检索结果-南通市图书馆

作者：彭子乐贵州大学

学位级别：硕士

贵州省黔西南滥木厂汞铊矿是西南地区具有代表性的多金属矿区,在矿山开采过程中产生大量含有高毒性重金属（如Hg、As、Sb和Tl等）的汞铊矿废弃物,露天堆积的废弃物在长期雨水的淋滤冲刷或浸泡作用下,持续产生具有多金属复合污染的特殊... 详细信息

贵州省黔西南滥木厂汞铊矿是西南地区具有代表性的多金属矿区,在矿山开采过程中产生大量含有高毒性重金属（如Hg、As、Sb和Tl等）的汞铊矿废弃物,露天堆积的废弃物在长期雨水的淋滤冲刷或浸泡作用下,持续产生具有多金属复合污染的特殊酸性矿山废水,由此引发了周边农田水体的严重环境污染,继而通过食物链威胁当地居民的身体健康,因此厘清汞铊矿废弃物浸出液的污染特征,并对其污染效应进行治理与评价尤显迫切。而关于汞铊矿废弃物浸出液的污染特征、复合净化及其生物效应的系统性研究鲜见报道,本文以黔西南滥木厂汞铊矿废弃物为研究对象,解析静态浸泡、水平振荡、动态淋滤对汞铊矿废弃物浸出液污染特征的影响,揭示由O和Fe（III）营造的不同氧化环境对汞铊矿废弃物中重金属释放规律的影响;在此基础上研究常见大型湿地植物（美人蕉）凋落物和具有富氮富磷高活性微生物特性的生物有机质（牛粪）,联合喀斯特地区最常见的具有富钙及连续产碱特性的天然矿物（碳酸盐岩）对汞铊矿废弃物浸出液中重金属含量变化（复合净化作用）的影响,最后以三叶草种子和甘蓝种子作为生态修复及土地复垦的代表性植物、以发光细菌为受试生物,从汞铊矿废弃物浸出液净化前后对植物种子萌发和发光细菌的生物效应差异方面,评价以上生物质（牛粪及美人蕉凋落物）联合天然矿物（碳酸盐岩）净化汞铊矿废弃物浸出液的实际效果及其可行性,相关结果可为汞铊矿废弃物浸出液的污染治理及生态净化提供理论参考与技术支撑。取得的主要研究结果如下:（1）动态淋滤和强氧化环境明显促进汞铊矿废弃物中硫酸根和重金属的释放。动态淋滤能明显促进汞铊矿废弃物中硫酸根和高毒性重金属（Hg、As、Sb和Tl）的释放,且初次淋溶的重金属含量最高,随着淋滤次数增加,硫酸根和重金属的浸出浓度逐渐减小,水平振荡和静态浸泡方式浸出的重金属浓度相对较低,但持续过程长,最后达到浸出平衡。Fe溶液和富氧去离子水（O）能有效促进SO、Hg、As、Fe的释放,表明SO、Hg、As、Fe在强氧化环境中更容易迁移,且环境的氧化性越强,重金属释放程度越大,具体表现为1000 mg/L Fe>500 mg/L Fe>O。Fe溶液会抑制Tl和Sb的释放,但在动态淋滤条件下,Fe不再抑制Tl和Sb的释放。（2）生物质-矿物材料可有效去除汞铊矿废弃物浸出液中的重金属,并提高溶液的p H、降低Eh。生物质-矿物材料在反应4～8 h后达到平衡,其中矿物材料（碳酸盐岩）净化效果最好,生物质（牛粪和美人蕉凋落物）净化效果较差。汞铊矿废弃物浸出液中Hg和Sb的浓度分别为4.40μg/L和3.99μg/L,生物质-矿物材料净化后,Hg和Sb均未检出;碳酸盐岩、牛粪和美人蕉凋落物分别对As的去除率为95.64%、78.6%和87.15%;对Tl的去除率分别为82%、56.88%和59.88%;对Fe的去除率为99%、88%和58.82%。在生物质-矿物材料加入10 min之内,汞铊矿废弃物浸出液的p H迅速上升并根据加入物质的不同而表现出不一样的变化,最终美人蕉凋落物的p H稳定在4.5左右,其余试验组的p H稳定在7左右。（3）生物质材料、矿物材料去除汞铊矿废弃物浸出液中的重金属机理不同。生物质-矿物材料去除重金属都不是以物理吸附为主导,生物质（牛粪及美人蕉凋落物）具有丰富的官能团,对比生物质与汞铊矿废弃物浸出液反应前后的傅里叶红外光谱图,发现大量的官能团发生偏转,如羟基和羧基等,这些官能团与重金属离子发生离子交换、化学吸附、配位、静电等反应,从而去除重金属。而天然矿物（碳酸盐岩）主要是与金属离子发生中和沉淀反应,然后通过吸附作用去除水中重金属离子。（4）未净化的汞铊矿废弃物浸出液严重抑制种子萌发和发光细菌的相对发光强度。汞铊矿废弃物浸出液培育三叶草和甘蓝种子时,其发芽率分别为17.25%与0%;与发光细菌反应时,发光细菌相对发光强度为22.02%,说明未净化的汞铊矿废弃物浸出液对三叶草种子、甘蓝种子和发光细菌的毒性作用很强,且对甘蓝种子的毒害程度明显大于白三叶草种子,可能是因为白三叶草属于当地的优势植物,对污染物的应激能力和降解能力相对较好。（5）经生物质-矿物材料处理后的汞铊矿废弃物浸出液对种子萌发和发光细菌的相对发光强度有显著性区别。处理液会对植物种子产生不同程度的抑制作用,稀释后的处理液能有效促进植物种子的萌发与生长;单一处理液（碳酸盐岩、牛粪及美人蕉凋落物）对发光细菌的相对发光强度抑制程度较大,复合处理液（碳酸盐岩加美人蕉凋落物、碳酸盐岩加牛粪、牛粪加美人蕉凋落物及碳酸盐岩加牛粪加美人蕉凋落物）对发光细菌的相对发光强度抑制率较小,且稀释浓度为25%时会促进发光细菌的相对发光强度。

关键词：汞铊矿废弃物重金属污染特征生物质-矿物材料生物效应

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汞铊矿废弃物中典型重金属的原位固持及生境改良研究

汞铊矿废弃物中典型重金属的原位固持及生境改良研究

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作者：伍建业贵州大学

学位级别：硕士

贵州省黔西南兴仁市回龙镇滥木厂汞铊矿区已停止开采多年,但矿区周围至今仍受到多种重金属污染的困扰。大量裸露的汞铊矿废弃物中的汞、砷、锑、铊等重(类)金属在各种生物或非生物因子的影响下持续释放到周边环境当中,造成当地汞、砷、... 详细信息

贵州省黔西南兴仁市回龙镇滥木厂汞铊矿区已停止开采多年,但矿区周围至今仍受到多种重金属污染的困扰。大量裸露的汞铊矿废弃物中的汞、砷、锑、铊等重(类)金属在各种生物或非生物因子的影响下持续释放到周边环境当中,造成当地汞、砷、锑和铊等多金属复合的严重污染,增加了周边居民的健康风险。对于此类具有高毒性、高污染性、高迁移性的多金属复合污染物特性的汞铊矿废弃物中典型重金属的原位固持及生境改良的研究目前鲜有报道。因此,本研究以贵州省黔西南兴仁市回龙镇境内堆弃的大量汞铊矿废弃物为研究对象,在分析了汞铊矿废弃物污染特性的基础上,利用植物凋落物、水产养殖固体废弃物、磷尾矿的资源属性,选择大型禾本科草本植物巨菌草(Pennisetum giganteum ***)凋落物、高蛋白阔叶落叶乔木构树(Broussonetia papyrifera)凋落物、高氮高磷高生物活性的水产养殖固体废弃物和高钙高产碱活性的天然矿物磷尾矿作为复合改良剂和天然钝化剂,并联合种植巨菌草对汞铊矿废弃物进行典型重金属的原位固持和生境改良研究。探讨在自然情况下,四种天然改良剂单独及联合作用对汞铊矿废弃物理化性质的影响、对汞铊矿废弃物中典型重金属(Hg、As、Sb、Tl)的原位固持以及生境改良情况。相关研究结果可为汞铊矿废弃物中典型重金属的原位控制及堆场环境的无土快速生态修复提供理论参考和技术支撑,也可为水产养殖固废及磷尾矿的资源化处置提供理论依据及工程实践经验。取得主要研究结果如下:(1)改良剂联合植物对修复可明显改善各实验组淋滤液的理化性质并有效控制典型重金属污染物的溶出。与对照组相比,各实验组p H从酸性上升至弱碱性,EC和Eh不同程度降低,TOC含量大幅提高;各实验组中淋滤液中Tl和As(第Ⅲ、Ⅳ阶段)含量分别下降了9.11%～100%和2.32%～91.87%;Sb含量仅在TSL组中降低,降幅为14.57%。(2)改良剂联合植物修复对汞铊矿废弃物的理化性质改善效果良好。相比于CK组,各实验组p H上升至弱碱性,有效氮、有效磷、速效钾和有机质分别是CK组2.58～25.43倍、1.36～14.79倍、2.24～17.36倍和1.02～5.04倍。(3)改良剂联合植物修复丰富了汞铊矿废弃物中的微生物群落。各实验组中Ace和Chao指数分别是CK组的2.49～4.19倍和2.30～4.02倍,其中TJGS组Ace指数最高,其次为TJGSL组,TJGSL组Chao指数最高,其次为TJGS组;同时TJGSL组Shannon指数最高,是CK组的1.50倍,综合来看TJGSL组微生物群落丰度最高。(4)改良剂联合修复后,各实验组巨菌草株高、干重和叶绿素都有不同程度增加。相比于种植前,TS组株高最大增高了57.23 cm;TJGSL组干重最大增加了49.08 g;除TJ组、TL组和TG组外,其余各实验组总叶绿素均大于T组;与T组相比,TL组、TG组、TJGSL组和TJGS组SOD活性增加,TG组、TL组和TSL组POD活性增加,各实验组CAT活性均高于T组。(5)巨菌草对汞铊矿废弃物中不同种类重金属富集存在差异。各实验组中巨菌草对汞铊矿废弃物中典型四种重金属富集情况表现为:Tl>As>Sb>Hg,其中TJ组Hg和As含量最高分别为48.23μg/kg和1.32 mg/kg;TG组Sb含量最高为121.85μg/kg;TJGSL组Tl含量最高为6.22 mg/kg。由上述结论可知,通过向汞铊矿废弃物中添加富含氮、磷、钾等营养元素的水产养殖固体废弃物,富含大量碳酸盐及微量元素的磷尾矿,富含纤维素、高蛋白的巨菌草和构树凋落物,在改善植生环境的基础上种植巨菌草进行联合修复后,对汞铊矿废弃物的生境改良及其中典型重金属的原位固持效果明显,能够为汞铊矿废弃堆场重金属污染治理提供相应的科学理论依据及工程实践经验。

关键词：汞铊矿废弃物重金属生境改良重金属原位固持联合修复改良剂

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汞铊矿废弃物中典型重金属的高效脱除及脱除液的净化研究

汞铊矿废弃物中典型重金属的高效脱除及脱除液的净化研究

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作者：罗鉴贵州大学

学位级别：硕士

贵州省黔西南兴仁市滥木厂汞铊矿废弃物是由汞铊矿采选冶过程中废弃的大量尾矿、围岩和冶炼废渣组成的复杂多相、多重金属复合体系。这些大量露天堆存的汞铊矿废弃物在长期的风化淋溶作用下,持续不断的向周边环境释放高浓度高生物毒性... 详细信息

贵州省黔西南兴仁市滥木厂汞铊矿废弃物是由汞铊矿采选冶过程中废弃的大量尾矿、围岩和冶炼废渣组成的复杂多相、多重金属复合体系。这些大量露天堆存的汞铊矿废弃物在长期的风化淋溶作用下,持续不断的向周边环境释放高浓度高生物毒性的典型重金属,如砷（As）、锑（Sb）、汞（Hg）、铊（Tl）等,对当地生态环境及居民健康带来巨大威胁。传统的汞铊矿废弃物堆场污染治理方式主要采用在堆场表面覆土后进行植草复绿,以实现阻控重金属元素的释放及扩散,但并未对汞铊矿废弃物中典型重金属进行有效脱除或固持。在雨水长期淋溶下,含有高浓度高生物毒性典型重金属的淋滤液（如As、Sb、Hg、Tl等）未经净化渗流至地表水、地下水和周边农田土壤,造成严重的环境污染。因此,如何对汞铊矿废弃物中高浓度高生物毒性的典型重金属（As、Sb、Hg、Tl）进行高效脱除及对脱除液中的重金属进行深度净化是矿山劣境生态治理和修复的重要方向。为此,本文在课题组前期对汞铊矿废弃物中典型重金属（As、Sb、Hg、Tl）含量和形态研究的基础上,以汞铊矿废弃物“碱化-氧化-酸化”联合脱除典型重金属为工艺方案,依序高效脱除废弃物中的As、Sb、Hg、Tl,并采用联合沉淀法净化脱除液中溶解态的As、Sb、Hg、Tl,实现汞铊矿废弃物中典型重金属无害化处理,达到消减污染源的目的。相关研究结果可为汞铊矿废弃物中重金属的高效减量及后续生态修复提供理论参考及技术支撑。研究结果如下:（1）“碱化-氧化-酸化”联合脱除可实现汞铊矿废弃物中As、Sb的无害化处理。在“碱化”脱除部分,脱除As、Sb的最佳工艺条件为:样品粒径汞铊矿废弃物中As的脱除率为73.41%,Sb的脱除率为39.86%。在以上条件下进行汞铊矿废弃物中As、Sb的循环脱除实验,四次循环脱除后,汞铊矿废弃物中As的脱除率为92.03%,Sb的脱除率为60.21%,基本实现了废弃物中As、Sb的无害化处理。（2）“碱化-氧化-酸化”联合脱除可实现汞铊矿废弃物中Hg的无害化处理。在氧化脱除部分,脱除Hg的最佳工艺条件为:氧化脱除剂（Na Cl O）8%、固液比为1:7、脱除温度40℃、脱除时间4 h、搅拌速率12 r/s。在该最佳工艺条件下,Hg的脱除率达到64.47%。四次循环脱除后,汞铊矿废弃物中Hg的脱除率为84.79%,基本实现了废弃物中Hg的无害化处理。（3）“碱化-氧化-酸化”联合脱除可实现汞铊矿废弃物中Tl的无害化处理。在酸化脱除部分,脱除Tl的最佳工艺条件为:酸化脱除剂（HSO）浓度0.3mol/L、脱除时间4 h、脱除温度50℃、固液比1:10、搅拌速率10 r/s。在最佳工艺条件下,Tl的脱除率可达75.40%。四次循环脱除后,汞铊矿废弃物中Tl的脱除率为87.75%,基本实现了废弃物中Tl的无害化处理。（4）联合沉淀法可有效去除脱除液中溶解态的As、Sb。碱化脱除液中溶解态的As、Sb在p H=13.31（原脱除液）、沉淀剂用量10%、沉淀时间2 h的条件下,NaS·9HO、Ca（OH）?和Fe SO·7HO分别去除了脱除液中99.93%、100%、100%的As;NaS·9HO和Fe SO·7HO分别去除了脱除液中100%、96.97%的Sb,实现了脱除液中溶解态As、Sb的净化。（5）联合沉淀法可有效去除脱除液中溶解态的Hg。氧化脱除液中溶解态的Hg在p H=7、沉淀时间10 min的条件下,10%用量的NaS·9HO、KFe O分别去除了97.75%、98.41%的Hg,实现了脱除液中溶解态Hg的净化。（6）联合沉淀法可有效去除脱除液中溶解态的Tl。酸化脱除液中溶解态的Tl在p H=11、沉淀时间10 min的条件下,0.5%用量的NaS·9HO、KFe O分别去除了100%、99.20%的Tl;20%用量的Fe SO·7HO去除了100%的Tl,实现了脱除液中溶解态Tl的去除。综上,利用“碱化-氧化-酸化”联合脱除工艺可依序高效的脱除汞铊矿废弃物的As、Sb、Hg、Tl,实现了废弃物重金属的无害化处理。采用联合沉淀法对脱除液中重金属进行深度净化,可去除脱除液中溶解态As、Sb、Hg、Tl。通过以上工艺,完成了汞铊矿废弃物中典型重金属的无害化处理,达到消除污染源的目的。

关键词：汞铊矿废弃物重金属高效脱除脱除液净化脱除率

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改良剂与植物联合修复对汞铊矿废弃物重金属淋溶释放行为及微生物群落结构的影响

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环境工程学报 2023年第9期17卷 3054-3065页

作者：罗鉴吴永贵罗有发朱鑫维彭小裕郑煜贵州大学资源与环境工程学院贵阳550025 贵州喀斯特环境生态系统教育部野外科学观测研究站贵阳550025 贵州省劣境生态修复技术工程研究中心贵阳550025

为探究改良剂赤泥(富铁铝的工业废弃物)与鱼粪(富氮磷的有机质)作为改良剂结合2种典型先锋速生植物(巨菌草和黑麦草)对汞铊矿废弃物中典型重金属(Hg、As、Sb、Tl等)淋溶释放的原位控制效果,通过150 d淋滤实验,考察了单一改良剂、混合改... 详细信息

为探究改良剂赤泥(富铁铝的工业废弃物)与鱼粪(富氮磷的有机质)作为改良剂结合2种典型先锋速生植物(巨菌草和黑麦草)对汞铊矿废弃物中典型重金属(Hg、As、Sb、Tl等)淋溶释放的原位控制效果,通过150 d淋滤实验,考察了单一改良剂、混合改良剂及改良剂联合植物对汞铊矿废弃物和淋滤液理化特征、重金属淋溶释放规律及微生物群落结构的影响。结果表明,添加鱼粪和赤泥结合植物种植能显著抑制汞铊矿废弃物中As、Tl和Sb的释放,同时显著促进废弃物中Hg的溶出(P汞铊矿废弃物中养分有所提高,相较于对照组,各处理组废弃物pH由3.87升至5.56~6.78,速效钾(AK)含量是对照组的5.60~8.75倍,有机质(OM)由对照组的0.64 g·kg^(−1)增至2.50~3.14 g·kg^(−1)。同时,改良剂与植物联合修复改善了汞铊矿废弃物微生物群落丰富度和多样性,其中以黑麦草组的细菌群落丰富度最高。综合考虑重金属淋溶释放控制和微生物群落结构改善,选择鱼粪和赤泥混合改良并种植巨菌草对汞铊矿废弃物的修复效果最佳,以上研究结果可为汞铊矿废弃物中重金属释放的原位控制与无土快速生态修复提供技术支持。

关键词：汞铊矿废弃物鱼粪赤泥黑麦草巨菌草重金属淋溶微生物群落

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黔西南汞铊矿废弃物中污染物释放的联合调控研究

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地球与环境 2021年第5期49卷 539-550页

作者：李鑫龙吴永贵文吉昌朱鑫维贵州大学资源与环境工程学院贵阳550025 贵州大学应用生态研究所贵阳550025 贵州喀斯特环境生态系统教育部野外科学观测研究站贵阳550025

为评价植生改良与先锋植物联合调控作用对矿产采冶废弃物中污染物迁移的控制情况,以黔西南兴仁市滥木厂大量露天堆存的汞铊矿废弃物(采冶废渣、尾矿、废石等混合物)为研究对象,选择当地广泛存在的碳酸盐岩、腐熟牛粪作为植生改良剂,并... 详细信息

为评价植生改良与先锋植物联合调控作用对矿产采冶废弃物中污染物迁移的控制情况,以黔西南兴仁市滥木厂大量露天堆存的汞铊矿废弃物(采冶废渣、尾矿、废石等混合物)为研究对象,选择当地广泛存在的碳酸盐岩、腐熟牛粪作为植生改良剂,并种植三叶草和黑麦草作为先锋植物进行联合调控,通过淋滤实验评价其对废弃物中高毒性污染物Hg、Tl、As和Sb释放的抑制效果。结果表明:对照组废弃物淋滤3次所得淋滤液中Hg、Tl含量平均为14.8μg/L和170.6μg/L,As和Sb平均为22.1μg/L和4.9μg/L,在雨水淋溶下具有持续释放进入环境的风险;联合调控可对废弃物中Tl和Hg的释放有明显的抑制效果,其中淋滤液Tl含量降为对照的12.2%~54.1%,10%碳酸盐岩梯度的混种组淋滤液Tl含量为19.6μg/L,效果最好;5%、10%碳酸盐岩梯度的三叶组和混种组淋滤液中Hg含量显著低于对照水平(p废弃物中As、Sb释放,相关性分析表明,植生改良剂添加引起的废弃物基质中溶解性有机质含量增加与植物诱导下游离氧化铁的溶解可能是导致As、Sb释放的关键因素。形态分析结果表明,联合调控促使汞铊矿废弃物中Hg、Tl向残渣态转变,而促使残渣态As、Sb占比下降导致其活化。综上,对汞铊矿废弃物采用植生改良剂-先锋植物联合调控可显著抑制Hg、Tl的释放,但需考虑所加植生改良剂中溶解性有机质增加及废弃物基质中游离氧化铁溶解引起的As、Sb活化与释放带来的环境风险。

关键词：汞铊矿废弃物碳酸盐岩高毒性污染物(Hg、Tl、As、Sb) 植生改良剂先锋植物迁移转化

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改良剂与植物耦合对汞铊矿废弃物的生态修复效应研究

改良剂与植物耦合对汞铊矿废弃物的生态修复效应研究

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作者：朱鑫维贵州大学

学位级别：硕士

贵州省黔西南地区的汞铊矿区废弃物堆场具有养分含量低、呈较强酸性并富含Tl、Hg、As和Sb等多种有毒元素的特征,目前,研究表明,该汞铊矿区废弃物中大量金属硫化物长期裸露堆存,经自然风化以及降雨冲刷淋洗,使得Tl、Hg、As和Sb等重金属... 详细信息

贵州省黔西南地区的汞铊矿区废弃物堆场具有养分含量低、呈较强酸性并富含Tl、Hg、As和Sb等多种有毒元素的特征,目前,研究表明,该汞铊矿区废弃物中大量金属硫化物长期裸露堆存,经自然风化以及降雨冲刷淋洗,使得Tl、Hg、As和Sb等重金属持续释放并迁移进入周边土壤、河流和农作物而引起环境污染和居民健康风险。因此,开展汞铊矿区废弃物污染释放的源头控制与生态修复研究对改善汞铊矿区废弃物堆场的生态环境质量和保障居民健康具有重要意义。为此,本研究根据汞铊矿废弃物的污染特性和劣境特征,因地制宜创新性地采用富含多种养分的鱼粪和呈现较强重金属固定效果的赤泥,在此基础上,结合在研究地区具有良好的气候适应性和较强耐酸性的两种典型草本植物(黑麦草和巨菌草),设置6个实验组,即:CK组(汞铊矿废弃物)、FY组(汞铊矿废弃物+鱼粪)、FC组(汞铊矿废弃物+赤泥)、FYC组(汞铊矿废弃物+鱼粪+赤泥)、FYCJ组(汞铊矿废弃物+鱼粪+赤泥+巨菌草)和FYCH组(汞铊矿废弃物+鱼粪+赤泥+黑麦草)。通过考察赤泥与鱼粪联合先锋植物在150 d内对汞铊矿废弃物不同批次淋滤液的污染控制效应、汞铊矿废弃物的生境改良效应和生物效应,并对相应的影响机制进行探讨,为科学指导典型的多金属矿山开采、选矿、冶炼外排尾矿废弃物处置中堆场复合污染物释放迁移的污染原位控制与矿区环境的生态修复提供重要的理论依据。取得的主要研究结果如下:(1)改良剂与植物的耦合作用可明显改善汞铊矿废弃物不同批次淋滤液的理化性质并有效控制特征污染物的释放。与对照组相比,各处理组p H值逐渐从酸性上升至接近中性,其中鱼粪-赤泥改良剂的复合添加对p H值的提升效果比单独添加的较好,Eh和EC出现不同程度下降;与对照组相比,联合修复的汞铊矿废弃物各处理组淋滤液中的Tl和Sb的溶出量明显降低。与CK组相比,FYCH组在5次淋滤实验中As和Sb溶出量的降幅分别为21.28%～51.94%和32.20%～34.20%。(2)改良剂与植物耦合可明显降低汞铊矿废弃物淋滤液的生物毒性。在黑麦草种子萌发毒性实验中,FYCJ和FYCH组对黑麦草种子萌发的发芽情况改善效果最好,这使得黑麦草种子萌发的发芽情况从对照组的17.78%提高到了77.78%～83.33%;FYCH组淋滤液芽伸长情况在5次淋滤中是CK组的3.56～5.55倍。在斑马鱼毒性实验中,FYC和FYCH组的斑马鱼CAT活力值一直增加,其中,淋滤液L5与淋滤液L1相比,增幅分别为356.70%和254.92%;各处理组中FYCJ和FYCH组的POD活力是最高的,分别是CK组的1.77～2.40和1.68～2.23倍。(3)改良剂与植物耦合可改善汞铊矿废弃物不同深度的理化性质。各处理组汞铊矿废弃物不同深度的p H由对照组的酸性升至接近中性;在各处理组中,整体来说,0-8 cm深度位置的Eh较高,16-24 cm深度位置的Eh较低;CK、FC、FYCJ和FYCH组的EC随着汞铊矿废弃物深度的不断增加而逐渐降低。(4)改良剂与植物耦合可提高汞铊矿废弃物不同深度的养分含量。各处理组中,速效钾在0-8 cm深度位置的含量是最高的;FY组在汞铊矿废弃物不同深度的有效磷含量最高,是CK组的3.36～4.37倍;各处理组有机质含量变化范围为2.50～3.56 g/kg,最大值出现在FY组16-24 cm深度的位置;CK、FY和FC组碱解氮含量随着汞铊矿废弃物深度的增加呈不断增加的趋势。(5)改良剂与植物耦合后各处理组中FYCH组的细菌群落丰富度最高,Chao1和Ace指数分别是CK组的18.45和18.74倍;各处理组的Shannon指数是CK组的2.11～3.10倍,表明改良剂联合植物修复不仅可以增加汞铊矿废弃物堆场的群落物种丰富度,还可以提高堆场中群落物种的多样性。综上,通过资源化利用富含氮、磷、钾和碳等营养元素的水产养殖废弃物(鱼粪)和富含铁铝及碱性物质的工业废弃物(赤泥)作为汞铊矿废弃物的改良剂,在此基础上联合当地大型暖季草本植物巨菌草和冷季型适生植物黑麦草进行生态修复后,可明显控制汞铊矿废弃物的污染释放、有效改善汞铊矿废弃物的养分特性及堆场生境条件。因此,改良剂与植物耦合修复可综合实现汞铊矿废弃物污染释放的原位生态控制、生境改良和生物植被的明显改善。

关键词：汞铊矿废弃物植物修复污染控制生境改良改良剂

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黔西南汞铊矿废弃物污染释放原位防控研究

黔西南汞铊矿废弃物污染释放原位防控研究

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作者：李鑫龙贵州大学

学位级别：硕士

贵州省兴仁市滥木厂汞铊矿是国内典型伴生As、Sb类金属的Hg-Tl矿床,该矿区开采铊矿和汞矿至今已有300多年开采历史,在矿产开采及冶炼过程中产生的大量采冶废渣、尾矿、废石等废弃物（以下统称汞铊矿废弃物）长期大量露天堆存在环境中,... 详细信息

贵州省兴仁市滥木厂汞铊矿是国内典型伴生As、Sb类金属的Hg-Tl矿床,该矿区开采铊矿和汞矿至今已有300多年开采历史,在矿产开采及冶炼过程中产生的大量采冶废渣、尾矿、废石等废弃物（以下统称汞铊矿废弃物）长期大量露天堆存在环境中,经过强烈的风化和雨水淋溶作用,汞铊矿废弃物中Hg、Tl、As、Sb等大量高毒性污染物持续进入到周边及下游土壤、水体环境中,对周边的人群健康及环境生态造成潜在危害。因此,有效阻控该区域大量露天堆存的汞铊矿废弃物中高毒性污染物的释放迁移对保护周边及下游地区的生态环境安全显得日益重要。矿产采冶废弃物堆场的污染控制及生态恢复对减少矿山环境影响、改善矿山环境生态具有重要意义。因植被恢复技术相对传统物理化学处理技术的二次污染风险低、成本效益高且环境友好等优势,可大范围应用于矿山尾矿生态环境修复,而废弃物堆场恶劣的植生环境往往成为限制植被恢复的主要因素,因此,针对滥木厂露天堆置的汞铊矿采冶废弃物,本文通过现场调查取样研究来掌握废弃物污染释放特征,另通过植生改良-先锋植物三叶草（Trifolium repens L.）与黑麦草（Lolium perenne L.）联合调控作用对废弃物污染物释放进行原位控制研究,以期为多金属矿山采冶废弃物堆场的污染释放原位控制与环境生态修复提供理论依据。取得的主要研究结果如下:（1）滥木厂汞铊矿区六种矿产采冶废弃物均具有较强的酸化特征与较高的生物毒性。其中W2废弃物中总硫含量、净产酸量及其浸出液对细菌发光强度的抑制率均最高。相关性分析表明废弃物中硫酸根含量和总硫含量均与酸溶态重金属含量呈负相关关系,但总硫与酸溶态重金属含量的负相关系数均高于硫酸根,因此,降低并延缓废弃物中硫的氧化对废弃物中生物有效性高的酸溶态金属的控制具有积极意义。此外形态分析表明不同类型废弃物及周边农田土壤中的典型高毒性污染物均以残渣态为主要赋存形态,但农田土壤中不稳定组分的Tl、Hg、As和Sb含量分别为18.9～66.1 mg/kg、8～22.2 mg/kg、23.1～57.1 mg/kg和0.59～3.2mg/kg,依然存在着较大的环境生态风险。（2）植生改良-先锋植物联合调控研究结果表明,对照组废弃物淋滤3次所得淋滤液中Hg、Tl含量平均为14.8μg/L和170.6μg/L,As和Sb含量平均为22.1μg/L和4.9μg/L,在雨水淋溶下具有持续释放进入环境的风险;联合调控作用使淋滤量减少27.4%～29.4%,并显著降低了淋滤液的氧化还原电位与生物毒性。此外联合调控可对废弃物中Tl和Hg的释放有明显的抑制效果,其中淋滤液Tl含量降为对照的12.2%～54.1%,10%碳酸盐岩添加量并混种三叶草与黑麦草处理组组淋滤液Tl含量为19.6μg/L,效果最好;5%、10%碳酸盐岩添加量并种植三叶草与混种处理组淋滤液中Hg含量显著低于对照水平（p＜0.05）,较对照降低34.5%～47.9%;而联合调控则促进废弃物中As、Sb释放,相关性分析表明,植生改良剂添加引起的废弃物基质中溶解性有机质含量增加与植物诱导下游离氧化铁的溶解可能是导致As、Sb释放的关键因素。（3）植生改良-先锋植物联合调控可显著改善废弃物基质的生境,促进废弃物基质向良性方向发展。联合调控后废弃物种养分（AN、TN、AP、TP、OM）含量与基质酶（蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶）活性显著增加,并且废弃物中硫酸根含量与净产酸量显著降低（p＜0.05）。此外形态分析表明联合调控促使汞铊矿废弃物中残渣态Hg、Tl含量分别由15 mg/kg、184.6 mg/kg上升至15.4～19.1mg/kg和184.9～191.1 mg/kg,使其向稳定的残渣态转变,但引起废弃物中伴生As、Sb的活化。而针对废弃物中含量最高的Tl,以控制其释放迁移、植物地上部积累风险及改善矿产废弃物堆场生态景观等角度分析,5%碳酸盐岩与牛粪协同改良并种植三叶草的（S5）处理组效果最佳。综上,植生改良-先锋植物联合调控对汞铊矿废弃物联合调控可显著抑制部分高毒污染物的释放,降低淋滤液的生物毒性,并改善废弃物恶劣的植生环境,但需考虑所加植生改良剂是否会引起的As、Sb活化与释放带来的环境风险。因此,该联合调控对废弃物中Tl、Hg释放的原位控制有良好的效果。

关键词：汞铊矿废弃物碳酸盐岩高毒性污染物植生改良剂先锋植物迁移转化

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黔西南汞铊矿废弃物淋出液污染特征及生态净化研究

黔西南汞铊矿废弃物淋出液污染特征及生态净化研究

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作者：卢茜贵州大学

学位级别：硕士

人工湿地系统作为一种污水生态净化的热门技术,其研究主要集中在填料或者植物对重金属等污染物的去除影响,而忽略了人工湿地是一个综合处理系统。人工湿地系统在填料、植物、湿地植物凋落物均存在的情况下,对废水中重金属的迁移转化研... 详细信息

人工湿地系统作为一种污水生态净化的热门技术,其研究主要集中在填料或者植物对重金属等污染物的去除影响,而忽略了人工湿地是一个综合处理系统。人工湿地系统在填料、植物、湿地植物凋落物均存在的情况下,对废水中重金属的迁移转化研究较少。本文以黔西南汞铊矿废弃物(废渣和废石)为研究对象,研究干湿交替条件下不同粒径汞铊矿废弃物中重金属等特征污染物的释放特征,在此基础上建立净化汞铊矿废弃物淋出液的人工湿地系统,通过模拟小型人工湿地系统的实验,研究其对汞铊矿废弃物淋出液中污染物的净化效果。实验模拟三组小型人工湿地系统,人工湿地系统A:第一级(碳酸盐岩+铁铝氧化物+湿地植物凋落物+水葱(Scirpus validus Vahl.))+第二级(碳酸盐岩+铁铝氧化物+香蒲(Typha orientalis ***))+第三级(硅酸盐岩+美人蕉(Canna indica L.));人工湿地系统B:第一级(碳酸盐岩+湿地植物凋落物+水葱)+第二级(碳酸盐岩+铁铝氧化物+香蒲)+第三级(硅酸盐岩+美人蕉);人工湿地系统C:第一级(碳酸盐岩+铁铝氧化物+湿地植物凋落物+水葱)+第二级(碳酸盐岩+铁铝氧化物+香蒲)+第三级(硅酸盐岩+美人蕉);分析所建人工湿地对汞铊矿废弃物淋出液中Hg、As、Sb和Tl等污染物处理效果,及其重金属在人工湿地系统内的沿程变化规律。归纳得出的主要结论如下:(1)汞铊矿废弃物干湿交替条件下淋溶实验结果表明,汞铊矿废弃物淋出液为重金属含量高的废水,干湿交替促进了污染物的释放,汞铊矿废弃物污染物释放特征为废石淋出液p H为1.5～4.9,废渣初次淋出液p H为4～5,后逐渐稳定在7～8左右;废弃物中Hg、As、Sb和Tl的释放具有一定的相似性,即初次淋出时重金属浓度较大,之后逐渐降低,最后达到淋出平衡。(2)人工湿地系统对汞铊矿废弃物淋出液中的污染物的去除差异性较大,Fe、Hg和Sb进水浓度分别为536.58 mg/L、5.85、3.65μg/L,处理后尾水均未检出;As和Tl进水分别为243.57和205.62μg/L,平均去除率分别为90.12%和87.68%,SO的进水为3919.36 mg/L,人工湿地系统对SO的去除效果较差,平均去除率为63.81%,其中B处理组对各重金属和SO去除率高于其余两组;水体对填料的冲刷和湿地植物凋落物的腐解使水中TOC浓度基本不能去除;水体中COD在前期进水处理效果不明显,后期进水去除率逐渐增加。人工湿地系统可通过降低相关污染物在水体中的浓度,从而综合降低汞铊矿废弃物淋出液对发光细菌的生物毒性。三维荧光光谱表明,经人工湿地系统处理后的水体中含有类腐殖酸荧光峰。(3)人工湿地系统A、B、C三个处理组中植物各重金属富集含量分配表现为,Fe、Hg和As:B>A>C;Sb,C>A>B;Tl,C>B>A。重金属Fe、Hg、As、Sb和Tl在水葱、香蒲和美人蕉中含量分布表现分别为:地下>地上;根>茎>叶;根>叶>茎。植物各组分在参与重金属处理前后的傅里叶变换红外光谱峰形基本保持不变,这表明重金属并未破坏植物器官本身的结构。(4)对比添加碳酸盐岩和铁铝氧化物前后的傅里叶变换红外光谱的出峰位置发现,其出峰位置基本相同,说明没有新的化学键产生。对比稻草添加前后部分吸收峰强度降低且吸收峰1426 cm,1319 cm消失,说明稻草中多糖、碳水化合物等发生水解。(5)人工湿地系统中沉积物不同重金属的形态各异,Fe、Hg和As主要以残渣态和可氧化态为主,Sb主要以可氧化态为主,Tl主要以活性较高的酸溶态为主。重金属在湿地中的截留量不同,Fe、Sb与Tl在三组人工湿地系统A、B、C中沉积物变换为A>B>C,Hg和As变换为B>A>C。(6)通过16SrDNA高通量测序手段对人工湿地系统A、B、C处理组中沉积物微生物多样性研究可以看出,样本细菌群落的丰度、均匀度、所含OTU数目及多样性指数都表现为:A>C>B。相似度和差异性分析表现为:A、B、C的OTU数分别为678、426和470,三组共有OTU数为174。经测序三组人工湿地系统的优势菌门都为厚壁菌门(Firmicutes)、变形杆菌(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)。综上所述:通过模拟的三组人工湿地系统小试实验对汞铊矿废弃物淋出液中相关污染物去除,发现人工湿地系统B:第一级(碳酸盐岩+湿地植物凋落物+水葱)+第二级(碳酸盐岩+铁铝氧化物+香蒲)+第三级(硅酸盐岩+美人蕉)对此种类型的重金属废水的处理效果较好。本研究结果可为类似废水中重金属的去除提供借鉴。

关键词：汞铊矿废弃物重金属释放人工湿地去除率

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