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钒污染土壤固化剂开发及原位固化技术研究

钒污染土壤固化剂开发及原位固化技术研究

作者：李天然清华大学

学位级别：硕士

我国土壤重金属污染严重,其中钒(V)由于在钢铁等行业的应用日益增多,其对土壤的污染也不容忽视,然而目前国内外对钒污染土壤的修复治理报道较少。本文为研发V的固化剂及其原位固化技术,并初步探究固化机理,对钙基固化剂和铁基固化剂进... 详细信息

我国土壤重金属污染严重,其中钒(V)由于在钢铁等行业的应用日益增多,其对土壤的污染也不容忽视,然而目前国内外对钒污染土壤的修复治理报道较少。本文为研发V的固化剂及其原位固化技术,并初步探究固化机理,对钙基固化剂和铁基固化剂进行筛选,通过浸出和BCR等实验手段,考察固化剂对重金属和土壤的性质的影响,并开展中试实验。主要研究成果及结论如下:研究了钙基固态和液态固化剂对V污染土壤的固化效果,发现氢氧化钙对V固化效果最好,在相对中性的环境中固化率更高,固化率可达69.4%。V的浸出浓度随着钙基液态固化剂添加量的增加而下降。钙基液态固化剂对Cr、Cu、Cd、Zn、Pb无二次污染风险。硝酸钙与硅酸钠的复配体现了良好的协同固化作用,复配最佳添加量为0.4%和1.6%。对铁基固态固化剂的研究中,还原铁粉和硫酸亚铁对V的固化效果最佳,固化率分别高达97.7%和98.8%,可以适应中性和酸性的环境,大幅降低了V的酸提取态,增加了V的可氧化态,且同时实现了对Cr的固化。随固化剂添加量增加,V和Cr的浸出浓度降低,最佳添加量为1%;随着固化时间的延长,V和Cr的浸出浓度均升高。铁基液态固化剂中,亚铁盐效果最佳。随固化剂添加量的增加,V的浸出浓度降低,亚铁盐最佳固化率可达到100.0%;Cr的浸出浓度随亚铁盐降低,随铁盐增加;Cu、Cd、Zn、Pb的浸出浓度有所增加,亚铁浸出浓度较低。最佳固化剂为硫酸亚铁,固化剂的最佳添加量(以铁计)为0.5%。随时间延长,V的浸出浓度先增加后稳定,Cr维持稳定;Cu、Cd、Zn、Pb浸出浓度维持低值或逐步降低,120 d后浸出浓度均与原样类似。铁基液态固化剂体现了良好的长期稳定性。铁基固化剂会造成土壤的酸化,但是经过土壤的缓冲作用,120 d后p H基本为中性,Cu、Cd、Zn的浸出浓度与p H的变化呈现出较为明显的负相关。现场施工适合采用表层固态固化剂混合,深层液态固化剂灌注的方式。3个月的中试实验结果表明,氢氧化钙和还原铁粉对表层土壤的固化效果与实验室实验效果近似;硫酸亚铁表现出良好的水平渗透能力,对水平方向2 m的土壤实现固化;复配钙基固化剂的效果有所降低。液态固化剂固化可以选择水平浅井或灌注槽进行灌注。

关键词：钒污染土壤重金属原位固化/稳定化

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利用生物炭及氧化铁阻控水稻土中的钒污染

利用生物炭及氧化铁阻控水稻土中的钒污染

作者：申若林西北农林科技大学

学位级别：硕士

土壤钒污染修复旨在降低土壤中钒的毒性,以免土壤中的钒通过食物链在植物和生物体中富集。由于国内针对土壤钒污染的研究相对比较少,数据资料积累有限,所以,针对农业土壤我国还没有钒的土壤环境质量标准。因此,我国在针对土壤钒的研究... 详细信息

土壤钒污染修复旨在降低土壤中钒的毒性,以免土壤中的钒通过食物链在植物和生物体中富集。由于国内针对土壤钒污染的研究相对比较少,数据资料积累有限,所以,针对农业土壤我国还没有钒的土壤环境质量标准。因此,我国在针对土壤钒的研究仍然有待深入。特别是在秦岭山区和四川等一些高钒背景地区及矿区,亟待收集和积累研究结果,以深化矿区的土壤修复。鉴于生物炭具有特殊的理化性质和良好的吸附能力,其对重金属离子在土壤中的迁移转化过程有着重要的影响,因而在土壤污染修复中被广为重视。土壤中的氧化铁同样具有高活性及易于发生形态转化的特性,能够深刻地影响着土壤的理化性质及参与土壤中的生物化学转化过程。强化与氧化铁关联的污染物化学和生物转化过程认识,对揭示土壤污染修复的机理具有理论意义。水稻根际是养分及污染物的重要活动场所,根际土壤的氧化还原过程变化与水稻生长密切相关。对于变价金属钒而言,其对土壤氧化还原过程响应敏感,所以深入研究根际与非根际土壤中氧化还原的变化,对于揭示钒污染修复机理及其修复功效评估具有重要的意义。本研究选取四川省攀枝花地区的两种水稻土作为研究对象,添加氧化铁、生物炭等修复剂,通过添加偏钒酸盐模拟土壤高钒污染环境,采用泥浆培养试验探究生物炭、氧化铁对钒污染土壤中氧化还原状况的影响情况。通过盆栽试验探究根际与非根际水稻土在生物炭、氧化铁及模拟钒污染环境下土壤铁-钒氧化还原能力的变化趋势及其对水稻生长过程的影响。结合菌落PCR扩增和酶切分型技术,对氧化铁、生物炭对钒污染土壤微生物群落多样性的影响进行了分析和讨论。研究取得如下主要结果:(1)生物炭能够提高厌氧泥浆中氧化铁和钒(V)的还原能力。土壤本底钒浓度下,与对照相比Fe(III)还原最大还原潜势(a)升高9.78%,最大还原速率(V)提高16.49%,且土壤的脱氢酶活性增大;生物炭和氧化铁能够增加土壤本底钒的游离与释放,添加生物炭处理(B)和氧化铁处理(Fe)的V(V)浓度较CK处理分别高出1.33%-31.25%和40.01%-4.67%。在高钒环境下,生物炭配合氧化铁使Fe(III)还原的Vmax提高76.45%,同时V(V)含量低于其他处理,脱氢酶活性明显提高。氧化铁促进了高钒环境下的钒还原能力,V(V)浓度低于偏钒酸盐处理4.26%-12.17%,脱氢酶活性升高。重金属钒对土壤氧化还原过程有抑制作用,表现为Fe(III)还原的V下降31.71%。土壤中的Fe(III)和V(V)的还原存在竞争机制,一方面V(V)与Fe(III)竞争电子供体,另一方面V(V)还原产物可以促进Fe(III)还原。(2)水稻根际与非根际土壤氧化还原状态存在差异。S1中,种植水稻的土壤Fe(II)浓度比非种植土壤低了31.01%-41.34%,种植水稻的土壤V(V)浓度是非种植的0.48-1.60倍,相比非种植土壤V(V)浓度呈现低-高-高-低的变化规律,这与水稻根系生长情况有关。添加生物炭和氧化铁明显促进了种植体系土壤Fe(III)的还原,Fe(II)浓度较CK处理分别增加了35.98%-92.79%和14.72%-56.64%。S2中,种植水稻对土壤Fe(II)含量影响较小,而种植水稻的土壤V(V)浓度比非种植土壤低了2.68%-86.74%。种植水稻后添加氧化铁和生物炭配合氧化铁促进了高钒污染土壤中的Fe(III)还原,土壤Fe(II)浓度较CK分别提高了4.39%-38.54%和3.54%-29.16%。根系活动改变了土壤p H值,两个土样各个处理的土壤p H值下降了0.20-0.69。(3)土壤本底钒浓度下添加氧化铁抑制了水稻正常生长,株高降低,分蘖数减少,对生物量抑制率为27.8%-48.3%。不同土壤间,生物炭和偏钒酸盐的影响效果不同,S1中添加生物炭抑制了水稻生长,对地上和地下生物量较CK处理低了为22.48%-44.24%和31.97%-38.85%;添加偏钒酸盐对水稻生长产生了促进作用,相较CK地上部分生物量和根生物量分别提高23.64%-37.49%和3.77%-249.07%,表明S1土壤对添加钒酸盐时带入的铵态氮响应敏感。S2土样中,添加生物炭促进水稻生长,地上部分生物量较CK提高11.80%-21.79%,添加偏钒酸盐抑制了水稻生长,地上和根生物量相比CK处理分别减少为32.82%-38.83%和23.76-56.36%。高钒污染环境下,氧化铁和生物炭能有效促进水稻正常生长,VFe处理的地上部分和根生物量分别是V处理的2.13-2.38倍和2.67-3.30倍,VBFe处理的地上部分和根生物量分别是V处理的2.16-2.35倍和3.21-3.07倍,可见生物炭配合氧化铁对高钒环境水稻生长的促进作用更加显著。(4)重金属钒对两种土壤微生物群落有负面影响,表现为土壤微生物多样性降低。添加生物炭能够提高两种厌氧水稻土中微生物群落结构的稳定性,而添加无定形氧化铁后微生物多样性在两种土壤中

关键词：土壤钒污染生物炭氧化铁还原细菌多样性

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钒污染土壤生物修复研究进展

土壤 2020年第5期52卷 873-882页

作者：王鑫伟孙明明朱国繁郑晓璇晁会珍胡锋南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009 中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所) 南京210008

钒污染土壤对生态环境和人体健康存在危害,已成为土壤修复领域关注的热点之一。选取科学合理的修复方法对钒污染土壤进行精准治理十分必要。生物修复技术是钒污染土壤绿色可持续治理的重要发展方向,具有操作简便、环境友好、成本低廉、... 详细信息

钒污染土壤对生态环境和人体健康存在危害,已成为土壤修复领域关注的热点之一。选取科学合理的修复方法对钒污染土壤进行精准治理十分必要。生物修复技术是钒污染土壤绿色可持续治理的重要发展方向,具有操作简便、环境友好、成本低廉、修复效率较高等优势。本文从植物、动物、微生物单一及联合修复的角度,综述了近年来钒污染土壤生物修复的研究进展,探讨了影响钒污染土壤生物修复效果的主要因素,总结了现阶段的研究不足,并对未来研究方向进行了展望,以期为钒污染土壤生物修复技术的总结与发展应用提供科学依据与理论参考。

关键词：钒污染土壤生物修复

流化床催化裂化催化剂钒污染及捕钒剂的研究与应用进展

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现代化工 2007年第z1期27卷 60-64页

作者：于冀勇陆善祥陈辉华东理工大学化工学院上海200237

简述了钒在催化裂化过程中对催化剂所产生的危害及污染机理,讨论了在污染中钒与有关因素的相互作用,对国外捕钒剂的应用情况进行了重点阐述,最后对国内捕钒剂的研究现状进行了分析。

关键词：催化裂化钒污染机理捕钒剂

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某污染场地含钒重金属土壤制砖工艺研究

再生资源与循环经济 2022年第11期15卷 37-42页

作者：刘建华刘其军孙旗粟子渺袁浩凌甘蕾方迎春湖南凯迪工程科技有限公司湖南长沙414000 矿山场地污染修复湖南省工程研究中心湖南长沙414000

以湖南省某钒工业废弃厂区为研究对象,研究重金属高温烧结深度固化技术,以含钒重金属污染土壤为原料制备烧结砖体。通过添加不同比例的含重金属土壤的处理方法,研究其重金属固化效果、砖力学性质并对比相关标准限值,从而筛选出最优的添... 详细信息

以湖南省某钒工业废弃厂区为研究对象,研究重金属高温烧结深度固化技术,以含钒重金属污染土壤为原料制备烧结砖体。通过添加不同比例的含重金属土壤的处理方法,研究其重金属固化效果、砖力学性质并对比相关标准限值,从而筛选出最优的添加比例。结果显示,当重金属土壤含量达到40%时,固化稳定化效果变差,钒和铜的总量超过《水泥窑协同处置固体废物技术规范》(GB/T30760-2014)中规定的限值,故针对研究对象建议采用添加比例不超过30%进行烧结制砖,可保证资源化利用的同时,避免原位处理潜在的二次污染。研究结果为含钒重金属污染土壤建立了一套行之有效的资源化、无害化处置的工艺流程,为促进土壤污染修复产业的形成与发展提供借鉴。

关键词：制砖钒污染重金属固化固废资源化利用

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土壤钒污染的修复与治理技术分析

中国资源综合利用 2020年第11期38卷 97-99页

作者：刘长坤江苏原木环境科技有限公司江苏扬州225000

土壤钒污染对生态环境威胁极大,人们需要对其进行有效修复和治理。本文主要分析了6种土壤钒污染的修复和治理技术。其一是工程治理;其二是生物修复;其三是化学法;其四是天然矿物法;其五是农业生态法;其六是综合治理法。之后,本文提出了... 详细信息

土壤钒污染对生态环境威胁极大,人们需要对其进行有效修复和治理。本文主要分析了6种土壤钒污染的修复和治理技术。其一是工程治理;其二是生物修复;其三是化学法;其四是天然矿物法;其五是农业生态法;其六是综合治理法。之后,本文提出了土壤钒污染的防治措施,以期为土壤钒污染的有效修复和治理提供有效参考。

关键词：土壤钒污染修复治理

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催化裂化催化剂的钒污染及捕钒剂的应用

精细石油化工 2007年第4期24卷 77-83页

作者：于冀勇陆善祥陈辉华东理工大学化工学院上海200237

简述了钒在石油催化裂化过程中对催化剂所产生的危害及污染机理,讨论了在污染中钒与有关因素的相互作用,最后对国外捕钒剂的应用情况进行了重点阐述。

关键词：催化裂化钒污染机理捕钒剂

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土壤中钒污染的修复与治理技术研究

土壤通报 2008年第2期39卷 448-452页

作者：矫旭东滕彦国北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室北京100875

阐明了土壤中钒污染的现状,同时对国内外土壤中钒污染的治理和修复研究工作做了系统的综述,包括应用工程治理措施、生物修复法、化学法、天然矿物法、农业生态措施和综合治理方法去除土壤中的钒。最后针对土壤中钒污染日益严重的状况,... 详细信息

阐明了土壤中钒污染的现状,同时对国内外土壤中钒污染的治理和修复研究工作做了系统的综述,包括应用工程治理措施、生物修复法、化学法、天然矿物法、农业生态措施和综合治理方法去除土壤中的钒。最后针对土壤中钒污染日益严重的状况,提出了几点防治对策和研究展望。

关键词：钒污染土壤修复控制治理技术

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试论土壤中的钒污染修复与治理技术

科学技术创新 2018年第21期 16-17页

作者：刘冠军河南金环环境影响评价有限公司河南郑州450000

金属钒的毒性很低,但是钒的化合物(比如钒盐)却对人和动物具有较大毒性,并且它们的毒性随化合物的原子价和其溶解度的增大而增大,以五氧化二钒为例,这种钒化合物具有高毒性,能够引起呼吸系统、神经系统、肠胃和皮肤的改变,对人产生毒害... 详细信息

金属钒的毒性很低,但是钒的化合物(比如钒盐)却对人和动物具有较大毒性,并且它们的毒性随化合物的原子价和其溶解度的增大而增大,以五氧化二钒为例,这种钒化合物具有高毒性,能够引起呼吸系统、神经系统、肠胃和皮肤的改变,对人产生毒害作用。如果土壤中存在高浓度的钒,它就会在一定程度上影响植物的正常生长,目前,对于土壤中钒污染修复和治理已经成为当前的一个热点话题。

关键词：土壤钒污染修复治理