工业废弃地重金属污染土壤化学淋洗修复研究及工程示范

中山大学博士学位论文工业废弃地重金属污染土壤化学淋洗修复研究及工程示范姓名：邹泽李申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：仇荣亮20090608工业废弃地重金属污染土壤化学淋洗修复研究及工程示范作者：邹泽李学位授予单位：中山大学相似文献(10条)1.会议论文黄兰椿.周永章.李红中.古志宏土壤中重金属污染的修复进展研究2007重金属污染给环境、经济造成了巨大损失,给人类健康和社会的可持续发展带来严重危害。治理重金属土壤污染修复方法的研究与应用已取得一定进展,但总的来说各种技术都存在自身的优势与缺陷,治理重金属土壤污染时应该结合具体情况因地制宜,并且配合多种修复本法方同时使用。迄今对土壤重金属污染修复的研究方法繁多，本文针对各种土壤重金属污染修复的新近方法作综合评述，进以探究对土壤重金属污染修复的意义。2.学位论文刘婉矿山环境农田土壤重金属污染潜在生态风险评价模型研究2009土壤污染潜在生态风险评价是近十几年来逐渐兴起并迅速发展的一个研究领域。2005年Weeks提出有关土壤污染的生态风险“层叠式”评价匡架。2007年Critto等、Semenzin等基于层叠式生态风险评价匡架，发展了环境污染生态风险评价决策支持专家系统，因而其有关的评价模型则是当前环境科学研究的热点。本文在大量查阅了近300篇国内外有关土壤重金属污染环境评价、重金属生物可利用性及其相关分析研究方法的论文基础上，选取汉源唐家铅锌矿山周围地区作为研究对象，对土壤及与之相对应的红薯体内铅、锌、铜、镉的含量进行了分析，运用7种单一提取剂（HCl、HOAC、CaCl2、NH4OAC、EDTA、NH4NO3和NaNO3），六步连续提取法和BCR四步连续提取法对土壤样品中重金属有效态进行浸提，并通过与植物体内该元素含量进行回归分析，筛选出较能真实反映出重金属生物可利用性的化学提取剂；并根据矿山环境土壤重金属污染的生态风险特征，遵循生态风险评价中的熵原理和证据权重原则，建立基于重金属生物可利用性的矿山环境土壤重金属污染潜在生态风险评价模型。用土壤重金属总量中可能被生物吸收的有效态浓度风险表征污染指数Cfi；以重金属元素的生物毒性响应因子（Tri）为权重，提出矿山环境农田土壤重金属污染潜在生态风险评价模型：RI=（Er1×Er2×Er3...×Ern）1/n，其中Eri=Tri×Cfi；RI表示土壤中多种重金属潜在生态风险指数；Eri为元素I的潜在生态风险因子。建立以下3种评价模型：(1)生物可利用态评价模型式中：Cibio—表示土壤中重金属生物可利用态含量（mg/kg）；Cio—表示国家蔬菜标准（mg/kg）；(2)原生硫化态评价模型式中：Ci硫—表示土壤中重金属原生硫化态含量（mg/kg）；(3)潜在生物可利用态评价模型式中：Ci总—表示土壤中重金属总量（mg/kg）；Ci残—表示六步连续提取法提取的土壤中重金属残渣态含量（mg/kg）；最后，运用单因子评价方法、尼梅罗综合指数法、地质累积指数法、潜在生态危害指数法和本文建立的矿山环境农田土壤重金属污染潜在生态风险评价模型对汉源唐家山铅锌矿周边农田土壤进行评价。对潜在生态风险评价结果、基于重金属总量的评价结果和红薯体内重金属含量进行相关性分析，得出基于总量的土壤环境评价结果不仅与生物体内含量的相关性很差，更重要的是虚假的扩大了污染危害程度，其结果是不可靠的。本文建立的潜在生态风险评价模型更可靠，更具有实际意义与应用价值。3.会议论文余志贵.席永慧环境岩土工程中土壤重金属污染修复方法的述评2008土壤中的有害重金属积累到一定程度就会对土壤-水-生物系统产生毒害。国内外根据采用方法与原理的不同，将土壤重金属修复污染的方法主要分为工程措施(土壤污染物理化学治理技术)、基于污染物土壤地球化学行为的改良措施、农艺措施、生物修复以及综合修复。由于修复方法比较多，本文重点对土壤重金属污染的生物修复和矿物修复方法展开述评。最后本文提出将土壤、重金属污染物以及土壤中的水分、空气和生物作为一个固-液-气-生物系统综合研究各部分相互关系。运用多学科知识，加强吸附材料对重金属离子吸附性能以及污染物迁移机理的研究，将实验室、野外现场理论研究与实际情况相结合，理论的深化有助于指导我们改善重金属污染的土壤环境。4.学位论文郑志军基于投影寻踪模型的土壤重金属污染预警系统2008土壤是人类不可缺少的自然资源之一，是环境的重要组成部分，为人类的可持续发展和赖以生存提供了重要的保证。随着民众健康意识和环保意识的不断提高，产品质量安全问题日益受到关注，而土壤作为影响产品质量的一个重要因素也引起了众多研究学者的注意。但是，由于土壤污染并不是可以直接看得到的实物，因此相关部门对土壤指标的好坏也不能直接得到，而只能通过样本去预测。文中用中山市土壤重金属的监测抽样数据作为研究的样本，采用投影寻踪(ProjectionPursuit)分类、聚类等分析法结合Matlab与SAS、SPSS建立污染指数及其监测预警预测模型，从而达到较好地监控的目的。在投影寻踪的过程之中，主要采用遗传算法对投影方向进行计算；另一方面采用时间序列进行预测污染指标数据，开发预警预报系统。主要立足点是基于Matlab7.4下投影寻踪方法的实现和算法的分析，从而实现基于Matlab的污染监测计算机程序。此外，在投影寻踪聚类模型和投影寻踪主成分分析模型的基础上，采用了时间序列分析中ARIMA模型以及残差自回归(Auto—Regressive)模型的方法对土壤重金属污染程度进行预测。研究结果表明：投影寻踪在处理和分析高维数据，尤其是来自非正态总体的一类数据时，通过把高维数据投影到低维空间上，寻找出能反映高维数据结构或特征投影，从而达到分析高维数据的目的；采用投影寻踪分类的分析方法确切给出了污染指数值(z(i)=a*x(i)，i=1，2，…，n)和最佳的投影方向值(a*)，这更加有利于我们评价分类；另外，最佳投影方向各个分量的大小实质上反映了各土壤污染指标对土壤污染等级的影响程度，以这些污染指数为样本，对不同地区建立不同的时间序列预测模型，并将预测值与真实值进行比较。结果表明，预测值与真实值的残差较小，预测的精度达到模型的基本要求，从而说明建立的模型是有效的。这为在治理污染时，选用不同的治理与预防方法以及治理的侧重点提供了有力的依据。5.会议论文付庆灵.王贻俊.胡红青土壤重金属污染与蔬菜吸收研究进展和控制2005随着人们对蔬菜品质的要求提高,蔬菜重金属污染也逐步引起人们的关注.本文从蔬菜重金属污染现状、蔬菜对重金属的吸收与富集特征、重金属污染对蔬菜生长发育及品质等的影响,以及蔬菜重金属污染的控制途径几个方面概述了蔬菜重金属污染的研究进展,旨在为提高蔬菜品质,控制蔬菜重金属污染提供科学依据.6.学位论文陈涛杭州市城郊蔬菜地土壤重金属污染及其时空变异研究2007土壤是人类赖以生存的自然资源之一，也是生态环境的重要组成部分。随着人口快速增长、城市化和工业化迅猛发展，土壤正承受着越来越大的环境压力，土壤污染也变得日益突出。在众多土壤污染中，重金属污染以其较强的毒害性和非生物降解性，成为国内外环境污染研究的热点问题之一。近年来，随着我国经济的不断发展，许多城市出现了不同程度的土壤重金属污染现象，其中以城市郊区最为普遍。城市郊区位于中心城市与外围典型农业区之间过渡区域，是重要的蔬菜、瓜果等农产品生产基地。一旦该区域遭受土壤重金属污染，势必对蔬菜、瓜果等农产品质量安全及人民身体健康构成严重威胁。因此，十分有必要对城郊土壤重金属污染现状及时空变异规律进行研究，这对控制重金属污染，提高土壤环境质量，保障农产品安全具有重要的理论价值和实践意义。本研究以杭州市城郊蔬菜地为例，运用GIS和多种空间分析技术，在1∶50000和1∶2000两种不同尺度下对土壤重金属进行污染调查及时空变异研究，系统和深入地分析了城郊土壤重金属的污染现状、风险评估、主要来源、空间变异、尺度效应及其动态变化。取得以下主要结论：(1)在杭州市1∶50000近郊蔬菜地样区，土壤重金属含量存在较大差异。与杭嘉湖平原背景值相比，Cd、Cu、Hg、Pb和Zn在表土中均有不同程度累积，而As、Co、Cr、Mn、Ni则基本保持背景含量。在已累积元素中，Cd、Cu、Hg、Zn分别有28％、15％、59％、4％的样品超过国家二级标准，表现出一定的污染趋势；其中Hg和Cd的污染情况较为严重，是导致该区土壤具有较强生态危害性的主要影响元素。在所研究的10种重金属中，Co、Cr、Mn、Ni与表征自然土壤特点的常量元素(Al,2O,3、Fe,2O,3、SiO,2)具有极显著相关性，说明这四种元素主要受成土母质影响，而表现出较好的空间结构性，变程分别为62220、63300、55110、27390m；As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn由于受不同程度人为作用，削弱了它们与常量元素间原有的对应关系，呈现出较强的空间随机性，其变程主要在5000～9000m之间。在外来因素所控制的6种元素中，As、Cu、Pb主要与各种农药、有机肥、无机肥的长期施用有密切关系；此外，各种工业粉尘及交通尾气也是促进它们在临近工业区附近大量累积的重要原因。Cd和Zn在杭州火车东站附近因少量电镀企业影响呈现出点源污染趋势；在其它区域则主要与磷肥、污泥和生活污水的使用密切相关。该区域污染最为严重的元素Hg，已表现出面源污染趋势，其来源主要受大气沉降和工业粉尘的影响。(2)　在杭州市1∶2000远郊蔬菜地样区，土壤重金属含量明显下降，只有Hg、Cd、Zn、Cu的部分样品超过背景含量，在表土中呈现较低的累积程度；同国家环境标准相比，只有Hg、Cd分别有6％和1％的少量样品超标，表现出轻微的生态危害性。在所研究的7种重金属中，Co、Mn、Ni主要受成土母质影响，与常量元素(Al,2O,3、Fe,2O,3)表现出极显著正相关；虽然Cu和Zn也与土壤氧化物呈显著正相关，但同时它们还与总P、有机质有密切的关系，说明其来源可能受人类活动和自然因素双重影响；土壤Cd和Hg则与土壤氧化物没有显著相关性，它们的来源受人为影响较大。7种重金属通过分析，可以分为三类：Co、Mn、Ni主要受自然因素影响，呈现自然背景含量，具有较好的空间相关性，其变程分别为182.7m、160.1m和425.6m；Cd和Hg则主要受人类活动影响，其来源与大气沉降密切相关，具有较弱的空间相关性，变程较短，分别为54.7m和46.7m；Cu、Zn由于兼受人为和自然因素双重影响，其空间结构性介于上述两者之间，变程分别为90.9m和72.9m。(3)　在杭州城郊两种不同尺度下，土壤重金属的变异系数在1∶50000比例尺下较大，而在1∶2000比例尺下较小；在本研究中其变化趋势为，随研究尺度增大，土壤重金属受人为影响增多，其总体变异性增强。但在1∶50000尺度下由于采样间隔较大，小于取样尺度的随机变异被忽略或掩盖，从而使大尺度下土壤重金属表现出较好的空间相关性；在1∶2000尺度下，由于受尺度效应影响，各种较小尺度的随机因素相对增多，导致土壤重金属随机变异性增强，相关性削弱。因此，在进行土壤重金属空间变异研究时，应根据研究目的和精度要求确定合理的研究区域和采样范围。(4)　在1∶50000尺度下，2001年到2005年杭州市蔬菜地土壤Pb和Cu的平均含量分别由38.73、31.20mgkg'-1增加到了46.14、36.56mgkg'-1，平均增长7.41和5.36mgkg'-1；并通过均数多重比较，2001年到2005年土壤Pb和Cu均发生显著增加。通过空间自相关分析、地统计学与分形理论的应用，从不同角度反映了2001年到2005年蔬菜地土壤Pb和Cu的空间结构变化规律，即空间相关性随时间变化而减弱，随机性增强。两个时期土壤Pb和Cu的空间分布呈西高东低趋势，并且在大部分研究范围内出现不同程度累积，人为污染与干扰是主要影响因素。(5)在1∶2000尺度下，分别采用随机抽样法和协同克里格法，对土壤重金属Cd