含重金属水处理污泥的固化和浸出毒性研究
污泥制砖过程的重金属固化与废气控制研究
污泥制砖过程的重金属固化与废气控制研究随着污水处理量和污水排放标准的提高,产生了大量的城市污泥。目前欧美等发达国家对污泥的处理方法主要是焚烧法,而发展中国家则主要采用填埋、堆肥等处理方法。 然而这些处理方法仍有可能造成二次污染。为将污泥资源化利用,开始研究将污泥掺入原料中制作砖体等建筑材料,目前大量的研究结果表明在原料中适量掺入污泥仍能使材料达到标准,同时重金属也能被有效固化在材料内。 然而不同的污泥中各种物质的成分是不同的,同时污泥掺入量的不同也会导致烟气成分、重金属固化率的变化。本课题针对萧山某制砖公司利用萧山某污水处理厂的污泥掺杂烧制多孔砖项目中的环境问题进行研究,主要考察污泥中重金属含量和烧结多孔砖中重金属浸出率,以及焙烧窑产生烟气的有效治理。 通过实验表明,在通过压滤将污泥含水率从80%降至50%后,污泥中砷含量超标42.1%,因此不能直接排放。将烧结多孔砖分别在中性以及pH为4和12的溶液中浸滤,浸滤液中Cr、Cu、Zn、As、Pb五种重金属含量均不超标,说明重金属已经被有效固化在砖体内。 对焙烧窑烟气成分进行分析,发现其中含有大量水汽、粉尘和少量无机和有机气体,对应制定了先经喷淋洗涤降温预处理,再经过等离子反应器处理除去有机物,最后用碱-氧化剂吸收的处理方式,设备运行后进行监测,通过两级碱液洗涤过程,可以去除90%以上的无机污染物,终端排气总VOCs浓度仅为40.73mg/m3,达到国家有关排放标准,由于洗涤后烟气含有较多水分,等离子体处理有机物效率只有2.6%,低于水洗处理效率4.41%。对处理方案进行整改,在烟气洗涤过程中加入双氧水氧化去除有机物,取得良好效果,有机物去除效率从3.83%提升至
重金属镉毒性作用机制研究报告进展
重金属镉的毒性作用机制研究进展 环境科学11级龙家寰 2018021256 摘要：近年来，随着工业三废排放和污水污泥农用的增多，土壤镉污染问题日益严重，而土壤中过量的镉会对作物产生毒害，尤其是在可食部分的残留将会通过食物链危害人类的健康。本文综述了镉的危害，归纳了影响镉在土壤中的生物毒性的主要因素, 如土壤性质、复合污染及植物种类等。 关键词：镉，生物毒性机制，土壤镉污染 Abstract:In recent years,cadmium pollution of soil is increasingly serious with the growing of three industrial wastes and sewage sludge agricultural use.However,excessive cadmium pollution of soil can poison the crops,especially residual in the edible parts.And humans may be endangered by the poisoned crops through food chain.The review has summarized the harm of cadmium and conclude the main factors of the biotoxicity of the cadmium in soil,e.g.soil property,soil combined pollution of other heavy metal and floristics. Keywords:Cadmium,biotoxicity,Cadmium pollution of soil 随着现代工业的迅猛发展，环境污染对人体健康的影响日益严重，有关环境有毒物质对机体的毒性作用及其机制的研究受到普遍关注。镉作为一种重要的工业、环境污染物，因其对环境水、空气和土壤的污染而在动植物体内蓄，最终导致对人类健康的危害。镉的环境污染问题自20世纪20年代就已伴随锌的生产开始出现，但直到1968年在日本的富山县神通川流域出现了痛痛病之后，有关镉污染及其生物毒性问题才真正引起全世界的关注。镉污染问题已受到世界各国高度重视，美国毒性管理委员会(ATSRD>已把镉列为第六位危害人体健康的有毒物质<杨劲松，2006），联合国环境规划署(DNFP>也把镉列入重点研究的环境污染物，世界卫生组织(WTO>则将其作为优先研究的食品污染物。 1.重金属镉 镉位于周期系第II B族，是一种灰色而有光泽的金属，原子量为112.41，密度为 8.642g/cm3,镉的熔点为321.03℃，沸点为765℃，有延性和展性，可弯曲。镉的化合价为2，常温下镉在空气中会迅速失去光泽，表面上生成棕色氧化镉，可防止镉进一步氧化。镉不溶于水，能溶于硝酸、醋酸，在稀盐酸和稀硫酸中缓慢溶解。镉盐大多数为无色, 但硫化物为黄色或橙色。镉(Cd>是生物毒性最强的重金属元素，在环境中的化学活性强，移动性大，毒性持久，容易通过食物链的富集作用危及人类健康，对人体具有三致( 致病、致癌、致突变>作用，能诱发肾衰变、关节炎、癌症等病 金属的分类： 1.（1）黑色金属 （2）有色金属：轻金属、重金属、贵金属、稀有金属、半金属） 重金属：Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Sn、Hg、Sb 2.重金属的冶炼方法：火法、湿法、电冶金 3.湿法冶金的主要流程：浸出、分离、净化、提取。 3.有色金属冶金面临的问题：1、高效的方法 2、节能 3、降耗 4、减排 二次资源又称再生资源 铜冶金 1.（1）火法炼铜——硫化铜矿的各种铜精矿废杂铜 （2）湿法炼铜——氧化铜矿、低品位废矿、难选复合矿 2.火法炼铜处理：硫化铜矿湿法炼铜处理氧化铜矿、造锍熔炼、铜锍吹炼、粗铜的精炼（火法精炼、电解精炼） 3.造锍熔炼的主要反应及反应式： （1）高价硫化物的热分解反 2FeS2(s)→2FeS(s)+S2(g) 2CuFeS2(s)→Cu2S(s)+2FeS(s)+1/2S2(g) S2(g)+2O2(g)＝2SO2(g) （2）硫化物氧化反应 2CuFeS2+5/2O2=(Cu2S·FeS)+FeO+2SO2 2FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2 2CuS+O2=Cu2S+SO2 （3）交互反应(造锍反应) FeS(I)+Cu2O(I)=FeO(I)+Cu2S(I) （4）造渣反应 2FeO(I)+SiO2(S)=(2FeO·SiO2)(l) 4.铜锍（冰铜）的组成：铜锍是重金属硫化物的共熔体。以Cu2S、FeS为主 5. 铜锍吹炼过程中Fe3O4有何危害？怎样抑制其形成？ （1）Fe3O4危害： （2）控制Fe3O4的措施和途径： 1）适当提高吹炼温度。 2）保持渣中一定的SiO2含量。 3）勤放渣。 4） 6.铜的造锍熔炼过程中Fe3O4有何危害？生产实践中采用哪些有效措施抑制Fe3O4的形成？ （1）Fe3O4危害： 固体废物浸出毒性鉴别实验》实验指导书 一、实验目的 1．掌握固体废物浸出毒性浸出方法——HJT 299-2007 、TCLP； 2．了解 pH 相关浸出测试方法； 2．学习电感耦合等离子体发射光谱仪 ICP原理，及砷、钡、镉、铬、铜、镍、锌、铅的测定。 二、实验要求 1．预习固体废物浸出毒性概念 2．预习电感耦合等离子体发射光谱仪 ICP原理；3．掌握电子天平、 pH 计的使用方法。 三、实验原理 固体废物填埋或堆存时，如与下渗的雨水或渗滤液接触，其中的部分可溶物质会溶解，并随液相进入地表或地下水体。若固体废物中含有较多的可溶重金属或有毒害性有机物等污染成分，就会对水体产生二次污染，危害水生动植物及人类的健康。 作为对废物潜在毒性评价的一种手段，浸出毒性测试程序是通过模拟特定的处理处置环境条件，使固体废物与特定的浸取剂接触，评价污染元素释放产生危害的可能性的一种实验方法。通过浸出实验结果，可以鉴别废物的危险性，从而决策其处理处置方式。 （1）确定浸出毒性保护目标 由于国外和我国的危险废物大多数以填埋作为最终处置方式，因此，各国浸出毒性测试设计的保护目标普遍为地下水和地表水。 （2）浸出毒性模型模拟 固体废物浸出毒性浸出方法——硫酸硝酸法（ HJT 299-2007 ）：本方法以硫酸/硝酸混合溶液为浸取剂，模拟废物在不规范的填埋处置、堆存，或经无害化处理后废物的土地利用时，其中的重金属有害组分在酸性降水的影响下，从废物中浸出而进入环境的过程。 美国国家环境保护署浸出毒性测试程序（ TCLP）：本方法以醋酸缓冲溶液为浸取剂，模拟工业固体废物与城市生活垃圾共填埋处置条件下，其中的重金属有害组分在填埋场渗滤液的影响下，从废物中浸出向地下水渗滤的过程。 pH 相关浸出测试方法：本方法以不同浓度的盐酸或硝酸溶液为浸取剂，观测废物在不同浸出液 pH 环境条件下，其中的重金属有害组分从废物中浸出而进入环境的行为，分析浸出液 pH 对重金属浸出的影响。 （3）液固比计算液固比通过在一定时间内和固体材料接触的液体总量除以处置材料的总量来估算。对 HJT 299-2007 和 TCLP这类鉴别性浸出测试程序，其液固比是按单位面积的降水量和填埋量推算的。以我国的 HJT 299-2007 为例，依据我国 95 个站点近十年的降雨量观测最大值作为降雨数据库（考虑最不利条件），选取 95%的置信上限 2800 毫米。液固比计算的选取参数为填埋深度 3m 、年均最大降雨量 2800mm 、100%的填埋场渗透率、 100%的工业固体废物、 1g/cm 3废物密度、 10 年的浸出时间，则： M 1（浸取剂质量）年降雨量雨水密度单位面积浸出时间M 2（模拟填埋场废物质量）填埋深度废物密度单位面积 2800mm/年 1g/cm3 1m2 10年 10 32 3m 1g/cm3 1m2 4）浸取剂选择 固体废物浸出毒性浸出方法——硫酸硝酸法（ HJT 299-2007 ）：依据酸雨区和重酸雨区（西南、华南、华中和华东各省与直辖市）观测站历年酸雨出现最低酸度值作为数据库，酸雨 pH的 95%置信下限为 3.2 。结合试验分析，依据最不利条件原则，浸取剂 pH 值设定在3.2 ±0.05 。据对中国酸雨类型的研究，以及结合能源结构和二氧化硫的污染现状与趋势，选取浓硫酸和浓硝酸的混合液，配比为 2 ∶1（质量比）。 美国国家环境保护署浸出毒性测试程序（ TCLP）：假设 95%的生活垃圾和 5%的工业废物合并填埋处置，醋酸是填埋渗滤液中的代表性低分子有机酸，其络合作用是导致废物中重金属浸出的主要因素之一。因此，采用醋酸缓冲溶液作为浸取剂。 pH相关浸出测试：用盐酸或硝酸调节浸出体系 pH 值，考察 pH对重金属浸出行为的影响。 污泥重金属处理 随着当今世界人口快速增长和经济的迅速发展，环境污染问题日益严重。各城市污水处理厂的大量兴建，有效缓解了城市生活污水和工业废水对环境的污染。但污水处理过程中产生的大量污泥很容易对环境造成二次污染，由于污泥中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素，其资源化农用已经成为当今研究的热点，但污泥中重金属元素已成为制约污泥资源化农用的关键因素。许多学者针对如何减少和降低城市污泥中重金属毒害作用展开了广泛的研究，但系统性、经济性和实用性还达不到要求。因此对城市污泥进行重金属去除方法和资源化农用的系统研究，就显得有十分重要的意义。 本文以桂林市污水处理厂的污水污泥作为试验对象，以有效去除和降低城市污泥中有毒有害重金属元素为目的，以污泥的资源化农用作为研究的最终手段，从生物、化学和电化学处理三个方面对污泥中重金属的去除进行了分析研究。 本文对桂林市城市污泥的成分和化学性质作了详细分析，得出桂林城市污泥完全符合污泥资源化农用的营养物质要求。同时对桂林城市污泥中各重金属元素的化学形态分布情况进行了详细测定，对重金属的生物毒性作了评述，为进一步采用不同方法去除污泥中重金属提供了基础。通过对污泥中重金属的化学形态分析得出，桂林市污泥中大多数元素以稳定性较好的硫化物及有机结合态、残渣态形式存在，通 过适当的处理后可以安全地加以资源化利用。 试验得出：微生物方法更能有效地去除污泥中的重金属离子。重金属元素的去除除与pH值有关外，微生物的代谢、吸附等特性也可以大大促进污泥中的重金属形态的转变和促使重金属元素的溶出。同时对硫和硫酸亚铁盐作基质时最佳的投配比进行了讨论，得出硫作基质时投配比分别为3g/l 最佳。在污泥接种时，去除污泥中重金属离子可以达到较好的效果，且有利于淋滤周期的缩短。试验首次证实，硫酸亚铁盐作基质时在曝气条件下可以不需预酸化，也可以达到较好的处理效果。论文系统地比较了不同的酸剂处理污泥中重金属的效果，得出不同酸剂对不同的重金属元素的去除效果存在一定差异。重金属元素不同，其最佳的处理环境也不同；pH值越低，重金属元素的去除效果越好，氧化剂可对污泥中部分重金属的去除有较好的促进作用。 通过试验，对桂林市的部分超标污泥采用2%H2O2和10%HCl处理后效果更好，完全能满足我国农用污泥中重金属含量标准的要求。 本文对电化学法去除污泥中重金属进行了探索，采用高电压和高电流更能有效去除金属离子。首次针对污泥处理设计了污泥区与重金属回收区分离的处理装WP=6 置，在极液与污泥交界面设置隔膜，避免重金属元素重新发生沉积的可能，在通电4h左右，对污泥中重金属有较好的去除效果。 关于“重金属对海水养殖生物毒性效应及安全性评价”项目申报2014年度山东省科学技术进步奖的公示 根据山东省科技厅有关山东省科学技术进步奖申报要求，山东省海洋资源与环境研究院对2014年度报奖项目进行公示。 一、项目名称：重金属对海水养殖生物毒性效应及安全性评价 二、申报奖种及等级：山东省科学技术进步二等奖 三、项目简介： 本项目为山东省科技发展计划项目，由山东省海洋资源与环境研究院承担完成。 随沿海经济的快速发展，重金属对海洋的污染日趋严重，重金属对海水养殖生物的负面影响主要有二个方面，一是导致生物损伤、死亡，二是在生物体内积累，直接或间接威胁人类健康。本成果以我国海水主要养殖生物-贝、参、鱼、蟹及重金属污染物为研究对象，针对苗种培育及养成过程的水环境安全、水产品质量安全、海洋重金属污染事故评估等需求，采用急性毒性测试、胚胎毒性测试、分子水平毒性测试等方法，建立了重金属对主要养殖生物浓度-效应关系模型，揭示了重金属在不同组织器官内的分布特征，为海水养殖健康生产及水产品质量控制提供科学依据；重金属胁迫下生物标志物及DNA损伤研究结果，为建立海水重金属污染的快速、灵敏监测方法提供理论基础；抑制消减杂交技术结合斑点杂交技术应用于重金属胁迫下海洋生物的基因应答变化的研究结果，为重金属及其它污染物对水生生物毒理作用的分子机制研究提供了新的方向。 形成《海水增养殖区环境综合评价方法》、《贝类养殖安全分类规范》和《海水贝类养殖区污染物筛选技术规范》3个山东省地方标准，《无公害食品海水养殖产地环境条件》1个行业标准，发表论文10篇，培养硕士研究生1名。 四、全部完成人及排序： 刘爱英，宋秀凯，马元庆，任利华，刘丽娟，孙国华，姜会超，秦华伟，姜向阳。 五、完成人对项目的贡献： 1、刘爱英：山东省海洋资源与环境研究院，副研究员 主持项目实施方案的总体设计与全面实施工作。从个体、组织、细胞及分子生物学水平，系统进行了镉、铬、铜、锌、汞、铅、砷等重金属（类金属）对贝、参、鱼、蟹的急性毒性试验、胚胎毒性试验、慢性蓄积试验、组织细胞损伤、重金属对贝类胁迫的分子效应及生物标志物研究、重金属胁迫对贝类基因表达影响及逆境应答分子机制研究，建立重金属与菲律宾蛤仔、刺参、牙鲆鱼、三疣梭子蟹急性损害的浓度-效应关系，阐明急性中毒特征，确定急性致死浓度；评价重金属对虾夷扇贝、刺参、日本对虾的胚胎毒性，确定胚胎发育的可观测最低效应浓度；了解重金属在各组织器官的分布规律。 2、宋秀凯：山东省海洋资源与环境研究院，助理研究员 第一部分：重金属污染修复概述试题 一、单项选择题 1、下列属于人体生命活动所必需的微量元素的重金属是（B ） A．铜、锌、铅B．锌、锰、铜C．锌、铜、砷D．锰、锌、镉2．土壤重金属污染是指比重大于C 的金属或其化合物在土壤环境中所造成的污染。 A.2 B.3 C.4 D.5 3、下列说法不正确的是（ D ） A．砷(As)能在潮湿的环境中氧化成毒性更强的As2O3。 B．镉（Cd）既是一种重金属又是一种致癌物质。 C．重金属主要通过采矿、冶炼、污灌、污泥、施肥、大气沉降等进入环境中。D．有些重金属是人体生命活动所必需的微量元素，因此不会对人体造成损害。 4. 下列固体废物固化方法中，不需要加热的是水泥固化。 水泥固化 B.沥青固化 C.塑料固化 D. 自胶结固化 5. 一般工业固体废弃物分为几类？。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 6、下列选项中，哪项不属于重金属铅可能引起的疾病（） A．神经衰弱B．铅中毒C．心血管疾病D．小儿麻痹症 7、导致日本“水俣病”事件的主要物质是（） A．甲苯B．甲醛C．甲基汞D．硫化汞 8、铬及其化合物都有毒性，其中毒性最大的是（a ） A．六价铬B．二价铬C．三价铬D．单质铬 9、重金属废渣堆放造成的最严重、最难以根治的污染问题是（） A．水体污染B．大气污染C．土壤污染D．地下水污染10、危险废物是指（） A．含有重金属的废弃物 B．列入国家危险废物名录或是根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定具有危险特性的废物 C．具有致癌性的固体废弃物 D．人们普遍认为危险的废弃物 11.《重金属污染综合防治“十二五”规划》资金计划，国家计划投入750亿元资金，开展，区域将得到国家项目资金的重点支持。 A. 污水治理，长三角 B.雾霾综合治理，京津冀 C. 重金属污染综合防治，重点防治 D.节能减排，珠三角 12.《湘江流域重金属污染治理实施方案》明确了几个重点区域？ A.5 B. 6 C7 D.8 13、环境污染对人和哺乳动物具有“三致作用”，下列不属于“三致作用”的是（） A．致癌作用B．致突变作用C．致死作用D．致畸作用 14、下列属于土壤物理修复的是（） A．深耕翻土B．不溶解剂技术C．氧化还原D．植物修复 15、日本某地区曾出现狂猫跳海的现象，这是因为（） A．猫太饿了，到海边去抓鱼B．猫吃了受汞污染的鱼 C．猫吃了含有镉的食物D．猫吃了含有铅的食物 浸出毒性实验 一实验目的 1．了解市政污泥脱水泥饼处理工艺及浸出毒性的实验方法。 2．掌握泥饼中重金属的固化机理。 二实验原理 污泥中含有大量的重金属，包括生物毒性显著的Cr、Cd、Pb、Hg以及类金属As，以及具有毒性的重金属Zn、Cu、Co、Ni、Sn、V等。其中Cr、Cd、Pb、Cu、Hg、As、Be、Ni、Tl被列入“中国环境优先污染物黑名单”。它们会对人体和环境造成严重危害。表1-1列出了污泥中重金属的来源及危害。 表1 污泥中重金属的来源及对人体的危害 种类来源对人体的危害 Cr 含铬矿石加工、重金属表面处理、皮革、 印刷、耐火材料等六价铬有强氧化作用，会引发慢性中毒三价铬毒性小，但更易被吸收和蓄积 Cd 电镀、颜料、塑料、合金、电池业等刺激呼吸道，损伤肾脏，能长期潜伏 Pb 蓄电池、冶金、机械、涂料、电镀等“三致”，积累性伤害，有机铅毒性更大Zn 有色金属冶炼等急性中毒为主，血压升高、气促、休克等Cu 有色金属冶炼、能源、化工等急性胃肠炎，发热、高烧，特别是硫酸铜Ni 镍矿开采冶炼等致癌，致敏，羧基镍毒性特别大 Hg 工业汞原料、含汞农药等急性为肾脏损伤，慢性为肺炎、呼吸衰竭As 印刷合金、电镀废水等心血管、神经、呼吸等多种急慢性损伤城市污泥产量巨大，同时重金属在不同性质污泥中的成分、含量、形态分布不同，因此采用固化/稳定化方法处理污泥中的重金属是一种更为经济有效的方法[26]。 固化(Solidfication)是指添加固化剂于废弃物中，使其变为不可流动性或形成固体的过程，而不管废弃物与固化剂间是否产生化学结合[19]。稳定化(Stabilization)是指将有害污染物转变成低溶解性、低毒性及低移动性的物质，以减少有害物潜 重金属对几种微生物的胁迫生理毒性研究 我们生活的世界是一个微生物世界，人类就生活在微生物海洋里，其中土壤和水体是微生物种类和数量比较多的两个生活环境，随着社会的进步，工农业的发展，各种生产和生活废弃物的排放，人类生活的环境受到各种废弃物的严重污染，这些污染给环境带来了严重的影响，同时也影响了环境中的各种生物，微生物也不例外，微生物以其独有的特征成为环境污染监测中一个重要指标，如水体中生物监测的对象就主要是细菌。 一般情况下，环境中重金属的存在会对动、植物和微生物造成一定的毒害作用, 但是各种生物对重金属的敏感性有很大的差别。微生物作为一类低等的单细胞的生物，外界环境对它作用具有均一性特征，更容易受到外界环境的影响，所以，微生物对各种污染物的敏感性是比较强的。很多研究表明，微生物在受到重金属胁迫后，往往会在区系组成、生理生化、遗传等方面对重金属作出响应，根据以上指标的变化特点，分析不同重金属在不同浓度梯度下对几类典型微生物造成的影响，为环境中重金属污染状况进行评价提供理论依据，并为环境重金属污染的生物修复提供理论指导。 外界环境中存在的微生物主要有三大类：细菌(根据革兰氏染色可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)、真菌和放线菌，它们在结构、组成、形态和大小等方面都有各自的特征: 革兰氏阳性菌：有细胞壁，构成的主要成分是肽聚糖，肽聚糖层较厚，细胞壁的其他成分是磷壁酸；细胞膜的构成与高等生物一样，成分是磷脂和蛋白质分子；细胞内有一核区，其成分有DNA、RNA和支架蛋白。 革兰氏阴性菌：与革兰氏阳性菌细胞壁的共有成分是肽聚糖，但是，革兰氏阴性菌肽聚糖层较薄，在其细胞壁外有有一层结构复杂的外膜，其主要成分是脂蛋白、脂多糖、孔蛋白等，其他结构成分与革兰氏阳性菌相同。 链霉菌：是放线菌中的一个大属，在土壤中分布广，种类多，属于原核微生物中的革兰氏阳性菌，结构为杆状或丝状。 酵母菌：是真核微生物中的一个大类群，它的特点是细胞中含有细胞核，细胞个体较大，细胞壁的成分多以几丁质为主。综上所述，环境中四类微生物在受到外源性重金属胁迫后，在生理生化、形态、生长、遗传等方面都会表现出不同的变化，这些变化可以为环境被外源性重金属污染后在微生物方面响应提供一定的参考，从一定程度上反映重金属对环境的污染程度。 目前，大多数的研究多集中于用一种重金属不同的浓度梯度在盆栽或实验室条件下对土壤典型微生物进行胁迫培养，通过测定土壤中微生物生物学指标、土壤酶活性及给所培养的植物带来的生理生化、基因等方面的变化，分析重金属对土壤典型微生物及植物的影响，而重金属对土壤中三类微生物群体水平上的影响及三类典型微生物对不同重金属的响应机理还少见报道。 本课题选择四种典型的微生物（革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酿酒酵母菌、链 污泥中重金属的毒理研究与治理措施 随着我国城市化进程的加快，污水处理量日益增加，相应的污泥产量也大幅增多。城市污泥含水率高、有机质含量多、富集了较多重金属元素，需要进行妥善处理与处置。目前，对于污泥可采取的处理与处置方法包括污泥农用、污泥堆肥、污泥焚烧发电和污泥填埋。重金属是污泥中所含有的污染物之一，与其他许多污染物不同，重金属元素不能被微生物所降解，一旦污泥中的重金属元素通过多种途径进入生物圈，重金属元素的毒性将会给动物体产生严重损伤，影响动物体的正常生理活动，甚至影响动物的种群数量，造成生态环境的失衡。因此必须要对污泥中的重金属进行十分妥善的处理，避免或减少其对于动物健康的影响。污泥中对动物健康具有较大危害的重金属元素主要有Cd(镉)、Zn(锌)、Cu(铜)、Pb(铅)等。 1污泥中重金属进入环境的主要途径 城市污泥来源于城市污水处理厂，经过脱水处理后以非流动状态存在。污泥在进行处理与处置过程中可能通过多种途径进入环境中对动物健康造成危害。污泥中的重金属元素主要可以通过三种途径进入环境当中，即水、大气和土壤。 1.1污泥中重金属通过水途径进入环境 污泥填埋是将污泥经过预处理之后送往垃圾填埋场进行最终处置，经过预处理的污泥在有机质含量、含水率和重金属元素稳定性上都会有较好的改善，预处理多为固化处理。露天填埋的污泥经雨水或其他地表水的浸泡，在堆埋过程中以渗滤液的形式溢出，渗滤液通过填埋底层的薄弱地带下渗进入地下水环境中，对其造成污染，进一步通过水循环重金属元素将会进入环境之中。 1.2污泥中重金属通过大气途径进入环境 污泥中重金属进入大气环境多是在污泥焚烧处理过程之中，污泥的焚烧技术由于可较大程度的减少污泥的体积，可以彻底的消灭其中的细菌和微生物，受到了国内外广泛的关注。但是如果焚烧过程没有很好的控制，将会造成二次污染，其中富集在污泥中的重金属存在两种迁移途径：一种是很好的被固定在污泥焚烧残渣中，另一种是随飞灰进入到大气环境当中。重金属在飞灰中的含量受到焚烧温度、停留时间、含水率以及添加剂的加入等因素的影响。温度对飞灰中重金属含量的影响表现在焚烧温度的提高，Cu、Zn、Pb重金属元素在烟气飞灰中的含 污泥重金属的处理方法 前言 在20世纪初，由于全球人口密度还不高，现代化大工业也未普遍出现，因而那时的污水浓度很低、数量也较少。当这些污水排放到自然环境中，自然生态系统能够正常地发挥它们的调节功能，靠自然界微生物的分解就可以达到自动处理。但在人口密度提高，工业发达后，污水浓度和排放量不断增加。巨大数量的含重金属废水排放到江河湖海中，靠自然界微生物的分解自动处理已经不可能了。这就必须进行人工处理。当前我国虽然有些地方对废水进行了一定程度的处理，但也只是其中的一部分，绝大部分废水未经处理或初步处理就直接排放，污水中的各种指标还远远高于国家规定的排放标准。所以目前我国的各大流域和各大湖泊、海洋水域都存在不同程度的污染，特别是辽河流域、淮河流域、滇池、太湖、巢湖、渤海、胶东湾等地区的水污染尤为严重。由此可见对废水进行一定程度的处理是十分有必要的。传统上处理重金属废水的方法主要是物理化学法，如吸附法、离子交换法、化学沉淀法、膜分离法、氧化还原法等，但这些方法都具有二次污染严重，处理成本高等问题。近年来人们开始为重金属废水的处理寻找新的方法。过去人们普遍认为活性污泥法不宜用来处理重金属废水，因为重金属废水中有机物质较少，而且重金属对污泥中的微生物有很强的毒害作用。但近年的研究结果表明，通过改造现行的活性污泥法可以处理重金属废水。向生活污水注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水。这样，在持续一段时间后，在污水中即将形成一种呈黄褐色的絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀与水分离，并使污水得到净化、澄清。这种絮凝体就是称为“活性污泥”的生物污泥。活性污泥法处理重金属废水主要是利用活性污泥中的细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂形成的具有很强吸附分解能力的污泥颗粒来完成的。活性污泥法是以活性污泥为主体的污水处理技术。 目前最普遍使用的是活性污泥法，主要是用于去除溶解性和胶体有机物。效率较好的是生物膜法，在特殊行业废水的处理中应用最为常见。活性污泥(Activated sludge)可分为好氧活性污泥和厌氧颗粒活性污泥，不论是哪一种，活性污泥都是由各种微生物、有机物和无机物胶体、悬浮物构成的结构复杂的肉眼可见的绒絮状微生物共生体。这样的共生体有很强的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解很多的污染物，可以达到处理和净化污水的目的。 活性污泥法是指利用人工驯化培养的菌胶团——带粘性的，薄膜状的微生物团块，在人工强化的环境中呈悬浮状态生长，分解氧化污水中可降解的有机物质，从而使污水得到净化的方法。是采用人工曝气的手段，使栖息有大量微生物群的絮状泥粒均匀分散并悬浮在反应器中，与废水充分接触，在有溶解氧的条件下，徽生物利用废水中所含的有机物，进行同化合成和异化分解的代谢活动。 活性污泥法的主要问题是产生大量剩余的污泥，需要用其它办法处理。 污泥中含有丰富的有机营养成分氮、磷、钾等元素，有机物的浓度一般为60％～70％，其含量高于农家肥，是肥田、改良土壤、园林绿化建设的好材料。但是.污泥中也含有大量的病原菌、寄生虫卵，以及铜、铝、锌、铬、砷、汞等重金属和多氯联苯、二晤英、放射性元素等难降解的有毒有害物质，如果利用不当，极易造成二次污染。当前，处理污泥中的重金属方法主要有生物处理方法和非生物处理方法。前者成本较低，效果明显，但所用时间长，占地面积大，操作烦琐。而对于后者的研究目前已经引起了广泛的关注，国内外学者作了大量的研究工作。 重金属对贝类毒性效应的研究进展 摘要本次研究重金属对贝类毒性效应，其中包括镉和汞对贝类的毒性效应。研究表明，镉对贝类重金属镉能够诱导SOD、CAT、GSH-PX 三种氧化酶的活性上升,而胁迫时间超过一定范围后,三种酶活性均会逐下降。在研究镉对贝类的毒性影响时，主要着重抗氧化酶系活性的影响和免疫功能的探索。探明了金属硫蛋白、超氧化物歧化酶和溶菌酶基因的表达对 Cd、Hg、弧菌复合胁迫的响应情况；检测了Cd、Hg 导致的血细胞损伤，初步阐明了四角蛤蜊对 Cd、Hg 胁迫的响应机制。 关键词重金属抗氧化酶系统胁迫免疫 Abstract The study on the toxic effect of heavy metal in shellfish, including the toxic effects of cadmium and mercury on shellfish. Research shows that the rise of shellfish, cadmium cadmium can induce SOD, CAT, GSH-PX three kinds of enzyme activity, and the stress time exceeds a certain range, three kinds of enzyme activity will decline. In the study of effects of cadmium on shellfish toxicity, explore the effects and immune function is mainly the activity of antioxidant enzymes. Proven metallothionein, superoxide and lysozyme gene expression in response to Cd, Hg, Vibrio composite stress。 detection of blood cell injury, caused by Hg Cd, the response mechanism of four to Cd, clam Hg stress. Keywords Heavy metalAntioxidant enzyme systemCoercionImmune 1.镉对贝类毒性效应的研究进展 1.1镉胁迫对贝类抗氧化酶系活性的影响 取经重金属镉胁迫实验后的青蛤血清,用于超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性测定。 重金属试题 第一部分：重金属污染修复概述试题 一、单项选择题 1、下列属于人体生命活动所必需的微量元素的重金属是（B ） A．铜、锌、铅 B．锌、锰、铜 C．锌、铜、砷 D．锰、锌、镉2．土壤重金属污染是指比重大于C 的金属或其化合物在土壤环境中所造成的污染。 A.2 B.3 C.4 D.5 3、下列说法不正确的是（ D ） A．砷(As)能在潮湿的环境中氧化成毒性更强的As 2O 3。 B．镉（Cd）既是一种重金属又是一种致癌物质。 C．重金属主要通过采矿、冶炼、污灌、污泥、施肥、大气沉降等进入环境中。D．有些重金属是人体生命活动所必需的微量元素，因此不会对人体造成损害。 4. 下列固体废物固化方法中，不需要加热的是水泥固化。 水泥固化 B.沥青固化 C.塑料固化 D. 自胶结固化 5. 一般工业固体废弃物分为几类？。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 6、下列选项中，哪项不属于重金属铅可能引起的疾病（） A．神经衰弱 B．铅中毒 C．心血管疾病 D．小儿麻痹症 7、导致日本“水俣病”事件的主要物质是（） A．甲苯 B．甲醛 C．甲基汞 D．硫化汞 8、铬及其化合物都有毒性，其中毒性最大的是（ a ） A．六价铬 B．二价铬 C．三价铬 D．单质铬 9、重金属废渣堆放造成的最严重、最难以根治的污染问题是（） A．水体污染 B．大气污染 C．土壤污染 D．地下水污染 10、危险废物是指（） A．含有重金属的废弃物 B．列入国家危险废物名录或是根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定具有危险特性的废物 C．具有致癌性的固体废弃物 D．人们普遍认为危险的废弃物 11.《重金属污染综合防治“十二五”规划》资金计划，国家计划投入750亿元资金，开展，区域将得到国家项目资金的重点支持。 A. 污水治理，长三角 B.雾霾综合治理，京津冀 C. 重金属污染综合防治，重点防治 D.节能减排，珠三角 12.《湘江流域重金属污染治理实施方案》明确了几个重点区域？ A.5 B. 6 C7 D.8 13、环境污染对人和哺乳动物具有“三致作用”，下列不属于“三致作用”的是（） A．致癌作用 B．致突变作用 C．致死作用 D．致畸作用 14、下列属于土壤物理修复的是（） A．深耕翻土 B．不溶解剂技术 C．氧化还原 D．植物修复 15、日本某地区曾出现狂猫跳海的现象，这是因为（） A．猫太饿了，到海边去抓鱼 B．猫吃了受汞污染的鱼 C．猫吃了含有镉的食物 D．猫吃了含有铅的食物 国内去除污泥中重金属研究动态及分析 -生物淋滤法前景广阔 摘要：城市污泥中的重金属是影响城市污泥无害化和资源化的主要因素，如何有效去除污泥中重金属是当前市政工程和环境工程研究的热点，本文收集了目前我国正在研究且与环保疏浚关联性较强的重金属去除方法，并简单分析、比较每种方法的优缺点，综合评价生物淋滤法发展前景广阔，可做进一步的研究，以便较早应用于环保疏浚生产中。 关键词：城市污泥重金属去除生物淋滤法 随着城市化进程的进一步加快，城市生活污水和工业废水对环境的污染越来越严重，为减轻水域污染指数，全国大中小城市大量上马增建了污水处理厂，伴随而来的是污水处理过程中产生大量的污泥，一方面污泥的任意堆放不仅占地多，而且还可造成二次污染；另一方面污泥内含丰富的N、P、K及植物所需的微量元素，具有很好的肥效，综合营养物质含量高于普通农家肥，若不加以利用将是对资源的巨大浪费。但污泥中同时还含有对人畜产生危害的重金属，而重金属与其它污染物不同，不能被微生物所降解，一旦进入土壤，容易被作物吸收，而且会在植物体内累积，最终通过食物链对人畜产生危害，因而污泥中重金属成为限制其污泥进一步利用的主要因素。如何有效去除重金属是解决污泥处理处置和资源化利用的关键性问题。目前，很多学者在这方面进行了研究探讨，涌现出许多新的技术和方法，本文收集整理了国内正在研究或初见成效的去除污泥中重金属方式方法，并对每种方法的优缺点稍做分析，通过比对生物淋滤法去除污泥中重金属效果较好，且工艺简单，操作方便，成本费用较低，本文将重点做介绍。 1.重金属的危害及污泥中重金属的来源 1.1、何为重金属 从环境污染方面所说的重金属，是指密度大于5g/cm3具有明显的生物毒性的一类金属元素。重金属具有毒性大，生物富集性强，不可自然降解及来源复杂等特点。主要包括镉、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡、砷、铝等，按毒性来讲汞、镉、铅、铬、砷毒性较强，称?五毒?。 1.2重金属的危害 重金属的危害主要表现为： （1）抑制动植物生长。动植物饮用或浇灌受污染的水，轻者影响生长，重者动植物生病死亡，庄稼棵粒不收。 （2）通过饮水或食物危害人体健康。重金属可以经过生物链的生物放大作用，在较高级生物体内成千万倍富集起来，然后通过食物进入人体，在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，危害人体健康。如日本著名公害事件?骨痛病?就是因为消费者长期食用了被矿山与冶炼厂镉污染了的稻米和大豆所引起的；还有国内每年以几何倍数增长的?血铅病?等都是重金属污染造成的。最近2011年10月14日经济参考报报道：《土壤重金属污染集中多发，多地出现‘癌症村’》，记者走访了多个癌症及怪病多发村，都是重金属污染造成的。癌症村最小死亡者仅9岁，有的村大人吃当地水，给孩子买矿泉水。很多原来被老白姓传得神乎其神的怪病村现在多数被证实是重金属污染造成的。 （3）重金属长期在土壤存留，造成土壤板结，地力下降。 1.3污泥中重金属的来源 污泥中重金属来源主要有工业排放、输水管道的腐蚀和城市地表径流三个方面。其中工业排放或矿山开采是形成癌症村的主要危险源。城市污水通过污水处理后，70%-90%的重金属元素会通过吸附或沉淀转 重金属污染的危害 重金属是指密度在5.0以上的约45种元素。砷、硒是非金属，但它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将其列入重金属污染物的范围内。环境污染方面所指的重金属主要指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属铜、钴、镍、锡、钒等污染物。由于人们的生产和生活活动造成的重金属对大气、水体、土壤、生物圈等环境的污染就是重金属污染。 重金属既可以直接进入大气、水体和土壤，造成各类环境要素的直接污染；也可以在大气、水体和土壤中相互迁移，造成各类环境要素的间接污染。由于重金属不能被微生物降解，在环境中只能发生各种形态之间的相互转化，所以，重金属污染的消除往往更为困难，对生物引起的影响和危害也是人们更为关注的问题。随着我国工业化进程的不断发展，产生的环境负面效应不容忽视。近年来，有关重金属污染农田土壤和水质的报道越来越引起人们的关注。 1.重金属对植物的影响 吸收到植物体内的重金属能诱导其体内产生某些对酶和代谢具有毒害作用或不利影响的物质，间接引起植物伤害。在某些重金属胁迫下植物体内产生过氧化氢、乙烯类等物质，使植物体内代谢和酶活性形成负效应，对其带来直接伤害。如镉与巯基氨基酸和蛋白质结合，就会引起氨基酸蛋白质失活，甚至导致植物的死亡。在重金属的胁迫下，有时会引起大量营养元素如N、P、K等的缺乏及其有效性的降低，较高浓度的重金属含量有抑制植物体对钙、镁等矿物质元素的吸收和转运的能力。重金属处理会引起植物体中铁含量的下降或缺乏，导致铁参与生理过程的异常，出现铁缺乏症。经过镉处理的小麦幼苗叶和根的生长明显受到抑制，其茎和叶中富集的镉量增加，铁、镁、钙和钾等营养元素的含量下降，重金属也影响钙离子在植物体内的分配。研究证明：当镉超过一定浓度后对叶绿素有破坏作用，并促进抗坏血酸分解，导致游离脯氨酸积累，抑制硝酸还原酶的活性[2]。土壤中较高的镍含量会显著抑制小麦对氮的吸收。外界较高的镉浓度也会引起玉米植株磷浓度和吸收量的下降。刘秀梅等人在研究农作物的分布规律时发现，高浓度的铅严重阻碍作物的生理活动。研究发现:Cr、Hg使小麦、玉米受到污染:Cr、Zn、Cu能引起水稻、蔬菜的污染。 在中国，持续加剧的重金属污染，不仅严重威胁到农产品质量安全，影响生 《固体废物浸出毒性鉴别实验》实验指导书 一、实验目的 1．掌握固体废物浸出毒性浸出方法——HJT 299-2007、TCLP； 2．了解pH相关浸出测试方法； 2．学习电感耦合等离子体发射光谱仪ICP原理，及砷、钡、镉、铬、铜、镍、锌、铅的测定。 二、实验要求 1．预习固体废物浸出毒性概念 2．预习电感耦合等离子体发射光谱仪ICP原理； 3．掌握电子天平、pH计的使用方法。 三、实验原理 固体废物填埋或堆存时，如与下渗的雨水或渗滤液接触，其中的部分可溶物质会溶解，并随液相进入地表或地下水体。若固体废物中含有较多的可溶重金属或有毒害性有机物等污染成分，就会对水体产生二次污染，危害水生动植物及人类的健康。 作为对废物潜在毒性评价的一种手段，浸出毒性测试程序是通过模拟特定的处理处置环境条件，使固体废物与特定的浸取剂接触，评价污染元素释放产生危害的可能性的一种实验方法。通过浸出实验结果，可以鉴别废物的危险性，从而决策其处理处置方式。 （1）确定浸出毒性保护目标 由于国外和我国的危险废物大多数以填埋作为最终处置方式，因此，各国浸出毒性测试设计的保护目标普遍为地下水和地表水。 （2）浸出毒性模型模拟 固体废物浸出毒性浸出方法——硫酸硝酸法（HJT 299-2007）：本方法以硫酸/硝酸混合溶液为浸取剂，模拟废物在不规范的填埋处置、堆存，或经无害化 处理后废物的土地利用时，其中的重金属有害组分在酸性降水的影响下，从废物中浸出而进入环境的过程。 美国国家环境保护署浸出毒性测试程序（TCLP ）：本方法以醋酸缓冲溶液为浸取剂，模拟工业固体废物与城市生活垃圾共填埋处置条件下，其中的重金属有害组分在填埋场渗滤液的影响下，从废物中浸出向地下水渗滤的过程。 pH 相关浸出测试方法：本方法以不同浓度的盐酸或硝酸溶液为浸取剂，观测废物在不同浸出液pH 环境条件下，其中的重金属有害组分从废物中浸出而进入环境的行为，分析浸出液pH 对重金属浸出的影响。 （3）液固比计算 液固比通过在一定时间内和固体材料接触的液体总量除以处置材料的总量来估算。对HJT 299-2007和TCLP 这类鉴别性浸出测试程序，其液固比是按单位面积的降水量和填埋量推算的。以我国的HJT 299-2007为例，依据我国95个站点近十年的降雨量观测最大值作为降雨数据库（考虑最不利条件），选取95%的置信上限2800毫米。液固比计算的选取参数为填埋深度3m 、年均最大降雨量2800mm 、100%的填埋场渗透率、100%的工业固体废物、1g/cm 3 废物密度、10 年的浸出时间，则： 123232 M ()M ()2800mm/1g/cm 1m 10103m 1g/cm 1m ???= =?????=≈??浸取剂质量年降雨量雨水密度单位面积浸出时间液固比模拟填埋场废物质量填埋深度废物密度单位面积年年 （4）浸取剂选择 固体废物浸出毒性浸出方法——硫酸硝酸法（HJT 299-2007）：依据酸雨区和重酸雨区（西南、华南、华中和华东各省与直辖市）观测站历年酸雨出现最低酸度值作为数据库，酸雨pH 的95%置信下限为3.2。结合试验分析，依据最不利条件原则，浸取剂pH 值设定在3.2±0.05。据对中国酸雨类型的研究，以及结合能源结构和二氧化硫的污染现状与趋势，选取浓硫酸和浓硝酸的混合液，配比为2∶1（质量比）。 美国国家环境保护署浸出毒性测试程序（TCLP ）：假设95%的生活垃圾和5%的工业废物合并填埋处置，醋酸是填埋渗滤液中的代表性低分子有机酸，其重金属
实验指导书-固体废物浸出毒性鉴别试验-201106
污泥重金属处理
关于重金属对海水养殖生物毒性效应及安全性评价项目申报2014年度
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实验指导书-固体废物浸出毒性鉴别试验-201106