考虑悬浮物吸附沉降作用的资江河道放射性核素迁移数值模拟

基于Langmuir吸附动力学方程和最小二乘原理,运用Matlab数学工具,结合测量数据,对吸附解吸速率进行了数值模拟;同时根据资江河道的具体情况,建立放射性核素在河道中迁移转化的分相模型,选择与核素相适应的数值模拟技术,实现核素在水、悬浮泥沙和底泥沙中分布的可视化。结果表明,放射性核素在底泥相和水相中的变化规律相似,底泥沙对核素的吸附量和核素水相质量浓度都随时间推移逐渐增大,随距离增大逐渐趋于0,另外,悬浮泥沙对核素的吸附量在经过水库后会逐渐减小,说明水库具有沉淀悬浮泥沙的作用。验证试验表明模拟结果和试验结果接近,说明所建模型比较合理。     

湘江底泥对氨氮的吸附动力学研究

为揭示湘江底泥吸附水中氨氮的吸附特性,以湘江底泥为研究对象,通过室内静态吸附试验,分析和探讨了河流底泥吸附水中氨氮的影响因素,并研究了氨氮的吸附动力学特征。结果表明,底泥对氨氮的吸附是复合动力学过程,即吸附初期是快速吸附阶段,此后吸附速率逐渐减小,进入慢速吸附阶段。外界条件的变化对氨氮的吸附量有一定影响,随温度升高或泥水质量比增加,底泥对氨氮的吸附量减少;随氨氮初始质量浓度升高,底泥对氨氮的吸附量增加;在溶液呈酸性(p H6)时,吸附量随p H值降低而减少,在溶液呈碱性时,吸附量随p H值升高而增大。底泥吸附氨氮过程的动力学试验结果表明,Lagergren准二级动力学模型方程能较好地描述底泥对氨氮的吸附过程。     

热-水-力耦合作用下岩石损伤力学模型与验证

为了探讨高温、高孔隙水压、高围压对岩石损伤破坏的影响,基于损伤力学基本理论,并结合应变等价性原理,建立热-水-力耦合作用下的损伤力学模型,构建表征岩石损伤演化的表达式,通过水-力耦合作用下热损伤花岗岩室内试验验证了该模型的合理性,并根据室内试验确定了模型参数。试验结果表明:提出的模型能较好地反映热-水-力耦合作用下岩石应力-应变过程,且能表征上述作用下岩石损伤演化规律;高温损伤会导致岩石由脆性逐渐向延性转变,而孔隙水压会进一步加剧岩石损伤演化。     

氮在河北平原包气带中的迁移转化机制

为揭示氮在土壤包气带中的迁移转化规律并确定其数学模型,通过室内土柱淋滤试验研究了碳酸氢铵及尿素2种氮肥在土壤中的迁移转化过程,并测定了不同时间土壤中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氨的质量浓度变化,总结了“3氮”在包气带中的迁移转化规律.结果表明,施氮周期内褐土土柱淋滤液中,氨氮最高质量浓度为13.33mg/L,硝酸盐氮为15.25 mg/L(H-N-1土柱),土壤中氨氮吸附作用大于硝酸盐氮.建立了氨在土壤中的迁移转化模型并确定了模型参数,可以用所建模型对氮在河北平原包气带中的迁移过程进行定量预测.     

喀斯特山区水库底泥养分与重金属的含量特征——以阿哈水库为例

为摸清喀斯特山区阿哈水库底泥的养分情况和重金属污染状况,评价底泥农业资源化利用潜力,根据水库地形地貌、入库河流和出库口分布等特点,采集0~100 cm深度的底泥样品12个,分析和评价了阿哈水库底泥的养分状况及重金属污染水平。结果表明:底泥的有机质、总氮、总磷和总钾平均质量比分别为92.25 g/kg、3.35 g/kg、0.76 g/kg和14.18 g/kg,对照全国第二次土壤普查有关标准,有机质和总氮处于很高水平,总磷处于中上水平,而总钾处于中下水平,各养分指标的变异系数为25.49%~41.06%,空间差异较强;底泥Cr、Cd、Pb、As、Hg、Cu和Zn的平均质量比分别为104.86 mg/kg、1.12 mg/kg、75.87 mg/kg、26.68 mg/kg、0.27 mg/kg、59.53 mg/kg和164.65mg/kg,均高于贵州省土壤重金属背景值、贵州表生沉积物背景值和全国水系沉积物平均值,各重金属元素的变异系数为31.41%~132.34%,具有很强的空间变异性;以《食用农产品产地环境质量评价标准》为评价标准,底泥重金属內梅罗综合污染水平和潜在生态危害程度均为中等,且Cd的贡献最大。综上,阿哈水库底泥养分丰富,但污染较严重,不适于耕地利用,可考虑用于园林绿地。     

双组分重金属在分层土壤中的迁移研究

尾矿库用来堆积矿产资源开采过程中产生的矿物废料,其重金属种类多,含量高,储存量大,影响范围广。尾矿长期堆放严重污染库区水生态环境,是目前重金属污染的主要来源之一。以德兴铜矿5号尾矿库为背景,建立了简化的分层土柱模型,研究双组分重金属离子在成层土壤中的运移规律。选择常见的铜、铁离子为污染物,通过测定不同深度处渗滤液中金属离子质量浓度,观测其在分层土柱中的迁移情况。结果表明:土柱中同一深度铜、铁离子质量浓度随时间延长而升高,初始阶段增速较大后逐渐降低;在垂向上,距离污染源越远离子质量浓度越低,且这种关系能用对数函数描述。黏土层对金属离子的迁移能起到有效的阻滞作用,试验结束时对铜、铁离子的阻滞净化效率分别可达88.98%、93.04%,但长期的渗透作用终会使污染物穿透黏土层,并更快地向下发展。双组分重金属离子共存时,迁移过程中金属离子之间会相互影响,与单个铜离子的运移对比,铁离子的加入使渗滤液中铜离子的质量浓度升高,且随着试验进行铜离子质量浓度升高幅度越来越大。铁离子的加入使30 cm深处渗滤液在第7 d时铜离子质量浓度增加了1.13%,第70 d时增大幅度达到8.62%。尝试性提出了防渗层阻滞净化效率的估算方法,反映防渗层工作状态及估计其有效使用时间,为尾矿库重金属污染预防和治理提供参考。     

济南市东泺河底泥及其雨水汇水区地表灰尘中重金属的污染特征研究

以济南市东泺河为研究对象,采集了13个底泥样品和30个雨水汇水区地表灰尘样品,测定了Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As 6种重金属的质量比。分析了底泥与地表灰尘重金属的污染状况和空间分布特征,并通过统计分析对底泥与地表灰尘重金属的相关性和来源进行探讨。结果表明,底泥与地表灰尘样品中Cd、Cr、Cu、Zn、Pb质量比均不同程度地高于小清河沿岸土壤重金属背景值;采暖期与非采暖期地表灰尘重金属质量比有明显差异。底泥重金属质量比由南向北逐渐增高,北园大街以北Cu、Zn、Cd处于偏中污染水平;地表灰尘重金属质量比从大到小依次为小企业聚集区、商贸区、居住小区、混合区,且小企业聚集区、商贸区重金属综合生态风险达到中等水平。除Pb与Cr、As外,底泥重金属各元素之间相关性较强,地表灰尘重金属Cu、Zn、Cd 3种元素两两显著相关,底泥与地表灰尘重金属Cr存在极显著相关(p0.01)。源解析结果表明,人为影响对底泥和地表灰尘重金属的贡献最大,底泥重金属的人为混合源和交通源贡献率分别占79.6%和10.9%,地表灰尘重金属的人为混合源和建筑源贡献率分别占43.2%和22.9%。     

水环境中不同形态锑的迁移转化及影响因素研究进展

锑被美国环境保护署和欧盟列为优先控制污染物,形态变化是其对水生动植物毒性大小的决定性因素。锑的毒性和对人类潜在的致癌性成为人们关注的热点,而目前关于不同形态锑的分离、迁移、转化和定量分析研究仍然不足。综述了水-沉积物体系中不同形态锑迁移转化的过程及规律,总结了不同形态锑的分析方法,分析了氧化还原作用、络合作用和吸附-解吸作用对不同形态锑迁移转化的影响,以揭示不同形态锑在水-沉积物体系中的迁移转化机理。     

不同粒径尾矿中重金属水平迁移转化规律

针对桂北铅锌尾矿中重金属在水平方向上的释放、迁移和转化问题,利用尾矿为研究对象,通过降雨模拟装置进行径流冲刷试验,分析冲刷过程中尾矿重金属浓度和形态的变化。结果表明,在径流冲刷过程中,尾矿中重金属浓度整体呈下降趋势,深度对尾矿中重金属浓度变化的影响不明显,同一深度的尾矿,粒径与其重金属释放量呈负相关关系,粒径小于75μm时重金属Zn减少率高达24%。径流作用下,尾矿的粒径大小与迁移能力成反比。径流冲刷前后,尾矿中重金属含量下降,Cd,Zn和Pb的含量在弱酸提取态下分别减少2.4%,1.6%和0.3%。随降雨时间延长,液相可溶态重金属浓度未发生显著变化,固相颗粒态重金属浓度持续降低,液相颗粒态重金属含量减少最明显。     

北京市沙河水库沉积物重金属分布特征及扩散通量估算

对北运河上游沙河水库沉积物中典型重金属元素的污染特征进行了分析,采用Lars H¨okanson潜在生态风险指数评价了重金属的污染程度和环境风险,并利用一维孔隙水扩散模型(Fick定律)估算了微量重金属在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明,沙河水库沉积物重金属质量比随深度增加均呈现明显下降趋势,以库心区最明显。沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均质量比分别为49.8 mg/kg、42.8 mg/kg、42.9 mg/kg、18.3 mg/kg、167.9 mg/kg,除Pb外均超过北京市土壤自然重金属质量比近2倍。库心区重金属污染最为严重,表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn质量比分别超过北京市土壤自然背景值2.8、4.3、2.6、5.9倍。各采样点综合潜在生态风险指数(RI)以库心区最大,为49.9,但所有样点RI及均值都低于150,处于低潜在生态风险状态。随深度增加沉积物孔隙水中Cr质量浓度基本保持恒定;As质量浓度呈明显增加趋势,即存在孔隙水中As向上覆水释放;Zn、Ni和Cu质量浓度随深度增加呈下降趋势,并逐渐趋于稳定。Cr、Zn、As、Ni、Cu在沉积物-水界面的扩散通量分别为13.05μg/(m2·d)、-20.89μg/(m2·d)、108.4μg/(m2·d)、-35.67μg/(m2·d)、-5.11μg/(m2·d)。     

海河干流、大沽排污河沉积物中重金属污染及潜在生态风险评价

采用单因子指数法和Hakanson生态风险指数法,分析了海河干流、大沽排污河沉积物中典型重金属污染物的质量比,评估了沉积物中重金属的污染程度,定量确定了其潜在生态风险程度.结果表明,综合污染程度海河干流比大沽排污河严重.海河干流、大沽排污河沉积物当中的典型重金属污染物的平均综合污染指数 C d分别达到20.89和12.47.海河沉积物中重金属的污染程度依次为Zn、Cu、Pb、Cr、Cd,其中Zn的污染最为严重,平均污染指数 Ci f达到11.24.而大沽排污河中重金属的污染程度依次为Zn、Cr、Cu、Cd、Pb,其中Zn污染较高,Cu、Cr、Cd均为中等污染.大沽排污河比海河潜在生态风险严重,除Cd在两条河流中均具有中等潜在生态风险,其他重金属均具有低等潜在生态风险.     

Multizonal thermochemical modelling of heavy metal transfer in incineration plants

Heavy metals enter an incineration plant as trace components in the fuel and are inhomogeneously distributed into the ash streams exiting the plant. Their concentration in the respective ash streams mainly depends on their chemical properties, especially on their volatility. Several authors already modelled the chemical state within an incinerator by one single thermochemical equilibrium calculation and achieved qualitative characterization of the heavy metals’ behavior.In the work at hand, a multizonal thermochemical process model of an incineration plant is developed. The chemical reactions within the incinerator are modelled as a sequence of thermochemical equilibria. Reaction kinetic as well as mass transport related inhibitions are accounted for by choosing a proper model structure.Test calculations for a waste and a biomass fired incinerator show that the model is capable of simulating the distribution of As, Cd, and Sn into the ash streams with better quantitative accuracy compared to the abovementioned single-equilibrium approach. The distribution of Cu and Pb is found to be closely coupled to the volatility of Cl on the grate.     

底泥中营养物质及其他污染物释放机理综述

水体底泥(沉积物)污染,是世界范围内的一个重要环境问题.其污染物主要通过大气沉降、废水排放、水土流失、雨水淋溶与冲刷进入水体,最后沉积到底泥中并逐渐富集,使底泥受到严重污染.总结了底泥中氨氮、重金属的影响因素及释放机理,也指明了持久性有机污染物释放机理研究不足的现状,提出对其释放机理研究的重要性.     

Characterization of heavy metals in fly ash from municipal solid waste incinerators in Shanghai

This study aims to develop a methodology for analysis of characteristics of heavy metals in MSWI fly ash. It performed analysis of composition of heavy metals, leaching toxicity, leaching behavior as a function of pH, specification distribution and corresponding mineral components of residue derived from each step of the sequential extraction. It is found that content of heavy metals follows the sequence of Zn > Pb > Cu > Cr > As > Ni > Cd approximately Hg in both plants, and that total heavy metals account for less than 1% by mass of fly ash. Major hazardous heavy metals in fly ash are As, Cd, Hg, Pb and Zn, whose leaching ratios exceed the limit value described in hazardous waste identification standard. Measured leaching results of Cu, Pb and Zn are essentially consistent with the simulated results at pH between 0 and 13. Content of calcium-silicates, alumino-silicates and glass phases in residue derived from sequential extraction procedure increases steadily from the first step to the fifth step of the sequential extraction procedure. Cu, As, Cr, Hg, Cd, and Ni, relatively stable under strong basic conditions, can be leached out under strong acidic conditions, while Zn and Pb tend to be leached out under both strong acidic and basic conditions.     

食物废弃物基吸附剂对水中重金属的吸附

研究用食物废弃物制得的吸附剂(FRA)对水中多种重金属的吸附,并研究酒石酸钾钠对FRA吸附重金属的影响,探讨影响的机理。结果表明,两种重金属离子共存体系中重金属离子的竞争吸附系数相当,均在0.46~0.54之间。增加共存重金属种类减弱FRA对重金属的吸附效果。初始浓度较低时,竞争吸附对FRA吸附量的影响较小。较低p H值时酒石酸钾钠的浓度对重金属Cu~(2+),Zn~(2+)及Cd~(2+)的吸附去除效果影响更大。FRA对Cu~(2+),Zn~(2+),Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附符合Langmuir等温式。     

长江口南槽底沙再悬浮对重金属吸附的影响

对长江口南槽底部水样中的含沙量、悬沙粒径以及水相和悬浮相重金属含量进行测试分析，探讨重金属的吸附规律及底沙再悬浮对水体自净能力的影响。依据长江口南槽底层悬浮相8种重金属元素的相关显性分析，将重金属元素分为3类，分析表明，重金属元素在该水域进行的是选择性置换吸附。同时，主成分分析表明，第一主成分与第二主成分的累积贡献率达到89．3％，两主成分已能较好地反映该水域重金属元素的变化，其中第一主成分的贡献率为70．4％，主要反映第一类元素Cu、Zn、As、Cd，说明这4种元素对长江口南槽重金属污染的影响最大。含沙量与元素吸附量的相关分析表明，随着泥沙含量的增加，单位质量悬浮泥沙吸附重金属元素的能力下降，总吸附量上升，但南槽底沙较强的再悬浮作用影响了相关显性。水相中重金属浓度与底沙再悬浮作用强度有关，依据浓度剖面ACP图像，涨、落急阶段再悬浮作用强，泥沙含量高，重金属浓度一般较转流阶段低。     

水雾作用下气体爆炸火焰传播的实验研究

利用自行设计的全程透明的火焰加速管和水喷雾系统，对不同水雾条件下的气体火焰传播现象进行了实验研究。运用光电传感器与数字摄像技术分析了不同浓度的甲烷在不同水雾条件下的火焰传播速度、火焰阵面轨迹以及火焰结构特性，并通过对传播火焰反应区温度的测量，探讨了水雾抑制气体爆炸火焰传播的内在机理及所需的条件。实验结果表明：由于水雾作用于火焰反应区，降低了火焰反应区内的温度和气体燃烧速度，延长火焰阵面的预热区，减缓火焰阵面传热与传质的进行，从而使传播火焰得以抑制。水雾对气体爆炸火焰传播的抑制效果与水雾流量速度、雾区浓度以及火焰到达水雾区的火焰传播速度有关。     

基于BP模型的南通市农田土壤重金属空间分布研究

利用采样点实测数据,借助BP神经网络模型并结合GIS技术对江苏省南通市农田土壤重金属的空间动态分布进行了详细地描述.结果表明,BP神经网络模型能够智能地学习各个采样点的空间位置与该点各重金属含量之间的映射关系,并能够稳健地对各个空问插值点处的土壤重金属含量进行预测.运用Arcgis进行的分析结果显示,在该地区Pb和As造成的污染最严重,其他重金属污染相对较轻.其中南通市区、海门市和启东市重金属富集最严重;南通大部、通州、如东大部分地区含量较少,含量最少的地区是如皋市和海安县.在运用神经网络模型进行空间插值了解重金属空间动态分布的基础上,可以根据污染的分布状况确定农产品的生产布局和规划.     

生物锰氧化物对4种重金属的吸附特性研究

通过培养锰氧化细菌Sphingopyxis sp.4-15,制备生物锰氧化物,研究了生物锰氧化物的结构性质及其在不同影响因素下对4种重金属Cu、Zn、Cr和As的吸附特性。结果表明该生物锰氧化物中含有MnO₂、Mn₃O₄和MnO等晶体锰氧化物,包裹在菌体细胞表面呈现出规则的花球状。其锰主要以高价态的Mn⁴⁺和Mn³⁺形式存在,平均孔径为35.56 nm,比表面积为41.49 m²/g。锰氧化物对重金属的吸附过程受pH值影响,最适pH值为4~6;离子强度对吸附过程干扰较小;升高温度有利于其对Cu和Zn的吸附,而对As的吸附产生抑制;锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、As(Ⅲ)的吸附在反应360 min时可达到平衡,对Cr(Ⅲ)的吸附在反应5 min内达到平衡;在4种重金属最大初始浓度下,生物锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、As(Ⅲ)的吸附量依次为:70.184、15.140、9.141、0.089 mg/g,具有较大的重金属吸附容量。     

硫化物对城市污泥中重金属的形态分布与生物有效性影响

以合肥市某污水处理厂污泥为研究对象,研究了Na_2S、(NH_4)_2S改良剂对污泥重金属形态、生物有效性的影响。结果表明:硫化物改良剂可以提高污泥pH值,添加Na_2S和(NH_4)_2S改良剂后的污泥pH值比对照pH值最大升高分别为3.1和1.0;改良剂对污泥中重金属Cu、Zn、Cd、As均有显著钝化作用,利用Tessier连续提取法分析污泥重金属化学形态,2种改良剂均有效降低了污泥中重金属可交换态的质量比,使其向碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等稳定态转化,可交换态Zn、Cd比对照最大降低程度分别达98.8%和98.6%;硫化物处理显著降低了污泥中重金属有效态质量比,硫化物添加量越多,重金属有效态降低幅度越大,其中对有效态Cu、Cd的作用效果更为明显,Cu、Cd有效态最大降低幅度分别为87.3%、52.6%;T3型发光菌发光量试验表明,添加硫化物改良剂后污泥中重金属毒性降低;盆栽试验结果显示,硫化物钝化污泥后青菜地上部和根部重金属积累量大大降低,地上部As、Cd、Cu、Zn最大降低量分别为51.6%、31.2%、17.5%、20.7%,根部As、Cd最大降低程度分别为19.5%、58.1%。