扰动条件下高岭土的凝聚与沉降

具有较大流速的河流,水体中的细颗粒泥沙和悬浮颗粒浓度的减少是由于重力沉降所致。文中提出了絮凝过程的一种物理模型的设想。     

温度对海水微絮凝-超滤工艺的影响

采用微絮凝-超滤工艺处理不同温度的海水,研究了温度对有机物的去除效果、絮体特性以及超滤膜通量的影响规律.以三氯化铁为絮凝剂,分析了微絮凝-超滤对海水UV254、DOC及三维荧光光谱的影响,监测了不同海水温度下微絮凝过程中产生絮体的絮凝指数、分形维数等特性,考察了微絮凝对超滤膜污染的减缓作用.实验结果表明,当FeCl_3投加量为1.0 mg·L~(-1)时,对5℃、10℃、15℃、20℃海水的UV254去除率分别为84.4%、81.3%、78.1%、71.9%,DOC去除率分别为81.8%、75.8%、65.0%、57.5%,微絮凝-超滤工艺对低温海水的去除效果优于常温海水,可去除海水中的芳香族蛋白类和腐殖酸类有机物;温度对絮凝指数FI的影响较小,说明其不同温度下微絮凝形成的絮体粒径变化不大;但低温海水形成的絮体分形维数要小于常温海水,说明低温海水的絮体结构更加疏松,疏松的絮体结构更有利于减缓后续超滤膜通量的下降.     

典型pH条件下水中离子对腐殖酸絮凝体构造的影响

分析评价了几种典型化学条件对腐殖酸絮凝体构造的影响.研究结果表明,在pH=5.0低投药量下以共聚络合为主要混凝机理所形成的絮凝体结构密实,粒径分布均匀,强度大.而pH=5高投药量以及pH=7.0两种情况下的混凝机理都是以吸附和网扫絮凝为主,此时形成的絮凝体构造特征相似,尽管尺寸较大,但是结构松散,强度较小.针对水中常见的主量阴阳离子,分析探讨了典型离子对絮凝体构造特征的影响.研究表明,Cl-在腐殖酸水样中的存在对絮凝体构造基本没有影响,而SO24-和SiO23-在水样中的存在可使腐殖酸絮凝体尺寸增加0.05—0.13 mm左右,但结构比较开放松散,同时絮凝体的黏结力(即抗剪切力)大大削弱,降低了约0.018—0.047 N·m-2,并且SO24-对腐殖酸絮体构造的影响大于SiO23-对其的影响.然而,引入阳离子会对絮凝体的构造起到不同程度的改善作用.其中以Ca2+、Mg2+为代表的高价阳离子对絮凝体构造影响较大,形成的絮凝体结构密实,尺寸较大,抗剪切能力强.高价阳离子的存在会使絮凝体的粒径增加0.08—0.15 mm,抗剪切力增加0.002—0.013 N·m-2,而以K+、Na+为代表的低价阳离子对絮凝体构造的影响较小.     

土壤PM_(10)和PM_(2.5)组分中铬、砷和多环芳烃的累积及健康风险评估

污染物在土壤细颗粒组分(PM_(10)和PM_(2.5))中的累积对其呼吸颗粒物途径的健康风险评估存在重要影响。针对铬、砷及多环芳烃污染土壤,分析了3种污染物在土壤细颗粒组分中的累积特征及有机质含量对累积因子的可能影响,并基于不同方法比较了呼吸颗粒物途径的健康风险评估结果的差异。结果表明,(1)不同污染物在土壤细颗粒组分中的累积因子存在明显差异。土壤PM_(10)组分中污染物的累积因子在0.008-216.367之间,土壤PM_(2.5)组分中污染物的累积因子在0.005-415.533之间。六价铬和总铬在细颗粒组分中的累积程度较低,而砷和多环芳烃在细颗粒组分中累积明显。相对于砷和铬,多环芳烃在细颗粒中的累积因子更高且变化范围大,土壤PM_(10)和PM_(2.5)组分中4环及5-6环多环芳烃所占比例平均值分别达63.11%和58.98%,远高于粒径小于250μm组分中的39.05%。(2)有机质对污染物在细颗粒组分中的累积影响不同,仅当有机质含量较低时,六价铬累积因子大于1;相同有机质或炭黑条件下,4环及5-6环多环芳烃累积因子约为2-3环的1.14-74.69倍;而砷在土壤中的累积基本不受有机质含量的影响。(3)基于不同方法得到的呼吸颗粒物途径健康风险评估结果差异较大,最高相差7个数量级,建议通过实测表层土壤PM_(10)组分中污染物的浓度,作为我国风险评估模型中的暴露参数更为合理可行。     

高效絮凝反应器的设计及混凝效能的验证

本文依据絮凝动力学的涡旋理论和无机高分子絮凝剂的絮凝机理设计了一种高效竖流折流式絮凝反应器，并通过絮凝试验对影响高效折流式絮凝反应器絮凝的流道及格网等因素进行了研究，结果表明，通过在反应器内设置适宜的格网，能够显著地改善反应器的絮凝除浊效能，在絮凝试验基础上讨论了高效絮凝反应器的设计思想。     

有机高分子絮凝剂在江苏内河淤泥中的降解研究

研究了有机高分子絮凝剂在江苏内河脱水淤泥中降解情况.以江苏2地区无锡古运河、吴江横草路内河泥样为代表,经过有机高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺PDA(Poly-Dimethyldiallylammonium chloride-Acrylamide)絮凝脱水后,以显微拍照、浊度和透过率为指标,考察淤泥样微量有机高分子絮凝剂的降解情况.在20 d时,古运河絮凝泥样1%质量分数的悬浮液透过率由77.8%减少为36.9%,浊度由32.8 NTU增加为117.4 NTU;横草路絮凝泥由90.9%减少为52.1%,浊度由15.45 NTU增加为94.2 NTU,两个地区的降解泥样浊度和透过率与各自原泥样的相应值都随降解时间的递增而趋向一致.同时采用显微拍照的方法观察淤泥的降解情况,20 d常温降解后絮凝淤泥重新以小颗粒状分散排布.实验结果表明:常温下存放20 d时,淤泥样中微量PDA已基本降解为小分子,降解后淤泥的物理状态和原泥趋近.     

聚合铝絮凝动态过程研究

本文采用新型动脉动絮凝检测技术，测定了不同碱化度（Ｂ值）的聚合铝凝聚絮凝过程中絮集物颗粒的形成与增长过程的动态变化差异，结果表明，该技术对监测凝聚絮凝过程中絮集物的形成与增长是十分敏感的，絮凝指数（Ｒ）可在线地反映絮集物动态增长过程的变化，高碱化度聚合铝（Ｂ＝２．５），比低碱化度聚合铝及氯化铝具有更快的絮凝絮凝速度和形成更大的絮集物颗粒，通过絮凝指数的测定，并结合剩余浊度和ζ电位测定数据，为深入了     

淀粉改性絮凝剂与PAC复合絮凝发制品废水性能研究:小试和中试

发制品在生产过程中产生大量废水,一般首先通过混凝/絮凝预处理去除废水中大部分悬浮胶体颗粒及少量可溶性物质.本研究中,设计并合成了两种含有强阳离子季铵盐基团的淀粉改性絮凝剂,分别是基团位于主链的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉(St-CTA-DQ)和基团位于侧链的淀粉接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(St-g-PDMC-DQ).将它们分别在小试和中试规模下与聚合氯化铝(PAC)复合絮凝发制品废水,重点考察了复合絮凝中无机混凝剂与高分子絮凝剂的投加顺序与投加量等因素影响.实验室小试结果表明,先加PAC再加改性淀粉絮凝剂的絮凝工艺效果明显优于先加高分子絮凝剂再加PAC及两者同时加入的絮凝工艺;当与两种淀粉改性絮凝剂分别复合使用时,St-CTA-DQ与St-g-PDMC-DQ投加量分别为:10 mg·L~(-1)和20 mg·L~(-1),PAC的最佳投加量(90 mg·L~(-1))相比其单独使用(190 mg·L~(-1))下降一半以上;且复合絮凝对于浊度和UV_(254)的去除效果明显增强;形成的絮体尺寸更大,结构也更为密实;中试实验结果基本与小试一致.这是因为除了PAC电中和作用外,加入的阳离子高分子絮凝剂同时具有混凝和絮凝双重功能,能够进一步通过电中和与黏结架桥作用去除废水中污染物与初级絮体.同时还比较了上述两种阳离子淀粉改性絮凝剂不同结构对其絮凝性能影响,阳离子基团位于主链的St-CTA-DQ具有更佳的絮凝性能.淀粉改性絮凝剂与PAC复合使用在发制品废水处理中拥有良好的应用前景.     

多极涡流管式混合器的设计与混合效能

本文主要论述了依据絮凝动力学中涡旋理论设计的多极涡流管式混合器及其絮凝试验的研究结果，同时讨论了影响多极涡流管式混合器混合效能的管径及流量等因素，结果证实，该混合器适合于无机高分子絮凝剂的絮凝动力学反应特点，具有较高的工程推广和应用价值。     

喹啉季铵盐絮凝-缓蚀剂FNQ-C的制备及其性能研究

本文研究了天然高分子改性喹啉季铵盐型阳离子絮凝-缓蚀剂FNQ-C的制备,确定了其最佳制备反应条件;考察了FNQ-C在模拟循环冷却水中的絮凝、缓蚀性能.絮凝实验表明FNQ-C的絮凝净水效果优于国产阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂PAM-C,挂片腐蚀实验表明FNQ-C的缓蚀性能与国产商品缓蚀剂EDTMP相当.实验亦证实FNQ-C的缓蚀用药量与其絮凝净化用药量相容,可以一次投药同步满足絮凝、缓蚀两种水质要求.     

入田泥沙对黄河三角洲地区土壤物理性状的影响——以小开河引黄灌区为例

为研究人田泥沙对小开河灌区自然土壤的影响,用分析化验和工程测试等方法,分析了引黄泥沙和输沙人田后土壤颗粒组成、容重、孔隙状况等物理性状。结果表明：引黄泥沙中0．02～0．002mm的细粉粒比例最高,平均39-31％。小开河自然土壤中0．05-0．02mm的粗粉粒比例最高,为53．41％,泥沙中细粉粒和粘粒含量明显高于当地土壤。输沙人田使灌区土壤中0．02—0．002mm的细粉粒和〈0．002mm的粘粒比例明显增加,〉0．02mm的颗粒比例下降,虽有效避免了因渠首集中沉沙造成的土壤沙化和生态环境恶化,但增加了土壤的粘重程度。农田耕作在一定程度上增加土壤通气孔隙比例、降低土壤容重,但土壤毛管孔隙度依旧稳定在40％左右,毛管作用旺盛,使土壤通气状况不能满足作物需求。在黄河三角洲地区输沙入田的泥沙处理,应结合当地土壤的基本性质和水盐运动规律配置泥沙,以免增强当地土壤紧实、通透性差的性状。     

入田泥沙对黄河三角洲地区土壤物理性状的影响——以小开河引黄灌区为例

为研究入田泥沙对小开河灌区自然土壤的影响,用分析化验和工程测试等方法,分析了引黄泥沙和输沙入田后土壤颗粒组成、容重、孔隙状况等物理性状。结果表明:引黄泥沙中0.02～0.002mm的细粉粒比例最高,平均39.31%。小开河自然土壤中0.05～0.02mm的粗粉粒比例最高,为53.41%,泥沙中细粉粒和粘粒含量明显高于当地土壤。输沙入田使灌区土壤中0.02～0.002mm的细粉粒和﹤0.002mm的粘粒比例明显增加,0.02mm的颗粒比例下降,虽有效避免了因渠首集中沉沙造成的土壤沙化和生态环境恶化,但增加了土壤的粘重程度。农田耕作在一定程度上增加土壤通气孔隙比例、降低土壤容重,但土壤毛管孔隙度依旧稳定在40%左右,毛管作用旺盛,使土壤通气状况不能满足作物需求。在黄河三角洲地区输沙入田的泥沙处理,应结合当地土壤的基本性质和水盐运动规律配置泥沙,以免增强当地土壤紧实、通透性差的性状。     

A review of source tracking techniques for fine sediment within a catchment

Excessive transport of fine sediment, and its associated pollutants, can cause detrimental impacts in aquatic environments. It is therefore important to perform accurate sediment source apportionment to identify hot spots of soil erosion. Various tracers have been adopted, often in combination, to identify sediment source type and its spatial origin; these include fallout radionuclides, geochemical tracers, mineral magnetic properties and bulk and compound-specific stable isotopes. In this review, the applicability of these techniques to particular settings and their advantages and limitations are reviewed. By synthesizing existing approaches, that make use of multiple tracers in combination with measured changes of channel geomorphological attributes, an integrated analysis of tracer profiles in deposited sediments in lakes and reservoirs can be made. Through a multi-scale approach for fine sediment tracking, temporal changes in soil erosion and sediment load can be reconstructed and the consequences of changing catchment practices evaluated. We recommend that long-term, as well as short-term, monitoring of riverine fine sediment and corresponding surface and subsurface sources at nested sites within a catchment are essential. Such monitoring will inform the development and validation of models for predicting dynamics of fine sediment transport as a function of hydro-climatic and geomorphological controls. We highlight that the need for monitoring is particularly important for hilly catchments with complex and changing land use. We recommend that research should be prioritized for sloping farmland-dominated catchments.     

Kohäsive Feinpartikel in fluvialen Systemen: einige Gedanken zu Erkenntnissen und Forschungsdefiziten

Fluvial cohesive sediment is of fundamental environmental and multidisciplinary concern owing to its significant impact on energy, nutrient and trace element fluxes, river sediment budgets as well as habitat quality. Consequently, numerous studies in geomorphology, hydraulics, hydrology and river ecology accentuate the importance of fluvial fine grained sediment. Increased deposition of fine grained particles for instance can negatively effect benthic habitats. Settling velocity and deposition rates of fines are key terms in sediment transport models. Thus, the knowledge of transport and quantitative deposition dynamics are necessary prerequisites for a sustainable sediment and habitat management as well as a reliable, physically based modelling of fine sediment conveyance and contaminant transfer in streams. However, it is generally a challenging task to characterise and trace fine-grained particle transport, deposition and resuspension dynamics in a fluvial environment. One inherent complexity of fluvial cohesive sediment dynamics is for instance the relevance of interparticle forces and flocculation/aggregation processes. Owing to this complexity and the lack of standardized methods cohesive particle transport mechanisms are hardly predictable in a specific field situation. Consequently, interdisciplinary research approaches are needed. This article discusses specific findings and research gaps in the field of cohesive sediment research.     

攀枝花市水系沉积物与土壤中重金属的地球化学特征比较

水系沉积物和土壤都是表生作用的产物,是环境中污染物质的重要受纳体,但两者在物质来源和受纳污染物方面又有不同。重金属通过不同方式进入到水系沉积物和土壤之中产生污染,对于区域环境具有重要的影响。为了了解攀枝花市水系沉积物和土壤中重金属元素地球化学特征的异同和污染状况,在攀枝花市范围内系统采集了水系沉积物和土壤样品,从环境地球化学角度,应用地球化学方法研究了攀枝花市水系沉积物及土壤中重金属的地球化学特征,应用地质累积指数法评价了污染情况,并对二者进行了比较研究。结果表明,攀枝花市水系沉积物中重金属的含量普遍高于土壤;水系沉积物和土壤中重金属的分布具有相似的特征;水系沉积物中重金属的污染程度高于土壤,但总体上来说,重金属的污染程度较小。两者的污染程度不同是因为接受污染物的方式不同;两者的分布趋势相同,说明具有相同或相近的污染来源。     

水库疏浚底泥农用对芥菜生长和品质的影响

疏浚底泥重金属污染是限制底泥农用的主要因素。采用土培盆栽试验,研究了底泥与土壤按不同质量比混合,对芥菜生物量、重金属、硝酸盐、维生素C（Vc）、以及可溶性糖含量的影响;并研究了m（底泥）：m（土壤）=2：1时,施加20mg·kg-1的碳酸钙对土壤有效态重金属含量影响,以及对芥菜生物量和品质的影响。结果表明：加入水库底泥可以显著促进芥菜的生长,随着底泥加入比例的增加,芥菜地上部生物量表现出先上升后降低的趋势,以m（底泥）：m（土壤）=2：1芥菜地上部生物量最高,是对照的1.71倍。底泥处理均能显著地增加芥菜地上部重金属含量,其中以全底泥处理芥菜地上部鲜质量Zn、Cd质量分数最高,分别是53.3、0.595mg·kg-1,是食品卫生标准的2.67、2.98倍。施用底泥可以提高芥菜地上部Vc、降低其硝酸盐含量。在m（底泥）：m（土壤）=2：1的土壤上,施入20mg·kg-1的碳酸钙处理可以显著降低土壤有效态重金属质量分数,有效态Cu、Zn、Pb、Cd质量分数分别下降到对照的58.7%、75.4%、59.8%、44.0%,从而有效地降低了芥菜对重金属的吸收积累,施加碳酸钙处理后,芥菜地上部Cu、Zn、Pb、Cd分别下降66.1%、83.2%、70.5%、53.1%。施加碳酸钙处理不仅可以促进芥菜生长还可以提高芥菜品质,与对照相比施加20mg·kg-1的碳酸钙处理后,芥菜生物量、可溶性糖质量分数、Vc质量分数分别增加了3.2%、6.0%、27.5%,而地上部硝酸盐质量分数降低了24.4%。     

Trace metals distribution and their dependence on some physico-chemical parameters in creek sediment

The concentrations of the trace metals Mn, Zn, Cr, V, Co, Ni, Ba, Pb, Cu, Cd, As and Hg, their spatial distribution, and their correlation as a function of physico-chemical parameters were investigated for grab sediment samples collected from different locations across the Thane Creek, Mumbai, India. Hydride generation atomic absorption spectrometry, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, and differential pulse anodic stripping voltammetry were adopted for chemical analyses. Various geochemical indices were evaluated. The studied metal/metalloids were compared with sediment quality guideline values. Besides, the role of different physico-chemical parameters of the sediments such as pH, CaCO₃, cation exchange capacity, total carbon, and of the relative composition in respect to very coarse, coarse and medium sand, fine sand and very fine sand, silt and clay fraction were also critically investigated. Positive one-to-one correlations between fine sand and very fine sand, silt and clay, and total carbon with sediment metal concentrations have been noticed. Multiple regression analysis reveals strong positive correlations between sediment metal concentrations and total carbon content only.     

中国土壤与沉积物中邻苯二甲酸酯污染水平及其吸附研究进展

邻苯二甲酸酯（PAEs）是一类重要的环境激素化合物,具有致畸性、致癌性、致突变性及生殖毒性的特点。在环境中普遍存在,对人体及生态环境的威胁极大,已经引起了人们广泛的关注。吸附作用是影响污染物在土壤及沉积物环境中迁移转化的关键因素之一。分析了近年来我国土壤及沉积物中PAEs的污染现状,归纳了影响PAEs吸附过程的主要因素。我国与世界其他各国的土壤及沉积物的PAEs主要污染组分较为一致,但PAEs污染相对严重。土壤有机质及粘土矿物对PAEs的吸附影响成为了学术界的研究热点。有机质中的腐殖质对PAEs的吸附起着决定作用;腐殖质由胡敏酸、富里酸及胡敏素,部分含有碳黑组成,各组成对PAEs的吸附影响大小不一,相应的吸附机理还有待于深入的研究,而且土壤与沉积物中的溶解性有机物（DOM）对PAEs的吸附双重影响认识还不够。在有机质含量低的土壤中,粘土矿物对PAEs的吸附起着主要作用,然而PAEs的吸附与粘土矿物类型及其表面电场的关系、是否能与水分子竞争表面电场等问题还不甚清楚,需要进一步探索。今后将引入并开发先进的分析测试技术,从土壤及沉积物的有机质组成及微观结构研究其对PAEs的吸附机理。     

Cu2＋胁迫下湿地微生物热代谢活性及Cu2＋的固定/转化率

应用微量热法结合常规分析方法,研究了桂林会仙湿地沼泽底泥和水稻田微生物在800 - 4 000 μg·g-1 Cu2＋胁迫下的热代谢活性及Cu2＋的固定/转化率。结果表明,在w（Cu2＋）为800 μg·g-1条件下,水稻田和沼泽底泥土壤微生物对Cu2＋的固定/转化率分别为44.93%和34.59%,但在w（Cu2＋）为4 000 μg·g-1 时则分别是93.16%和85.13%;Cu2＋对水稻田和沼泽底泥土壤微生物代谢活性的半抑制浓度分别为2 043和2 325 μg·g-1;水稻田土壤微生物代谢活性低于沼泽底泥,在土壤及其微生物共同作用下Cu2＋的固定/转化率随Cu2＋浓度递增而升高;在相同条件下,水稻田和沼泽底泥土壤微生物的代谢速率在α = 0.05或α = 0.01水平上显著相关。湿地土壤用途发生改变后,土壤微生物在固定/转化Cu2＋的作用上发生了明显变化。     

Sediment preferences and oil contamination in the Pacific sand lance Ammodytes hexapterus

Sand lance, Ammodytes hexapterus Pallas, forage for zooplankton in the water column and are under heavy predation from fish, marine birds and marine mammals. To avoid predation, these fish bury themselves in soft bottom sediments when not foraging and during overwintering. We collected sand lance in Sequim Bay, Washington State, USA, in 1982. In three experiments we presented the fish with: (1) four different sediment types (fine sand, coarse sand, gravel, silt) to determine their sediment preferences; (2) clean and oil-contaminated preferred sediment to determine whether the fish would avoid the contamination; and (3) clean unpreferred and oil-contaminated preferred sediment to determine whether the contamination would alter their sediment preferences. In the first experiment, sand lance preferred to bury in fine and coarse sands and avoided gravel and silt. In the second experiment, sand lance avoided sand contaminated with Prudhoe Bay crude oil (116 and 1050 ppm). In the third experiment, sand lance avoided the oiled sand (131 and 1041 ppm) and buried in clean gravel, and also avoided both oiled sand (113 and 1004 ppm) and clean silt, and chose to remain in the water column. The sediment particle size and the way it affects water flow through the sediment seemed to be responsible for the preferences. We suggest that the sediment type, the sediment distribution, the nutritional state of the fish, and the predation pressure influence how sand lance use the sediment as a refuge and how they respond to contamination of that refuge.Contribution No. 1392 of the School of Oceanography, University of Washington