飞灰中微量元素的赋存特征及其环境效应研究

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粉煤灰是煤炭燃烧后的副产物,是燃煤电厂排放的主要固体废物。在粉煤灰复垦、回填及贮放过程中,赋存于粉煤灰中的微量元素在风化、淋溶等外力作用下极易释放到环境中,对生态环境造成一定的影响。pH是微量元素淋滤行为的重要影响因素。因此,利用室内砂箱仿真模拟试验研究不同pH淋滤条件下粉煤灰中环境物质的迁移变化特征具有重要意义。本文以合肥某电厂粉煤灰样品为研究对象,通过化学实验与高精度的分析测试,分析了粉煤灰的形貌特征、矿物组成和元素含量分布,探讨了粉煤灰中环境物质在不同pH淋滤条件下的迁移变化特征。主要研究成果如下:(1)原飞灰颗粒大多呈不规则状或片状,同时也存在部分未燃尽碳粒及表面较为粗糙的球形颗粒,淋滤后粉煤灰颗粒则以不规则体为主,其他形态并未观察到,且不同pH条件淋滤后的飞灰微观形貌之间的差异不显著。(2)原飞灰的基本矿物组成主要有石英、方解石、蓝晶石、白云石、斜硅石等,淋滤后飞灰的基本矿物组成并未发生明显的改变,依然以上述五种矿物为主,而不同pH条件淋滤后飞灰的XRD图谱之间也未出现明显的差异。(3)原飞灰中Cr、Zn、Ni、Pb、Cu和Co元素均有不同程度的富集,且富集倍数均在10倍之上。淋滤后飞灰中六种微量元素的含量均有降低,随着pH值增大元素含量的变化趋势大致相同,在强酸性与强碱性条件下释放量较高,而在近中性条件下释放量较低。(4)研究发现淋滤条件下地下水中Zn、Ni、Pb、Cu和Co元素的浓度均随着pH的增大先降低后升高,而地下水中Cr浓度则随着pH的增大先升高后降低,pH=10时达到峰值。在纵向分布上,地下水中的Cr、Cu无明确的规律性;Zn、Ni、Co的浓度在pH=2时10 cm处较高,pH=13时30 cm处较高;Pb浓度在酸性条件下10 cm处较高,中性及碱性条件下未发现明确的规律。(5)淋滤后土壤中Cr含量随着pH值的升高先减小后增大,Zn、Ni、Pb、Cu和Co的含量随着pH值的增大变化趋势相似,pH值处于2~6.8范围内时,这五种元素的含量均下降,随pH值的持续增大,元素含量先增大至pH=10后开始减小,Cu含量的减幅相对较小。不同深度的土壤中六种微量元素的含量并没有显著的规律性。粉煤灰在短期淋滤条件下造成的土壤生态环境影响较小,一般情况下可以忽略。
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