祁连山东端地表及地下水水化学时空变化特征

于2016~2017年5~9月采集祁连山东端（乌鞘岭、古浪、天祝）的地表水和地下水样品进行水化学分析,综合运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图以及离子比值等方法探究了祁连山东端地表水和地下水主要离子组成特征、来源以及时空变化.结果表明,祁连山东端地表水和地下水化学组成中优势阳离子为Ca²⁺和Na⁺,Ca²⁺的平均浓度为76.897mg/L,占比73.89%;Na⁺的浓度为16.592mg/L,占比15.94%.优势阴离子为HCO₃^-和SO₄^2-,HCO₃^-浓度190.117mg/L,占比68.71%;其次是SO₄^2-,平均值为67.565mg/L,占比为24.42%.乌鞘岭河水、地下水,天祝河水、地下水的水化学类型为HCO₃^--Ca²⁺型,古浪河水、地下水水化学类型为HCO₃^--Ca²⁺-Mg²⁺型,处于水化学易变区.不同水体离子来源于岩石风化,主要受碳酸盐与硅酸盐风化溶解共同作用控制,人类活动在一定程度上贡献了水体的离子来源.不同水体主要离子浓度的时间变化特征各不相同,整体上大部分水体的离子浓度随时间变化不明显,总体趋势较平缓.     

热处理富钙凹凸棒黏土吸附磷的影响因素

以800℃热处理富钙凹凸棒黏土（记为NCAP800）为研究对象,通过批处理试验和动态试验研究了不同因素（pH、竞争离子、柠檬酸）对NCAP800吸附磷的能力的影响.结果表明:酸性条件对磷的吸附能力无影响,碱性条件（pH>9）对NCAP800的磷吸附具有一定的抑制作用,pH对NCAP800磷吸附能力的影响主要通过改变黏土矿物中可交换钙、镁含量与矿物表面Zeta电位.阴离子中HCO₃-对磷的抑制作用较为显著,尤其当ρ（HCO₃-）为5~20 mg/L时抑制作用最为显著,其次是SO₄2-,NO₃-和Cl-对磷的吸附无抑制作用.HCO₃-和SO₄2-抢夺钙的结合位点,从而降低了NCAP800对磷的吸附能力.低浓度（c为0~5 mmol/L）的柠檬酸对磷的吸附抑制作用较弱,高浓度（c为5~50 mmol/L）的柠檬酸对磷的抑制作用较为显著,柠檬酸对磷的抑制机制同样是通过竞争NCAP800表面的磷吸附位点.研究显示,NCAP800在碱性条件下对磷具有较好的吸附作用,HCO₃-和SO₄2-及高浓度柠檬酸均会抑制NCAP800对磷的吸附.      

尿素/KMnO4湿法烟气脱硫脱氮的试验研究

采用尿素和KMnO₄配制成的吸收液,在填有金属鲍尔环的柱式喷淋吸收反应器中,对模拟烟气进行湿法烟气同时脱硫脱氮研究.结果表明:采用尿素和KMn0₄配制成的吸收液可以高效地脱除模拟烟气中的SO₂和NO_x,脱硫脱氮率平均分别达到99.6%和62.5%;反应吸收液中主要含有因吸收NOx和SO₂而生成的NO₃-,NO₂-,NH₄+和SO₄2-等离子;NO₃-,NO₂-和NH₄+的生成曲线及尿素的消耗曲线均为线性,其速率常数分别为0.009 1,0.0074,0.091 6和0.950 8 mmol/(L·min).吸收反应为零级反应.      

薄膜扩散梯度技术测量砷的影响因素及其应用

研究了水体中常见无机阴离子和腐植酸对以氧化锆为固定膜的新型薄膜扩散梯度技术(Zr-oxide DGT)测量砷(As)的影响及其在自然地表水体中的应用.结果表明,短期(16h)暴露,SO₄^2-无影响,而HCO₃^-、Cl^-、SiO₃^2-和腐植酸有一定的影响,其忍耐的最高浓度值分别为360mg/L、45g/L、100mg/L和36mg/L.1~4d暴露期间,37~148mg/L的HCO₃^-、1.44~2.88g/L的SO₄^2-、12~24g/L 的Cl^-、8~24mg/L的SiO₃^2-和3~9mg/L的腐植酸均无影响,而高浓度的HCO₃^-(370mg/L)、SO₄^2- (8.64g/L)、Cl^-(72g/L)和腐植酸(27mg/L) 3~4d以及SiO₃^2-(72mg/L) 2~4d的存在明显降低该技术对As的吸收富集,并对As(III)的作用更大.将Zr-oxide DGT技术应用于南京市地表水体,并与传统的主动监测方法进行比较,发现利用Zr-oxide DGT技术测得的溶解态As浓度与传统的主动采样技术测定浓度一致.     

松嫩平原典型高氟区水库周边浅层地下水化学特征及高氟成因

高氟地下水极大地威胁水源安全,影响人体健康与生态环境.尽管近年来对高氟地下水开展了大量研究,但对水库周边浅层地下水中氟的地球化学背景、时空分布变化以及演变趋势仍缺乏系统认识.该研究综合运用数理统计、Arc GIS空间插值、Piper三线图、端元图、Gibbs图和MINTEQ地球化学模拟等方法,探讨吉林省向海水库浅层地下水中氟离子(F^-)的时空分布特征及影响机制.结果表明：(1)向海水库周边浅层地下水中F^-含量较高,浓度为0.20～5.18 mg?L^-1,平均浓度为1.76 mg·L^-1,高于我国《地下水质量标准》(GBT 14848—2017)中规定的1.00 mg?L^-1的浓度限值,属于高氟地下水,F^-浓度呈西北区域最高、东南次之、东北和西南最低的空间分布趋势;(2)该区域浅层地下水的水化学类型复杂,水化学特征以HCO₃-Na、HCO₃-Na·Ca和HCO₃-Na·Mg型为主;(3)F     

白洋淀流域地表水化学特征及控制因素

为探究半干旱区地表水化学特征及物质来源,以白洋淀流域为研究对象,利用Piper三线图和Gibbs水岩模型,对地表水的主要离子组成特征及其来源进行分析。结果表明:白洋淀流域地表水pH为7.56~8.23时,呈弱碱性,且溶解性总固体（TDS,100~650 mg/L）在流域的不同空间区域表现为淀区 > 下游 > 上游。白洋淀流域地表水阳离子以Na+和Ca2+为主,离子总量占比76.60%;阴离子以HCO₃-为主,约占阴离子总量61.52%。地表水的水化学类型为HCO₃-Ca型（上游水体）和HCO₃·SO₄·Cl-Na·Ca型（下游河流和淀区）。白洋淀水文地球化学过程受到人类活动和自然作用的双重控制;自然作用下,白洋淀流域地表水中的离子来源于岩石风化（碳酸盐岩及硅酸盐岩的风化溶解）,同时受到蒸发-结晶作用影响。     

贵州三岔河流域平寨水库水化学特征及控制因素

为研究贵州黔中水利枢纽工程水源地平寨水库的水化学特征及成因,利用变异系数、空间插值和因子分析等方法分析研究区2017-2018年40组库水水样测试结果,并探讨了平寨水库水化学特征的时空分布及水化学演化过程的主要控制因素。研究结果表明:1）库水主要的阴阳离子为HCO₃-和Ca2+,水化学类型主要为HCO₃--Ca2+型。2）除SO₄2-和NO₃-外,枯水期离子浓度大于丰水期;空间上,离子浓度整体表现为三岔河干流大于各支流,且水公河浓度最小。3）Gibbs图分析表明,研究区水库水化学特征主要受到岩石风化的影响,因子分析表明,对水库水化学组成的影响程度表现为:水岩作用 > 人类活动 > 大气降水。建议对于黔中水利枢纽水源地平寨水库的保护必须控制生活污水的排放、化肥农药的使用以及加强周边区域工矿企业的管理。     

紫外活化过硫酸钠技术处理水溶液中的1,1,1-三氯乙烷

分别采用不同的紫外光源(UV、VUV)活化Na₂S₂O₈处理水溶液中的TCA(1,1,1-三氯乙烷),考察溶液初始pH、阴离子及HA(腐殖酸)对TCA降解过程的影响. 结果表明:UV/Na₂S₂O₈体系和VUV/Na₂S₂O₈体系中,TCA可分别在60和30 min内完全去除,氧化降解过程符合准一级反应动力学方程,反应动力学常数分别为0.06和0.14 min-1;溶液初始pH越高越不利于TCA的降解;Cl-和HCO₃-的存在能够抑制TCA降解,HCO₃-的抑制效果较Cl-更为显著;ρ(HA)大于10 mg/L时能明显降低TCA的去除率. 2种体系均能使TCA基本脱氯,不产生二次污染.      

塔里木河流域出山径流水化学特征研究

本文以区域地质为背景,对塔里木河流域山区径流水化学组分特征进行分析,探讨溶质的来源及其控制因素.结果表明：塔里木河流域出山径流水体以硅酸盐岩的碳酸化溶滤水为主,离子类型为HCO₃^--Ca²⁺型,其次为SO₄^2--（Ca²⁺+Mg²⁺）混合型.南缘昆仑山/帕米尔高原各子流域的出山径流中,TDS （溶解性总固体）和离子总量的加权平均值（权重为径流量）分别为424.02和356.20 mg/L,远高于北缘天山出山的相应值（268.43和220.04mg/L）,这是因为天山山区分布大量的岩浆岩,抑制了区域水化学侵蚀强度.运用吉布斯图及因子分析等方法,确定出山径流的水质主要受硅酸盐岩的碳酸化作用控制,其中南缘昆仑山/帕米尔高原水系不仅伴有蒸发盐岩风化,还与天山阿克苏河水系一样,伴有碳酸盐岩风化.风化过程中,硫化物氧化产生的H⁺抑制了碳酸化风化,一定程度上限制了大气CO₂消耗,尤其是在有煤层、铜矿等硫化物分布的迪那河、喀拉玉儿滚河和喀什葛河流域.塔里木河流域出山径流中除了F^-和NO₃^-外,其他离子和总离子浓度均与冰川覆盖率和融水占径流比例之间存在良好的相关性.总离子浓度与冰川覆盖率之间建立的指数拟合方程,符合我国西北干旱区出山水质的特点,但受自然与人为因素的制约,与全球尺度拟合的方程存在一定差异.     

硝酸根对水中2,4-D光解的影响

以300 W汞灯为模拟太阳光光源,在滤去波长小于290 nm光的Pyrex试管中,考察了淡水和海水中不同浓度的硝酸根离子(NO-3)对除草剂2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)光解动力学的影响,并利用电子顺磁共振技术研究了2,4-D光解过程中羟基自由基(OH)的作用。结果表明,淡水和海水中2,4-D的光解反应均符合一级动力学方程,2,4-D的光解速率随水中NO-3浓度的增高而加快。相同实验条件下,当NO-3初始浓度小于31 mg/L时,海水环境中2,4-D的光解速率常数略高于淡水环境。电子顺磁共振技术证实光照条件下水溶液中NO-3的存在有利于OH的生成,表明2,4-D的降解可能和OH产生的氧化反应有关。     

富营养条件下不同形态氮对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)的生理影响

在实验室条件下,研究了在富营养水平(ρ(TN)为4.0 mg/L,ρ(TP)为0.2 mg/L)下不同ρ(NH₄+-N)/ρ(NO₃--N)(4/0,5/1,1/1,1/5,0/4)对沉水植物轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生理生化的影响,以期阐明富营养化水体中不同形态氮对沉水植物的影响.结果表明,不同ρ(NH₄+-N)/p(NO₃--N)对轮叶黑藻的生理活动和生长具有明显的影响,随着培养液中ρ(NH₄+-N)比例的上升,尤其当ρ(NH₄+-N)/ρ(NO₃--N)＞1时,轮叶黑藻的相对生长率、叶绿素含量和可溶性糖含量明显下降,谷氨酰胺合成酶(GS)和过氧化物酶(POD)活性升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,蛋白质含量降低.当水体中铵盐含量上升到一定比例时对轮叶黑藻产生的胁迫作用,影响了其生理功能,抑制其生长.      

抚顺西露天矿油页岩干馏废渣的浸淋特性分析

油页岩属于非常规油气资源,在低温干馏过程中会产生大量干馏废渣,长期堆积可能会对地下水体造成污染。以抚顺西露天矿回填油页岩干馏废渣为研究对象,在模拟抚顺降水条件下,探究了油页岩干馏废渣浸溶与淋溶过程中pH、电导率、SO₄2-、NO₃-的溶出特性。结果表明:在酸性条件下,废渣中的Ni和Fe溶出浓度超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类饮用标准,会对周围地下水环境产生一定影响。因油页岩干馏废渣中有大量的碱性氧化物、酸性氧化物以及有机质,其有较强的pH缓冲能力,但在浸溶5 d后,pH急剧下降至5.5,可能是废渣中的有机物发酵分解产生小分子酸。此外,油页岩干馏废渣中NO₃-的溶出规律存在明显特异性,在浸溶时,在酸性和中性条件下,NO₃-溶出浓度随着时间延长逐渐降低;而在淋溶时,NO₃-浓度逐渐提高至600 mg/L,并产生了大量的NO₂-。这可能是因为浸溶为缺氧/厌氧条件,油页岩干馏废渣中的反硝化菌等微生物可能在缺氧环境下将NO₃-还原。而淋溶为微氧/好氧条件,在氨化细菌、亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌等作用下,将有机氮逐渐氧化为NO₂-和NO₃-,导致NO₂-和NO₃-的大量累积。因此,可通过控制油页岩干馏废渣的氧化还原环境来减少有害物质的溶出。     

沁河上游硝酸盐的定量源解析及其季节性差异

沁河流域人为源硝酸盐输入增加了河流富营养化的风险.为识别沁河上游硝酸盐来源,分别于2017年10月、2018年3月和2018年6月在沁河上游采集了28个河流表层水样,联合稳定同位素（δ15N-NO₃-和δ18O-NO₃-、δD-H₂O和δ18O-H₂O）和水化学参数（Cl-、NO₃--N、NH₄+-N）评估了沁河上游河流硝酸盐源与关键过程,并基于贝叶斯混合模型量化了不同硝酸盐来源的贡献.结果表明:①沁河上游溶解无机氮以NO₃--N为主,秋季[（2.40±1.17）mg/L]高于春季[（2.11±1.03）mg/L]和夏季[（1.50±0.61）mg/L];受积雪融化的影响,春季δ18O-NO₃-（13.0‰±3.13‰）显著高于夏季（2.90‰±3.12‰）和秋季（6.62‰±1.30‰）.②SIAR同位素模型结果表明,沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥.在春、夏、秋3个季节,土壤氮的硝化对沁河上游硝酸盐的贡献比例分别为27.8%、39.5%和39.3%,化肥贡献比例分别为29.1%、40.2%和41.9%.春季（24.7%）大气沉降的贡献比例高于夏季（2.4%）和秋季（10.6%）.③沁河上游硝酸盐主要受硝化过程的影响,没有发生明显的反硝化过程.研究显示,春季、夏季和秋季沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥的硝化,硝酸盐污染防治应考虑化肥的使用效率和抑制硝化过程的发生.      

纳米零价铁基生物炭活化过硫酸盐降解土霉素

采用纳米零价铁基生物炭(nZVI-BC)耦合过二硫酸钠(PDS)或过硫酸氢钾(PMS)构建吸附-高级氧化复合体系开展水中土霉素(OTC)的高效降解。考察了在不同PDS/PMS浓度、nZVI-BC投量、OTC浓度及初始pH条件下OTC的去除规律,并对体系中活性物种进行探究。结果表明:在0.20 mmol/L PDS/PMS,0.01 g nZVI-BC,50 mg/L OTC,原始pH为5.0±0.1条件下,OTC去除率可达到80%以上;SO₄-·在nZVI-BC/PDS体系中对OTC降解占有绝对主导地位(贡献度为57.00%),nZVI-BC/PMS体系则主要依靠SO₄-·、O₂-·和1O₂。     

利用海水资源直接农业灌溉的研究

2000～2002年在半干旱的山东莱州地区进行了海水直接灌溉鲁梅克斯(Rumexpatientia×R.Tianschanicus.cv.RumexK-1)、油葵(HelianthusannuusL.“G101B”)、菊芋(HelianthustuberosusL.)等耐盐植物的田间小区试验和室内模拟试验,结果表明:①试验期总降雨量212.9mm,灌溉定额每年为1500m³·hm^-2,海淡水比例0∶1、1∶9、1∶3、1∶1混合灌溉后的耕层土壤(0～40cm)盐分没有差异;室内模拟表明,降雨量为800mm,即使用1∶1的处理,1m土体脱盐率仍可达17%左右,表明海水适量灌溉可以缓解滨海盐土的土壤盐渍化;②海水灌溉大大减缓滨海盐土水分蒸发,1∶1处理灌溉30d后土壤水吸力仅为0∶1(全淡水)处理的50%左右;③1∶1海淡水灌溉处理的鲁梅克斯、油葵、菊芋产量与全淡水灌溉的没有显著差异,比不灌溉的增产1倍以上。     

一株海洋石油降解菌的特性研究

从胜利油田石油污染水体中分离出的一株石油降解菌HB-1（Acinetobacter sp.）,在人工海水条件下,对该菌株的降解条件进行了优化,通过色谱-质谱联用（GC-MS）分析了石油组分降解前后的变化规律,并对其降解机理进行了初探. 结果表明:①菌株HB-1降解石油烃所需优势氮源为NH₄NO₃,氮磷比〔ρ（氮）/ρ（磷）〕约为3.18,转速200 r/min,φ（石油）为1.0%时为最佳降解条件;②菌株HB-1在淡水和海水中均能生长,但在海水中对石油烃的降解效果显著;③GC-MS分析表明,菌株HB-1对长链烃有明显的降解作用;④表面活性剂Tween 80能强化菌株HB-1对石油的降解,推断菌株在培养过程中产生了某种生物表面活性剂促使烃类易于为细胞吸收所利用.      

一株耐酸SRB的分离及其脱硫除镉性能

为减轻酸性矿山废水引起的环境污染,为矿山废水处理提供潜在的菌种资源,从土壤中分离出一株耐酸的硫酸盐还原菌SRB1并探讨了该菌株的还原硫酸盐和除镉特性.结果表明该菌株具有较强的脱硫除镉能力,其最低耐受pH值,最适温度,最大耐Cd²⁺浓度分别为3.7,35℃和40mg/L.在COD/SO₄^2-≥2,Cd²⁺浓度≤30mg/L条件下,除镉率可达99%以上.在高浓度Cd²⁺和SO₄^2-的体系中,该菌对Cd²⁺有较强的吸附作用,能将Cd²⁺从50mg/L降至15.5mg/L,吸附率达58%,采用二次培养能将SO₄^2-从1.5g/L降至0.04g/L,脱硫率达97.3%,Cd²⁺浓度几乎降为零.TEM、FTIR、SEM表征显示,在镉胁迫下,该菌株的细胞形态发生改变,吸附前后,红外吸收峰改变明显,沉淀颗粒含有结晶CdS.     

黄海近岸溶解活性态铁定点连续分析研究

铁（Fe）是海洋浮游植物生长必需的微量元素,也是影响海洋初级生产力的关键因素。溶解活性态铁（DR_Fe）是溶解态Fe的主要组成之一,与海洋生物体的吸收密切相关。本文通过对黄海近岸海水30天定点连续分析监测,研究了黄海近岸海水中DR_Fe在高、低潮时的浓度变化特征,分析监测了潮汐作用对DR_Fe的影响,并探讨了DR_Fe与海水理化参数间的关系。研究表明:高潮时DR_Fe浓度略高于低潮,最大浓度差为2.32 nmol/L,最小浓度差为0.44 nmol/L;DR_Fe浓度月变化差异不大,其范围为4.06～8.34 nmol/L,平均浓度为5.70 nmol/L;5月初,DR_Fe浓度较高,随后逐渐下降;海水温度升高会促进浮游植物生长,致使Chl a含量增加,同时加速DR_Fe的消耗。