改性粘土礦物修復(fù)重金屬污染底泥的穩(wěn)定性研究.pdf

1、南淝河是合肥市的母親河，它由西向東貫穿市區(qū)，接納沿岸工礦企業(yè)生產(chǎn)污水和生活廢水，致使河水和表層沉積物受到不同程度的重金屬污染。為了緩解水體壓力，減少重金屬危害，本研究采用向污染底泥中添加穩(wěn)定化劑的方法對(duì)表層底泥進(jìn)行無(wú)害化處理。該方法依靠固化/穩(wěn)定化技術(shù)，固化側(cè)重于添加如水泥、石灰之類的固化劑，包裹污染物以形成浸出性較低的固體材料，并且在固化劑和污染物之間不涉及化學(xué)作用；穩(wěn)定化注重于轉(zhuǎn)化污染物的有毒形態(tài)至穩(wěn)定狀態(tài)，削弱污染物的可溶性和遷移

2、性，是通過(guò)化學(xué)方式降低污染物毒性的修復(fù)技術(shù)。穩(wěn)定化劑選擇膨潤(rùn)土、硅藻土和海泡石，并經(jīng)過(guò)十六烷基三甲基溴化銨有機(jī)改性、氫氧化鈉和氯化錳無(wú)機(jī)改性及鹽酸改性進(jìn)行處理，得到有機(jī)膨潤(rùn)土、錳基硅藻土和酸改性海泡石。改性處理的影響主要在于不僅增加了粘土礦物的表面積，也擴(kuò)大了膨潤(rùn)土的層間距、增加了硅藻土電負(fù)性并在其表面形成了氫氧化錳、清除了海泡石雜質(zhì)并打通了內(nèi)部通道和增加了Si-OH含量，從而提升各穩(wěn)定化劑對(duì)重金屬的吸附能力。
　　底泥樣品采集自

3、南淝河長(zhǎng)江路橋河段，并經(jīng)預(yù)處理備用。實(shí)驗(yàn)分為兩階段：第一階段向天然污染底泥中分泵添加10％質(zhì)量比的穩(wěn)定化劑，進(jìn)行為期兩月的穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)，定期取樣，輔以毒性浸出實(shí)驗(yàn)和BCR順序提取實(shí)驗(yàn)，考察穩(wěn)定化劑對(duì)低濃度污染底泥中重金屬釋放情況和形態(tài)分布的影響；第二階段則于實(shí)驗(yàn)室中人工配制高濃度重金屬溶液，并混于天然污染底泥中，熟化30天，然后重復(fù)階段一實(shí)驗(yàn)過(guò)程，考察穩(wěn)定化劑對(duì)高濃度污染底泥中重金屬釋放情況和形態(tài)分布的影響。同時(shí)，每階段另設(shè)對(duì)比組，按照同

4、一實(shí)驗(yàn)過(guò)程將改性前粘土礦物混于底泥中，考察改性后粘土礦物吸附重金屬的能力是否得到改善。
　　本研究獲得結(jié)論如下：
　　（1）經(jīng)BCR順序提取法測(cè)得底泥中重金屬Cu、Pb、Cr各形態(tài)含量，計(jì)算得到每種重金屬總量分別為166.63 mg·kg-1、36.84 mg·kg-1、249.15 mg·kg-1，遠(yuǎn)超于本地區(qū)土壤背景值和化學(xué)基線值，且生物有效態(tài)含量皆超過(guò)50%以上，存在較大生物風(fēng)險(xiǎn)。
　?。?）天然污染底泥各重金屬

5、的浸出濃度較低，中性條件下浸出濃度皆在1.2mg·kg-1以下，酸性條件下浸出濃度在3.2mg·kg-1以下：中性浸提時(shí)，MB、MD、MS對(duì)Pb和Cr的浸出抑制率分別為68.67%、26.67%、42%和16.67%、20.83%、18.33%；酸性浸提時(shí)，MB、MD、MS對(duì)Pb和Cr的釋放均產(chǎn)生抑制作用，抑制率分別為：31.79%、39.749%、19.87%和10%、30%、10%。形態(tài)分布結(jié)果表明，MB、MD、MS均可用于修復(fù)低濃

6、度重金屬污染底泥Pb和Cr污染，并對(duì)Pb污染具有修復(fù)優(yōu)勢(shì)，大量弱酸提取態(tài)F1和可還原態(tài)F2向可氧化態(tài)F3和殘?jiān)鼞B(tài)F3轉(zhuǎn)化，F(xiàn)3與F4聯(lián)合增幅基本在75%以上。綜上所述，三種穩(wěn)定化劑對(duì)低濃度重金屬污染底泥中的Pb和Cr具有修復(fù)效果。
　?。?）高濃度重金屬污染底泥各重金屬的浸出濃度較高，MB組Cu的浸出抑制率最高，中性和酸性條件下分別為30.09%和22.54%；MD組對(duì)Cu、Pb、Cr浸出皆具有抑制作用，兩種浸出條件下對(duì)Pb和Cr

7、抑制效果較為突出，抑制率分別為30.99%和33.97%（中性）、60.71%和51.05%（酸性）；MS組則對(duì)Cu表現(xiàn)出一定抑制效果，中性和酸性條件下抑制率分別為19.67%和14.94%。形態(tài)分布結(jié)果表明，MD組 Pb的弱酸提取態(tài) F1降低了51.98%，Cr的弱酸提取態(tài)降低了36.96%，其他組形態(tài)分布變化微弱。綜上所述，錳基硅藻土對(duì)高濃度重金屬污染底泥中的Pb和Cr具有較明顯的修復(fù)效果。
　　（4）對(duì)比組實(shí)驗(yàn)顯示，改性方法