湖泊底泥二次污染防治与资源化利用相关技术研究

摘要

通过对底泥污染物的种类、来源及其对水体的危害进行分析，结合国内外底泥综合整治技术框架和进展，提出了原位底泥修复技术和异位底泥重金属稳定化技术研究的迫切性，在此基础上对金山湖底泥进行了原位修复以及重金属稳定化技术研究。主要研究内容如下： 本文的研究对象是江苏省镇江市金山湖生态修复示范区的水体底泥。2004年8月和2005年6月两次分别采集了底泥柱状样品和表层样品，分别分析了底泥和间隙水的理化指标和重金属垂直变化趋势，研究了表层底泥的磷形态和重金属形态。研究表明，表层底泥中磷的含量达到2.56 mg/Kg，成为底泥修复主要考虑的限制因子：Zn的含量达到274.2mg/kg，Ni和Cd分别达到38.5mg/Kg和4.8mg/Kg，底泥重金属污染已经需要关注。 通过上覆水和间隙水的变化来反映磷抑制效果，并根据底泥中磷的形态变化来探讨Ca(NO3)2对底泥原位修复的技术机理。研究结果表明，投加Ca(N03)2能够抑制底泥磷酸盐的释放，平均释放速率为—0.596mg/(m2·d)；投加硝酸钙引起可溶性磷的减少(增长率为一23.8％)，有机磷减少26.3％，铁磷和钙磷的增长(增长率分别为铝．6％和17.9％)，铝磷基本维持不变，铁磷和钙磷的增长可能是投加硝酸钙抑制磷酸盐释放的两大主要因素。 通过CaO2覆盖和CaO2混匀这两种不同投加方式来研究CaO2对底泥原位修复的技术机理。研究结果表明，在实验室条件下，不同CaO2投加方式对底泥磷酸盐释放控制效果截然不同；水体溶解氧的变化是CaO2不同投加方式引起控制磷释放不同效果的外在原因；CaO2混匀条件下铁磷先增加后减少，而CaO2覆盖条件下铁磷持续增加，对应着各自上覆水磷酸盐的变化趋势，因此，铁磷的变化是CaO2不同投加方式引起控制磷释放不同效果的内在原因；CaO2覆盖能较好的控制底泥磷的释放，是比CaOz混匀更合适的投加方式。 分别利用CaO、CaO2和CaO+CaO2(1:1)混合三种处理作为稳定药剂，研究疏浚底泥重金属稳定化过程。研究结果表明，三种稳定化处理后疏浚底泥pn值都升高；三种处理下TOC含量都减少，其中CaO2处理减少幅度最大；三种处理下zn、Ni和Cd的重金属形态均发生变化，稳定态含量增加，三种稳定药剂对于重金属形态的变化幅度相当。利用模拟酸雨淋溶重金属稳定化处理后的金山湖底泥，通过迁移层数和首层迁移量来评价稳定化的效果。重金属在土柱中迁移距离表现为zn最大，Ni和Cd次之，说明重金属迁移速度不仅仅与总量有关，还与其不稳定态的含量有关：稳定化处理后，重金属的迁移距离均有所缩短，首层迁移量也都有所减少，说明这三种稳定化药剂都能够减少重金属在土壤中的迁移。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1污染底泥与水体之间的关系

1.1.1水体的富营养化

1.1.2底泥主要污染物

1.1.3底泥与水体富营养化之间的关系

1.1.4污染底泥综合整治技术模式

1.2底泥原位修复技术研究进展

1.2.1底泥掩蔽技术

1.2.2底泥封闭技术

1.2.3曝气复氧技术

1.2.4生物修复技术

1.3底泥异位处理技术研究进展

1.3.1环保疏竣技术

1.3.2疏竣污泥的资源化利用

1.3.3疏浚底泥中重金属处理方法

1.3.4疏竣底泥重金属稳定化技术研究进展

1.4课题研究目的、意义和内容

1.4.1研究意义和目的

1.4.2研究内容

第二章金山湖底泥生态调查

2.1研究区概况

2.2现场观测与采样

2.2.1柱状样采集

2.2.2表层底泥采集

2.3实验测试方法

2.3.1底泥样品的预处理

2.3.2理化性质分析测试方法

2.3.3实验仪器及试剂

2.4柱状样底泥实验结果

2.4.1金山湖生态修复示范区底泥分布及特性

2.4.2金山湖生态修复示范区底泥的基本化学性质

2.4.3金山湖生态修复示范区底泥的重金属含量

2.4.4底泥间隙水的基本理化性质

2.5表层底泥实验结果

2.5.1上覆水基本理化性质

2.5.2表层底泥理化性质

2.5.3表层底泥磷形态分布

2.6本章小结

第三章投加硝酸钙抑制底泥磷释放的机理研究

3.1实验设计

3.1.1实验材料

3.1.2实验方法

3.2分析方法和数据处理

3.2.1分析方法

3.2.2磷的形态分析

3.2.3数据处理

3.3结果与讨论

3.3.1投加硝酸钙对磷酸盐的抑制效果

3.3.2投加硝酸钙对底泥中磷形态的影响

3.4本章小结

第四章投加过氧化钙对底泥磷释放的抑制效果分析

4.1材料与方法

4.1.1实验材料

4.1.2实验方法

4.1.3数据处理

4.2结果与讨论

4.2.1不同CaO2投加方式对底泥磷酸盐的抑制效果

4.2.2不同CaO2投加方式引起溶解氧的变化

4.2.3不同CaO2投加方式对底泥磷形态的影响

4.2.4不同CaO2投加对上覆水pH值的影响

4.3本章小结

第五章疏浚底泥的重金属稳定化技术研究

5.1实验设计

5.1.1实验材料

5.1.2实验方法

5.2分析与测试方法

5.2.1理化性质分析方法

5.2.2重金属总量及形态分析方法

5.3结果与分析

5.3.1投加稳定剂对疏浚底泥pH值的影响

5.3.2投加稳定剂对疏浚底泥总有机碳(TOC)含量的影响

5.3.3投加稳定剂后重金属形态的变化

5.4本章小结

第六章疏浚底泥土地利用的重金属迁移规律研究

6.1材料与方法

6.1.1实验材料

6.1.2实验装置

6.1.3实验方法

6.2分析方法

6.2.1淋出液中重金属元素的测定

6.2.2土壤中重金属总量分析

6.3结果与讨论

6.3.1淋出液pH变化

6.3.2淋出液重金属含量的变化

6.3.3重金属在土壤中的迁移变化

6.4本章小结

第七章结论

7.1主要结论

7.2建议与想法

参考文献

致谢

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