药渣生物炭联合麦饭石对铜镉污染土壤修复研究

期望以板蓝根药渣为原材料制备生物炭,用于修复重金属Cu、Cd污染土壤,实现以废治污。该研究探讨以板蓝根中药渣为原材料制备的生物炭联合天然麦饭石对重金属Cu、Cd污染土壤的钝化修复效果及作用机理,采用室内土壤培养试验,研究钝化剂施加量为2%土壤质量时,500℃下制备的药渣生物炭(BC500)、天然麦饭石(MS)和等质量的生物炭与麦饭石组合钝化剂(BC500+MS)共3种钝化剂处理对重金属Cu、Cd污染土壤p H、土壤养分、铜镉形态的影响。土壤培养30 d研究结果表明,3种钝化剂均能提高土壤pH、土壤养分;施加单一药渣生物炭对铜的钝化效果好于天然麦饭石,但天然麦饭石对镉的钝化比药渣生物炭的效果更优;采用修正BCR三步连续提取法提取不同处理的Cu、Cd形态,与对照值(CK)相比,BC500处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低了9.00%和6.82%,残渣态Cu、Cd含量分别增加了16.08%和16.67%;MS处理的弱酸可提取态Cu含量较对照无变化,Cd的酸可提取态降低了17.05%,残渣态Cu、Cd含量分别增加7.75%和59.52%;BC500+MS处理的弱酸可提取态Cu、Cd含量分别降低4.44%和26.14%,残渣态Cu、Cd含量分别增加10.16%和78.57%。通过表征分析表明,生物炭对Cu、Cd污染土壤钝化机制是吸附固定和形成沉淀作用,麦饭石对Cu、Cd污染土壤钝化机制主要是吸附作用。     

高分子聚合物与钝化剂复配对汞污染土壤钝化修复研究

采用盆栽试验方法,研究了添加1种耐酸性较强的高分子聚合物与传统的有机或无机类钝化剂复配来钝化土壤重金属汞,并探讨其对土壤理化特性、植物生长发育、土壤汞形态以及酶活性等的影响。结果表明:与对照（CK）相比,添加不同钝化剂均能有效改善汞污染土壤理化状况和土壤微环境,促进植物生长。不同钝化剂处理均显著降低了土壤有效态汞的比例,土壤水溶态、可交换态汞比例分别较CK降低了106%~315%、12.61%~34.60%;与单一钝化剂相比,添加高分子聚合物的钝化剂能更有效吸附、固定土壤中的汞,并降低土壤重金属汞的生物有效性;生物炭-聚丙烯酰胺（BI-PAM）处理对土壤有机质含量和pH增加最为明显,且对土壤重金属汞的钝化效果最好（水溶态汞、可交换态汞和Fe-Mn氧化物结合态汞占总汞比例最小,分别为1.05%、12.14%、12.72%,而强有机结合态汞和残渣态汞比例最高,分别为15.86%和58.23%）,能促进增产且减少白菜叶片对汞的吸收富集。根据试验结果,针对汞污染酸性土壤,建议施用生物炭与聚丙烯酰胺复配而成的钝化剂。     

不同钝化剂对碱性镉污染土壤钝化效果研究

该研究以河南栾川石宝沟典型铅锌矿区镉污染农田土壤作为供试土壤,采用室内培养试验法,分别添加熟石灰、方解石、白云石、沸石、蒙脱石、生物炭等6种钝化材料,采用Tessier修正顺序七步提取法进行镉形态含量分析,研究不同钝化剂在1%、3%、5%添加量条件下对典型北方碱性土壤镉的钝化效果。结果显示,试验选用的6种钝化材料在不同程度上提升了土壤pH值,对p H值提升效果排序为熟石灰蒙脱石沸石白云石生物炭方解石。不同钝化剂对离子交换态Cd的钝化作用具有一定的差异性,钝化效果排序为熟石灰方解石生物炭沸石白云石蒙脱石,其中碱性物质熟石灰对离子交换态Cd的降低效果显著,同为碳酸盐矿物的方解石明显优于白云石,同为黏土矿物的沸石优于蒙脱石,生物炭钝化效果居中。其中5%添加量熟石灰、3%添加量方解石、1%添加量沸石、1%添加量生物炭钝化效果最为明显,对土壤离子交换态Cd含量分别降低了61.11%、25.32%、14.84%、24.76%。6种钝化剂的添加在不同程度上改变了Cd在土壤中的形态含量比例,总体来看,离子交换态镉含量显著降低,碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、铁锰氧化物结合态镉含量明显增加,硅酸盐残余态镉含量小幅上升,强有机结合态略微下降。     

生物炭、蒙脱石及其混合添加对复合污染土壤中重金属形态的影响

本文以采自湖南临湘某重金属复合污染的土壤为研究材料,采用室内培养方法,将生物炭(BC)和蒙脱石(MM)按1%、2%、5%单独添加,以及将二者混合添加(1%+1%),通过BCR连续提取法,研究不同钝化剂对复合污染土壤重金属形态变化的影响.结果表明,生物炭处理显著降低了Cu、Pb和Cd的有效态含量.蒙脱石处理中,MM5%处理使Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了27.6%、19.2%、25.6%、19.2%.混合钝化剂处理使Cu、Pb、Zn、Cd的弱酸提取态含量分别降低了15.8%、15.9%、13.1%、12.0%,残渣态含量分别增加了39.0%、110.1%、9.6%、62.5%,显著降低了4种元素的移动性.蒙脱石钝化效果整体优于生物炭,两者结合使用效果更佳.     

原位钝化-低积累品种联合修复镉污染农田研究

该研究在田间试验条件下,研究了低积累水稻品种与石灰、生物炭、生物有机肥以及多孔陶瓷纳米材料等钝化剂联合修复对镉污染农田中土壤有效态Cd含量、水稻糙米Cd含量以及水稻糙米产量的影响。研究结果表明:在土壤Cd背景值为0.327 mg/kg的轻度Cd污染农田中,无论是常规水稻品种还是低积累水稻品种,采用石灰、生物炭配施石灰、生物有机肥配施石灰、多孔陶瓷纳米材料以及多孔陶瓷纳米材料配施石灰5种钝化剂组合方式均可以提高土壤pH值,其中土壤中有效态Cd含量最大降低率为45.95%,水稻糙米Cd含量降低幅度为10.54%~53.85%,水稻糙米最大增产率为11.37%;低积累水稻品种与石灰、生物炭配施石灰、生物有机肥配施石灰、多孔陶瓷纳米材料以及多孔陶瓷纳米材料配施石灰的联合修复均可将水稻糙米Cd含量降低至国家安全标准以下(0.2 mg/kg)。多孔陶瓷纳米材料配施石灰可使土壤有效态Cd含量降低45.95%,结合低积累水稻品种联合修复可使水稻糙米Cd含量降至0.138 mg/kg,低积累水稻品种与石灰和多孔陶瓷纳米材料联合修复对轻度Cd污染农田土壤效果最明显。     

不同农作物秸秆原料制备生物炭特性及重金属浸出行为

采用水稻秆、大豆秆、小麦秆和玉米秆为原料在550℃缺氧条件下制备生物炭,考察不同原料生物炭理化性质及热解后重金属(Cr﹑Ni、 Cu﹑As﹑Cd和Pb)迁移转化特征,及其在不同浸出液中的浸出行为.结果表明,4种原料制备的生物炭的理化特性和元素组成基本一致,其中玉米秆生物炭微孔体积(0.006 cm³·g^-1)和比表面积(110.120 m²·g^-1)低于其他原料生物炭.秸秆热解后重金属(除Cd外)含量增加了14.04%～410.81%,且大部分重金属(除Cd和Pb外)化学形态由不稳定态(弱酸提取态和可还原态)向稳定态(可氧化态和残渣态)转化.制备的生物炭中的重金属在超纯水和缓冲盐溶液中无浸出或浸出量较少,在乙酸溶液和腐殖酸溶液中浸出量较高.其中Cu在乙酸溶液中浸出量较高,为2.601～4.224 mg·kg^-1,As在腐殖酸溶液中浸出量较高,介于0.074～0.166 mg·kg^-1.热解后,各种重金属的环境质量指数(PI_i)和内梅罗...     

方解石基组配钝化剂与低积累玉米协同修复效果

针对典型北方碱性镉和铅复合污染农田土壤,开展土壤钝化与低积累农作物协同修复田间试验,以方解石作为主量钝化材料,分别复配少量熟石灰、沸石粉和生物炭形成组配钝化剂.研究在CL(方解石+熟石灰)、 CZ(方解石+沸石)、 CB(方解石+生物炭)和CLZB(方解石+熟石灰+沸石+生物炭)不同组配条件下,对土壤理化性质、重金属Cd和Pb生物有效性的影响,以及对低积累玉米产量和植株(茎叶和籽粒)重金属Cd和Pb含量的影响.结果表明：(1)施用钝化剂均能保障玉米正常生长,小幅提升玉米千粒重与玉米产量.(2)不同方解石基组配钝化剂处理对土壤理化性质的影响具有一定的差异性,CL、 CZ、 CB和CLZB处理对土壤pH分别提升0.46、 0.25、 0.12和0.13个单位,对土壤肥力指标无显著相关性(P>0.05).(3)不同方解石基组配钝化剂处理均能显著降低土壤Cd和Pb的DTPA浸提态和离子交换态含量,其中CLZB处理对DTPA浸提态Cd和Pb含量降低率分别为49.36%和72.55%,对离子交换态Cd和Pb含量降低率分别为55.39%和78.52%.(4)在不同组配钝化剂处理后可使低积累玉米...     

猪粪污厌氧发酵进程中的Cu、Zn钝化调控机制研究

厌氧发酵技术是实现猪粪污减量化、无害化、资源化的主要途径。厌氧发酵过程中有效钝化Cu、Zn等重金属、降低重金属对土壤及农产品污染风险仍需持续地开展相关研究。该文以猪粪/玉米秸秆为发酵原料，选用腐殖酸、生物炭和粉煤灰制备复合钝化剂，以厌氧发酵产气率和Cu、Zn稳定态钝化率来优化钝化剂复合比，从Cu、Zn的可还原态、可氧化态、残渣态、生物有效态等方面对猪粪污厌氧发酵进程中的钝化调控机制进行研究。结果表明，当腐殖酸、粉煤灰、生物炭的添加比例为发酵系统中干物质量的7.5%、7.5%、5.0%时产气量最高。影响Cu、Zn稳定态钝化率的主次因素并不相同：影响Cu稳定态钝化率的主次因素顺序为腐殖酸>生物炭>粉煤灰，腐殖酸∶粉煤灰∶生物炭最佳复合比为7.5%∶7.5%∶7.5%，影响Zn稳定态钝化率的主次因素顺序为粉煤灰>腐殖酸>生物炭，腐殖酸∶粉煤灰∶生物炭最佳复合比为5.0%∶7.5%∶7.5%。此外，添加复合钝化剂使得发酵沼渣中Cu、Zn可还原态、可氧化态、残渣态、生物有效态发生显著改变，Cu、Zn由不稳定态向稳定态转化，生物有效性降低。复合钝化剂中的有机、无机成分之间存...     

巯基改性生物炭对镉污染土壤的稳定化效果

为寻求针对东北地区镉(Cd)污染土壤的高效稳定化材料,以玉米秸秆生物炭为原始材料,以三巯丙基三甲氧基硅烷(MPS)作为改性剂制备稳定化材料巯基生物炭,分析施加不同用量(1%、3%和5%)的巯基生物炭、生物炭、石灰对土壤理化性质(pH值、CEC值、SOC值)、Cd浸出含量及Cd化学形态的影响。结果表明:各用量巯基生物炭均可使土壤pH值下降、CEC值上升、SOC值上升,TCLP法Cd浸出含量分别为76.99,72.52,67.53 mg/kg,相同用量条件下效果均优于石灰。其中,本实验最大添加量5%巯基生物炭Cd稳定化效果最为显著,较施加5%石灰的处理Cd浸出含量低11.1%。BCR连续提取法分析结果表明,5%巯基生物炭施加量使弱酸可溶态Cd、可还原态Cd分别降低了35.8%、17.63%,较5%石灰处理分别高8.18%和5.7%,效果显著。研究表明巯基生物炭较石灰针对东北地区Cd污染土壤具有更好的稳定化效果。     

生物炭负载铁前后对复合污染土壤中Cd、Cu、As淋失和形态转化的影响研究

复合污染土壤中Cd、Cu等阳离子重金属与As具有不同的化学性质和迁移转化行为.本研究以负载铁前后的小麦秸秆生物炭作为修复材料,研究酸雨淋溶条件下两者对复合污染土壤中Cd、Cu、As淋失量及赋存形态的影响;通过分析淋滤液pH值、电导率和溶解性有机碳含量等,探讨其可能的作用机制.结果表明,生物炭和负载铁生物炭均显著提高了淋滤液pH值和电导率.溶解性有机碳淋失量在生物炭处理中较对照(CK)处理提高3.4%~15.9%,而在负载铁生物炭处理中则降低27.3%~60.8%.与生物炭不同,负载铁生物炭能够不同程度地降低Cd、Cu和As的淋失,5%施用量下累积淋失量较CK处理分别降低85.7%、19.0%和62.1%.对淋溶后土壤中重金属和As赋存形态进行分析发现,施用生物炭促进了土壤中Cd和Cu由酸提取态向残渣态转化,却使As由无定形及弱结晶铁铝氧化物结合态向专性吸附态转化.负载铁生物炭能够降低土壤中有效态Cd、Cu和As含量,相较于CK处理酸提取态Cd、Cu和非专性吸附态As含量分别减少3.6%~13.4%、7.5%~24.4%和19.0%~58.8%,而可还原态Cd和残渣态Cu、As含量分别增加4.3%~43.3%、2.2%~18.1%和44.9%~53.5%,其中,5%施用量下差异达到显著水平.综合而言,在5%施用量下,生物炭能够降低土壤中有效态Cd、Cu含量,却提高了As的迁移性和有效性;而负载铁生物炭既降低了酸雨淋溶条件下Cd、Cu、As的淋失,还促进了土壤中Cd、Cu、As由有效态向潜在有效态或稳定态转化,是修复重金属和砷复合污染土壤的有效材料.     

污泥调理对其脱水性能的实验研究

以南京某污水处理厂的污泥为研究对象,采用化学调理法及热水解法对污泥进行调理,来改善污泥的脱水性能,从而达到污泥减量化的目的。考察了几种调理剂(Fe2(SO4)3、Al Cl3、PAM)与氧化钙(Ca O)同时作用对污泥的调理效果,确定了各自的最佳投加比例:Fe2(SO4)3与Ca O最佳投加比例为0.4,Al Cl3与Ca O的最佳投加比例为1.3,PAM与Ca O的最佳投加比例为0.27,其中Fe2(SO4)3与Ca O组合调理对污泥脱水性能的改善最好。研究了热水解对污泥脱水性能的影响,表现随着热水解温度的升高,污泥的脱水性能不断得到改善。     

浅述黄土高原地区露天煤矿废弃地的复垦种植

根据近几年对黄土高原地区安太堡露天煤矿废弃土地复垦的系统研究,事实证明新垦土地可超越原有土地生产力及经济效益开发的可行性。认为本地区露天煤矿废弃土地的复垦战略目标应是:借助开矿土地再造的机会,通过科学设计、系统规划,实行大规模地营造农林可利用状态的土地,未来开辟为适宜现代集约经营农林基地;露天煤矿的土地复垦,同时亦应受到社会各方的关注,可在超越矿区范围之外筑坝造田,建设蓄水库等各项工程造福于社会。     

浅述黄土高原地区露天煤矿废弃地的复种植

根据近几年对黄土高原地区太堡露天煤矿废弃土地复垦的系统研究，事实证明新垦的可超原有土地生产力及经济效益的可行性。认为本地区露天煤矿废弃土的的复垦战略目标应是借助开矿土地再造的机会，通过科学设计、系统规划，实行他规模的营造农林可利用壮态的土地，未来开辟为适宜现代集约经营农林基地露天煤矿的等各项工程造福于社会。     

论述超声处理污泥的影响因素

超声技术在污泥处理方面取得良好效果，介绍了超声处理污泥的机理、特点，就其影响的主要因素包括：频率、声强、功率、反应器的设计与换能器类型、污泥自身因素等进行分析。最后指出了超声技术处理污泥存在的问题和今后的发展方向。     

铬污染土壤的修复技术研究综述

在总结铬污染土壤修复方法的基础上,综述了国内关于铬污染土壤修复技术的研究现状,分析了各项技术在应用过程中存在的问题,提出铬污染土壤修复技术推进过程中需要开展的工作。     

地带性土壤对苯胺吸附行为的研究

土壤作为挥发性有机污染物的源与汇,研究污染物在其中的吸附行为对探明污染物环境归趋和生态风险意义深远。以苯胺为代表性污染物,在综合分析我国12种地带性土壤的基本理化性质基础上,探讨苯胺在土壤-水界面分配规律以及该吸附行为与土壤理化性质之间的关系。结果表明:1）12种地带性土壤对于苯胺的吸附能力差异明显,其中,黑龙江黑土吸附苯胺能力最强,理论饱和吸附量最大;2）考虑到部分土样的吸附等温线表现出明显的非线性,用Freundlich模型拟合土壤吸附苯胺的等温线;3）12种地带性土壤的理化性质差异显著;4）有机质含量对苯胺土-水界面吸附行为影响最为显著:有机质含量越高,土壤对于苯胺的吸附能力越强。     

国内外铝灰资源化利用技术发展现状

2019年中国约有350万t的铝灰副产品产物,但铝灰利用低,大规模堆积,易引发严重的环境问题。针对铝灰资源化利用问题,对铝灰的来源、危害以及处理工艺进行了论述探讨。目前,一次铝灰的处理工艺主要有炒灰法、压榨回收法及球磨筛分法等,但存在装备化程度低,劳动强度大,处理过程环保问题突出等问题;二次铝灰可进行资源化利用作为制备脱硫剂、硫酸铝、聚合硫酸铝以及耐火材料等的原料,但这些综合资源化利用方法仍不够高效。因此,建议继续开发一次铝灰金属铝回收工艺,推广离心分离法和电化学法等环保工艺,改变现有工艺装备化程度低,工人作业条件差、劳动强度大等缺点,实现一次铝灰的清洁化生产;并结合调研本地产品市场行情,对二次铝灰中有价成分进行了功能性评估,制定合理且符合市场的综合利用方法。     

基于FastICA算法的大气监测电子鼻设备的研究探讨

电子鼻是一种由具有部分选择性的化学传感器阵列和适当的模式识别系统组成,能识别简单或复杂气味的仪器,它模拟人的嗅觉系统,检测、分析、识别气味成分,广泛应用于现场污染源排放监测、突发事故现场的应急检测、作业场所安全监测和分析、污染气监测和分析。本设计由气体传感器阵列进行实时实地测量,由DSP芯片进行数据处理,采用盲源分离（BSS）原理,利用独立分量分析（ICA）算法分离出混合前的多个独立信号。便携式电子鼻由于其成本低、易携带、通用性好、能现场即时检测等特点在大气监测领域将会有广阔的应用前景。     

月球表面钛的研究进展

月球表面(尤其是月海玄武岩)蕴藏有丰富的钛铁矿,因此对月球表面Ti含量进行研究十分的重要。本文总结了目前已有的利用UV、VIS和NIR光谱进行月表Ti含量的反演机理和方法,特别是发展比较成熟的光谱比值反演方法的机理和反演步骤,该工作为我国利用嫦娥工程的干涉成像光谱仪的科学数据开展月表Ti含量的反演研究奠定了坚实的基础,最后针对我国的干涉成像光谱仪数据提出了研究Ti含量的思路与方法。     

基于Faster R-CNN的海面垃圾检测研究

针对当前全球海洋垃圾污染造成严重生态破坏等问题,提出了一种基于改进Faster R-CNN的海面垃圾检测算法以及视频中前后2帧目标是否为同一目标的方法。改进Faster R-CNN算法通过将常用的VGG16特征提取网络替换为ResNet101网络并融入特征金字塔,提高对小目标的检测精度;判断视频前后两帧目标是否为同一目标的方法则通过对比前后2帧目标的面积、重合度以及颜色差异度确定是否为同一目标。在现场拍摄数据上的实验结果表明,与传统Faster R-CNN相比,该改进Faster R-CNN的mAP值提高了4.9%,损失曲线的收敛速度更快,且在实际检测中的检测效果更好;前后两帧是否同一物体的判断方法在九段视频的最高精测判断精度高达100%,平均准确率为93%。该研究方法主要包括以下优点:1)改进Faster R-CNN在海面小目标垃圾检测上具有更高的精度;2)判断视频中前后2帧目标是否为同一目标的算法代码复杂度小,方便根据实际情况更改判断阈值。