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采用生物工程技术，以畜禽类、食用菌下脚料等农牧废弃物为基质，利用产酸微生物降解磷矿粉，开发磷转化率达到90％以上，速效磷大于12％的有机复合磷肥的生产工艺技术。
该项目结合该市30余万亩酸性水田，96年试验、示范1500余亩获得成功后，97、98两年在息烽、开阳、花溪两县一区进行了大面积的推广应用，共推广85138亩，占两县一区酸性水田面积的76.9％：亩均增产稻谷48.79公斤，增幅12.1％，净增总产值546.6万元；培训技术人员340人，农民34437人次。该项目在推广应用的同时，完成了13个小区、73块农田的对比试验。得出了在不同酸性的水田施用黄磷矿渣粉的量．可提高土壤PH值0.3-0.6个单位；提供土壤硅、钙、镁等营养元素，提高了水稻的抗逆性。同时变废为宝，解决了部份黄磷矿渣的污染。该项目取得了较好的经济效益和社会效益，有广阔的应用推广前景。
研发高效，低成本的水絮凝剂是富营养化以及污水治理的关键之一。本文在实验室前期工作基础上，为降低原材料成本，增加水质处理效果，以改性粉煤灰替代壳聚糖复配磁铁矿粉制成的磁性絮凝剂对巢湖藻水以及生活污水进行处理。一方面作为富营养化水体治理的应急以及长期措施，另一方面减少生活污水中富营养成分向自然水体里的排放。主要研究结果如下：
1.磁性絮凝剂配比与投加量的优化
磁性絮凝剂的最佳复配量为粉煤灰与磁铁矿粉质量比1：1，在相同投加量下，该配比较其他比例的配比，有最佳的浊度去除率。
磁性絮凝剂的最佳投加量为200MG/L。粉煤灰复配磁铁矿粉后再进行酸改性来处理水样，在所有改性方法中处理效果最佳。
2.磁性絮凝剂对巢湖藻水以及生活污水的处理效果研究以及评价
(1)以磁性絮凝剂对巢湖藻水进行处理，并在0.5T的磁场作用下将絮体从水体中移出。结果表明，水体的总磷、总氮、COD以及浊度指标分别下降了97％、51％、78％和97％，CHL-A的含量下降近100％。同时对无藻水(巢湖藻水进行过滤)进行处理，水体的总磷、总氮、COD以及浊度分别下降了75％、16％、58％和87％。
在处理后的水中接入藻种培养发现，由于营养元素的去除，藻类无法在其中继续存活；碱性磷酸酶活性检测结果表明，处理后的水样中，磷酸酶活性急剧下降，意味着其将水体中的有机磷转化为藻类可以利用的正磷酸盐的能力下降，从而在一定程度上抑制了藻华的发生。
表明磁性絮凝剂不但能够清除水体中的藻类，而且对水体中的氮、磷等富营养元素有较好的去除能力。在放大的巢湖岸基流水实验中，磁性絮凝剂依然能够保持很好的处理效果。
对磁性絮凝剂以及处理前后的巢湖水样进行重金属检测，发现处理水中几乎所有
重金属的含量均较处理前有不同程度的下降，表明磁性絮凝剂不但不会引入新的污染物，而且对重金属元素有一定的去除效果；对处理前后的巢湖水样进行了细胞毒性实验，发现经处理的细胞存活率基本维持在同一水平上，表明磁性絮凝剂的处理基本没有引入对细胞有毒害作用的物质。
(2)以磁性絮凝剂对生活污水进行处理，并在0.5T的磁场作用下将絮体从水体中移出，水体的总磷、总氮、COD以及浊度指标分别下降了85％、56％、77％和近100％。对于不含颗粒物的污水厂的出水进行处理时，依然可以达到一定效果，总磷、总氮和COD指标去除率还可以达到76％、18％和30％。由于污水厂出水中几乎没有任何颗粒物，这再次证明了磁性絮凝剂不但可以去除水体颗粒物中所带有的氮磷，而且对水体中溶解性的氮磷也有一定的吸附能力。
对经磁性絮凝剂处理前后的生活污水进行了紫外-可见光谱扫描，发现处理水中由于颗粒物以及溶解性污染物的去除，紫外一可见光的吸收大幅降低；检测了处理前后水样中的碱性磷酸酶活性，结果表明磁性絮凝剂的处理导致碱性磷酸酶活性大幅降低。
3.磁性絮凝剂净化水体机理的初步研究
检测了处理前后的巢湖水和生活污水ζ电位，发现随着磁性絮凝剂投加量的不断增大，ζ电位从负值趋向于变为正值，在最佳投加量时，ζ电位趋于0；对粉煤灰以及处理后产生的磁性絮体进行了扫描电镜观察。初步揭示了磁性絮凝剂净化水体的机理：改性粉煤灰通过化学絮凝和物理吸附双重作用于水体中颗粒物，降低了水中胶粒的ζ电位，破坏了水体中胶体的聚集稳定性，使胶粒相互聚集沉降，同时释放出的铁离子与水体中磷酸盐发生反应生成沉淀。磁铁矿粉为藻类等弱磁性物质提供有效的吸附表面，最终在外磁场的作用下实现藻类和水体的有效分离。
关键词：富营养化；粉煤灰；絮凝剂；藻；生活污水
近年来由于人民生活水平的提高，城市生活垃圾也急剧的增多，年生成量近1.3亿吨，并以每年8％的增长率增加。这些垃圾不仅占用了大量的土地，而且也对环境造成严重的二次污染。如何有效地治理城市生活垃圾，已是摆在我国城镇建设和环境保护者面前的一个非常紧迫的课题。
　　对于城市生活垃圾堆肥发酵的研究已有很多报导，但由于不同地域垃圾的成分不同，因此发酵过程中物质的转化及发酵产品的理化性质有所差异。另外，由于条件的限制，多数科学工作者主要通过实验室模拟对垃圾发酵进行研究，其试验结果与发酵过程中实际情况差异很大，不能完全表征发酵过程中变化。本试验在大庆美商国际集团进行工业化现场试验，对外源微生物生活垃圾工厂化发酵，并通过加入外源无机磷，探讨城市生活垃圾发酵过程中的代谢产物对外源无机磷的溶解、转化能力以及磷素的有效性，为工厂化生活垃圾发酵的物质转化及提高外源无机磷的有效性提供理论与实践依据。
　　本试验通过研究，得出主要结论如下：
　　1.城市生活垃圾发酵各处理有机态磷在发酵第28D达到最高峰，而后呈快速下降。在发酵的不同时期，同一磷素水平外源微生物处理有机态磷的含量明显提高。发酵结束后，在同一磷素水平，MSW+ZJ处理有机态磷的增加量明显高于MSW+MS处理，而同种微生物处理，在P1、P2水平有机态磷差异不显著。
　　2.外源无机磷加入，在发酵过程中能明显增加有效磷的含量。在P1、P2水平，同种微生物处理之间差异不显著；在同一磷素水平，MS与ZJ处理之间差异也不明显，但与无外源微生物处理相比，差异显著。
　　3.城市生活垃圾发酵过程中加入磷矿粉，发酵后电镜观察可见磷矿粉表面形成的空洞和裂隙，说明城市生活垃圾发酵对磷矿粉溶解作用较为明显。
　　4.有机肥培肥土壤均能提高植物生育期内速效磷的含量，并且富磷垃圾肥处理速效磷的含量明显高于其它处理。
　　5.施用有机肥与对照相比均能提高土壤中无机磷各个组分的含量。在植物生育期内，无机磷的CA2-P，CA8-P，AL-P的含量明显降低，并且两种供试作物作物的趋势相同。但番茄作为供试作物的各个处理比大豆降低的要大，并且有一部分的难利用的磷素O-P，CA10-P也被溶解利用。这是由于蔬菜作物的根的阳离子代换量要比谷类作物要高。在各个处理中，富磷垃圾肥的处理中CA2-P，CA8-P，AL-P，FE-P的含量均高于其它处理，而O-P，CA10-P的含量均低于其它处理。
　　6.通过最大缓冲容量(XM·K值)比较表明，处理富磷垃圾肥＜鸡粪＜垃圾肥＜化肥，说明在磷吸附量相近时，富磷垃圾肥处理吸附磷的强度最小，所处的能态较高，因而其供磷强度大，而化肥处理则供磷强度较小，磷的有效性降低。
　　7.有机肥处理的土壤磷酸酶与化肥处理相比，在植物生育期内增加明显，其中除富磷垃圾肥处理磷酸酶活性明显高于其它处理外，其它酶活性有机肥处理之间差别不明显。
　　8.与化肥相比，垃圾肥、富磷垃圾肥、鸡粪各处理大豆籽粒产量依次增加12.24％、19.02％、13.51％；大豆籽粒蛋白质含量增加幅度依次为2.54％、7.27％、2.83％；脂肪含量增加幅度依次为6.42％、10.02％、6.78％。富磷垃圾肥在提高大豆产量与品质方面明显优于其它处理，垃圾肥与鸡粪处理差异不显著，但与化肥处理相比差异极显著。
　　9.有机肥同时对番茄的产量和品质有明显的改善作用。富磷垃圾肥与化肥相比对番茄的产量有显著的增加。有机肥与化肥相比均不同程度的提高了番茄的品质。
矿山开采和冶炼带来了大量的尾矿，占用土地资源，容易引起周边环境的污染。植物稳定修复与植被恢复能够实现多种目的，如稳定尾矿、控制污染、美化环境；而在尾矿上种植非食用的能源植物更能产生经济效益，将成为一种新兴的尾矿复垦趋势。五节芒、荻等有发达的根系，生物量大，芒草在欧美发达国家常被人们称作“生物燃料”。本研究以安徽铜陵狮子山铜矿杨山冲尾矿库为修复试验基地，探索利用厩肥牛粪、石灰、凹凸棒石(又名坡缕石或坡缕缟石)、膨润土、沸石、磷矿粉作为改良剂进行尾矿基质性质改良，利用能源植物稳定修复尾矿。在对试验场地进行调查分析的基础上，选择具有代表性的尾砂样品，通过大麦根伸长毒性试验和中性盐溶态重金属(0.1m硝酸钠提取态)化学提取，分析尾矿对植物生长的限制因子，并有针对性的筛选基质改良剂。在此基础上进行大田能源植物种植示范，并取得了以下结果：
⑴对场地的调查分析表明，尾砂的酸化主要发生在表层0～20cm，尾砂ph值2.65～9.02，稀硝酸(0.43mol/l)提取态cu、zn、pb、cd、as含量最高分别为878、、12.9、1620mg/kg，最低分别为13.4、18.7、5.20、0.90、2.20mg/kg；硝酸钠(稀盐)提取态cu、zn、pb、cd含量最高分别为106、281、0.274、1.49mg/kg，最低则低于检出限。基地尾砂容重最高1.88g/cm3，最低1.04g/cm3，尾砂物理结构较差(过于松散或板结)，不利于保水保肥。
⑵通过大麦根伸长毒性响应试验，评价厩肥、石灰、凹凸棒石、膨润土、沸石、磷矿粉改良剂的效果。结果表明在酸性尾砂上施用ca(oh)2显著提高了尾砂的ph：同时，施加ca(oh)2显著降低了重金属溶解性，施加量高于0.9％时，大部分重金属的硝酸钠(稀盐)提取态含量低于检出限。但是，随着石灰施加量的增加，尾砂ph持续升高，磷酸二氢铵提取态砷(专性酸溶态砷，本实验中与大麦根长相关性较好)的含量显著增加，大麦根长也表现出先增长后缩短到趋势。在施加石灰的基础上，施加凹凸棒石、膨润土、沸石、磷矿粉对尾砂无明显的改良效果，但磷矿粉可作为长效磷肥使用。大田试验改良剂的施加量确定为：牛粪128kg/hm2，石灰210kg/hm2(1％w/w)，磷矿粉27 kg/hm2(0.1％w/w)。
⑶日进行了大田试验。施加改良剂后基地表层尾砂重金属有效性降低，重金属稳定化效果显著。熟石灰提高了酸化区域尾砂ph值，在酸化区域施加磷矿粉则导致部分小区重金属有效性升高。
⑷能源植物长势总体表现为荻优于其它供试植物(荻成活率达99.3％)，芦苇、五节芒次之，芦竹适应状况最差。熟石灰能够显著改善酸化尾砂场地植物的生长环境，促进植物生长。在碱性尾砂中施加磷矿粉抑制了能源植物的生长，而酸性尾砂中则能够显著促进能源植物生长。
⑸示范基地尾砂基质改良及能源植物复垦完成后，基地植物生长环境得到显著改善，大量野生植物侵入基地，开始定居。入侵野生植物包括禾本科、菊科、蓼科、大戟科、蔷薇科、莎草科、豆科、茄科、十字花科等17个科类近40种植物，其中以狗尾草、狗牙根、假俭草等为代表的禾本科植物，以及以苍耳、一年蓬为代表的菊科植物占据优势地位。未酸化区域入侵野生植物种类多于酸化区域，在酸化区域施加磷矿粉能够促进植物定居。
我国有大量难选赤铁矿资源因缺乏有效的加工处理技术而不能开发利用，其中仅高磷赤
铁矿就有30～40亿T。随着我国钢铁工业的快速发展及磁铁矿资源的日趋枯竭，难选赤铁矿
资源的开发利用已迫在眉睫，对其进行研究具有十分重要的科学意义和经济价值。
恩施高磷赤铁矿是典型的难选赤铁矿，其物化特性研究表明，矿石中细粒赤铁矿主要呈
鲕粒结构与菱铁矿、褐铁矿、鲕绿泥石、粘土矿物和含磷矿物紧密共生，或浸染于含铁硅酸
盐和粘土矿物的晶格中。由于矿石中氧化铁矿物与鲕绿泥石之类的含铁杂质矿物性质十分接
近，因此直接采用现有的分选工艺无法获得品位和回收率都符合要求的铁精矿产品。此外，
氧化铁矿物呈细粒嵌布于杂质矿物中，也使其要磨到很细才能单体解离。因而，高磷赤铁矿
难以开发利用，是由矿石本身性质所决定的。
对于这类难选铁矿，采用适当的改性工艺，改变氧化铁与杂质矿物的可选性差异，同时
改变矿石的粉碎性能，使氧化铁矿物易于呈选择性破碎解离，是改善其分选加工性能的根本
途径。传统的改性工艺是碳热还原焙烧工艺，采用碳作为还原剂和热源，存在的问题是换热
和传质效率低，碳消耗量大，生产成本较高。同时，焙烧过程产生的CO和CO2还容易导致
温室效应。为此，本研究针对难选赤铁矿的改性，研制出一种以废铁粉作还原剂的微波加热
还原焙烧新工艺。该工艺突出的优越性在于：(1)没有CO和CO2对环境的污染，过程清
洁；(2)废铁粉还原剂不会被浪费掉，通过磁选可作为铁精矿回收；(3)微波选择性加热
氧化铁矿物，导致氧化铁矿物与杂质矿物的晶界上有热应力产生，使氧化铁矿物更容易呈选
择性破碎解离；(4)改性过程快速、高效、能耗较低。
采用理论分析与纯矿物样品模拟实验相结合的方法，对微波场中不同样品升温行为规律
进行研究的结果表明，微波对氧化铁矿物有选择性加热作用。赤铁矿在微波场中的加热升温
速率主要与其矿物组成、质量、粒度和加热温度有关。废铁粉的微波加热活性非常高，用作
还原剂时对微波快速加热赤铁矿有促进作用。赤铁矿升温速率愈快其磁化还原速率也愈快。
用恩施高磷赤铁矿进行微波还原改性的研究表明，当其水份含量为10％(质量分数)、
粒度小于4MM、废铁粉还原剂加入量为10％(质量分数)、还原温度为550℃～570℃、微
波加热时间为14MIN时，可以获得最好的改性效果，磁化还原率高达89％。同时，还原产物
的粉碎性能和分选性能得到明显改善。当磨矿粒度为—0.074MM占92％时，氧化铁矿物呈选
择性破碎解离，磁选后可获得FE品位为59.58％的铁精矿，FE回收率为85.33％。将铁精矿进
一步磨细到完全小于0.074MM后，用反浮选再选，可将铁精矿中的FE品位提高到60.13％，
P品位由0.36％降至0.21％。
热力学分析表明，用铁粉还原赤铁矿的标准GIBBS自由能⊿G°值要比用碳更负。用铁粉
还原的反应是放热的，用碳还原的反应是吸热的。因此从理论上说，用铁粉还原剂时微波加
热还原赤铁矿应更容易进行。铁粉通过铁离子固相扩散方式直接还原赤铁矿的作用有限，主
要是通过氧迁移间接使赤铁矿还原。H2O蒸气对氧由赤铁矿向铁粉迁移起至关重要的促进作
用，同时可阻止FE与SIO2和AL2O3反应生成弱磁性的铁硅铝酸盐。
还原反应的动力学研究揭示，铁粉直接还原赤铁矿时，在赤铁矿上首先形成的还原产物
必然是有很多孔洞和裂隙的磁铁矿。用扫描电镜分析恩施高磷赤铁矿的还原产物，也观察到
还原产物磁铁矿有大量的孔洞和裂隙。还原产物层的多孔性，不仅有助于铁离子的固相扩散，
也为间接还原过程H2和H2O蒸气的内扩散创造了条件。对间接还原过程，当还原温度为450
℃时，还原反应主要由H2和H2O蒸气的内扩散控制，还原速率较慢。随着还原温度提高，
H2和H2O蒸气的内扩散速率加快，反应转而受界面反应过程控制，还原速率随之加快。在温
度为450℃、500℃和550℃的条件下，还原反应的速率常数K分别为3.75×10-2、4.53×10-2
和5.90×10-2。
由于微波加热铁粉还原工艺用于处理难选赤铁矿具有明显的优势，预计其推广应用将产
生巨大的经济效益和社会效益。
关键词：高磷赤铁矿；微波还原；铁粉还原剂；改性机理
化学钝化修复是一种以降低风险为目的的污染土壤治理方法，通过添加活性材料，以调节和改变污染物在土壤中的物理化学性质，使其产生吸附、络合、沉淀、离子交换和氧化还原等一系列反应，降低其有效性及生物可利用性，达到修复效果。近年来，用含磷材料修复污染土壤主要集中在重金属铅上，而实际土壤重金属污染往往一个多金属并存的复合污染，因此研究含磷材料修复重金属复合污染土壤更具有实际意义。　　
本论文运用重过磷酸钙磷肥(TSP)和磷灰石矿粉(PR)材料，修复重金属铅、铜、锌、镉复合污染的土壤，目的是减小重金属的有效性，降低其生物可利用性。采用重金属有效性提取(0.01MCACL2)、毒性淋溶提取(TOXICITY CHARACTERISTIC LEACHING PROCEDURE，TCLP)、生物可利用性提取(PHYSIOLOGICALLY BASED EXTRACTION TEST，PBET)以及柱淋溶实验评价重金属复合污染土壤的修复效果；借助VISUAL MINTEQ 化学形态模型探讨含磷物质修复污染土壤中重金属的可能机理。主要研究结果如下：　　
(1)PR、TSP和PR+TSP三种磷处理均有效地降低土壤CACL2、TCLP和PBET 提取态的PB 含量，其中CACL2和TCLP提取态的PB分别降低20～80[％]和62～86[％]，三种磷处理的效率大小依次为TSP>PR+TSP>PR；同样，磷处理对CD 也有一定的稳定效果，如TCLP提取态的CD 下降达32[％]，三种磷处理的效率大小依次为TSP>PR+TSP>PR。　　
就CU和ZN 而言，其修复效果依赖于P处理方式和评价方法。PR 均能有效地降低土壤CACL2和TCLP提取态的CU和ZN；尽管TSP能降低TCLP提取态的CU和ZN，但增加了土壤CACL2 提取态的CU和ZN；而PR+TSP复合处理均增加了土壤CACL2和TCLP提取态的CU和ZN。　　
(2)随着柱淋溶量的增大，PR处理的淋滤液中P没有明显变化，而TSP和PR+TSP处理的淋滤液的P在淋洗液为2个PV 时有显著增加；三种磷处理能够很好的固定土壤中的PB，降低PB的淋出量，对重金属ZN和CU的固定效果一般，甚至TSP和PR+TSP处理增加了ZN的淋溶性，三种重金属淋溶活性顺序为CU>ZN>PB。　　
(3)含P物质能使PB 稳定化主要是由于形成了磷酸铅沉淀。而CU和ZN的稳定化可能与表面吸附和络合作用有关，主要受PH的影响。(4)磷肥和磷矿粉修复重金属CU、ZN、PB、CD复合污染土壤，对PB的修复效果较为理想，其次是CD，对于CU和ZN的修复效果一般，甚至某些处理会带来负作用，即它们的活性反而有可能增强。因此，在用含磷材料修复这些重金属复合污染土壤时，应十分关注这一现象，即某些处理会降低PB和CD的有效性但同时有可能增加CU和ZN的有效性，增加其环境生态风险。
弱酸脱镁工艺可使中国大量的高镁磷矿得到利用，但脱镁废水的治理和综合利用成为其推广中迫切需要解决的问题，这也是该文研究的目的。首先研究了脱镁废水中镁离子在按型001×7树脂上的交换平衡和动力学。在MSMPR结晶器中研究了氯化铵介质中氢氧化镁的结晶动力学，得到了生长速率、成核速率、稳态晶核粒数密度和主粒度方程。自脱镁废水中制备了电子陶瓷用氧化镁粉体(含MGO:99.37％，粒径:0.2～0.3μM)。其纯度优于MGO分析纯标准(GB9857-88)，纯度和粒径达到KONOSHIMA公司电子陶瓷用氧化镁HP-10的标准。在系统研究脱镁废水中镁离子的交换平衡及动力学、镁离子的交换和洗脱工艺、氯化铵洗脱液中氢氧化镁的结晶动力学和沉淀工艺以及纯化氢氧化镁制备高纯氧化镁粉体的基础上，提出了磷矿脱镁废水综合利用原则流程:脱镁废水中的镁离子用来制备电子陶瓷用氧化镁粉体;含硫、磷的交换余液返回磷酸系统。该流程基本上无二次废水排放;其中氧化镁的总收率是87.7％。该流程不仅治理了脱镁废水，而且使脱镁废水中的磷、硫、镁资源得到了综合利用。
矿山开采和冶炼带来了大量的尾矿，占用了土地资源，容易引起对周边环境的二次污染。植物稳定修复与植被恢复能够实现多种目的，如稳定尾矿、控制污染、美化环境，而在尾矿上种植非食用的能源植物更能产生经济效益，将成为一种新兴的尾矿复垦趋势。芒草根系发达能有效保持水土，由于其地上部生物量大，在欧美发达国家常被人们称作“生物燃料”。而种植香根草来护坡绿化，获取油料这些相关技术早已被人们获取并推广。本文以铜陵尾矿砂为例，探索利用污泥、磷矿粉等改良剂进行尾矿基质改良，利用能源植物稳定修复尾矿。　　
本文通过野外调查分析和生态毒理实验、土柱淋溶试验、土柱培养试验等一系列实验，找到尾矿改良的依据，为开展能源植物的野外大田试验提供经验。　　
通过铜陵野外采样和室内样品分析，得出尾矿不利于植物生长的限制因素有不良的物理结构、贫瘠的营养状况、较差的保水保肥能力。　　
通过大麦根伸长生物毒性响应试验，评价了污泥、磷矿粉、熟石灰、沸石等改良剂的效果，并从中筛选出污泥、磷矿粉作为重点研究对象，通过高等植物对污染物的毒性响应关系，结合化学分析，观察了PH、EC、有效态重金属等多种土壤参数对毒性的影响，指出盐分和高量的有毒金属是限制污泥使用量的主要因素。改良剂的添加量确定为：污泥75G/KG和磷矿粉20G/KG。　　
针对污泥高盐分危害植物生长这一问题，设计了土柱淋溶试验，监测孔隙水和渗滤液的性质和金属含量变化，推测如果秋季施用污泥，自然情况下污泥的高盐分的副作用能被自然降雨克服。　　
在经过淋溶处理的土柱中种植五节芒、香根草两种能源植物，进行为期6个月的种植，考察施加污泥和磷矿粉以后铜陵尾砂上两种植物的生长情况，同时监测渗滤液和孔隙水的性质以及成分变化，发现植被改善了尾砂的营养不足、结构不良的状况，得出了这两种能源植物适合在尾矿上定居并具有稳定修复污染尾矿潜力的观点，同时为野外大田种植提供了初步的实践经验。
砷是我国优先控制的污染物。随着社会经济和工业的发展，全球许多国家面临严重的砷污染威胁，砷污染已成为人们普遍关注的环境污染之一。土壤砷污染与修复的研究已成为世界各国的科学热点问题和前沿研究领域。土壤污染物的化学修复技术是一种实用可行的土壤污染治理方法。本项目的研究目的是，通过研究化学添加剂对土壤砷生物有效性调控的效果及其可能的作用机理，筛选出经济有效、易于实施的化学添加剂应用于农业生产，从而为土壤as污染控制和农产品安全提供可靠的技术措施。本项研究针对我国土壤as污染的现状，通过室内恒温恒湿培养试验和温室盆栽试验，选用砷超积累植物蜈蚣草、粮食作物小麦和油料作物油菜以及不同蔬菜品种，通过向砷污染土壤添加不同的化学添加剂，研究其对土壤砷的有效性和形态及不同植物吸收利用砷的影响，明确化学添加剂对土壤砷有效性和形态的调节作用及初步机理。主要研究结果如下：
1．在室内恒温恒湿试验条件下，添加石灰石粉、人工沸石、铁矿粉、含钛纳米材料、赤泥和煤渣处理的土壤有效as含量比对照均呈减少趋势（负相关），减少量分别为63.7％、63.6％、58.3％、41.5％、54.6％和49.9％，差异均达到极显著；土壤松散态as、铝结合态as、铁结合态as等有效态砷形态含量也均显著降低。添加edta、有机堆肥、过磷酸钙、磷矿粉和聚丙烯酸钠处理的土壤有效as含量随着培养时间的增加呈增加趋势（正相关），增加量分别为32.3％、50.2％、58.7％、44.6％和104％，且差异达到极显著，其中以聚丙烯酸钠增加最为明显；土壤松散态as、铝结合态as、铁结合态as等有效态砷形态含量也均显著提高。这表明，添加不同化学添加剂，一定程度上钝化/活化土壤中的砷，使得砷的可利用性和可移动性降低或提高。
2．土壤盆栽条件下，添加edta，有机堆肥，过磷酸钙，磷矿粉及聚丙烯酸钠等5种化学添加剂提高土壤砷的有效性、促进土壤砷形态向有效态转化，从而促进蜈蚣草和油菜的生长并提高对砷的吸收积累。如，添加过磷酸钙处理蜈蚣草地上部干物重增加最为明显，平均比对照增长近64％。蜈蚣草砷浓度提高以edta处理最高，平均比对照高出近21％。蜈蚣草的砷累积量以过磷酸钙处理最高，比对照增长了近69％。
3．土壤盆栽条件下，添加石灰石粉，人造沸石，铁矿粉，赤泥及煤渣等5种化学添加剂降低土壤砷的有效性，有效抑制小麦和油菜对土壤中砷的吸收积累并减小砷对小麦和油菜的毒害。如，添加这5种化学添加剂均显著降低小麦地上部砷浓度，其中铁矿粉、赤泥和煤渣处理的小麦内砷浓度分别平均比对照减少41％、29％和35％，统计分析均达显著水平。
4．在土壤中添加edta，有机堆肥，过磷酸钙，磷矿粉及聚丙烯酸钠等5种化学添加剂有提高蜈蚣草盆栽土壤中性磷酸酶和脲酶活性及降低土壤蔗糖酶活性的作用。如，蜈蚣草盆栽土壤中性磷酸酶活性与对照相比平均增幅为2％-111％，脲酶活性平均增幅为3％-19％，土壤蔗糖酶平均减幅为9％-36％。在土壤中添加石灰石粉，人造沸石，铁矿粉，赤泥及煤渣等5种化学添加剂使得小麦和油菜盆栽土壤中性磷酸酶和脲酶活性提高，土壤蔗糖酶活性降低。小麦盆栽土壤中性磷酸酶活性与对照相比平均增幅为5％-35％，脲酶活性平均增幅为2％-9％，土壤蔗糖酶平均减幅为10％-55％；油菜盆栽土壤中这三种酶的活性与对照相比平均变幅分别为19％-54％，4％-16％和0.6％-33％。
5．添加铁矿粉和含钛纳米材料提高蔬菜地上部生物重，同时显著降低砷含量。添加铁矿粉和含钛纳米材料显著减少地上部砷含量，上海五月慢分别是24％和25％，芥菜型油菜品种芥菜50-1分别是3％和8％，芥菜型油菜品种岷县牛尾梢分别是37％和11％，甘蓝型油菜品种苏油15号分别是45％和66％，甘蓝型油菜品种d050-1分别是2％和42％。
6．添加铁矿粉和含钛纳米材料处理的蔬菜体内的可溶性蛋白质与对照相比均降低。如，甘蓝型油菜品种苏油15号可溶性蛋白显著减少约21％和39％。但是，添加铁矿粉和含钛纳米材料处理的蔬菜叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量含量与对照差异不显著。
7．土壤添加铁矿粉和含钛纳米材料缓解了蔬菜的氧化胁迫。主要表现为，蔬菜叶片中sod酶和cat。活性及gsh含量与对照相比均降低，而mda积累减少。如，蔬菜叶片中sod酶活性与对照相比平均减幅为6％-40％，cat 酶活性平均减幅为1％-22％，gsh含量平均减幅为1％-20％，蔬菜叶片中mda含量与对照相比平均增幅为0.3％-23％。关键词：砷；化学添加剂；植物有效性；化学形态；抗氧化系统；酶活性
该文主要研究了由精矿粉和氧化铁磷加工而成的多孔性物质-海绵铁处理印染废水的性能.
污泥土地利用是当今国际上非常重视的污泥处置方式,防止重金属污染一直是污泥施用中最重要的问题.该研究根据固体废弃物的堆肥化原理及重金属的不同形态与生物有效性的关系,结合土壤重金属的污染治理方法,研究了在堆肥中添加粉煤灰、磷矿粉、草碳、沸石对重金属的形态及重金属的生物有效性的影响.
污泥堆肥是污泥无害化、稳定化的有效手段之一。通过堆肥，能将污泥中可生物降解的有机物向稳定的类腐殖质生化转化，同时能消除臭味，杀死病原菌和寄生虫卵。但污泥中的重金属会影响其后续使用，因此研究堆肥过程中重金属的形态变化十分重要。
本文通过堆肥试验，研究了堆肥最佳参数以及堆肥过程中重金属各形态的变化，同时研究了钝化剂对重金属的影响，取得的主要成果如下：
（1）堆肥参数确定
将污泥与秸秆按照堆体1（2：1）、堆体2（3：1）、堆体3（4：1）、堆体4（3：1（翻堆））进行堆肥试验，结果表明，四个堆体中的铜离子可交换态含量的减少量分别为3．5％、0．78％、3．17％、1．1％：锌离子的减少量分别为1．89％、1．59％、0．2％、0．44％；铅离子的减少量分别为8．98％、2．34％、4．6％、6．19％；铬离子的减少量分别为5．82％、2．22％、5．58％、8．64％。其中，堆体1中铜离子、锌离子和铅离子有效态的减少量最大，起始含水率为61．86％，ph控制在7．5～8．5之间，均满足了堆肥的最适条件，因此，该投配比为本试验最适堆肥条件。
（2）钝化剂选择
添加磷矿粉（pr）、粉煤灰（fa）、沸石（z）以及草炭（pt）四种不同钝化剂进行堆肥试验，另做空白试验（ck），得到结论：铜离子的钝化效果fa>pt>ck>pr>z，锌离子钝化效果pr>fa>pt>ck>z，铅离子钝化效果pr>ck>z>fa>pt，铬离子钝化效果fa>pt>ck>z>pr，可以看出，磷矿粉、粉煤灰、草炭作为污泥堆肥中重金属的钝化剂，效果明显。其中，粉煤灰为火电厂发电煤燃烧产生的废弃物，将粉煤灰作为最佳钝化剂既能有效控制堆肥中重金属的生物有效形态含量，同时又将废弃物重新利用，减少了环境污染。
（3）钝化剂用量确定
按照粉煤灰占堆肥总重量10％（fa10）、20％（fa20）、30％（fa30）进行堆肥，三个堆体均达到了钝化效果，其中钝化效果最好的是fa30，其次是fa20，随着粉煤灰的施加量不断增加，重金属的钝化效果越明显。
（4）农用富集情况
对于堆肥农用而言，栽种后的莴笋对四种重金属的富集情况，均呈现随着堆肥施加量的增加，莴笋中重金属富集含量增加的趋势。对于四种不同重金属而言，莴笋对其富集能力依次为zn>cu>cr>pb。对于堆肥施加量为10％、20％的钵中莴笋均满足标准，达到要求。堆肥施加量为40％的莴笋中的铅元素含量超过国家规定无公害蔬菜标准。因此，对于粉煤灰为钝化剂的堆肥成品，其农用的施加量应控制在40％以下。
煤矸石和粉煤灰的污染治理已经成为了煤矿区环境面临的首要问题。应用微生物技术改良矿区固体废弃物，加速植被恢复，是改善煤矿区生态环境一个重要途径。通过人为接种微生物，利用微生物和植物根际的生命活动，挖掘废弃物的潜在肥力，加速其向有利于生态重建的方向转化，有益于生态系统的可持续发展。本论文的研究内容及获得的主要结果包括以下几个方面：
(1)采用经典平衡法研究了煤矸石和粉煤灰对磷的吸附解吸性能。结果表明，煤矸石、粉煤灰及其混合物对磷的吸附量均随着平衡液中磷浓度的增大而增大，吸附率逐渐减小。解吸率随平衡液中磷浓度增加而增加。与土壤相比，煤矸石、粉粉煤灰及其不同配比的混合物对磷吸附性更强，解吸性能差，多发生不可逆转的化学吸附。
(2)采用柱状模拟淋滤试验研究了煤矸石和粉煤灰不同工艺处理对淋滤液的影响，结果表明，煤矸石淋滤液酸性极强，污染性较大，对照《地表水环境质量标准》(gb)的要求超标严重。添加粉煤灰在一定程度上能够减轻淋滤液的ph、so42-、po43-、fe污染，煤矸石和粉煤灰均匀混合以及上下分层的工艺能够有效的降低煤矸石对周围水环境的污染。
(3)通过接种氧化硫硫杆菌和解磷细菌分别于煤矸石和粉煤灰中，研究了微生物对两种固体废弃物的改良作用。结果表明：煤矸石中添加氧化硫硫杆菌能显著脱除煤矸石中的硫，同时也生成了大量的h+和铁离子，使淋滤液中ec和磷浓度显著增大。粉煤灰中添加解磷菌能显著提高淋滤液中的磷含量和ec，但对淋滤液的ph、so42-和铁离子影响不明显。氧化硫硫杆菌和解磷细菌对煤矸石和粉煤灰混合工艺处理效果较好。
(4)通过设定不同的水分条件及接种微生物处理，研究了菌根真菌、根瘤菌和解磷细菌不同组合对紫花苜蓿的生长的影响以及对废弃基质的改良效应。结果表明：水分胁迫显著地降低了紫花苜蓿的生物量，单接菌根和混合接种均显著提高了植物的生物量，菌根起到了主要作用。混合接种菌根、根瘤菌和解磷菌与单接种菌根相比更有利于提高植物的生物量。水分胁迫不影响菌根真菌的侵染，但显著地降低了根外的菌丝密度。接种根瘤菌和解磷菌能够显著提高根外的菌丝密度。水分胁迫降低了废弃物中磷的有效性。接种解磷菌能够显著提高根际基质中磷的有效性，有效缓解了植物吸收带来的负效应。
(5)通过设定不同水分条件和接种处理，研究了菌根真菌、根瘤菌和解磷细菌对混合种植紫花苜蓿和三叶草的生态效应以及对基质的改良作用。结果表明：单接菌根以及混合接种均显著地提高了紫花苜蓿和三叶草的生物量，菌根在其中起到主要作用。混合接种与单接菌根相比提高了植物生物量。水分胁迫不影响菌根真菌的侵染，但抑制了根外菌丝的生长，接种根瘤菌和解磷菌能够显著提高根外的菌丝密度。水分胁迫降低了基质磷的有效性，接种解磷细菌能显著提高根际的速效磷含量。距离植物根系越近基质ph越低，根际不同区域接种解磷菌均能显著降低了基质的ph。
针对焦化废水含有高浓度挥发酚和氨氮，难以生化处理的特性，本文提出以锰矿石氧化、磷酸铵镁(鸟粪石)沉淀两步处理焦化废水的方法。以磷酸、硫酸调节焦化废水ph至酸性，利用锰矿石在酸性条件下的氧化性，氧化去除废水中的挥发酚及其他还原性污染物，降低废水的codcr浓度。再向锰矿石氧化后的焦化废水投加菱苦土粉，搅拌反应进行磷酸铵镁沉淀实验，去除和回收废水中的氨氮及所加的磷酸。
调节10l焦化废水ph至1.2，酸化后废水经锰矿石氧化，挥发酚浓度去除率达99％，codcr去除率达70％；向处理后废水投加菱苦土使固液比为18g/l，搅拌反应24h，氨氮以磷酸铵镁沉淀的形式得到去除和回收，去除率达90.1％，ph升高至9.4。x射线衍射(xrd)和透射电镜(tem)对沉淀产物表征分析表明，磷酸铵镁沉淀是在菱苦土颗粒表面形成并生长的。
通过锰矿石对几种取代酚氧化的静态实验，发现锰矿石对几种对位取代酚氧化效果的顺序为：4-氯酚>4-甲酚>4-硝基酚。当苯环对位取代基为供电基时，取代酚不稳定性增大，更易被锰矿石氧化；当苯环对位取代基为吸电基耐，取代酚稳定性增大，难以被锰矿石氧化。
本文以水泥稳定土为基体，探讨了粉煤灰、磷石膏及电石渣等工业废渣对混合料抗压和抗裂性能的影响作用，并对各废渣作用机理做了初步分析。
　　通过对混和料性能测试试验表明：粉煤灰、磷石膏及电石渣在适宜配比下，均可促进混合料中凝胶体和晶体的生成，从一定程度上增强混合料颗粒间的粘结作用，从而改善混合料抗压和抗裂性能。
　　通过对混合料普遍机理分析并结合X射线扫描进行定性定量分析、电镜扫描进行微观形貌分析，结果表明：粉煤灰在水泥水化产物CA(OH)2激发作用下，不仅自身参加火山灰反应，还可以促进粘土矿物间火山灰反应；磷石膏加入水泥粉煤灰稳定土可作为粉煤灰硫酸盐激发剂并与火山灰生成物水化铝酸钙发生反应，生成钙矾石晶体有效填充混合料孔隙；电石渣加入磷石膏－粉煤灰－水泥稳定土体系，可以参加水化反应并提高混合料碱度。粉煤灰、磷石膏和电石渣通过上述作用可增强混合料颗粒间粘结作用，从一定程度上改善混合料抗压和抗裂性能。
　　另一方面，粉煤灰加量过多会使其不能被充分激发；钙矾石的生成会引起混合料中胶结物胶结不足且磷石膏的加入降低了混合料碱度；电石渣自身大的干缩容易使混合料产生裂纹，这将对混合料性能产生负面影响。由于在混合料中同时加入三种废渣，本文做了综合因素正交试验，以获得综合性能最佳配比。由正交试验结果表明：本试验条件下，混合料最优配比为粉煤灰加量10％、磷石膏加量24％、电石渣加量13％。
随着黄磷工业的迅速发展，磷渣的年排放量也逐年增加，对环境造成污染。目前，磷渣粉用作混凝土掺合料，普通细度的磷渣粉主要用于水电工程中低强度混凝土，超细磷渣粉主要用于房屋建筑工程的中高强度混凝土，而将普通细度磷渣粉用于桥梁工程高强混凝土的研究较少。本文就磷渣粉的胶凝特性及采用普通细度磷渣粉配制的t梁c50混凝土的性能进行了研究，以期为磷渣粉混凝土用于桥梁建设提供理论依据。采用室内小型球磨机探讨了三异丙醇胺助磨剂对磷渣粉磨效果的影响，研究了磷渣粉的掺量、比表面积及化学激发剂对磷渣粉胶凝性能的影响。结果表明：加入助磨剂提高了磷渣的易磨性，改善了掺磷渣粉水泥的力学性能。磷渣水泥的凝结时间随磷渣粉掺量呈线性增长，并随磷渣粉比表面积增大而逐渐延长；磷渣粉的掺入降低了水泥胶砂的早期强度，但有助于提高水泥胶砂的后期强度，随磷渣粉掺量的增加，强度呈先升后降的趋势，比表面积超过450m2/kg后再提高并不能显著提高其活性。据此认为，磷渣粉比表面积对凝结时间和强度的影响小于掺量的影响，磷渣粉的比表面积在350～450m2/kg且掺量≤40％时为好。选用合适的化学激发剂是磷渣粉活性激发的关键，单掺0.5％的na2sio3作为磷渣粉的激发剂具有较好的激发效果。研究了掺入比表面积380m2/kg的磨细磷渣粉对c50t梁混凝土性能的影响。综合考虑混凝土的力学和抗氯离子渗透性能可以得出，加入磷渣粉可以显著改善混凝土的性能，掺量在不超过25％均能满足c50混凝土要求，掺量为20％时各种性能最优；在掺合料掺量同为20％情况下，磷渣粉混凝土性能与s95级矿渣粉混凝土相近，优于Ⅰ级粉煤灰混凝土。在上述宏观性能试验基础上，研究了同掺量下磷渣粉、矿渣粉和粉煤灰对胶凝材料的水化放热性能的影响，磷渣粉比矿渣粉和粉煤灰更有利于降低胶凝材料早期水化热和水化放热速率。最后，借助xrd、sem等微观测试手段对含磷渣粉水泥浆体水化产物的组成、微观结构特征及水化机理进行了分析，探讨了磷渣粉对混凝土凝结时间和强度影响的机理。关键词：磷渣粉，胶凝特性，t梁混凝土，力学性能，水化机理
共26条数据
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