以湖南省典型区域金属矿区/冶炼场地为例,基于文献爬取和案例场地调查,系统梳理和选取了影响场地重金属污染环境风险扩散途径的22个关键因子,利用内梅罗污染指数法计算场地土壤综合污染指数(NIPI)用以辅助识别关键因子。结果表明,基于层次分析法筛选得到的大气沉降和土壤渗透为场地重金属污染环境风险扩散关键途径,距污染源距离、空气中可吸入颗粒物含量(PM10)、地表硬覆盖情况、地下防渗措施、土壤酸碱度(pH值)和土壤有机质含量(SOM)为环境风险扩散途径关键因子。场地NIPI值与pH值、SOM、PM₁₀等因子呈正相关关系,与距污染源距离、地表硬覆盖情况和地下防渗措施呈负相关关系,其相关系数与因子权重拟合效果较好(R²=0.63)。

为了处理含电镀络合铜废水，以3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)为改性剂，对高岭土进行改性，制备了改性高岭土吸附剂，并研究了其对柠檬酸络合铜(E330-Cu)的吸附效果。适宜的高岭土改性条件为: MPTS相对高岭土用量为0.04 mL/g、改性温度50 ℃、改性时间6 h。改性高岭土吸附剂对E330-Cu适宜的吸附条件为: E330-Cu初始浓度5 mg/L、吸附剂相对用量15 g/L、pH值4.5、吸附时间35 min、吸附温度35 ℃，此时吸附率达到92.50%。吸附过程满足Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。吸附剂至少可使用3次，处理后废水可达到国家一级排放标准。研究结果可为含电镀络合铜废水的处理提供有力支撑。

对某钨铜矿选矿废水进行了“分支处理-分质回用”工艺研究。铜尾矿沉降水、铜精矿过滤水回用于铜浮选,钨精矿过滤水回用于钨精选段浮选,均满足选矿工艺用水要求; 钨尾矿水经石灰絮凝、芬顿氧化工艺深度处理后可回用于磨矿及钨浮选; 各股选矿废水分质回用至分系统分选工段,闭路试验可获得与清水相当的技术指标。

通过水热碳化枣树枝生成水热炭，以氯化锌为活化剂对水热炭进行活化，得到枣树枝改性生物炭，所得生物炭表面具有丰富的孔结构及高度芳香化结构。以枣树枝改性生物炭为吸附剂吸附溶液中Zn²⁺，在吸附时间80 min、溶液pH=9、改性生物炭投加量700 mg/L、反应温度55 ℃、Zn²⁺初始浓度30 mg/L条件下，Zn²⁺去除率达到99%以上; 吸附过程与Freundlich吸附模型拟合度高，表明改性生物炭对Zn²⁺的吸附过程为多层分子吸附; 改性生物炭经5次循环吸附与解吸后，对Zn²⁺去除率仍在97%以上。

采用水热法合成了Bi₂WO₆,并以Bi₂WO₆为载体负载AgI,用光诱导法制备了复合光催化剂Ag-AgI/Bi₂WO₆。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和选区电子衍射分析对制备的光催化剂样品进行表征,并通过光催化降解罗丹明B。研究了光催化剂Ag-AgI/Bi₂WO₆的光催化性能。结果表明,光催化剂Ag-AgI/Bi₂WO₆对罗丹明B的降解效果较好,降解率达到99.8%,重复使用5次后对罗丹明B的降解率为95.5%。光催化降解和重复性试验结果表明,负载Ag-AgI的复合光催化剂Ag-AgI/Bi₂WO₆较纯Bi₂WO₆展现出更优良的光催化活性,且具有良好的稳定性。

为研究湖南某石煤矿区重金属污染现状,采用ICP法测定了水体和土壤中多种重金属含量,并分别采用内梅罗污染指数法和潜在生态危害指数法进行风险评价。结果表明,水中Cd、Cr(Ⅵ)、Zn、Fe和Mn平均浓度分别为1.935 5、0.025 3、6.024 9、16.222 0和4.214 9 mg/L,污染指数分别为387.10、5.06、3.01、54.07和42.15,污染程度从大到小排序为: Cd>Fe>Mn>Cr(Ⅵ)>Zn; 土壤中Pb、Zn、Cr、As、Hg和Cd平均含量分别为8.51、38.59、18.65、10.01、0.18和3.41 mg/kg,平均生态风险系数分别为2.13、0.98、0.85、18.00、28.55和339.80,污染程度从大到小排序为: Cd>Hg>As>Pb>Zn>Cr,整个矿区的综合潜在生态风险指数为390.31,污染程度为较高生态危险。矿区受到多种重金属复合污染,废石堆和沉淀池的排水口下游区域较严重。

以橙子废渣提取物和谷氨酸二乙酸四钠(GLDA)为原材料制备了绿色活化剂，研究了解磷菌联合绿色活化剂对黑麦草富集、转运及累积土壤中镉的影响。结果表明，解磷菌对黑麦草在镉污染环境下的生长有显著促进作用，单独使用绿色活化剂时黑麦草干重下降了27.37%，抑制了黑麦草的生长；将二者联用时，黑麦草干重是空白组的1.29倍，解磷菌的加入缓解了绿色活化剂对黑麦草生长的负面作用。解磷菌联合绿色活化剂使土壤中有效态镉含量提升而土壤总镉浓度减少，且地上部分和地下部分的富集系数分别提升了35.37%和10.23%，黑麦草对镉的转运系数提升了22.58%。此外，镉在黑麦草地上部分和地下部分的累积总量分别提升了87.90%和32.69%，且各处理方式下，镉在地上部分累积总量均大于地下部分，说明解磷菌联合绿色活化剂的使用促进了黑麦草对土壤中镉的提取。

研究了某遗留锌冶炼场地土壤中重金属的污染特征，结合模拟实验探讨了土壤中针铁矿对Cd迁移的影响机制。结果表明，锌冶炼场地土壤中As、Cd、Cu、Hg、Pb几何均值依次为15.9、1.52、62.1、0.108和167 mg/kg，Cd含量均值为湖南省土壤背景值的11.7倍。场地土壤中Cd具有较强的迁移性，下渗迁移可达6 m甚至更深。随机森林模型分析结果表明，土壤中Cd迁移主要受针铁矿和粉砂影响。土壤中针铁矿可以吸附Cd并进行迁移，淋滤液pH值和离子强度明显影响土壤中针铁矿对Cd的迁移作用。当淋滤液pH=6、离子强度1 mmol/L时，37.6%的Cd随针铁矿携带下渗迁移。通过调控土壤pH值和盐基离子浓度改变土壤中针铁矿对Cd迁移的影响，可以实现锌冶炼场地土壤中Cd等重金属污染的风险管控。

针对废旧电池回收过程产生的高盐含氟废水，采用高效除氟剂(NY-Z02)除氟，考察了反应终点pH值、反应温度、反应时间、除氟剂用量对除氟效果的影响，在此基础上提出了两段除氟工艺，并进行了中试试验。结果表明，在反应终点pH=7.0、反应温度20 ℃、反应时间20 min条件下，采用单段除氟工艺、除氟剂用量1.2%时废水中氟浓度降至12.5 mg/L，采用两段除氟工艺、除氟剂用量1.0%时，废水中氟浓度降至12.4 mg/L; 中试试验除氟剂用量减少至0.768%，除氟后废水中氟浓度满足企业要求(不高于20 mg/L)。采用NY-Z02进行废水除氟，氟离子与除氟剂形成沉淀物(AlF₃)或随除氟剂生成的Al(OH)₃絮凝沉淀得以去除，除氟效果好，且不引入杂质。

研究了内蒙古某铅锌矿选矿废水水质、废水处理中硫化钠用量及硫化钠添加位置对该废水回用于浮选时铅锌矿品位及回收率的影响。结果表明,当废水中COD_Cr和BOD₅含量超过92.10 mg/L和18.54 mg/L时,废水回用对浮选效果影响较大;废水回用前添加硫化钠1.5 kg/t至废水中,可有效降低浮选精矿中铅锌互含且不影响铅精矿品位及回收率,最终可得到铅品位57.52%、锌含量3.67%、铅回收率84.72%的铅精矿。

以山竹果皮渣为原料，经过异丙醇脱色、碱性试剂活化制备出吸附材料，用于吸附溶液中的铜离子。实验结果表明，pH值升高有利于山竹皮吸附剂吸附铜离子，最大吸附容量达1.5 molCu²⁺/kg，且30 min内可达到吸附平衡。负载铜离子数量对吸附剂燃烧热分解的特征温度有显著影响，铜离子浓度低于2 mmol/L时，负载的铜离子数量增加，其开始热分解以及剧烈燃烧分解的温度点显著降低；铜离子浓度高于2 mmol/L后，其热分解温度特征值不再发生明显变化。铜离子在燃烧过程中扮演催化剂的作用，能有效促进燃烧反应。

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),以其吸附废水中的Sb(Ⅲ),得到nZVI/Sb颗粒; 将其在500 ℃下氧气煅烧8 h,制得Fe₃O₄/Sb₂O₄材料; 再以葡萄糖为碳源、600 ℃氮气热处理,制备了Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料,并对其性能进行了研究。结果表明,nZVI吸附含Sb(Ⅲ)废水的适宜条件为:中性溶液Sb(Ⅲ)初始浓度100 mg/L,nZVI投加量1.2 g/L,室温下吸附50 min,该条件下废水中Sb(Ⅲ)去除率为73%; 引入Sb₂O₄后,铁基负极的首次放电比容量高达1065.6 mAh/g; 包覆碳后,Fe₃O₄/Sb₂O₄@C复合材料电化学性能明显改善,100 mA/g电流密度下,循环150圈后放电比容量仍可保持在483.7 mAh/g,电流密度2000 mA/g时,放电比容量仍有118.2 mAh/g。

采用络合沉淀法制备了纳米CuO,并对其结构和形貌进行了表征。将纳米CuO作为过硫酸盐降解氧氟沙星的活化剂,基于活化过硫酸盐高级氧化技术,考察了K₂S₂O₈浓度、水体初始pH值等参数对废水中氧氟沙星降解性能的影响。结果表明,在废水中氧氟沙星浓度10 mg/L 、CuO投加量0.003 0 g/L、K₂S₂O₈投加量1.0 mmol/L、废水初始pH=3.5条件下,氧氟沙星降解率为95.6%。自由基捕获实验结果表明,自由基SO₄^-·和O₂^-· 是实现氧氟沙星催化降解的活性物种,并给出了可能的催化反应机理。

选取湖南某污染稻田耕作层土壤，通过盆栽实验外源施加硫酸亚铁(FeSO₄)，研究FeSO₄对水稻根表铁膜及污染稻田土中镉(Cd)迁移转运的影响。结果表明，随着FeSO₄施加量增加(0~320 mg/kg)，水稻根际土壤pH值呈下降趋势，最高下降了0.70；水稻盆栽土壤TCLP-Cd含量与对照组相比出现一定程度上升；施加FeSO₄，降低了水稻茎叶、谷壳、糙米中Cd含量，增加了水稻植株根表铁膜的数量，一定程度上控制了水稻对土壤中Cd的吸收。但施加外源铁影响了土壤pH值及Cd的生物有效性，在实际稻田施加FeSO₄时建议与石灰等其他碱性修复材料进行组配，以获得更好的阻控效果。

通过共沉淀法将Fe₃O₄负载在活性炭上, 制备磁性活性炭MAC, 解决了普通活性炭存在的分离回收困难问题。将其用于吸附选矿废水中的丁基黄药, 考察了吸附时间、吸附剂用量和pH值等因素对吸附性能的影响, 结果表明, 在pH=7、吸附时间3 h、丁基黄药浓度100 mg/L、MAC用量0.6 g/L条件下, MAC对丁基黄药的去除率达99.73%。MAC对丁基黄药的吸附满足二级动力学方程和Langmuir等温模型。通过磁力对MAC进行回收, 回收率达98%。5次重复使用后MAC对丁基黄药去除率仍有76.59%, 是一种经济环保的吸附剂。

采用锰渣和H₂O₂构成的非均相Fenton体系降解亚甲基蓝，研究了初始pH值、H₂O₂浓度、锰渣加入量及反应温度对降解性能的影响，考察了锰渣的循环稳定性能，探讨了锰渣/H₂O₂体系去除亚甲基蓝的机理。结果表明，反应温度25 ℃、亚甲基蓝浓度20 mg/L、H₂O₂浓度10 mmol/L、初始pH值2.5、锰渣加入量2 g/L条件下反应120 min，锰渣/H₂O₂体系对亚甲基蓝的去除率超过98.1%；锰渣循环使用5次后，反应300 min时对亚甲基蓝的去除率仍可达95.5%。在锰渣/H₂O₂非均相Fenton体系中，·OH对亚甲基蓝的降解起主导作用。

采用原位生长法在三聚氰胺海绵(MF)上原位生长MIL-53(Fe),制备了自支撑吸附剂MF@MIL-53(Fe),并将其应用于吸附废水中Cr(Ⅵ)。结果表明,MF@MIL-53(Fe) 吸附废水中Cr(Ⅵ)的适宜条件为: 吸附剂投加量0.2 g/L、pH=7、初始Cr(Ⅵ)浓度8 mg/L、吸附时间120 min,此时MF@MIL-53(Fe) 对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量为38.9 mg/g。MF@MIL-53(Fe)吸附剂循环利用性能良好,5次吸附与解吸附后,平衡吸附量保持率仍在90%以上。

以四水硝酸钙和九水硝酸铝为原料、尿素为沉淀剂，利用微波加热、水热合成法制备了前驱体Ca-Al-LDHs，焙烧后得到钙铝类水滑石(Ca-Al-LDOs)，并将其用于吸附废水中氟离子。结果表明，Ca-Al-LDOs具有明显的类水滑石层状结构; 吸附材料在pH=2、F^-初始浓度500 mg/g、吸附时间180 min、吸附剂添加量2.5 g/L条件下，吸附容量达到173.9 mg/g，氟去除率达到92.01%; 其吸附行为符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程; 吸附剂经脱附溶液处理后可再生重复利用，8次循环再生后，除氟率依旧能达到68.92%。

使用聚合氯化铝(PAC)-聚丙烯酰胺(PAM)联合处理含氟废水，考察了PAC投加量、PAM浓度、pH值、反应时间以及搅拌速度对除氟效果的影响。结果表明，在PAC投加量4 400 mg/L、PAM浓度1 mg/L、溶液pH值7.0、反应时间20 min、搅拌速度300 r/min时，氟去除率达97.98%，除氟后溶液中氟离子残余浓度为0.81 mg/L。溶液中杂质离子的存在会降低PAC的除氟性能。

针对某钨多金属矿选矿废水中固体悬浮物(SS)和Ca²⁺含量较高的情况,采用絮凝沉降-化学除钙法进行废水处理,考察了絮凝剂用量、搅拌时间、搅拌速度、反应温度及反应pH值等因素对絮凝-沉淀效果的影响,优化了废水絮凝沉降-化学除钙法处理工艺。将处理水回用于萤石浮选,闭路试验结果表明,处理水浮选指标与清水指标相当,表明絮凝-沉淀工艺处理后的废水可用于萤石浮选生产。

针对某铜矿开采过程中井下产生的含铜酸性废水,开展了铁屑置换回收铜-碱性尾矿溢流水中和-混凝沉淀联合处理新工艺研究,考察了铁屑投加量、置换反应时间、搅拌转速等因素对铜置换率的影响,并进行了碱性尾矿溢流水中和酸性废水配比条件实验、中和污泥毒性浸出实验及置换过程的动力学研究。结果表明,新工艺可获得铜品位35.6%、铜回收率92.7%的海绵铜,酸性废水处理后达标排放,其处理药剂成本为0.95元/t,且无危险废物产生,具有显著的经济效益和环境效益。

选取龙葵和金盏菊为实验植物, 通过温室盆栽实验, 探究2种植物对重金属镉耐受性以及在不同土壤镉浓度下富集系数和转移系数等的变化。结果表明, 龙葵和金盏菊都对镉有良好的耐受性。镉对龙葵和金盏菊生长发育有一定程度促进作用, 能增加其株高和生物量。金盏菊和龙葵都是镉的高积累植物, 地上部分和根部的积累系数均大于1。龙葵的转移系数随着土壤镉浓度增加而先增加后减少,最大为3.98;金盏菊的转移系数随着土壤中镉浓度增加而显著减少。

采用铁-碳微电解法处理铜冶炼含砷废水，考察了进水pH值、空气鼓入量、接触时间、振动频率、固液比(铁-碳微电解材料质量∶每分钟进水质量)等工艺参数对除砷效率的影响。结果表明，铁-碳微电解材料处理铜冶炼含砷废水时，生成的FeAsO₄、Fe₂O₃、Fe₃O₄等氧化物沉积在铁-碳微电解材料表面，使铁-碳微电解材料钝化失效，导致除砷效率差，采用振动的方法可有效解决铁-碳微电解材料钝化失效问题; 在进水pH值2.0、空气鼓入量5 L/min、接触时间2 min、固液比2.5∶1、振动频率每4 h振动2 min条件下，铁-碳微电解材料连续稳定处理废水90 d，除砷率达99.99%，水中砷含量降至0.033~0.036 mg/L，除砷效果理想且稳定。采用铁-碳微电解法除砷，为处理铜冶炼含砷废水提供了新思路。

将粉煤灰、硅藻土复合焙烧改性后制得吸附剂——粉煤灰-硅藻土复合材料,并将其应用于吸附选矿废水中的Cr(Ⅵ),考察了溶液Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、吸附剂投加量、吸附温度、吸附时间等参数对吸附剂吸附Cr(Ⅵ)效果的影响。结果表明:粉煤灰与硅藻土复合焙烧改性后,材料孔隙增加,比表面积增大; 粉煤灰-硅藻土复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附是一个自发的吸热过程,以物理吸附为主。在溶液Cr(Ⅵ)初始浓度10 mg/L、pH=2、粉煤灰-硅藻土复合材料投加量20 g/L、吸附温度60 ℃、吸附时间6 h条件下,500 ℃焙烧2 h制得的粉煤灰-硅藻土复合材料对废水中Cr(Ⅵ)去除率可达70.6%。

以天然黄铜矿(CuFeS₂)作为催化剂活化过硫酸盐(PS)处理丁基黄药废水,考察了CuFeS₂用量、PS用量和溶液初始pH值对CuFeS₂/PS体系中丁基黄药去除率的影响,并对CuFeS₂可重复利用性进行了评价。结果表明,CuFeS₂对PS有显著的活化作用,在CuFeS₂用量4 g/L、PS用量5 mmol/L、溶液初始pH=3条件下反应10 min,丁基黄药去除率达99.23%,TOC去除率仅31.29%; 继续增加反应时间至60 min,TOC去除率达到68.31%,且CuFeS2重复利用5次后仍有较好的催化活性。丁基黄药废水降解过程的紫外-可见吸收光谱研究结果表明,丁基黄药首先被氧化为醇类有机物,后被分解矿化为二氧化碳和水。XRD和FTIR分析结果表明,CuFeS₂与PS反应后表面没有发生钝化,可重复利用。自由基猝灭试验和电子自旋共振分析(ESR)结果表明,黄药的去除机理包括自由基的化学降解作用和CuFeS₂的物理吸附作用,其中,硫酸根自由基(SO₄^-·)和羟基自由基(HO·)是促使黄药降解的主要活性物质,且SO₄^-·起主导作用。

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料MIL-53(Fe)，并将其应用于吸附土壤中的锑(Sb)。以MIL-53(Fe)为吸附剂，吸附水溶液中Sb(Ⅲ)，探讨了溶液温度、pH值、吸附剂用量、Sb(Ⅲ)初始浓度、腐殖酸含量对吸附性能的影响，分析了吸附等温线和吸附动力学。结果表明，吸附剂用量3%，修复15 d后的土壤毒性浸出试验可浸出的Sb(Ⅲ)浓度降低了94.2%。溶液pH值和腐殖酸含量对吸附性能基本没有影响。对于25 mL浓度10 μg/mL的Sb(Ⅲ)溶液，加入20 mg MIL-53(Fe)即可达到良好的吸附效果。Sb(Ⅲ)初始浓度对MIL-53(Fe)吸附Sb(Ⅲ)的影响较大，吸附平衡条件下吸附剂最大吸附容量为102.9 mg/g。该吸附过程的吸附等温线与Freundlich模型拟合相匹配，吸附动力学符合伪二级动力学模型。

采用还原焙烧-磁选预处理赤泥，得到非磁性物；非磁性物经煅烧、盐酸溶出后加入饱和偏铝酸钠聚合剂聚合后过滤、熟化制备聚合氯化铝(PAC)基液；使用该PAC基液，在沉降时间5 h、PAC基液与废水体积比1∶120、搅拌转速140 r/min、pH值8、反应温度30 ℃、聚丙烯酰胺(PAM)投加量20 mg/L条件下处理含锰酸性废水，处理后液中锰质量浓度由325.3 mg/L降至1.5 mg/L，锰去除率达99.5%，净化后液中锰质量浓度达到国家一级排放标准。

对湖南省14个产地、4类矿物材料的镉固持性能进行对比，优选出4种天然高效镉修复材料(宁乡县喻家坳的石灰石、湘潭县楠木冲的低品位锰矿石、桃源县马宗岭的膨润土和石门县新岗的海泡石)。4种天然矿物材料对镉的固持动力学速率从快到慢排序为：膨润土>石灰石>海泡石>锰矿石。各矿物材料对镉的吸附量随着镉初始质量浓度增大而增大，镉质量浓度不高于10.0 mg/L时，各矿物材料对镉的吸附量从大到小排序为：石灰石>膨润土>锰矿石>海泡石；镉质量浓度高于10.0 mg/L时，各矿物材料对镉的吸附量从大到小排序为：膨润土>石灰石>锰矿石>海泡石。吸附行为均符合Langmuir吸附模型，膨润土、石灰石、锰矿石、海泡石对镉的最大吸附容量分别为29.38、14.51、9.67、5.27 mg/g。溶液pH＝6～9时，各矿物材料对镉的去除效率排序为：石灰石>膨润土>锰矿石>海泡石。天然矿物材料对镉的固持效果与矿物的化学组分、初始镉质量浓度、pH值有关。

通过调控电动修复阴极pH值及添加增强剂，提升电动修复技术对Cr污染土壤的总Cr去除率，并探究了电动修复工程的能耗变化及Cr迁移分布规律。结果表明，乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸和盐酸等增强试剂能显著提升电动修复过程的总Cr去除率。不调控电动修复阴极pH值，电动修复土壤7d，向土壤分别添加EDTA、柠檬酸时，总Cr去除率分别为24.47%、23.24%; 不调控阴极pH值，会发生较明显的偏极效应。控制电动修复阴极pH值，电动修复土壤7d，向土壤分别添加盐酸、柠檬酸时，总Cr去除率分别为44.20%(是空白电动修复组的4.9倍)、36.80%; 控制阴极pH值，能有效阻止阴极区域Cr发生沉淀作用，提高Cr的去除率; 控制阴极pH值不会显著增加电动修复过程能耗。该方法大幅提升了电动修复对土壤中总Cr的去除率，对重金属污染土壤的修复具有指导意义。