铜冶炼高砷烟尘浸出特性研究

以水为浸取剂,浸出铜冶炼过程中产生的高砷烟尘(砷质量分数为15.06%),研究了反应温度(T)、反应时间(t)、液固比(L/S)、pH值等因素对As、Pb、Zn浸出率的影响,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法分析了原料及浸出渣的微观结构,揭示了高砷烟尘中As、Pb、Zn物相的溶解机理。结果表明,以Pb_2As_2O_7和(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O存在形态为主的高砷烟尘浸出特性受液固比、pH值的影响十分显著,而受反应温度、反应时间的影响很小。在T=50℃、t=30 min、L/S质量比=10∶1、pH=1.0、搅拌速度300 r/min的条件下,Pb浸出率小于0.5%,As浸出率为93%,Zn浸出率为95%。XRD和SEM结果表明,在强酸性条件下,烟尘中的Pb_2As_2O_7物相可溶解释放Pb~(2+)和AsO_4~(3-),而生成的Pb~(2+)可与液相SO_4~(2-)反应生成PbSO_4沉淀,进而降低Pb的浸出率;(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O溶解释放出Zn~(2+)和AsO_4~(3-),可进一步提高As和Zn的浸出率。     

覆煤及粉煤灰回用土壤砷质量比与赋存形态研究

为了解覆煤及粉煤灰回用土壤砷含量及赋存形态分布特征,选取贵州省兴仁县某村农耕旱地土壤为研究对象,采用逐级化学提取法对土壤样品进行试验.结果表明:研究区土壤中砷质量比为15.71～169.55 mg/kg,波动范围较大;土壤砷质量比最高值为169.55mg/kg,远远高于土壤砷质量比自然背景值(15 mg/kg)、世界土壤砷平均质量比(6.0 mg/kg)及我国土壤砷平均质量比(9.2 mg/kg);对照样土壤砷质量比为15.71 mg/kg,也略高于土壤中砷质量比的自然背景值(15mg/kg).研究区土壤砷污染问题已较为严重,这除与该地区地层中砂岩及粉砂岩砷质量比较高所导致的土壤砷背景质量比偏高有关以外,最主要的原因是覆煤广泛存在及粉煤灰大面积回用农田所致.该研究区土壤中砷主要以残渣态存在(72.16％),其次为硫化物结合态(15.45％)、铁锰氧化物结合态(5.89％)、有机态砷(3.06％)、碳酸盐结合态(2.51％),水溶态和可交换态砷均较低(0.93％).研究区土壤总砷量较高,但迁移转化能力较弱,对环境及人体健康的危害程度尚有待讨论.     

湛江地区农业土壤与作物砷含量及食用安全研究

为了解湛江地区农业土壤及主要作物(可食用部分)中砷的含量和分布特征,共采集了106个土壤表层样品和43个农作物样品(包括蔬菜、水果、甘蔗和稻谷),并评价了农作物食用的安全风险.结果表明,湛江地区农业土壤中砷平均质量比为4.04 mg/kg,符合国家土壤1级标准(GB 15618-1995)的样品占98.1%,与国内外不同地区土壤砷平均含量相比,湛江地区土壤中砷平均含量相对较低.湛江地区各区域土壤受砷污染程度大小依此为:雷州、廉江、霞山、赤坎、徐闻、麻章、坡头、遂溪、吴川;4种主要土壤利用类犁受砷污染程度大小依此为:水田、果园土、甘蔗地、菜地.湛江地区种植的主要农作物蔬菜、水果(含甘蔗)和稻谷可食部分砷平均质量比总体较低.分别为0.470×10~(-1)mg/kg、0.440×10~(-1) mg/kg和0.179 mg/kg,均符合我国有关蔬菜、水果及粮食的卫生标准(GB 18406-2001),与我国土壤砷清洁地区的统计数据相当.湛江地区蔬菜、稻谷和水果3大类作物可食部分通过"土壤-植物-人体"途径年平均摄入量为39.45mg/(人·a),约占允许摄取限值(547.50 mg/(人·a))的7.2%,可见.食用湛江地区出产的蔬菜、水果和稻谷等农产品砷的安全风险不大.     

广州城市土壤砷的含量及其污染评价

采集广州市城市土壤表层(0～10 cm)426个样品,研究土壤As的含量及其分布特征,采用单因子污染指数评价土壤的As污染状况.结果表明,广州城市土壤砷质量比变幅为1.40～144 mg·kg~(-1),平均值为17.4 mg·kg~(-1).各行政区中,土壤砷平均含量和中值均是越秀区和荔湾区最高;各功能区中土壤砷平均含量以城市公园为最高.根据污染指数判断,有37%土壤样品受到不同程度的砷污染,各行政区中越秀区和荔湾区土壤砷污染最严重,各功能区中城市公园土壤砷污染最严重.城市历史和工业活动与城市土壤砷污染密切相关,建议密切关注城市公园土壤砷污染对人类健康和城市环境质量的影响.     

天然浮石去除水中As(Ⅴ)的试验研究

通过静态吸附试验,研究了天然浮石对高砷地下水中As(Ⅴ)的吸附去除效果及影响因素.结果表明,增加浮石投加量,As(Ⅴ)的去除率随之逐渐升高,但当浮石投加量超过10 g/L时,继续增加浮石投加量,As(Ⅴ)的去除率趋于平稳.随吸附时间延长,As(Ⅴ)的去除率逐渐升高,9h后吸附达到平衡.浮石对As(Ⅴ)的吸附量随As(Ⅴ)初始质量浓度增大而升高,而As(Ⅴ)的去除率则随之降低.酸性条件下(pH=2～6),浮石对As(Ⅴ)的去除效果较好,当pH=4时,浮石对As(Ⅴ)的去除率最高;在碱性条件下(pH＞7),浮石去除As(Ⅴ)的效果较差,并且,随pH值增大,As(Ⅴ)的去除率降低.采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型分别对吸附数据进行拟合,浮石对As(Ⅴ)的吸附符合Langmuir等温吸附规律,其饱和吸附量为2.53 mg/g.采用准一级和准二级动力学模型对吸附平衡前的数据进行拟合,准二级动力学模型更符合浮石吸附As(Ⅴ)的动力学过程.研究表明,天然浮石是一种能够有效吸附高砷地下水中As(Ⅴ)的吸附剂.     

贵州中部土壤砷累积特征及异常富集成因研究

为探究贵州中部耕地土壤As异常富集地球化学成因,利用贵州省多目标区域地球化学调查(贵阳市)成果,分析贵州中部地区表层及深层土壤As累积特征及分布规律,并结合区域地质背景及岩石地球化学数据研究耕地土壤As异常富集的成因.结果 表明,贵州中部地区表层土壤与深层土壤As平均质量比分别为22.2 mg/kg与26.3 mg/kg,分别是全国土壤As背景值与基准值的2.5倍和2.9倍.研究区土壤As分布受地质背景制约,其中三叠系地层风化形成的土壤As质量比较高,表层、深层土壤As平均质量比分别为26.0 mg/kg和30.1 mg/kg,成土母岩As平均质量比为28.4mg/kg,具有典型的高As地球化学背景.剖面土壤As质量比呈明显的深部富集特征,土壤剖面As质量比与Fe、Al、Si的相关性关系表明,成土母岩的风化程度是影响岩溶区土壤As累积的重要因素.在岩溶区,强风化土壤中存在As的异常富集,其可能与铁氧化物对As的吸附有关.     

含砷、铬废水处理条件对沉渣稳定性的影响

通过TCLP毒性程序浸出试验,以砷、铬浸出质量浓度为控制指标,对含砷、铬废水处理产生的沉渣稳定性进行了研究,并结合废水中砷、铬去除率,确定该废水的最佳处理条件。在常温下,通过调节pH值、Fe~(2+)/Cr~(6+)物质的量比、Ca/As物质的量比、曝气时间等条件对处理工艺进行优化,考察不同处理条件对废水砷、铬去除率及沉渣砷、铬浸出质量浓度的影响。结果表明,pH值为6、Fe~(2+)/Cr~(6+)物质的量比为8、Ca/As物质的量比为5、曝气时间为50 min时,不仅Cr(Ⅵ)、总铬、总砷的排放质量浓度达到了GB 8978—1996《污水综合排放标准》的要求,总砷、总铬的浸出质量浓度也分别降低到0.78 mg/L、0.59 mg/L,远低于GB/T 5085.3—2007《危险废物鉴别标准:浸出毒性鉴别》规定的质量浓度,达到了安全堆放要求。对曝气产生的絮体进行XRD测试,结果表明,余留的Fe~(2+)经曝气氧化后产生的絮体是一种无定型态的氢氧化铁或水合氧化铁,其富含阳离子空位和OH-基团,能增加砷、铬的去除率。对优化前后的沉渣进行SEM扫描,结果表明,对各因素进行优化能增大沉渣的粒径,提高沉渣的稳定性。     

砷在煤及燃煤产物中的迁移规律研究

选取内蒙古某矿区在采煤层2种煤样,研究矿区砷的污染迁移规律。采用砷钼蓝分光光度法测定煤样中砷质量比;对试样在不同温度下进行灼烧试验,并在不同pH值下对燃烧后产物(粉煤灰和灰渣)进行淋溶试验,同时对砷进行形态分析。结果表明:该矿区两煤样在450~1 000℃灼烧过程中,砷的释放率分别从39.52%和21.88%升高到73.77%和65.89%;随温度升高,砷的释放率有增大的趋势;粉煤灰与灰渣中砷质量比平均值分别为8.76 mg/kg和6.87mg/kg,且多以碳酸盐结合态存在;粉煤灰中砷赋存形态及其质量比由大到小为碳酸盐结合态、水溶态、残渣态、可交换态、有机结合态,灰渣中砷的赋存形态及其质量比由大到小为碳酸盐结合态、可交换态、残渣态、有机结合态、水溶态。淋溶试验表明pH值越小,粉煤灰中砷的淋出速度越快;淋溶量350 mL,pH=5与pH=7时粉煤灰中砷的淋出砷量分别占总淋出量的78.14%和76.65%,说明粉煤灰中砷更易析出。     

万山汞矿区居民食用大米的汞暴露风险评估

为明确汞矿区大米汞污染对人体的暴露风险,分别运用冷原子荧光技术(CVAFS)和气相色谱冷原子荧光技术(GC-CVAFS)对贵州万山汞矿区大米中总汞(THg)和甲基汞(Me Hg)质量比进行了测定,并借鉴粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会(JECFA)和美国国家环保局(USEPA)的计算模型和研究成果,在区域层面上重点探究了汞矿区居民因食用大米而存在的THg和Me Hg暴露风险。结果表明,大米中THg和Me Hg质量比分别为2.83~295.53 ng/g和2.3~43.18 ng/g;居民THg日摄入量和JECFA安全标准下的健康风险指数(HRI)范围为0.02~1.77μg/(kg·d)和0.03~2.49;居民Me Hg日摄入量范围为0.01~0.26μg/(kg·d),JECFA和USEPA安全标准下的HRI范围分别为0.04~1.13和0.1~2.6;模型计算出的人体头发Me Hg质量比范围为0.17~3.11μg/g,分别有5%和38.33%的监测点超出JECFA和USEPA规定的人体发汞的安全限值。大米THg、Me Hg质量比和人体接受大米THg、Me Hg的健康风险均随远离矿坑不同程度地降低。食用大米已经成为矿区居民汞暴露的重要途径,产生的暴露程度与水稻种植位置关系密切,但这种风险目前整体还处于可控范围,需要及时采取相应措施避免风险扩大。     

Fe0对饮用水中砷的去除效率及影响因素

研究零价铁(Fe0)的除砷效果,试验考察了Fe0投加量、接触时间、pH值、DO浓度、温度、腐殖质、竞争性阴离子(SO2-4,NO-3,SiO2-3,H2PO-3,HCO-3)对Fe0除砷效率的影响.结果表明,Fe0(80目)投加量为2 g/L,接触时间180 min,pH值为6.5,DO值6.5 mg/L的条件下,对质量浓度为1 mg/L的含砷水样,Fe0对As(Ⅴ)的去除率高达96.5%,而对As(Ⅲ)的去除率只有75.8%.降低水样pH值或提高DO可显著提高Fe0的除砷效率,温度对Fe0除砷影响不大,水体中的腐殖质、磷酸盐、硅酸盐的存在会由于竞争性吸附而导致Fe0除砷效率下降.采用Fe0颗粒去除饮用水中的砷高效、经济,具有良好的应用前景.实际应用中,对于DO值较低的地下含As水,可通过充氧提高Fe0除As效率.当水体中腐殖质、磷酸盐或硅酸盐浓度较高时,应考虑采取相应的预处理措施.     

四种砷化合物对藻类生长及光合作用的影响——以三角褐指藻为例

为了给砷对生态系统的影响研究提供参考,利用调制叶绿素荧光技术探讨了自然环境中常见的4种形态的砷对三角褐指藻生长和光合作用的影响.结果表明,在36 h内,亚砷酸盐对藻类生物量的增长和光合活性都有明显的抑制作用;砷酸盐在抑制藻类生长的同时却因为干扰代谢而使藻类表现出光合活性的增强;一甲基砷酸盐和二甲基砷酸盐对藻类在这些方面的影响相对较弱.但对藻类光能利用效率、非光化学淬灭系数等还是产生了较明显的影响.因此,除亚砷酸盐毒性较强之外,其余几种砷化合物在宏观层次上都观测不到明显的生长抑制效应,但是在微观层次上已表现出对光合效应的不同影响.     

微囊藻毒素对不同生育期水稻生长的影响

灌溉水中的微囊藻毒素不仅会影响作物生长与产量,还可能沿食物链传递而威胁人类健康。以水稻为试材,研究了不同质量浓度(1μg/L、100μg/L、1 000μg/L、3 000μg/L)微囊藻毒素(MCs)对幼苗期和孕穗期水稻生长与成熟期水稻产量的影响,以及MCs在3个生育期水稻中的积累。结果表明:处理7 d后,1μg/L MCs处理对幼苗期水稻生长有一定促进作用,而对孕穗期水稻生长没有影响,高质量浓度MCs(≥100μg/L)抑制幼苗期和孕穗期水稻的生长;胁迫结束且恢复7 d后,100μg/L处理组孕穗期水稻根长、根表面积恢复能力强于幼苗期,株高、叶面积低于幼苗期,而1 000μg/L和3 000μg/L MCs组水稻各指标不仅未恢复,且劣于胁迫期,水稻产量下降92.4%和95.2%。用酶联免疫法检测发现,胁迫后MCs均在水稻体内富集。对于相同质量浓度MCs处理,幼苗期水稻各器官富集能力最大,孕穗期次之,成熟期最小。3 000μg/L MCs处理组的水稻谷粒中MCs质量比达21.2μg/kg,使人体每天摄入MCs的量可能高于世界卫生组织规定的人体每天吸收MCs的上限值。     

北京市冬季PM_(2.5)污染特征与区域传输影响研究

选取北京师范大学监测点于2015年1月进行PM_(2.5)样品采集,应用离子色谱仪(IC)分析PM_(2.5)中水溶性无机离子质量浓度,采用WRF-CAMx-PSAT模型系统对采样时段PM_(2.5)及典型离子的区域来源进行了模拟。结果表明,采样期间(2015年1月2—20日)与重污染过程(2015年1月13—15日)北京PM_(2.5)质量浓度分别为(105.9±72.6)μg/m~3和(232.2±80.2)μg/m~3,PM_(2.5)中总水溶性无机离子质量浓度分别为(47.4±39.8)μg/m~3和(120.7±23.3)μg/m~3,分别占PM_(2.5)的44.2%和53.9%。SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+是水溶性离子的主要组分,非重污染过程和重污染过程这3种水溶性离子质量浓度之和分别占总水溶性离子质量浓度的80.5%和89.3%。模拟结果显示,本地源排放是北京市PM_(2.5)、SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+的主要来源,贡献率分别为81.4%、79.5%、58.1%、95.3%,北京周边源排放对PM_(2.5)贡献率较大的有保定、天津、张家口、唐山,这4市占北京周边省市排放源贡献率的72.0%。     

基于超高效液相色谱串联质谱法的番茄果实和土壤中氟吡菌胺残留测定

建立了番茄果实和土壤中氟吡菌胺残留的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测方法。用乙腈水溶液提取样品中的氟毗菌胺,以C_(18)柱为分析柱、乙腈-甲酸水溶液为流动相,采用超高效液相色谱-串联质谱多反应监测、电喷雾正离子源、外标法定量。氟吡菌胺在0.05~1.00 mg/L范围内与峰面积呈良好的线性关系,线性方程为y=6964.10x-143.28,决定系数为0.996 8。向对照番茄果实、对照土壤中分别添加氟吡菌胺标样,使其添加量分别为0.10 mg/kg、0.40 mg/kg和2.00 mg/kg,平均回收率分别为92.43%~103.32%和92.75%~104.46%,相对标准偏差分别为3.8%~4.9%和3.4%~4.4%。番茄果实和土壤中氟吡菌胺的定量限分别为1.0μg/kg和1.7μg/kg,检出限分别为0.3μg/kg和0.5μg/kg。     

奎屯河表层不同粒径沉积物中重金属空间分布及污染评价

在对新疆奎屯河表层沉积物粒径组成分析的基础上,采用原子吸收光谱仪测试了不同粒径沉积物中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 7种重金属的质量比,研究了奎屯河表层沉积物不同粒径中各种重金属的空间分布特征,并运用单因子污染指数法与内梅罗综合污染指数法评价了各采样点重金属的污染状况。结果表明,奎屯河表层沉积物粒径主要分布在250μm的范围内,其中粉砂所占比例最大,平均质量分数达到63.66%;黏土次之,平均占16.77%。从上游到下游地区,各重金属污染物没有形成一定规律的分布特征。单因子污染指数评价表明除了Co,各采样点不同粒径沉积物中6种重金属存在着不同等级的污染,在粒径4μm、4~63μm、63~125μm、125~250μm的沉积物中,各重金属污染样品所占比例由大到小为Cu、Zn、Cr、Pb、Ni、Mn,Zn、Cu、Ni、Cr、Pb、Mn,Cu、Zn、Pb、Cr、Mn、Ni,Cu、Pb、Zn、Cr、Mn、Ni。内梅罗综合污染评价表明,各采样点均受到不同程度的重金属污染。     

贵州铜仁汞矿区主要农产品重金属污染及其健康风险评估

在贵州省铜仁市汞矿区重要的粮油和蔬菜生产基地司前大坝,采集大米、蔬菜、鸡蛋、猪肉和鱼肉等农产品样品,分析了重金属Hg、Cd、Pb和Mn含量,利用单项污染指数和危害指数对农产品的重金属污染状况及其潜在的健康风险进行评估。结果表明,司前大坝农产品中Hg、Cd、Pb和Mn的平均质量比分别为大米9.53μg/kg、34.19μg/kg、33.16μg/kg、22 125μg/kg,蔬菜5.38μg/kg、24.76μg/kg、41.83μg/kg、2 299μg/kg,猪肉146.2μg/kg、8.32μg/kg、30.86μg/kg、2 757μg/kg,鱼肉155.5μg/kg、25.00μg/kg、16.66μg/kg、1 065μg/kg。鸡蛋中Hg和Mn的平均质量比分别为61.74μg/kg和71.33μg/kg,Cd和Pb质量比低于检出限。所有农产品Pb的污染指数小于1,没有受到Pb污染。但青菜、鸡蛋、猪肉和蒜苗Hg的单项污染指数分别为1.07、1.23、2.92和3.27,辣椒Cd的单项污染指数为1.29,表明青菜和鸡蛋受到Hg的轻度污染,猪肉受到Hg的中度污染,蒜苗受到Hg的重度污染,辣椒受到Cd的轻度污染。司前大坝居民经农产品摄入重金属的危害指数HI为3.26,当地居民长期食用这些农产品会对其健康造成不利影响。其中,大米的危害指数为2.14,占总危害指数的65.6%,是居民健康风险的主要来源。Mn和Hg的危害指数为1.57和1.03,分别占总危害指数的48.2%和31.6%,是影响居民健康的主要因素。     

乌鲁木齐市采暖期与非采暖期大气PM_(2.5)和PM_(10)中水溶性离子特征分析

为了解乌鲁木齐市采暖期和非采暖期大气颗粒物(PM_(2.5)和PM_(10))水溶性离子污染特征,于2015年在乌鲁木齐市采集两个时期大气颗粒物样品,采用离子色谱仪(IC)等仪器对PM_(2.5)和PM_(10)中的9种水溶性离子进行了定量分析。结果表明,乌鲁木齐市采暖期PM_(2.5)与PM_(10)中水溶性离子平均质量浓度分别为(76.26±36.15)μg/m3和(88.94±41.43)μg/m3,约为非采暖期的2倍,主要水溶性离子是SO2-4、NH_4~+、NO-3和Cl-,这4种水溶性离子分别占PM_(2.5)和PM_(10)中总水溶性离子的88.91%和90.03%;非采暖期PM_(2.5)与PM_(10)中水溶性离子平均质量浓度分别为(37.62±14.03)μg/m3和(44.12±16.79)μg/m3,主要水溶性离子是SO2-4、NH_4~+、NO-3和Ca2+,这4种水溶性离子分别占PM_(2.5)和PM_(10)中总水溶性离子的88.18%和86.96%。采暖期PM_(2.5)和PM_(10)中NH_4~+、SO2-4、NO-3三者之间有强相关性,它们可能具有相似的来源;而非采暖期NH_4~+和SO2-4、Cl-的相关性最强,非采暖期NH_4~+在PM_(2.5)和PM_(10)中主要以(NH_4)2SO4和NH_4Cl形式存在。采暖期和非采暖期乌鲁木齐市[NO-3]/[SO2-4]均小于1,推测乌鲁木齐市颗粒物污染可能主要来源于固定排放源。     

外置植物碳源型人工湿地系统反硝化脱氮效果及N2O释放

人工湿地系统在处理低碳氮比污水时,通过外加碳源来提高系统的脱氮效率。碳源是反硝化过程中重要的影响因素,对N_2O释放必然也产生影响。采用芦苇(Phragmites australis)和二球悬铃木(Platanus acerifolia)树叶为碳源的外置碳源型的人工湿地系统,以葡萄糖作为对比碳源,研究有机碳源对脱氮效果及N_2O释放量的影响。结果表明,芦苇和悬铃木树叶作为碳源,在植物分解稳定后,脱氮效果稳定,TN平均去除率分别为90.3%和92.5%,比空白组高出15%左右;单批次试验中,芦苇组和树叶组N_2O平均释放量分别为40.91μg/(m~2·h)和34.16μg/(m~2·h),略高于葡萄糖组的6.20μg/(m~2·h),但显著小于空白组的127.45μg/(m~2·h),累积释放量与TN去除量的比值小于0.1%且显著小于空白组;芦苇和树叶组基质微生物的反硝化作用强度及PLFAs总量均显著高于空白组,细菌PLFAs占PLFAs总量的比例均接近50%,而真菌PLFAs仅大于7%,细菌为优势种群。因此,向处理低C/N污水的人工湿地系统补充适宜的植物碳源材料,可以有效提高脱氮效率并降低N_2O释放。