我国铝冶炼企业固体废物的指纹特征及毒性

《国家危险废物名录(2021年版)》明确规定了铝冶炼企业产生的大修渣、残阳极、铝灰、二次铝灰、烟尘等均为危险废物,在行业内引起了较大反响.为了对铝冶炼企业固体废物的特征及环境危害进行归纳分析,采集了多家电解铝、再生铝和铝灰加工企业在不同阶段产生的固体废物,通过样品的物相组成、重金属和氟化物的浸出毒性及含量分析其危险特性.结果表明:金属铝、氮化铝、氧化铝是铝灰及二次铝灰中的典型特征物相;β-氧化铝可作为指纹特征用于识别铝灰及二次铝灰的工艺来源,其通常存在于电解铝液加工过程产生的铝灰中,而罕见于再生铝液加工过程产生的铝灰中.电解铝企业废物中Cu、Zn、Cd和Pb的含量显著低于再生铝和铝灰加工企业(P < 0.05).依据GB 5085.6—2007《危险废物鉴别标准毒性物质含量鉴别》标准,此次采集中76.2%的样品累计毒性物质与标准值的比值≥1,累计毒性物质总含量超标.其中,47.6%的样品同时存在有毒物质总含量≥3%,14%的样品同时存在致癌物质总含量≥0.1%.毒性物质含量主要与重金属和氟化物相关,氟化物对铝冶炼企业固体废物毒性影响最大,重金属次之,电解铝企业铝灰氟化物含量显著高于再生铝和铝灰加工企业(P < 0.05).依据GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》,此次采集中电解铝、再生铝和铝灰加工企业废物样品氟化物浸出毒性的超标率分别为60%、17%和0%,再生铝企业铝灰样品氟化物浸出毒性显著低于电解铝和铝灰加工企业(P < 0.05).研究显示,铝冶炼企业相关危险废物的主要环境风险来自金属铝、氮化铝、氟化物和重金属,其反应性危险特性主要与金属铝、氮化铝相关,毒性危险特性主要与氟化物、重金属相关,在铝灰加工过程中减少含氟精炼剂的使用将有助于降低二次铝灰的毒性危险特性,降低环境风险.      

铝制水壶煮沸的饮用水中铝含量的测定

铝是地壳中元素含量最高的金属,占地壳总量的7％。由于它的许多优良理化性能,广泛应用于军事,工业,医药及日常生活中,铝的产量与日俱增,它已对环境造成严重污染。目前,人体铝含量已比古代人增多了一倍以上。 早期,人们认为,铝既不被人体胃肠吸收,也无毒性,所以有人将铝列入无害微量元素。近几年的研究证明,人的肠壁对铝的屏障作用并不完全,当摄入过多的铝以后,吸收及滞留的铝增多,血清铝含量增高。老年     

含砷矿区河流沉积物粒径组成及砷赋存特征

矿区河流沉积物是重金属污染物的迁移载体。研究了某含砷矿区河段沉积物砷含量分布、赋存形态及粒径对沉积物中砷水力传输的影响机制。结果表明:矿区河流沉积物中砷污染问题突出;沉积物颗粒大小不仅影响砷在沉积物组分中的分配与赋存形态,还会影响水环境中砷的传输。在矿区上游和中上游河段,沉积物均以粗砂、中砂组分为主,上游河段沉积物中砷含量为18.53 mg/kg,主要来源于原生矿物,以结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态等稳定形式存在。中上游河段沉积物中砷含量达到3492 mg/kg,主要来源于采矿活动导致矿石中砷的氧化溶出和部分原生矿物,粗砂、中砂组分(73.90%)中砷以弱结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态为主,分别占总砷含量的83.71%和83.82%,细砂、极细砂、粉砂中砷主要以专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态存在,分别占总砷含量的58.72%、58.51%和73.10%。在距离矿区2,4 km处的中游、下游河段沉积物砷含量仍有371,247 mg/kg,以细砂、极细砂、粉砂为主,其中专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态砷是主要形态;沉积物<0.25 mm(细砂、极细砂、粉砂)组分中砷含量是粗砂组分的1.5倍,<0.25 mm细颗粒沉积物对砷的水力传输起主导作用。因此,应加强废弃含砷矿区河流生态治理和水土保持,防止细泥沙入水;同时,加强下游河段沉积物生态疏浚和修复治理,防止沉积物中砷的再释放。     

聚合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂形态分布研究

以聚合氯化铝PAC和自制有机高分子絮凝剂为原料制备了复合絮凝剂 (PACO)。采用Al Ferron逐时络合比色法研究了聚合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂溶液中铝盐的形态分布及转化。考察了O A、碱化度B和熟化等因素对铝盐形态分布的影响。结果表明 ,当碱化度B为 2 .0 ,有机高分子与铝盐质量比 0 A从 0增加至 4时 ,Ala 含量从 2 0 .45 %缓慢降至 1 8.52 % ,Alb 含量从 49.54%升至55 .0 1 % ;当O A =1 ,B从 0 .5升至 2 .0时 ,Ala 含量从 65 .2 6 %降至 1 8.95 % ,Alb 含量从 2 6.76 %升至 53 .1 3 % ;此外 ,当熟化时间由 2 4h增加至 72h时 ,PAC中Ala 含量下降了 5 .93 % ,而相应PACO中Ala 含量仅下降 2 .62 % ,表明PACO溶液相对于PAC溶液具有较强的稳定性。     

典型酸雨地区森林土壤中不同形态铝的分析

对2个典型酸雨地区森林土壤样品中不同形态的铝进行了检测,结果表明:两地土壤中无定形铝和有机结合铝占主导地位,弱有机结合铝和可交换铝的含量相对较低(约为10%).有机配位体会减弱铝的交换能力,而且这些有机铝配合物大部分是强有机结合态铝;Al3+对其他碱基阳离子有较强的置换能力.土壤的酸度增大,可交换铝和弱有机结合铝的含量增高,不同土层中可交换铝和弱有机结合铝的垂直变化与相应的pH变化相一致.用复合草酸铵法提取无定形和有机态铝的方法机理尚待进一步研究.      

两种铁氧化物对土壤有效态汞的吸附作用研究

利用氧化物对土壤中汞的吸附特性,研究了汞污染土壤中添加铁锰和铁铝复合氧化物对土壤汞有效性的影响.结果表明,在土壤中添加氧化物后,土壤中有效态汞的含量明显降低,在相同添加量下铁铝复合氧化物比铁锰复合氧化物的吸附效果好.14 d时间内,添加铁铝氧化物后,两种土壤中有效态汞的含量分别降低了94.60%和93.11%;添加铁锰氧化物后,两种土样中有效态汞的含量分别降低了88.69%和87.85%,可见两种氧化物是土壤中有效态汞的有效吸附剂.通过方程拟合研究了氧化物对土壤中有效态汞吸附的规律,其中,铁铝氧化物对土壤中有效态汞的吸附规律以Elovich方程和权函数方程拟合度较好,铁锰氧化对土壤中有效态汞的吸附规律以Elovich方程拟合效果最好,零级速率方程及指数方程的拟合效果则相对较差.     

铝盐混凝剂的混凝效果与残留铝含量和组分之间的关系研究

研究了氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铝(poly-aluminum chloride, PAC)3种铝盐混凝剂在腐殖酸-高岭土模拟水样中的应用,以比较3种混凝剂在该水样中的混凝效果与残留铝含量和组分之间的关系.结果表明, 3种铝盐混凝剂在试验选取的投加量下对浊度和UV254的去除率最高可达90%左右,PAC能在较高的投加量下达到较好的混凝效果;较高投加量下PAC混凝沉淀出水中残留总铝含量为0.9 mg/L左右,余铝率为-3.0%左右,均明显低于传统的铝盐混凝剂;3种混凝剂混凝处理腐殖酸-高岭土模拟水样时,残留铝均大部分以溶解性总铝的形式存在,且溶解性有机铝在总溶解性铝中所占比例较大;PAC在腐殖酸-高岭土混凝沉淀出水中残留总铝的含量下降最快,且能够有效降低出水中毒性较大的溶解性铝的含量,其混凝沉淀出水中残留总溶解性铝含量为0.6 mg/L左右.     

NO参与铝诱导蚕豆保卫细胞死亡的调控

铝(Al)是地壳中含量最丰富的金属元素,是酸性土壤中导致植物生长抑制和作物产量下降的一个主要因素,但铝毒性作用机制尚不清楚.本文以蚕豆叶表皮为材料,研究铝胁迫对气孔保卫细胞活性的影响,探讨NO在铝诱导细胞死亡中的作用.结果表明,一定浓度的A1Cl3可诱导气孔保卫细胞活性降低,部分细胞死亡,且随着铝浓度的增高细胞死亡率增高.死细胞呈现核固缩、核崩解、凋亡小体等典型凋亡特征,且凋亡抑制剂Z-Asp-CH2-DCB能阻止AlCl3诱发的细胞死亡.用NO清除剂c-PTIO、NO合酶抑制剂L-NAME或硝酸还原酶抑制剂NaN3降低铝处理组胞内NO后,细胞死亡率显著降低,胞内ROS、Ca2+水平同期降低;NaN3还能降低铝处理组中具有程序性死亡特征的细胞比率.用ROS清除剂AsA清除铝处理组胞内ROS后,细胞死亡率显著降低,胞内Ca2+和NO水平亦显著降低;铝处理液中加入Ca2+通道抑制剂LaCl3后,细胞死亡率低于铝单独处理组,胞内ROS和NO水平无明显改变.研究结果表明,铝胁迫引起的胞内NO合成增加通过Ca2+信号途径介导了保卫细胞的程序性死亡.     

水稻不同生育期根际及非根际土壤砷形态迁移转化规律

选取湖南某矿区污染稻田土,以盆栽试验的方式,采用美国TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)和砷形态分析分级测定法,研究了水稻(Oryza sativa L.)各生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期、成熟期)根际和非根际土壤中砷的赋存形态及转化规律.结果表明:1随着水稻生育期的延长,根际及非根际土壤p H值和砷TCLP提取态含量均逐渐上升,且非根际土壤p H值和砷TCLP提取态含量均高于同时期根际土壤.2水稻各生育期根际和非根际土壤中交换态砷(AE-As)含量均低于水稻种植前,并随着水稻生育期的延长逐渐上升.与水稻种植前相比,铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)和钙型砷(Ca-As)含量在水稻种植后逐渐上升,但并不显著.残渣态砷(O-As)和总砷(T-As)含量在水稻种植后逐渐下降,在根际土壤中下降了37.30%和14.69%,在非根际土壤中分别下降了31.38%、8.67%.3在水稻不同生育期,土壤中各形态砷含量均表现为:残渣态铁型砷铝型砷钙型砷交换态砷.在p H值为5.0~5.8的范围内,各砷形态和砷TCLP提取态含量与p H值之间大都呈极显著或显著正相关,但根际土壤中钙型砷与p H值的相关关系较差.     

电化学合成的聚合氯化铝的形态特征

采用电解法合成了聚合氯化铝溶液 ,并采用2 7AlNMR法、透射电镜等方法对其形态特征进行了研究 .2 7AlNMR法表明在电化学制备PAC中主要含有铝单体 ,铝的二聚体及Al13形态 .Al13含量与其溶液的碱化度 (B)有关 .在总铝浓度 (AlT)为 2 .0mol L ,B为 2 .2时Al13含量达到最高 ,占AlT 的 70 .2 % ,并在溶液中较稳定存在 .透射电镜实验结果表明 ,电解制备的PAC的粒度分布均匀 ,无团聚现象产生     

扰动与钝化剂对水/沉积物系统中磷释放及磷形态的影响

考察了扰动与钝化剂对滇池重污染底泥的磷释放的影响.结果表明,钝化剂(PAM+聚铝)有显著的抑制沉积物的磷释放和捕捉上覆水中含磷颗粒的效果.加钝化剂后,上覆水的总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性无机磷(DIP)分别比未加钝化剂组低50.0%～89.8%,85.5%～97.9%和96.5%～100.0%.扰动促进了沉积物的磷释放,这是因为扰动导致泥水混合程度增加;扰动导致沉积物氧化还原状态的改变.5d后扰动组的磷开始释放,而未扰动组在第52d仍未释放.沉积物中释放的磷主要是磷酸盐.扰动促进了DIP的释放,扰动后DTP/TP、DIP/DTP及DIP/TP均增加.投加的铝盐的量在试验期间导致的上覆水中残余铝的含量在安全范围内.扰动对上覆水中残余铝的含量影响不大.     

Al-Mg-Ga牺牲阳极的电化学性能研究

目的研究Al-Mg-Ga牺牲阳极的电化学性能及其与标准铝合金牺牲阳极复合后的性能。方法设计一种Al-Mg-Ga铝合金牺牲阳极,通过4天加速试验和模拟实海实验研究其电化学性能、初始极化性能以及与Al-Zn-In-Si基底阳极不同面积比复合后的耦合电位。对腐蚀不同状况下的铝活性阳极进行能谱分析(EDX)和扫描电镜(SEM),探讨其活化机理。结果 4天加速试验显示,Al-Mg0.6%-Ga0.05%牺牲阳极开路电位、工作电位较负,分别达到-1.5 V(vs.SCE)和-1.3 V(vs.SCE),适合作为复合阳极中的活性阳极材料。模拟实海试验显示,铝铝复合阳极在阴极保护中初始极化性能良好,能够发出较大电流,得到了-1.2~-1.3 V(vs.SCE)之间的耦合电位。结论研制的铝铝复合牺牲阳极发出的初始电流约为中期电流的3倍以上,同时不同的面积比设计的复合阳极耦合电位在-1.2~-1.3 V(vs.SCE)之间。     

九龙江河流-库区系统沉积物磷特征及其生态学意义

采用沉积物磷形态的标准测试方法 (SMT)分析了九龙江北溪河流-库区系统16个站位的沉积物磷含量和形态组成,探讨了该系统沉积物磷的空间分布、形态特征及其生态学意义.结果表明,沉积物总磷(TP)的含量为387～2 092 mg.kg-1,平均1 032 mg.kg-1.以无机磷(IP)为主要赋存形态,IP占TP的48%～98%,而IP中以铁铝结合态磷(Fe/Al-P)为主,占IP的43%～99%.TP和Fe/Al-P含量呈现上游高、下游低的空间分布规律,与表层水DTP含量和陆源污染负荷的分布一致.北溪沉积物TP含量的高低主要受Fe/Al-P控制.沉积物富磷、高Fe/Al-P比例(释放潜力大)以及"上游高下游低"的空间分布特征,加上九龙江上游水体较低的氮磷比值属于藻类生长磷弱限制,极可能是九龙江水华首先在上游暴发并向下游库区蔓延的主要原因.九龙江沉积物磷的这些特征在水华过程中具有重要的调控作用和生态学意义.     

洪泽湖不同湖区表层沉积物中磷的形态和分布特征

采用七步连续提取法对洪泽湖9个不同湖区的表层沉积物中总磷(TP)、有机磷(OP)及各种无机磷(IP)形态进行了分析,结果表明,所测洪泽湖表层沉积物中TP含量范围为630.6～1403.4mg.kg-1,以IP为主,占TP含量的67.7%～83.6%;OP含量占TP含量的16.4%～32.3%。受淮河、濉河河水注入的影响,所研究沉积物中TP、IP和OP含量的最大值均出现在靠近入湖口的临淮乡区。IP分为6种形态磷,即交换态磷(Ex-P)、铝结合磷(Al-P)、铁结合磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、自生钙磷(ACa-P)和碎屑钙磷(De-P),其中以De-P为主,其次是Fe-P,分别占TP的25.1%～37.3%和18%～35.5%,Ex-P、ACa-P和Al-P含量相对较低,Oc-P含量最低。Ex-P、Al-P和Fe-P作为洪泽湖表层沉积物中潜在的生物可利用磷,其总量占TP的22.5%～41.7%。相关分析表明,TP与IP之间存在着极显著的相关性,与OP的相关性较差,表明沉积物中TP的含量主要是由IP控制。     

降尘收集方法对沙尘理化性质的影响及环境意义

利用建立在腾格里沙漠东南缘的中国科学院风沙观测场内收集的降尘,分析了不同降尘收集方法收集的降尘粒度、化学元素含量、富集因子、硅铝率和硅铝铁率,旨在优化干旱区降尘收集方法、确定我国的沙尘源区.降尘物质的微量元素Ba的含量最大,可达255~474μg/g, Nd的含量为0.3~9.6μg/g;常量元素SiO2的含量最大,79.30%, MgO含量最小,0.98%.微量元素的富集因子值在0~3之间,但常量元素差异较大.结果表明,减速法和湿法收集的降尘从粒度分布、化学元素含量、富集因子、硅铝率和硅铝铁率等方面均具有一致性.平均粒径湿法最细(Φ值2.84),干法最粗(Φ值2.46).因此,减速法能够作为代替湿法在干旱区进行收集降尘的方法.同时,由降尘的地球化学性质可知,西北干旱区沙漠是我国的主要沙尘源区之一.     

重庆南山马尾松衰亡与土壤铝活化的关系

研究了重庆南山马尾松衰亡与铝中毒的关系.发现南山土壤中活性铝含量相当高,而活性钙含量很低,轻灾区和重灾区的Al/Ca比都已超过伤害植物的阈值.试验结果表明,铝活化是土壤严重酸化的后果.溶液培养试验结果表明,铝对马尾松幼苗生长有明显毒害作用,且毒性最大的形态是Al~(3+),铝中毒是南山酸雨危害马尾松的主要原因.     

北京冬季降尘重金属富集程度及综合污染评价

大气降尘可以反映大气颗粒物的自然沉降量,具有重要的环境指示意义.降尘重金属通过大气沉降进入土壤或水体,对人体健康、植物和水生生物等有危害作用.为了了解北京冬季降尘中重金属的含量水平、富集程度以及综合污染特征,于2013年11月~2014年3月收集了北京大气降尘样品49组,并用Elan DRC II型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试了降尘中Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Co、V、Bi、Mo等10种重金属的含量.结果表明,北京冬季降尘中重金属Cd、Bi和Mo的平均含量不足10 mg·kg~(-1),Co、Ni和V的平均含量在10~100 mg·kg~(-1)之间,而Pb、Cr、Cu和Zn的平均含量均超过100mg·kg~(-1);Cd、Zn、Cu的含量均超出土壤环境二级标准值,其中城区和近郊Cd、Zn、Cu的二级超标率分别为100%、97%、93.9%和100%、100%、81.2%.富集因子研究结果表明,Bi、Cu、Ni、Pb微量富集,主要来源于地壳或土壤源;Cd、Cr、Mo、Zn轻度富集,受自然源和人为源共同作用.论文在传统单一污染评价基础上,提出了"降尘重金属综合污染指数"模型,并探讨了北京降尘重金属的综合污染特征,结果表明北京城区冬季降尘中重金属的综合污染指数排序为CdZnCuPbCrNiVCo,并且Cd、Zn、Cu和Pb是冬季北京城区降尘中显著污染因子,其中Cd和Zn为极显著污染因子;北京近郊冬季降尘中重金属的综合污染指数排序为CdZnCuPbCrNiCoV,并且Cd、Zn、Cu、Pb和Cr是冬季北京近郊降尘中显著污染因子,其中Cd和Zn为极显著污染因子.     

氡-222的环境污染与危害

一、氡的来源、性质 自然界的氡是由镭衰变形成,镭又是铀的衰变产物.铀在自然界分布很广,地壳中平均含铀量为2.8ppm.铀和镭在地壳中处于放射平衡,土壤和岩石中镭含量平均约为1微微居里/克.一居里镭每秒约产生2微     

陆壳组成与年龄的关系:花岗质岩石中Nd同位素变异所提供的证据

地壳花岗质岩石源区的Nd同位素体系可用来估算与陆壳年龄呈函数关系的陆壳Sm/Nd比值。现已发现,从早太古代到晚元古代,陆壳内花岗岩岩浆源的Sm/Nd比值随年龄的减小而增大,即从球粒陨石值的47%增至64%。这一变化趋势与根据沉积岩的稀土(REE)模式推测的变化趋势相反。观测到的这一变化趋势可能仅适用于地壳的长英质部分,但只要较老地壳比较年轻地壳含有更多的镁铁质(50%对0%),该变化趋势也可应用于整个地壳。因为地球上最古老地壳的某部分可能已被继后的地质过程所破坏,所以该变化趋势可能是地壳组成的保留倾向所致(preservational bias),而不是地壳组成真正随时间发生了变化。同位素数据和地壳年龄的分布表明,整个陆壳的Sm/Nd比值不低于球粒陨石值的60%。地壳的Nd浓度的这个极限值和估算值与质量平衡(要求大陆的Nd含量与约700km深处的地幔中丢失的Nd的量相等)一致。     

北方某市给水管网系统中的铝含量及形态分布状况调查

采用荧光分光光度法对北方某城市给水管网中的铝含量及形态分布状况进行调查.结果表明,该市饮用水中的铝残留量较低,总铝平均含量为0 .038 mg·L^-1,最高为0 .078 mg·L^-1,低于我国新水质标准0 .2 mg·L^-1的规定;起主要毒性作用的无机单核铝及无机多核铝平均含量分别为0 .011 mg·L^-1和0 .013 mg·L^-1,为饮用水中铝的主要存在形态;而有机结合铝含量较低.相关性分析结果表明,饮用水中铝的含量及形态分布情况与对应管段的水质条件密切相关,含盐量越高,可溶性有机物含量越小,水中总铝浓度则越低,为给水管网铝含量控制提供重要理论依据.