淮南煤矿区地表水和地下水水化学特征及控制因素

为厘清淮南矿区地表水和地下水水化学特征和控制因素,采集115组地下水和30组地表水样品,基于数理统计、 Piper三线图、 Gibbs图、矿物稳定场图和离子比例系数等方法,分析了淮南煤矿区地表水和地下水的水文地球化学特征,研究了其水化学特征演变规律.结果表明,淮南煤矿区地下水和地表水呈弱碱性,地表水和地下水中优势阴阳离子为HCO^-₃、 Ca⁺和Na⁺.HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Na·Mg型为地表水和地下水的主要水化学类型.地下水和地表水的水化学特征主要受岩石风化作用控制,阳离子交替吸附和蒸发对其有一定的促进作用.水岩作用以硅酸盐和碳酸盐矿物的溶解为主,碳酸盐岩的溶解制约Ca²⁺、 Mg²⁺和HCO^-₃等离子的变化.地表水和地下水中Cl^-、 SO₄^2-、 NO^-₃     

民用燃料烟气中气态污染物及水溶性无机离子的排放

选取北京市地区典型生物质燃料（玉米芯、玉米秆、黄豆秆、草梗、松木、栗树枝、桃树枝）以及民用煤（烟煤、蜂窝煤）在实验室内进行了模拟燃烧实验,采用Thermo Fisher 42i型化学发光NO-NO₂-NOx分析仪、43i型脉冲荧光SO₂分析仪、48i型CO分析仪对烟气中的NO_x、SO₂、CO进行全程在线监测;对燃烧产生的颗粒物样品进行采集,采用ICS 90A、ICS2000离子色谱仪对不同粒径段颗粒物中的水溶性无机离子进行测定.研究表明：3类民用燃料排放因子均值由大到小的顺序,SO₂为民用煤 > 薪柴 > 秸秆;CO为秸秆 > 民用煤 > 薪柴;NO_x为薪柴 > 民用煤 > 秸秆.薪柴燃烧产生的PM_2.5中SO₄^2-含量最高,占总水溶性无机离子的22%~30%;秸秆类燃烧产生PM_2.5中的水溶性无机离子K⁺占绝对优势,占总水溶性无机离子的36%~49%,其次为Cl^-或SO₄^2-,两者之和占总水溶性无机离子的35%~44%.3类民用燃料中秸秆类燃烧排放的颗粒物中水溶性无机离子的排放因子最高,其次为薪柴类燃料,民用煤最低.本实验对不同粒径段颗粒物中9种水溶性无机离子进行了分析（Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、NH₄⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-）,薪柴类燃料燃烧排放的颗粒物中,Na⁺、K⁺、NH₄⁺、F^-的排放因子在0~2.5μm粒径段内最大,Mg²⁺和Ca²⁺的排放因子在2.5~10μm粒径段内最大.秸秆类燃料除Ca²⁺、Mg²⁺外,其余离子的排放因子均在0~2.5μm粒径段内达到最大.对于烟煤而言,除了K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺外,其余离子的排放因子均在0~2.5μm粒径段内达到最大;蜂窝煤中Na⁺、K⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-的排放因子均在0~2.5μm粒径段内达到最大.     

Mg2+、Ca2+对厌氧消化系统中CO2的捕获和营养盐的回收

为探究矿物碳酸化与污泥厌氧消化耦合过程中实现CO₂捕获和N/P营养盐协同回收的可行性,在污泥水解液为底物的厌氧消化系统中,研究不同比例Mg²⁺/Ca²⁺离子添加对厌氧消化系统中CO₂捕获和营养盐的协同回收效果的影响.结果表明,添加Mg²⁺/Ca²⁺离子为（20mmol/L）/（0mmol/L）、（10mmol/L）/（10mmol/L）和（0mmol/L）/（20mmol/L）均可促进有机质降解,使沼气产量分别提升16.97%、21.56%和23.99%,并使CO₂含量由27.27%分别下降至24.81%,22.06%和21.98%.不同比例Mg²⁺/Ca²⁺离子添加可使磷酸根浓度下降63.46%~66.47%,但仅Mg²⁺/Ca²⁺离子以（20mmol/L）/（0mmol/L）和（10mmol/L）/（10mmol/L）添加的实验组中氨氮浓度得到下降.XRD分析揭示,Mg²⁺/Ca²⁺离子以（20mmol/L）/（0mmol/L）、（10mmol/L）/（10mmol/L）和（0mmol/L）/（20mmol/L）添加时分别使厌氧消化系统中形成鸟粪石和碳酸镁、鸟粪石和方解石、方解石和三斜磷钙石.Mg²⁺、Ca²⁺离子等摩尔量联合添加可实现最优的CO₂捕获和营养盐协同回收效果.     

东北亚冬季PM2.5水溶性离子空间分布特征及来源

为探讨东北亚冬季PM_2.5水溶性离子空间分布特征及来源,测定了2017~2018年沈阳冬季PM_2.5水溶性离子浓度.结果显示：沈阳冬季PM_2.5水溶性离子平均质量浓度为28.5±11.9μg/m³,二次离子（SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺）的浓度最高,分别占总水溶性离子质量浓度的31.0%、22.4%和19.2%.运用离子化学计量学关系、相关性和主成分分析,探讨了沈阳冬季PM_2.5水溶性离子的可能来源.并整合了东北亚冬季（中国东北、韩国、日本）近20a来PM_2.5水溶性离子数据,发现沿着东亚冬季风,东北亚冬季PM_2.5水溶性离子浓度从中国东北,经韩国海岸、韩国和济州岛,日本海岸至日本整体呈下降趋势,在韩国和日本出现局部上升,且在不同区域,不同水溶性离子占比明显不同.其中,韩国冬季PM_2.5中SO₄^2-、Ca²⁺和K⁺受外来源影响显著,NO₃^-和NH₄⁺主要来自本地源,Cl^-、Na⁺和Mg²⁺主要来自本地源或海源;日本中部冬季PM_2.5中SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺和K⁺主要来自本地源,Cl^-、Ca²⁺、Na⁺和Mg²⁺主要来自本地源或海源.     

长三角沙尘中气溶胶粒径分布及化学组分特征

基于PM、10nm~10μm气溶胶数谱、水溶性离子和气象要素数据,分析了2017年5月3日~8日一次沙尘远距离输送过程中长三角地区气溶胶粒径分布及其化学组成的污染特征.结果表明,此次沙尘伴随天气系统由北往南的传输过程中,PM的浓度逐渐降低,但是高浓度PM持续时间逐渐增加.沙尘在呼和浩特市影响时间为38h,而在南京的影响时间超过60h.沙尘期间气溶胶数浓度谱的峰值向大粒径段偏移,沙尘和非沙尘期间峰值分别位于33和26nm.表面积浓度谱在非沙尘期间为三峰型分布,但是在沙尘期间为四峰型分布.在沙尘期间PM_2.5和PM₁₀中水溶性离子的排序为Ca²⁺ > NH₄⁺ > SO₄^2- > NO₃^- > Mg²⁺ > Na⁺ > Cl^- > NO₂^- > K⁺ > F^-,非沙尘期间为NH₄⁺ > SO₄^2- > NO₃^- > Mg²⁺ > Ca²⁺ > Cl^- > NO₂^- > K⁺ > Na⁺ > F^-.沙尘期间不同水溶性离子的浓度变化不同,沙尘天PM_2.5和PM₁₀中Ca²⁺浓度分别是非沙尘天的9.5和13.7倍,Na⁺分别是非沙尘天的4.4倍和4.6倍.沙尘天PM_2.5和PM₁₀中Ca²⁺占总离子的比例分别为24.7%和24.9%,是非沙尘天的4.9和5.7倍.NO₃^-在PM₁₀中的占总离子的比例为18.7%,高于非沙尘天（13.9%）,但是在PM_2.5中占总离子的比例仅为7.9%,低于非沙尘天（13.2%）.沙尘天F^-、Cl^-、SO₄^2-、NH₄⁺和K⁺离子在PM_2.5和PM₁₀中所占总离子的比例均低于非沙尘天.     

珠江源块泽河流域地表水水化学特征及控制因素

块泽河流域属于珠江源区典型的岩溶小流域,同时也是滇东重要的煤炭产区,生态环境脆弱.加强区内水环境研究,对支撑珠江源区生态环境综合治理和水资源科学管理具有重要作用.通过系统采集地表水、岩溶地下水和矿井水样品,运用数理统计分析、相关性分析、离子比值分析以及绝对因子分析-多元线性回归受体模型(APCS-MLR)等方法,对块泽河流域水化学演化特征及控制因素进行了研究.结果表明：块泽河流域地表水pH平均值为7.8,呈弱碱性.阳离子主要以Ca²⁺和Na⁺为主,呈现Ca²⁺>Na⁺>Mg²⁺>K⁺的特征,阴离子主要以HCO^-₃和SO₄^2-为主,呈现HCO^-₃>SO₄^2->NO^-₃>Cl^-的特征.地...     

新疆盐尘颗粒的迁移及其对城市大气颗粒物的贡献

对2017年9月至2018年8月、12月采集的乌鲁木齐市PM_2.5、“沙雪”样品和克拉玛依土样的水溶性离子进行分析,并结合城市主要风向、扫描电镜联能谱（SEM/EDS）和后向轨迹模型（HYSPLIT）,对环境中盐尘粒子的来源及其对大气颗粒物形成的影响进行了研究.结果表明：PM_2.5中总水溶性离子平均浓度为（62.65±64.75）μg/m³,变化范围为0.69~328.60 μg/m³.其中SO₄²、Ca²⁺、Na⁺、Cl^-、K⁺和Mg²⁺ 6种盐尘粒子浓度分别为（22.73±26.45）,（2.11±3.11）,（1.85±1.43）,（0.40±0.40）,（0.28±0.20）,（0.21±0.15）μg/m³.四季风向结合HYSPLIT模型结果可知,PM_2.5中盐尘粒子主要来源于艾比湖及玛纳斯盐湖的气团;受风沙影响,乌鲁木齐市雪样中Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺和Na⁺分别增加了30,19,20,5,7和5倍.     

草原流域地下水化学时空特征及环境驱动因素——以内蒙古巴拉格尔河流域为例

为查明内蒙古草原流域地下水水化学特征、成因及其环境意义,选择巴拉格尔河流域为研究对象,以Piper三线图、Gibbs图、主成分分析法（PCA）和内梅罗指数法等对2018~2019年丰水期、枯水期46处92个浅层地下水水样进行分析.结果表明：研究区地下水呈现弱碱性环境,属于淡水,枯水期多数离子含量高于丰水期,空间分布整体呈现出西高东低的特点;地下水水化学类型多样,以HCO₃^–-Ca²⁺·Na⁺型占主导,HCO₃^–-Ca²⁺型、HCO₃^–--Ca²⁺·Mg²⁺型、HCO₃^–-Na⁺型和HCO₃^–-Ca²⁺·Na⁺·Mg²⁺型等多种共存;不同河段枯水期水化学差异不显著,但丰水期地下水离子具空间特征,地下水化学成分来源变化复杂;地下水化学离子主要受岩石风化作用控制,Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于碳酸盐、硅酸盐和蒸发岩的溶解,其中碳酸盐占主导,Na⁺、K⁺来自岩盐的溶解;地下水级别较好水居多,其次为较差和良好,极差、优良水占比最小,总体水质偏好;碳酸盐岩石风化、水岩溶滤作用和人类活动是研究区地下水化学特征演化的主要驱动因素.研究成果可为区域草原生态环境保护与恢复、水资源开发利用及流域生态水文研究提供技术参考与依据.     

林水复合生态系统干湿沉降离子组成及来源分析

为研究北京市林水复合生态系统干湿沉降水溶性离子化学组分特征及来源,本实验在北京奥林匹克森林公园收集四季干沉降样品,并于采样地收集植物叶片进行室内湿沉降实验,测定了干沉降10种离子和湿沉降9种离子的含量.本实验对干沉降和湿沉降中水溶性离子的浓度进行了量化对比,并分别分析了干湿沉降的主要来源.结果表明,干湿沉降在离子组分特征及来源均不相同.大气干沉降可溶性离子化学组分的年平均离子浓度由高到低排序为SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、HCOO^-、Mg²⁺、F^-.湿沉降离子浓度由高到低排序为Ca²⁺、SO₄^2-、Na⁺、NO₃^-、Cl^-     

山东省平度北部富锶地下水水化学特征及形成机制

地下水是平度地区重要供水源,本次调查中发现富锶地下水,研究其水化学特征和成因机理具有重要意义.2020年9月采集了地下水和地表水样品,结合水文地质条件,运用描述性统计分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值、矿物饱和指数等方法,揭示了平度北部地区富锶地下水的成因机制.结果表明,平度北部地区富锶地下水分布广泛,锶含量为0.08～2.92 mg·L^-1.平均含量为0.68 mg·L^-1,水化学特征受溶滤作用、蒸发浓缩作用的影响,岩石风化溶解是水化学特征的主要控制因素.地下水径流强化了Sr²⁺的富集.区内以硅酸盐岩矿物和碳酸盐岩矿物溶解为主.Na⁺、K⁺、Cl^-、Sr²⁺主要来源于硅酸盐岩的溶解,Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-主要来源于碳酸盐岩的溶解.人类活动对研究区水化学特征有较大影响.     

环境因子对胡敏酸介导下SDZ光解行为的影响

研究了在纯水条件及两种不同来源胡敏酸（HA）介导下,磺胺嘧啶（SDZ）和水稻土胡敏酸（SDHA）、泥炭土胡敏酸（NTHA）的不同浓度、pH值、光敏离子（NO₃^-和Fe³⁺）、离子强度（NaCl）以及金属离子（Ca²⁺、Mg²⁺和K⁺）等环境因子对SDZ紫外光降解的影响.结果表明：光照下,pH=7.1对两种体系的SDZ光降解有促进作用且效果最好.低SDZ浓度（2mg/L）以及低HA浓度（15mg/L）条件下使SDZ光解速率较快.光敏离子中NO₃^-通过光生·OH,促进了纯水中SDZ的光解,但在HA体系中,HA具有猝灭·OH的效应造成SDZ的光解速率低于纯水;Fe³⁺在HA体系下均表现为抑制作用,且抑制强度为NTHA>SDHA.在纯水中SDZ的光解速率随NaCl浓度增加而增加,HA介导下,较低浓度NaCl（C_NaCl=50mmol/L）抑制作用较强.金属离子（K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺）在纯水中对SDZ的光解影响程度较弱,但在HA体系中均表现为抑制作用,抑制强度为K⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺,单价阳离子对SDZ光降解影响较为明显.     

沈阳市PM2.5离子成分对呼吸疾病门诊数影响研究

采用时间序列的半参数广义相加模型,在控制了长期趋势、"星期几效应"和气象因素等混杂因素的基础上,分析沈阳市大气污染物及PM_2.5中水溶性离子对呼吸系统疾病门诊就诊人数的影响,并按性别和年龄分层建模.结果表明：PM_2.5及其各离子成分与呼吸系统疾病门诊人数之间存在关联,并有明显的滞后效应.受冬季供暖燃煤排放影响,PM_2.5、NO₃^-和NH₄⁺呈显著关联,在滞后累积2d后风险最大.最佳滞后时间下,PM_2.5的浓度每增加10µg/m³,对应呼吸系统疾病日门诊就诊人数增加百分比（ER）为1.31%（95% CI：1.2%~1.43%）;离子成分SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺、Cl^-、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和Na⁺的浓度每增加1个4分位间距（IQR）,对应的呼吸系统疾病日门诊就诊人数增加百分比（ER）分别为3.22%（95% CI：2.81%~3.62%）、4.67%（95% CI：4.13%~5.22%）、5.41%（95% CI：4.49%~6.33%）、7.38%（95% CI：3.91%~10.96%）、0.14%（95% CI：-6.34%~7.07%）、7.64%（95% CI：-11.87%~31.47%）、3.57%（95% CI：-2.83%~10.39%）和0.46%（95% CI：-16.64%~21.06%）.PM_2.5、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺和Na⁺对女性呼吸疾病门诊人数的影响比对男性的影响大.PM_2.5、SO₄^2-、Cl^-、Ca²⁺和Na⁺对≥65岁的老人门诊人数的影响比对15~65岁劳动年龄人群的影响大.表明不同性别、不同年龄由于生理结构和环境因素的不同而引起的差异不同.     

微生物对scCO2-咸水-砂岩体系中矿物反应的影响

利用Illumina MiSeq对scCO₂-咸水-砂岩体系中微生物16S rRNA基因V3-V4区进行分析,探究高压反应釜体系中微生物对scCO₂的响应及微生物对矿物反应的作用.结果显示,生物量受pH值影响较大,初始pH值为7.02,生物量11.02×10⁶gene/mL,30d时pH值降至5.65,生物量降至0.26×10⁶gene/mL;随着矿物溶蚀,90d时pH值增至5.87,生物量增至4.61×10⁶gene/mL.群落结构中,phylum Proteobacteria（52.60%（30d）,55.34%（90d））与phylum Firmicutes（46.89%（30d）,43.89%（90d））为优势菌门.在属水平,30,90d时Exiguobacterium,Citrobacter,Acinetobacter与Pseudomonas为优势菌属.产酸菌（Exiguobacterium,Acinetobacter与Pseudomonas）促进了长石与粘土溶蚀,咸水中K⁺,Na⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,T-Fe浓度高于空白组;铁还原菌（Citrobacter）提高了Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）比值;微生物膜对Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺具有吸附作用.SEM结果显示,微生物介导下先于空白组出现菱铁矿沉淀.scCO₂-咸水-砂岩体系中适应菌能促进矿物溶蚀与碳酸盐矿物捕获.     

邢台市秋季PM2.5及水溶性离子污染特征

为研究邢台市秋季PM_2.5污染特征,于2017年10月15日~11月14日在邢台市区对PM_2.5样品进行了采集,并对其中水溶性离子（包括Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、K⁺）进行了分析.结果显示,观测期间邢台市ρ（PM_2.5）平均值为（130.0±74.9）μg/m³,其中水溶性离子质量浓度为（69.8±11.4）μg/m³,占ρ（PM_2.5）的53.3%,NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺为主要离子,占水溶性离子比例达到了89.7%. 当污染加重,水溶性离子质量浓度随ρ（PM_2.5）增大而升高,且NO₃^-、NH₄⁺及SO₄^2-占比亦逐渐升高,但其他离子占比随之下降,Ca²⁺尤为明显,表明ρ（PM_2.5）升高时主要受二次无机转化影响;观测期间SOR（硫转化率）与NOR（氮转化率）的平均值分别为0.36和0.25,表明秋季SO₂与NO₂转化速率较强,二次无机污染严重,另外SOR及NOR与温度及相对湿度呈正相关,且SOR对二者更为敏感;邢台市秋季PM_2.5呈弱碱性,NH₄⁺主要以（NH₄）₂SO₄和NH₄NO₃的形式存在;ρ（NO₃^-）/ρ（SO₄^2-）平均值为2.13,表明移动源对秋季大气颗粒物的来源贡献较大;PMF分析结果表明,二次转化源、燃烧源及扬尘源为邢台市秋季PM_2.5中水溶性离子的主要来源.     

有机质和阳离子对氧化石墨烯团聚行为的影响

利用动态光散射技术分别考察了3种天然有机质（NOM）及其浓度和阳离子对纳米氧化石墨烯（GO）在水环境中团聚动力学的影响.无NOM存在时,GO团聚行为符合经典的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）理论和舒尔采-哈迪准则.Na⁺溶液中,NOM显著增强GO稳定性,顺序为腐殖酸（HA） > 富里酸（FA） > 海藻酸钠（SA）,这主要是由于HA在GO之间产生了更强的空间位阻斥力.以HA为代表性有机质,2mg/L HA对GO在水溶液中的稳定性还受阳离子种类的影响：HA增强了GO在Na⁺和Mg²⁺溶液中的稳定性,然而对GO在Ca²⁺溶液中的稳定性几乎没有影响.提高HA浓度为5mg/L时：高浓度Mg²⁺溶液中,HA的盐析效应使得其未促进GO稳定性;Ca²⁺溶液中,HA与Ca²⁺发生了较强的桥联作用,使得HA促进了GO的团聚.