当前的世界环境

介绍

土壤污染是若干行业的股票副作用。石油工业主要负责土壤污染与原油提取，炼油厂和转移，地下原油储罐和废水器有关的土壤污染。¹

多环芳烃（PAHS）是上述污染物中的一种。它们是仅含有碳和氢的碳氢化合物 - 有机化合物，由两个或更多个苯环组成。²美国环境保护署(USEPA)根据其极低浓度下的致癌性和致突变性，将16种不同的多环芳烃化合物列为优先污染物。^3,4.

稳定/凝固（S / S）方法已广泛用于治疗重金属^5.自20年前以来，危险废物，工业污泥，电厂残留，市政灰烬，核废物和污染土壤和碎片污染的土壤和污染物。^5.USEPA记录了S / S方法作为最佳展示的可用技术（BDAT），用于大多数有毒和危险物质的土地处置。^6-8此外，它是美国超级资金位点中使用的最常规的修复过程之一（约24％的站点在1982年至2002年期间应用了该方法），^8,9它被认为是最具成本效益的技术之一。^10、11稳定化代表一种过程，将污染物转化为更少移动，可溶性和有毒的形式。^8,11.此外，固化将污染物封装在具有高结构完整性的整体固体中^8,11.。

由于有机化合物干扰水泥水化过程，S/S技术在试图固定有机污染物时遇到困难。^12,13.用于改善有机污染物的S / S效率的可能方法是使用粘合剂作为粉煤灰，改性粘土，活性炭的添加剂。¹⁴微二氧化硅(MS)是硅金属冶炼和硅铁合金生产过程中的副产品。¹⁵这是非晶结构，高SiO₂掺量大，表面积大，可与水泥水化产生的氢氧化钙反应。^15-17

本研究的目的是分析为凝固和稳定的波特兰水泥凝固污染土壤浸润性污染土壤浸出行为的效果。

材料和方法

抽样和准备

土壤取样是从位于伊朗德黑兰东南部的石化工业（Rey石化工业）的不同部分进行的（图1）。

图1：PAHS受污染的土壤样本 收集到的雷伊石油化工 点击这里查看图

在收集样品之后，将它们在室温下干燥24小时。随后的土壤样品进入1000ml玻璃罐，然后放入冰箱（温度为4℃）。进行美国检测和材料（ASTM）方法（ASTM）方法表征土壤样品的性质[18]（表1）。

表1射线石化工业土壤样品特征

粘合剂

PC最常使用和广泛研究的粘合剂。S / S带水泥被广泛理解，简单，易于使用并导致稳定的产品。¹⁹本研究中应用的PC从德黑兰水泥厂获得。可以将其他粘合剂（活性炭，飞灰，MS，改性粘土，石灰等）部分添加到PC中，这可以增强或负面影响S / S中水泥的性质。^19-21

质谱的性质是由它在制造过程中所经历的程序决定的，基于此，它的颜色可以从浅灰色到深灰色不等。MS的表面积在15,000 - 35,000 m之间²它的平均直径小于1 μm，可以有不同形式的浆状、粉状和冷凝状。^22,23在过去几年中进行了许多研究人员，以评估混凝土的性质通过向水泥添加MS^24-26表2包含本研究中使用的MS和PC的比较物理性质和化学成分。

表2:PC和MS的化学组成和物理性能比较

其效果与强度，延展性，空隙含量，冻土耐久性，渗透性，收缩，蠕变率，比热，耐磨性，耐热膨胀系数（CTE），化学侵蚀性，加强钢的粘接强度，在含有短微纤维的混合物中的缺陷动力学，导热性和光纤分散度。^26-29

标本的制备

本研究中使用的MS的存在，不存在和不同的各种混合物及其名称如表3所示。试样分为两组：

• C25，固定波特兰水泥百分比为25
• C35恒定的波特兰水泥百分比35

将样品转移到由于ASTM D 1633：00的方法A而被转移到模具中，该方法A具有高度至直径比等于1.15。¹⁸

测试方法

美国环境保护局（USEPA）开发了毒性特征浸出程序（TCLP），以模拟垃圾填埋场处置城市固体废物和危险废物的最严重情况，并被广泛应用于评估污染水平的监管检验。^30,31在过去十年中，TCLP已被广泛用于测试土壤中污染的可浸出能力，以评估污染物固定化的效率。^32、33

为了进行粉碎废物的浸出，使用了美国环保局（1992）毒性特征浸出程序SW-846中的方法1311。^34,35在固化28天后，汽缸样品在尺寸尺寸粉碎至小于9.5毫米。用pH为2.88的乙酸 - 水溶液用作萃取流体，其液体与固体比例为20：1。将其加入室温下的碎片样品，并在28至30rpm的不锈钢制成的萃取瓶中彻底卷起18小时。使用0.45μm膜过滤器从渗滤液中除去悬浮固体，最后气相色谱仪使用火焰电离检测器（GC-FID）和分体式/不分流式注射器来分析PAHS。³⁵

结果广告的讨论

浸出行为

通过GC装置评估TClP渗滤液中的PAHS浓度。为了分析S / S过程中的效率MS，使用不使用任何添加的MS的污染土壤的对照样品，并将污染物的固化样品中的渗滤液浓度与对照样品的浸出物相比，作为指数（100％）。无论该金额更接近零表示较高的凝固和稳定性禁止性能。研究了S / S过程有效性的两个因素：（1）污染物浓度;（2）在渗滤液行为中使用MS的效果4和表5显示了LeachateConcentrations和百分比的结果。这些观察结果表明，与未处理的受污染土壤相比，在减少S / S标本中的渗滤液量的情况下，MS的添加发挥了重要作用。

表3：混合比率

在C25组中，具有4％的MS（C25MS4），B [A] P，22.47％是具有最少渗滤液百分比的标本。虽然，在C25标本中，具有8％MS，浸出百分比最小含量为B [A] A，含量为6.06％。结果表明，由于将MS含量增加到8％，观察到平均渗滤液百分比近50％的降低。确认上述结果，C25MS4中的36.54％的TPAH渗滤液减少至C25MS8中的14.66。

C35组与C25组数据存在差异。当MS含量为4%时，浸出量下降，但当MS含量增加到8%时，浸出量不但没有改善，而且有明显的增加。这可能是由于使用MS增加了样品水化需水量，并且使用更多的MS使样品的水泥水化过程出现了缺陷。^24,36

表4：在S / S样品中浸出的PAHS的相对浓度

表5：PAHS的相对浸出百分比

污染物释放与MS比例之间的关系呈对数模式，如图2和图3所示。高相关系数（r2>0.94）表明，微二氧化硅的轻微增加显著降低了浸出过程中的污染物浓度。

图2：渗滤液之间的对数关系 萘啶和菊苣的微二氧化硅的百分比 点击这里查看图

此外，从图2中提取的方程2和3例示出了S / S样品中的水泥百分比增加，增强了去除效率。然而，与MS在凝固和稳定样品的浸出行为的效果相比，该改善可以认为这种改进可以是微不足道的。

图3：渗滤液与水的百分比之间的关系 微二氧化硅用于苯并[a]蒽和苯并[a]芘 点击这里查看图

结论

综上所述，稳定化/固化似乎是减少污染场地浸出的有效方法。与污染土壤和沉积物的替代补救方案相比，S/S具有技术优势。该方法通过物理手段减少和防止危险废物和污染物在环境中的进一步移动和移动。当固化剂在有限的空间内含有污染物时，稳定化会将有毒化合物转化为毒性较小的化合物。本研究的结论如下：

• 25%水泥和8% MS对B[a] a膏体S/S污染最小，为6.06%
• 在C组中，MS百分比增加到8％至8％，导致污染土壤污染物可浸出性降低近50％。
• 标本S / S的TPAH渗滤液25％水泥和8％MS低于所有其他S / S组合
• 在C35组中，增加了S / S样品中污染物可浸出性的更多MS构成不利影响
• 从浸出数据提取的图表分析表明，35%水泥和不同比例的MS对土壤S/S的固定效果较好
• 从结果中提取的方程表明，与水泥本身相比，添加MS对污染土壤的S / S具有更多影响。

工具书类

1. Zamani，M.，Fallahpour，M.，Yousefi Harvani，G.，Khodi Aghmiuni，S.，Zamani，M.，Minai Tehrani，D.，德黑兰炼油厂土壤原油污染评价的最近分量处理方法。Thrita那3.(1): 12113(2014)
   CrossRef
2. Gitipour，S.，M. Mohebi和E. Taheri，由于意外摄入PAH的污染土壤而评估致癌风险。清洁-土壤，空气，水，39（9）：820-826（2011）
   CrossRef
3. Essumang，D.K.，D.K.DoDoo和G. Hadzi，Pycyclic芳烃和加纳的一些厨房的烟灰中的分布，水平和风险评估。毒理学与环境化学，92(9): 1633 - 1647(2010)。
   CrossRef
4. Gitipour，S.，Firouzbakht，Saeid，Mirzaee，Ehsan，Alimohammadi，Masoumeh，因摄入和皮肤吸收chrysene和苯并[k]荧蒽而产生的土壤筛选水平评估以及Dorson Abad的适当补救方法。环境监测和评估，186年（6）：3541-3552（2014年）。
5. 龚鹏飞，陈建平，利用粉末活性炭添加剂从固化/稳定危险废物中浸出有机污染物的试验研究环境技术，24(4): 445 - 455(2003)。
   CrossRef
6. Shi，C.和R. Spence，设计基于水泥的配方，用于危险，放射性和混合废物的凝固/稳定。环境科学与技术的关键评论，34(4): 391 - 417(2004)。
7. 辛格，T.S.和k.k.使用波特兰水泥，粉煤灰和聚合物材料含有固体废物的粘膜凝固/稳定化。《危险物质学报》，131（1-3）：29-36（2006）。
8. 尹,I.-H。、等。与植物水泥和水泥窑粉尘稳定/凝固砷污染土壤的机制。环境管理杂志，91.(11): 2322-2328 (2010).
   CrossRef
9. （USEPA），U.S.E.P.A.，站点清理的处理技术：年度状态报告，第十二版。92.（2007）。
10. Dermatas，D.，Moon，D.H.，Menounou，N.，萌，X.，雇用，雇用使用改良的半动度浸出试验的整体式固体释放砷释放的评价。危险材料杂志，116(1 - 2): 25-38(2004)。
    CrossRef
11. 康纳，J.R.，化学固定和危险废物凝固。范诺斯特兰莱因霍尔德(1990)
12. 瓦普兰丹，C.，粘土和水泥对酚污染土壤凝固/稳定的影响。废物管理那15（5-6）：399-406（1995）。
13. Faschan，A.，Tittlebaum，M.，Cartledge，F.，Eaton，H.，添加剂对API分离污泥凝固的影响。环境监测评估那18（2）：145-61（1991）。
14. Leonard，S.A.和J.A.石油钻扦插的斯托克，稳定/凝固：浸出研究。危险材料杂志那174.（1-3）：484-491（2010）。
15. Jun, k.s.， H.S. Shin, b.c Paik, organic‐污染危险废物水泥基固化中OPC/硅灰/Na‐膨润土相互作用的微观结构分析。环境科学与健康杂志。A部分：环境科学与工程与毒理学那32(4): 913 - 928(1997)。
    CrossRef
16. Mark Atkins，D.E.M.和P.G.弗雷德里克，混纺水泥系统中的化学模拟。特刊，114（1989）。
17. 梅塔，P.K.，混凝土中的火山灰和水泥副产品——另一种外观。特别出版物那114（1989）。
18. ASTM，土壤粒度分析的标准试验方法，在ASTM International。（2007）。
19. Malviya，R.和R. Chaudhary，影响危险废物的因素凝固/稳定：综述。危险材料，。17（1）：267-276（2006）。
    CrossRef
20. Cheilas，A.，Katsioti，M.，Georgiades，A.，Malliou，O.，茶，C.，Haniotakis，E。，硬化条件对水泥 - 污水污泥罐装/三农稳定/固化产品的影响。水泥和混凝土复合材料，29（4）：263-269（2007）。
    CrossRef
21. Garces，P.，Perez腐肉，M.，Garcia-Alcocel，E.，Paya，J.，Monzo，J.，Borrachero，M。V.，水泥的机械​​和物理性质与污水污泥灰混合。浪费等那28(12): 2495-502 (2008).
    CrossRef
22. Panjehpour，M.，A.A.Abang Ali，R. Demiraboga，审查硅粉体表征及其对混凝土特性的影响。国际可持续建筑工程技术学报那2（2）（2011）。
23. 王，X.，平底锅，Z.，朱，C.，朱，H.Reace粉碎程度及其对水泥 - 二氧化硅烟气混合物抗压强度的影响。武汉理工大学学报。Sci。预计起飞时间。那29(4): 721-725 (2014).
24. Malhotra，V.M.，混凝土中的浓缩二氧化硅烟雾。CRC出版社(1987)。
25. Della，M.R.，粉煤灰和硅粉化学和水合。特别出版物那114（1989）。
26. Behnood，A.，Ziari，H。二氧化硅烟气加法和水与水泥比在高温下高强度混凝土性能下的影响。水泥和混凝土复合材料那30.（2）：106-112（2008）。
27. Chung，Deborah D.L.Touring复合材料，复合材料：科学和应用。施普林格伦敦: 157 - 201(2010)。
28. Mazloom，M。估算高强度混凝土的长期蠕变和收缩。水泥与混凝土复合材料，30（4）：316-326（2008）。
29. Mazloom，M.，Ramezanianpour，A.A。，Brooks，J.J.二氧化硅烟气对高强度混凝土力学性能的影响。水泥和混凝土复合材料，26(4): 347-357 (2004).
    CrossRef
30. Mantis，I.，D.Voutsa和C. Samara。通过使用化学和生物学方法，从城市和工业废水处理污泥的环境危害。生态毒理学和环境安全那62（3）：397-407（2005）。
    CrossRef
31. Dermatas, D.， Chrysochoou, M.和Moon, D.评估废物稳定/固化处理性能和可持续性的地质环境特征。2008年地球科学大会：660-667（2008）。
32. Scheckel, K.G., Diamond, G.L., Burgess, M.F., Klotzbach, J.M., Maddaloni, M., Milller, B.W., Partridge, C.R., Serda, S.M.Amending soils with phosphate as means to mitigate soil lead hazard: a critical review of the state of the science.J毒素环境健康B CRIT Rev。16（6）：337-80（2013）。
    CrossRef
33. 曾，D.C.W.，Olds，W.E.，Weber，P.A.，Yip，A.C.K.Soil使用AMD污泥，堆肥和褐煤：TclP透明性和连续酸浸出。化学层面，。93.(11): 2839 - 2847(2013)。
    CrossRef
34. 粉煤灰和矿渣浸出试验方法的适用性研究[j]。中国辐射研究与应用科学那8.（4）：523-537（2015）。
    CrossRef
35. 帕特尔，H。和S。纺织废水处理厂产生的波特兰火山灰水泥（PPC）固化化学污泥的物理稳定性和可滤性评估。危险材料杂志，。207-208: 56-64 (2012).
    CrossRef
36. Köksal，F.，Altun，F.，Yiäÿit，I.，Åžahin，Y。二氧化硅烟雾和钢纤维的组合效果对高强度混凝土的机械性能。建筑与建筑材料，22（8）：1874-1880（2008）。
    CrossRef