn2+浓度的水泥固化/稳定重金属污染土(CHMS)进行了无侧限抗压强度试验。分析了CHMS的应力-应变关系和强度发展随Zn2+浓度的变化特性;采用参数（qu/qu,Zn0）对CHMS的无侧限抗压强度随龄期发展规律进行了评价;讨论了Zn2+浓度对破坏应变和变形模量的影响。结果表明,锌离子浓度对CHMS的无侧限抗压强度、破坏应变和变形模量的影响均存在“临界浓度”（0.05%）。低于“临界浓度”时,锌离子对CHMS的强度和变形发展影响不明显;高于“临界浓度”时,CHMS的强度和变形发展规律受锌离子浓度影响显著     

纳米SiO2和石灰固化滨海石油污染土试验研究

利用纳米SiO₂(nano-SiO₂,简称NS)和石灰固化滨海石油污染土,通过一系列界限含水率试验、无侧限抗压强度试验和pH试验研究了NS和石灰对滨海石油污染土固化效果的影响;通过扫描电镜试验和X射线衍射试验进行了典型改良石油污染土的微观结构和矿物学分析。结果表明：对于5%含油率的滨海石油污染土,NS-石灰联合能够显著提高石油污染土的强度,在3%石灰改良石油污染土中分别掺入1%和2%NS,石灰改良石油污染土的7d饱和无侧限抗压强度分别达到421、727 kPa,为不掺NS的3倍和5倍多。同时,NS的加入降低了单独采用石灰改良石油污染土的p H值,减小了石灰对环境的危害。扫描电镜试验和X射线衍射试验也证明,与单独掺入石灰相比,NS-石灰联合时,NS加速了石灰的水化反应,促进了水化硅酸钙的生成,使得滨海石油污染土的强度大幅提高。     

水泥固化锌污染土电阻率与强度特性研究

以标准砂及普通硅酸盐水泥为试验材料,制作水泥固化锌污染土样,进行了一系列电阻率和无侧限抗压强度试验。研究了交流电频率对水泥固化锌污染土电阻率的影响、不同含量锌离子对水泥缓凝作用的影响、锌离子含量和龄期分别对水泥土电阻率和强度的影响、电阻率与无侧限抗压强度的关系。结果表明：电阻率随电流频率的增加而明显降低,尤其当频率低于50 kHz时为甚;不同含量的锌离子对水泥土的缓凝作用影响明显,随着锌离子含量的增大,水泥土强度的充分发挥所需时间逐渐增长,但在锌离子含量为500 mg/kg时,缓凝作用表现异常;电阻率和强度均随龄期的增加而增长,随锌离子的含量的增加上下波动,电阻率在锌离子含量为50 mg/kg和500 mg/kg时出现极值,强度在锌离子含量为100 mg/kg和500 mg/kg时出现极值;在各个龄期下,电阻率与强度均呈现出很好的线性关系。     

农药污染场地土强度特性分析研究

土体受到有机氯农药污染后,不仅对人体健康、周边环境造成危害,也会导致土体工程性质发生改变。国内外对农药污染土体的研究主要集中在场地修复技术,对其工程特性评价的研究鲜有报道。本文通过室内配制不同浓度的有机氯农药污染土样,在养护龄期为1d、7d、28d、56d、90d时,进行了无侧限抗压强度试验、渗透实验,分析了污染土体抗压强度的变化规律。试验结果表明,有机氯农药污染后的土体强度随农药浓度的增加而减小,随龄期增长呈先增大后减小的趋势, 56d龄期时的抗压强度最大; 渗透系数随农药浓度的增大而减小,随龄期的增加而增大。     

赤泥复合物固化/稳定化镉污染土特性研究

赤泥是工业生产氧化铝产出的固体废渣,产量庞大且具有较强碱性的特点。尝试将赤泥作为碱性激发剂与粉煤灰、粒化高炉矿渣（GGBS）结合用于固化/稳定镉污染土,对养护7、14、28 d试样的无侧限抗压强度特性、剪切特性、重金属浸出特性和微观结构进行研究。研究结果表明：土中镉离子会降低土体强度,掺入赤泥、GGBS和粉煤灰后土体强度相应增强;镉离子初始浓度会对赤泥基固化土强度造成影响,当初始值高于临界浓度值,土体强度开始逐渐降低;土中镉浓度的增加会降低土体剪切强度和黏聚力,同时增大摩擦角;赤泥-GGBS固化土有较高的强度和较低的重金属浸出率,相较于赤泥-粉煤灰有更好的固化/稳定效果。     

植物纤维加筋固化土抗压强度和渗透试验研究

为了研究椰丝纤维和双聚高分子材料加固粉砂土的效果和机制,本文采用正交试验方法,通过掺加双聚高分子材料和椰丝纤维,针对影响加筋固化土的力学性能和渗透性的因素（椰丝纤维掺量、椰丝纤维长度和双聚材料掺量）,进行无侧限抗压强度试验和渗透试验等分析研究。研究结果表明:在粉砂土中添加双聚材料固化剂和椰丝纤维,提高了土体的无侧限抗压强度和降低了土体的渗透性。椰丝纤维含量和双聚材料掺量对试样的无侧限抗压强度影响非常显著,椰丝纤维长度对试样无侧限抗压强度的影响显著。椰丝纤维含量和双聚材料掺量对试样渗透系数的影响显著,椰丝纤维长度对渗透系数的影响不显著。当纤维掺量为0.9%,双聚材料掺量为0.375%时,试样的无侧限抗压强度最大。纤维掺量为0.9%,双聚材料掺量为0.325%时,试样的渗透系数最小。     

养护龄期和铅含量对磷酸镁水泥固化/稳定化铅污染土的固稳性能影响规律及微观机制

采用磷酸镁水泥（MPC）对铅污染土进行固化/稳定化处理。基于无侧限抗压强度试验、渗透试验和浸出试验,研究了养护龄期和铅含量对污染土固稳性能的影响规律。试验结果表明：固化土的强度随养护龄期增加而增大,渗透系数和浸出浓度减小,7 d龄期的固化土强度和浸出浓度分别为0.36 MPa、1.75 mg/L,均满足环境安全标准;铅含量对固化土的强度及渗透特性的影响均存在临界值,为500 mg/kg。铅含量低于临界值时,固化土的强度随着铅含量的增加而增加,渗透系数随着铅含量的增加而减小。浸出浓度随铅含量的增加而增加,但浸出浓度均低于浸出安全标准。压汞试验结果表明,随养护龄期的增大,固化土孔隙体积减小,铅含量不超过临界值时,固化土孔隙体积随着铅含量的增大而减小。扫描电镜试验结果表明：随着养护龄期的增加,土颗粒团聚化越明显,胶结程度加强;铅含量不超过临界值时,土颗粒团聚体增多。镁钾磷酸盐晶体（MKP）主要通过减少孔径大于0.1 ?m的孔隙体积来影响固化土的渗透特性。     

淋洗剂乙二胺四乙酸对重金属污染土工程特性的影响

以重金属铅（Pb2+）污染土和淋洗剂乙二胺四乙酸（EDTA）为研究对象,通过批次试验研究了不同浓度EDTA的淋洗对Pb2+污染土的渗透特性、持水特性、压缩特性、抗剪强度等工程特性的影响,为淋洗修复后土壤的二次利用提供参数支持。基于矿物成分、孔隙结构等微观试验,揭示了土壤工程特性变化的内在机制。研究结果表明,当淋洗剂EDTA浓度从0增加到0.15 mol/L,经淋洗修复后的污染土壤pH值从7.94下降到5.12,渗透系数降低超过一个数量级,黏聚力降低50%以上,而内摩擦角增大,持水性能提高,孔隙比从0.81下降到了0.76。微观试验的结果表明,随着淋洗剂浓度的增大,土壤中的蒙脱石、钠长石和伊利石矿物含量减少,石英矿物含量增加,其中蒙脱石含量从7.87%下降到了0.07%,而石英矿物含量增加了11.09%;淋洗后土壤单位质量进汞量由0.22 ml/g降低到0.15 ml/g,土壤总孔隙体积减少。重金属污染土淋洗修复工程在考虑重金属去除率及经济性指标的同时,还应考虑淋洗剂对土壤工程特性的弱化。     

Explorative data analysis of heavy metal contaminated soil using multidimensional spatial regression

To obtain data on heavy metal contaminated soil requires laborious and time-consuming data sampling and analysis. Not only has the contamination to be measured, but also additional data characterizing the soil and the boundary conditions of the site, such as pH, land use, and soil fertility. For an integrative approach, combining the analysis of spatial distribution, and of factors influencing the contamination, and its treatment, the Mollifier interpolation was used, which is a non-parametric kernel density regression. The Mollifier was capable of including additional independent variables (beyond the spatial dimensions x and y) in the spatial interpolation and hence explored the combined influence of spatial and other variables, such as land use, on the heavy metal distribution. The Mollifier could also represent the interdependence between different heavy metal concentrations and additional site characteristics. Although the uncertainty measure supplied by the Mollifier at first seems somewhat unusual, it is a valuable feature and supplements the geostatistical uncertainty assessment.     

污染场地土壤风险基准值构建与评价方法研究

基于对国内外土壤风险基准值和风险评价模型的调查,采用多介质暴露评价模型(MMS0ILS),分析不同国家和地区土壤风险基准值的差异性和污染场地风险评价的关键要素.选择砷和苯作为评价的目标污染物,利用最不利的场地条件,进行风险值的量化评价,分析风险值随地下水使用点到污染场地距离的远近而发生的变化.利用线性回归,建立土壤风险基准值与健康风险值的量化关系,确立土壤浓度值14.74mg/kg和1.00mg/kg作为砷和苯的土壤风险基准值.     

粒径和pH值对铬污染土稳定性能的影响规律及机制分析

采用硫酸亚铁(Fe SO_4)对铬污染土进行稳定化处理。基于浸出试验、碱性消解和改进BCR形态提取试验,研究了p H和粒径对铬污染土稳定性能的影响规律。试验结果表明,粒径和p H对铬污染土稳定性能有较大影响,随着粒径的降低,Cr(Ⅵ)、总Cr的浸出浓度和Cr(Ⅵ)含量均降低,粒径的降低可促使铬从弱酸态(F1态,活性态)向可还原态(F2态,较稳定态)转化。Cr(Ⅵ)浸出浓度和Cr(Ⅵ)含量均随着p H降低而降低,而总Cr的浸出浓度呈相反的变化规律。p H对铬形态分布存在临界值,当p H高于临界值时,随着p H的降低,稳定土中F1、F3态铬含量显著降低,F2态铬含量明显增加;当p H低于临界值时,p H的降低稳定土中F1态铬含量明显增加,F2、F3态铬含量显著降低。铬赋存形态的变化是铬污染稳定性能变化的本质原因。     

Effects of the addition of complexants and bacteria on the soil-plant transfer at metal contaminated sites

Within a series of pot experiments with substrates sampled at heavily to moderately polluted sites of past metal mining activities, it was tried to influence the soil plant transfer of metals via addition of complexants, soil bacteria and perlite. Lettuce （lactuca sativa） was chosen as a universal accumulator plant. A wide range of concentrations in the samples ensures a rather general approach. The goal was to develop a strategy to enable plant growth at metal contaminated substrates for phytoremediation purposes. One contaminated mine tailing from Shiheung/Korea was treated with EDTA, NTA, citric acid, malic acid, NaCl, citrate＋NaCl, as well as compost, to provoke effects from chemical treatment. This should yield low molecular metal complexes in the soil solution and provide a carbon source to natural soil life. Other samples from Shiheung, from Okdong mine tailings, Okdong farmland, as well as from three contaminated sites from a medieval mine tailing at Oberzeiring/Styria/Austrias were treated with Cd- adapted soil bacteria, perlite, and soil bacteria and perlite, to impose of changes in microbial life directly. Fresh mine tailings are low in microbial life and plant- available nitrogen, whereas in the contaminated Austrian medieval samples, conditions have had time to adapt for more than 600 years. In the test substrates, supply with nutrient nitrogen was low, supply with nutrient phosphorus was low to adequate, and supply with potassium and sulfate was adequate. Effects of various additives on the plant yield mainly depend on the initial nutrient status. After harvest, the soils were parted in root soils and bulk soils to recognize possible differences. The lettuce plants were parted in leaves and roots. The solids were characterized by convential methods and aqua regia digestion, as well as by a Tessier-type sequential leaching procedure. The plant samples were digested with HNO3/HClO4. Basically, sample solutions were simultaneously read for 23 elements in ICP-OES in appropriate dilutions. Various treatments result in concentration shifts in root soil, bulk soil, plant roots and plant leaves. Interpretation is not easy, but physiologically active elements or contaminants are usually more involved.     

土壤重金属生物有效性研究进展

土壤重金属污染具有巨大环境风险。笔者围绕土壤重金属元素生物有效性(可给性)概念、元素形态与有效性影响因素、有效态(可给态)实验技术,综述了国内外研究现状。土壤金属元素形态和生物有效性取决于其地球化学行为、元素成因来源、土壤理化条件(p H值、有机质、粘土矿物与化学活性矿物、土壤粒级组成等)以及植物根际效应等。选择性单步提取和连续提取是检测土壤元素形态、有效态的有效和可行方法。针对手—口是土壤铅等污染物在儿童群体暴露的重要途径,发展了生物可给态体外试验方法。土壤污染物生物有效性和可给性已成为土壤污染风险评价的重要指标参数,实验成果也为土壤污染修复提供了重要依据。     

高钙粉煤灰固化重金属污染土的工程性质试验研究

高钙粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废物,其堆放不仅需占用大量土地,而且对周围环境存在严重威胁。通过系统的室内试验,着重研究了高钙粉煤灰固化铅与锌污染土的工程性质,揭示了其作用机制,探讨了利用高钙粉煤灰固化重金属污染土的可行性。试验结果表明,土体受到重金属离子污染后其无侧限抗压强度降低,掺入高钙粉煤灰可提高土体强度,并能抑制重金属离子的滤出;污染物浓度较低时,固化污染土中的Pb2+和Zn2+均能得到有效固化,污染物浓度较高时,Zn2+的固化效果优于Pb2+。干湿循环试验结果表明,高钙粉煤灰固化污染土的强度随干湿循环次数的增加,先增大后减小;固化土体中重金属离子浓度较低时,滤出液中金属离子浓度随干湿循环次数增加而增大;重金属离子浓度较高时,滤出液中金属离子浓度基本保持不变。     

Characterization of heavy metal contaminated soils in Northern Cyprus

The Lefke region of Northern Cyprus was a site of intense copper mining and smelting activities until the 1970s, which produced large tailings. This study was initiated to characterize the heavy metal contamination of soils of the area and to assess the influence of this site on the surface seawater quality along the coastline. Soil and seawater samples were collected and analysed. Copper and arsenic concentrations exceeded the limits for 'extremely polluted' soils for some samples, which can be classified as 'polluted' by zinc, cadmium and lead. The results showed that seawater was seriously polluted by chromium, nickel and copper in the vicinity of the smelting facility. Copper and iron concentrations increased tenfold after rainfall (wet period), indicating the contribution of tailings to marine pollution. There is an urgent need for remediation treatment for the site.     

考虑温度电动淋洗法去除污染软土中铬试验研究

针对铬污染软土,自行设计了电动淋洗试验装置,开展了铬污染软土室内土柱淋洗试验,分析了试验过程中电流、电解质溶液pH的变化以及淋洗液种类、外加电压、温度对重金属铬去除特性的影响。结果表明:电动淋洗试验可以有效去除土壤中的重金属铬;相对于单一淋洗试验,用10 V电压强化淋洗试验显著提高了重金属铬去除效果,淋洗液为十二烷基苯磺酸钠（SDS）时Cr（VI）和Cr（总）去除效率是单一淋洗法的2.79,3.12倍。当电压为10 V,温度升高至45 ℃时,淋洗液为柠檬酸（CA）和草酸（OA）的各组试验表明Cr（Ⅵ）与Cr（总）去除率均相应提高;而淋洗液为十二烷基苯磺酸钠时的试验组中Cr（VI）去除率提高了5.84%,Cr（总）去除率降低了4.25%,表明升高温度使部分Cr（VI）还原成不易迁移的Cr（III）;淋洗液为草酸的试验组中升高温度时Cr（Ⅵ）与Cr（总）去除率最高,分别达到了82.08%、77.57%,分别相应提高了27.65%、26.01%。电动淋洗试验后,铬污染软土土粒结构变得更紧密,土粒之间的孔隙减小且被填充的更加密实。