典型工业固体废弃物有毒有害物质的环境效应研究

摘要

风化煤和钢渣是我国典型的工业固体废弃物。许多学者已对风化煤和钢渣的资源化利用做了大量研究，并取得了一些实际应用成果。但针对风化煤和钢渣应用而造成的潜在环境风险效应仍鲜有研究。
　　本论文主要研究了风化煤、不锈钢尾渣两类主要工业固体废弃物有毒有害物质的环境效应。以其自身含有的有害物质为研究重点，分析了风化煤中有害微量元素及分布赋存、多环芳烃的分布赋存特征。探讨了不锈钢尾渣中有害微量元素分布赋存特性及其对土壤理化性质的影响。明确了风化煤和不锈钢尾渣中有害物质在土壤系统的迁移转化规律。
　　现将本研究的主要结果归纳如下:
　　1.风化煤处理后，土壤中重金属汞、镉、铅浓度显著高于对照组，且汞浓度随风化煤含量的增加而显著增大;土壤中砷、铬浓度较对照组显著降低，且砷浓度随风化煤含量的增加而显著下降。
　　2.两地风化煤处理后，土壤中PAHs的总量均随风化煤含量的增加而逐渐增加，但增加趋势存在差异，具体表现为:施用山西风化煤的土壤PAHs总量在风化煤含量达80％及以上时显著增加;施用内蒙风化煤处理的土壤PAHs总量在风化煤含量达60％及以上时显著增加。两地风化煤施用对多环芳烃各分量的影响亦不尽相同，表现为:土壤中菲、荧蒽、苯并(a)蒽、屈、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽含量随风化煤含量增加显著增高。而土壤苊、蒽含量随风化煤含量的增加变化则不显著。在各处理中土壤菲浓度检出值均是最大，土壤二氢苊浓度检出值均是最小。
　　3.不锈钢尾渣处理后，土壤中铬、六价铬、镉、铅、镍浓度均有显著提高;而土壤中锌浓度显著降低。土壤中六价铬、铅浓度在酸雨模式下显著高于非酸雨模式;土壤中镉、镍在非酸雨模式下显著高于酸雨模式;土壤中铬、锌浓度在两种淋溶模式下差异不显著。研究说明:不锈钢尾渣能显著提高土壤中铬、镉、镍、铅浓度，且酸雨能促进环境土壤中六价铬和铅的环境风险。
　　4.施用不锈钢尾渣能显著提高土壤和淋溶液pH值、有机质及土壤总团聚体;而对土壤阳离子交换量作用不显著。酸雨模式下淋溶液中pH值和土壤有机质均显著低于非酸雨模式。
　　5.根据《全国土壤污染评价技术规定》评价风化煤处理对土壤中重金属的影响，结果显示:两种风化煤处理后的土壤铬、镉、铅，砷、汞的含量均未超过标准值。根据《土壤环境质量标准》（修订草案）工业用地标准评价风化煤对土壤多环芳烃的影响。结果显示:各处理土壤多环芳烃含量均未超过标准值。而参照荷兰土壤质量标准中对10种多环芳烃目标值的界定，发现风化煤施用可使土壤萘、菲、荧蒽、苯并(a)蒽、屈、苯并(k)荧蒽和苯并(g，h，i)苝等7种多环芳烃超过目标值。根据Maliszewska-Kordybach(1996)建议的农业土壤中16种PAHs污染程度的分级方法，山西风化煤处理后土壤∑PAHs浓度在风化煤含量达60％及以上时达轻度污染程度;内蒙风化煤处理后土壤∑PAHs浓度在风化煤含量10％～90％时达轻度污染程度，在风化煤含量达100％时达污染程度。
　　6.根据《全国土壤污染评价技术规定》评价不锈钢尾渣施用对土壤中重金属含量的影响。结果显示:不锈钢尾渣处理土壤铬、镉、铅、锌、镍含量均未超过标准值。根据《地下水质量标准》(GB/T14848-93)评价不锈钢尾渣对土壤土壤淋溶液中重金属含量的影响。结果显示:淋溶液中六价铬、镉、铅、锌、镍含量均未超过地下水Ⅲ类水质标准。
　　综上所述，1.风化煤中重金属对土壤及周边地下水能产生一定影响，但尚未对环境造成安全风险影响。风化煤施用可显著增加土壤中多环芳烃，参照国外相关标准界定，两地风化煤使用量达到一定量(山西风化煤使用量80％，内蒙风化煤使用量60％)时，土壤中∑PAHs超过环境安全风险标准，存在着安全风险。因此在风化煤应用于土壤时，需对土壤PAHs进行长期监控。2.不锈钢尾渣中重金属对土壤及周边地下水能产生一定影响，但尚未对环境造成安全风险影响。不锈钢尾渣能显著改良土壤理化性质，建议可将其用于工矿退化土地的修复工程中。

目录

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1．1 风化煤有毒有害物质环境效应的研究背景

1．1．1 风化煤在环境领域应用

1．1．2 煤炭中有毒有害物质研究

1．1．3 风化煤有毒有害物质环境研究目的和意义

1．2 钢渣环境风险效应的研究背景

1．2．1 钢渣的危害

1．2．2 钢渣的综合利用

1．2．3 钢渣环境风险效应的研究目的及意义

第二章 风化煤有毒有害物质环境效应研究

2．1 材料与方法

2．1．1 试供材料

2．1．2 试验方法

2．1．3 试验测定方法

2．1．4 数据分析

2．2 结果与讨论

2．2．1 风化煤对土壤及淋溶液重金属含量影响

2．2．2 风化煤对土壤多环芳烃含量影响

2．3 风化煤中有毒有害物质的环境安全评价

2．3．1 风化煤中重金属的环境安全影响评价

2．3．2 风化煤中多环芳烃环境安全影响评价

2．4 小结

第三章 不锈钢尾渣的环境风险效应研究

3．1 材料与方法

3．1．1 试供材料

3．1．2 试验方法

3．1．3 试验测试方法

3．2 结果与分析

3．2．1 不锈钢尾渣对土壤重金属含量的影响

3．2．2 不锈钢尾渣对淋溶液中重金属含量的影响

3．2．3 不锈钢尾渣对土壤理化性质的影响

3．3 不锈钢尾渣中有毒有害物质的环境安全评价

3．4 小结

第四章 结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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