砂岩储层中有机酸对主要矿物的溶蚀作用及机理研究综述

砂岩储层中有机酸对矿物的溶解和沉淀在很大程度上影响着次生孔隙的发育。研究发现,有机酸之所以能提高石英的溶蚀速率和长石的溶解度,主要是由于在矿物的表面及溶液中形成络合物,有效地降低了矿物表面反应的活化能及溶液中硅、铝离子浓度的结果。有机酸与粘土矿物的吸附或催化反应可抑制长石等其他矿物的溶解。有机酸与CO2一起共同控制着体系中碳酸盐的溶解或沉淀。     

矿物纤维粉尘的环境健康效应研究

研究者运用表面化学，电化学和细胞培养等生化方法，以及IR，XRF，UV等谱学和电子微束手段，通过对主要6类不同形态矿物粉尘的特征，表面官能团和活性位分析以及电化学，溶解，毒性研究等，提出了表面介体的概念并初步验证了它的存在，从表面官能团，表面综合性状探讨了矿物纤维材料的表面化学活性一生物活性－生物持久性－生物毒性－环境安全性；提出界／膜体系来研究矿物生产生物毒性的过程和所依存的条件；对矿物粉尘在Gamble溶液，血清与生物大分子，人体有机酸，氨基酸，维生素中以及动物体内行为的研究，进一步阐明了在氨基酸／蛋白质／功能膜以及含有外露蛋白质的其它有机体单元中粉尘的溶解，反应，络合与破坏，粉尘中的硅成分在体内的残留，溶解，运移方式，选择性吸附体液中的脂－醇类物质，红细胞及其残片，粉尘与体内物质交换及免疫细胞的相互作用过程，提供了降低粉尘毒性的处理方式。     

石英表面配合物与溶解动力学模型

阐述了石英表面配合物和溶解动力学机理之间的关系，指出了石英的反应性主要受负电性表面物种的控制，从而导致电解质、离子强度、pH等因素对石英溶解的催化效应．溶解达率的提高与反应活化能的降低成活化熵的增大有关。最后，介绍了在过渡态理论和表面反应模型基础上建立的石英溶解速率方程。     

酸性环境对红层泥岩公路路基填料崩解特性的影响研究

为了解红层泥岩公路路基填料受酸性环境影响下的崩解机理,在室内干湿循环试验条件下对不同pH值溶液中红层泥岩试样开展了干湿循环崩解试验,分析了红层泥岩崩解后崩解物的颗粒粒径分布状况,并采用推导的基于质量与粒径关联的分形维数分析了酸性环境对红层泥岩崩解特性的影响。结果表明:pH值越小,溶液中红层泥岩崩解物的级配分布越均匀,崩解越充分,反之则崩解物以大颗粒为主,崩解不充分;在干湿循环次数较少时,不同pH值溶液中红层泥岩试样的崩解速率较快,在第2次干湿循环后其崩解速率开始减小,并在第6次干湿循环之后基本达到稳定;随着溶液pH值的减小,红层泥岩崩解物的分形维数逐渐增大,说明红层泥岩崩解物中细颗粒含量逐渐增多,崩解速率逐渐增大,表明酸性环境能够加速红层泥岩试样的崩解。     

天津市冬季蜂窝状溶蚀器涂层溶液最适浓度研究

在特定时间特定地点利用溶蚀器PM2.5采样系统进行PM2.5采样前,应首先确定溶蚀器涂层溶液最适浓度.为确定在天津市冬季利用蜂窝状溶蚀器PM2.5采样系统采样的最优化条件,于2014年1月1日~2月24日,在南开大学理化楼楼顶进行蜂窝状溶蚀器涂层溶液最适浓度的条件实验.结果表明:在天津地区冬季, 蜂窝状溶蚀器的碳酸钠涂层溶液最适浓度为4%,柠檬酸涂层溶液最适浓度为5%; 环境空气中HCl气体对PM2.5中Cl-的质量浓度测定影响不大,而HNO3、SO2、NH3等酸/碱性气体对PM2.5中相对应离子的质量浓度测定影响较大.     

环境因子对腐殖酸诱导双氯芬酸光降解的影响

采用腐殖酸(HA)作为溶解有机质的代表物,考察了HA浓度、p H、离子强度和溶解氧等环境因子对HA诱导双氯芬酸(DCF)光降解的影响。结果表明:DCF在纯水和HA溶液中的光化学降解过程均服从一级动力学规律。与DCF纯水溶液相比,当HA浓度由0增至5. 0 mg C/L时,DCF光降解速率增大,但当HA浓度高于5. 0 mg C/L时,DCF的光降解过程受到抑制。在环境浓度水平(5. 0 mg C/L)下,HA对DCF光降解的诱导作用随DCF初始浓度增大而逐渐减弱。同时,HA对DCF光降解的诱导作用还受到多种水环境因子的影响,其随p H增大先减弱后增强,随离子强度增大而增强,随溶解氧浓度增大而减弱。研究结果可为环境水体中药物的归趋预测及生态风险评价提供依据。     

地下水中Tween80对DNAPL运移和分布的影响

选用地下环境中普遍存在的四氯乙烯（PCE）为典型DNAPLs污染物,建立二维砂箱模型,研究一种人为引入表面活性剂Tween 80对粗砂介质中DNAPLs迁移和分布的影响.测定了含不同浓度Tween 80水溶液/石英砂/PCE三相体系下的液/液界面张力及PCE在石英介质表面的接触角,结果表明PCE在石英砂表面的接触角随着Tween 80浓度的增大而增大,PCE/水的界面张力随着Tween 80浓度的增大而减小,Tween 80浓度在CMC值附近时变化急剧.随后的二维砂箱实验定量描述地下水中表面活性剂Tween 80对PCE的迁移和最终形态的影响.由于Tween 80可以使石英砂介质由水相润湿转变为中间润湿或油相润湿态,相应地在20~30目的粗砂均质介质中Tween 80对DNAPLs迁移存在明显影响.背景溶液中表面活性剂的存在使得DNAPL的垂直运移速度减小,垂向迁移距离减小,最终使得被截留在运移路径上的残留PCE增加.和纯水流情况下相比,地下水中含有表面活性物剂Tween 80时,使得DNPAL污染羽向水流方向偏移减弱,污染羽展布面积与纯水情形下相比,在垂向上均明显减小,并且以较大饱和度残留的DNAPL量增加.     

几种低分子量有机酸对石灰岩溶蚀作用的室内模拟试验

在室内进行了几种低分子量有机酸对石灰岩颗粒(粒径0.45～1mm)的溶蚀试验,同时用盐酸进行对比试验。结果表明:各有机酸对石灰岩颗粒溶蚀作用大小的顺序为:乳酸>乙酸>柠檬酸>甲酸>草酸>丙酮酸,同类型酸中如醇酸或羧酸中,酸性较弱的酸溶蚀力反而较大。这几种酸混合后对石灰岩颗粒的溶蚀作用并未比单个酸的作用强。乳酸、乙酸、柠檬酸的溶蚀力大于盐酸。不管是有机酸还是盐酸,溶蚀石灰岩后溶液中钙离子浓度都呈对数增长,且与溶液pH值呈极显著正相关(P<0.0001);草酸反应液中的钙离子浓度与电导值呈极显著负相关(P<0.0001),其他种类酸溶液钙离子浓度则与电导值呈极显著正相关;除乙酸外,其他酸溶液电导值在反应初始阶段稍微下降后迅速上升。有机酸对石灰岩的溶蚀能力不仅与溶液中的H+和有机配位体浓度有关,而且与酸的类型、酸的强弱及反应后形成的盐的溶解度有关。     

燃煤电厂脱硫粉煤灰理化特性及排放特征

以徐州某电厂脱硫粉煤灰为研究对象,分别研究了脱硫粉煤灰的粒径分布、微观形态、矿物组成和元素含量4方面的物理化学特性,并在此基础上研究了该电厂脱硫粉煤灰颗粒及其中所含元素的排放特征.结果显示,该电厂粉煤灰颗粒物以拉径在3～45 μm的颗粒为主,数量占80％以上,并以表面光滑的球形颗粒居多,并含有少量表面附着小颗粒晶体的球形颗粒和表面有孔的球形颗粒,以及一些不规则颗粒,其主要的矿物组成是莫来石和石英.该电厂粉煤灰颗粒物的排放因子达到了1.95 kgt.粉煤灰的元素组成选取了Mn,Zn,Cr,Cu,Pb,Ni,Cd 7种元素,其中Mn在粉煤灰中的含量最高,相对应的Mn元素的排放因子也高,达到了125.04 g/t.由于该厂粉煤灰含有一定量的重金属元素,随意堆放和处理会对人体和环境产生一定的影响,因此必须做好粉煤灰的处理与处置,降低粉煤灰对人体和环境的危害作用.     

透水砖系统堵塞失效全过程对径流重金属控制效果的评价

针对透水砖系统堵塞失效对径流控制效果衰减的问题,考察了透水砖堵塞失效演化全过程时雨水径流重金属的输出变化特征,并采用综合污染指数法对不同堵塞节点透水砖铺装径流重金属污染进行风险评价。结果表明:透水砖堵塞程度增加可显著增大其表面径流溶解态和颗粒态重金属输出,且在透水砖堵塞程度达到30%后的场次降雨输出的重金属浓度明显上升;不同堵塞程度透水砖径流中重金属均出现了初期冲刷现象,初期冲刷效应强弱与透水砖堵塞程度呈正相关。透水砖堵塞前期各历时径流重金属污染风险较低,但随着堵塞加剧初期径流重金属污染风险变高,其中Cd和Pb是主要风险源。     

非均性多孔介质中生物炭胶体的迁移行为研究

生物炭颗粒在多孔介质中的迁移行为不仅决定了其在环境中的归趋,也极大地影响了被吸附污染物的环境行为.以往的研究主要集中在生物炭胶体在均性多孔介质中的迁移行为,但实际环境介质通常是非均性的,目前对生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移行为知之甚少.本研究采用两种不同粒径的石英砂构建了上下两层非均性填充柱（上层细颗粒,下层粗颗粒）,研究了生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移和截留行为,考察了溶液离子强度和pH对生物炭胶体迁移能力的影响.研究结果表明在非均性多孔介质中,生物炭胶体具有很高的迁移能力,在离子强度为1~50 mmol·L^-1,pH为4.0~11.0条件下,生物炭胶体的迁移率达40.2%~88.0%.非均性介质中生物炭胶体的截留曲线表现为非单调型曲线,截留量峰值往往出现在细-粗石英砂的交界面处（细石英砂侧）,这与非均性介质中显著的电荷异质性、介质尺寸异质性和迁移过程中传质通量异质性有关.生物炭胶体在上层细石英砂中的截留量显著大于其在下层粗石英砂中的截留量,表明上层细石英砂是影响生物炭胶体迁移行为的关键层.随着溶液离子强度增加,生物炭胶体自团聚作用增强,其与石英砂介质间界面作用能垒降低,因而生物炭胶体的迁移能力减弱.由于生物炭胶体与细石英砂间的物理张力作用趋于显著,增加离子强度提高了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.中性和碱性条件下生物炭胶体的迁移能力较强,而在酸性条件下,生物炭胶体表面电负性显著降低,团聚体粒径增大,生物炭胶体的迁移能力较弱.降低溶液pH增加了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.本研究的结果将有利于人们更好地了解生物炭胶体在复杂多孔介质中的迁移行为,为全面评估生物炭的潜在环境风险提供理论支持.     

河南省某市驾校地表灰尘重金属污染及健康风险评价

采集某市29所驾校地面灰尘混合样品,用ICP-MS法测定样品Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni和Co含量,AFS法测定As和Hg含量,用污染负荷指数(PLI)评价重金属污染,用美国国家环保局(US EPA)推荐的健康风险模型评价3种情景下(情景1、2、3分别为在驾校工作10、20和30 a)的重金属暴露健康风险.结果表明,驾校灰尘除Co和Ni外,其他重金属都不同程度地高于当地背景值;9种重金属的平均PLI为2.38,总体上呈中度污染,Zn、Pb和Cd积累最为严重,总体上呈重度污染;位于工业企业附近的驾校J20和J26存在非致癌风险(HI1),Pb是最主要的非致癌风险因子,其他驾校均不存在非致癌风险;驾校J20在情境2、3下As的致癌风险指数(RAs)大于10-4,存在致癌风险,As是最主要的致癌风险因子,其他驾校在3种情景下均无致癌风险;手-口摄入重金属是最主要的非致癌和致癌风险暴露途径;驾校灰尘重金属含量及其健康风险与建校时间、教练车密度并不显著相关,而与其周边环境、前期土地利用状况密切相关.     

城市地表灰尘-降雨径流系统重金属生物有效性研究

以上海中心城区为例,定点采集地表灰尘、径流悬浮物、雨水口和河流沉积物,探讨重金属在地表灰尘-降雨径流系统中的环境行为及其生物有效性变化.研究表明,研究区域地表灰尘重金属浓度高于上海土壤背景值,其中Zn、Pb、Cd和Cu高出5~7倍,Cr和Ni高出2倍,径流非点源污染Pb、Cr和Ni贡献较大,Cd、Cu和Zn污染程度较轻.多介质赋存形态研究表明,重金属生物有效性依次为Zn>Ni>Cd>Cu>Pb>Cr.其中Cr、Zn和Cu在4种介质中分别以残渣态、碳酸盐态和有机态为主;Ni地表灰尘以残渣态为主,其它3种介质以碳酸盐态为主;Cd地表灰尘以有机态为主,径流悬浮物以非稳定形态为主;Pb在迁移过程中主导形态由铁锰结合态变为有机态.非稳定形态(F1+F2)在径流悬浮物组分中占有最高比例,6种重金属迁移比率平均值为1.74,说明从地表灰尘到径流颗粒物,重金属生物有效性明显升高,径流水体毒性和潜在生态效应值得关注;雨水口和河流沉积物残渣态含量较高,成为重金属在城市地表环境迁移的蓄积库.     

城区飞散致敏花粉与大气细/超细颗粒物的协同生物效应研究

城市大气颗粒物污染和致敏花粉的污染已经对人群健康和城市空气质量产生了较为严重的影响.这2种污染物的协同生物效应正在成为大气环境科学、环境毒理学、免疫学等学科研究的前沿和热点研究领域.以上海大气中的细/超细颗粒物和日本关东地区致敏花粉(柳杉)为例,阐述了大气细/超细颗粒物的表征以及花粉致敏的过程.在研究中,观察到了日本柳杉花粉壁附着有直径0.7μm的含变应原蛋白的微粒(Ubisch body),并用ELISA法揭示了日本关东地区大气颗粒物中含变应原蛋白的颗粒主要分布在1μm的粒径范围内;而在上海大气颗粒物中,化学元素总量的最大值出现在细/超细粒径颗粒物(0.3～0.18μm)范围,污染元素S和Pb的质量浓度在超细(纳米尺度)/细颗粒物中比在其他粒径范围颗粒物中要高,另外还发现在上海大气颗粒物中有植物花粉的存在.城市大气颗粒物中的主要组分,柴油机车尾气颗粒物(DEPs)与飞散花粉之间存在协同生物效应,但其机制和过程还不清楚,在最新研究成果的基础上并结合国内外相关研究领域的进展,对飞散花粉与大气细/超细颗粒物的协同生物效应的研究进行了总结并提出今后研究的方向.     

白铜B10和B30冲刷腐蚀对比研究

分别在3.5%NaCl水溶液、5%石英砂+自来水以及3.5%NaCl+5%石英砂3种介质中对白铜B10和B30进行冲刷腐蚀试验,用电化学方法和失重法评价了2种材料的冲刷腐蚀性能。结果表明,B30的耐腐蚀和耐冲刷性能均优于B10,冲刷试验中B10和B30在含砂介质中的失重远大于在纯液相中的失重。2者在纯液相中的冲刷性能良好,但对含砂介质的冲刷非常敏感。     

纳米氧化锌致大型溞的毒性效应特征

采用半静态暴露的方法,以大型溞的死亡率、显微结构损伤、蜕皮率、游泳行为等作为毒性测试终点,研究不同浓度纳米氧化锌(ZnONP)对大型溞(Daphnia magna)的毒性效应.结果显示,ZnONP水溶液稳定性差,在溶液中沉降率随着浓度增大而增大,Zeta电位降低.ZnONP对大型溞处理48 h的半数致死浓度LC_(50)为3 mg·L~(-1),ZnONP致大型溞的死亡率呈现一定的时间-效应关系;ZnONP暴露会使大型溞肠道和体表损伤.经显微结构观察发现,ZnONP可粘附在大型溞体表面,并引起大型溞游泳的垂直高度升高,大型溞蜕皮时间延迟,成功蜕皮率降低.结果表明ZnONP对大型溞个体和行为产生一定的毒性效应,其毒性效应的机理与其颗粒物对大型溞肠道和体表粘附有直接的关系,研究结果对合理地评价纳米材料对水生生物的影响有一定的理论参考价值.     

沙尘暴事件中大气颗粒物化学组分的浓度变化和硫酸盐的形成

应用电感耦合等离子体原子发射光谱、质谱和离子色谱分析了2002年3月28日-4月8日在山东长岛县采集的共11对粗、细大气颗粒物样品的化学组成,探讨4月6-8日沙尘暴事件中大气颗粒物化学组分的变化和硫酸盐的形成.沙尘暴事件应区分前锋和后续部分,前锋与大气中各种污染物相互作用,具有硫富集的特征.后续部分较好地保持了长距离传输风沙尘本身的特征.硫酸盐的形成机理可能是多相氧化而不是简单的酸碱中和.硫酸铵是首先生成的含硫物种,这是细颗粒主导的形成过程.硫酸铵逐渐转化为其他硫酸盐,硫的成分也逐渐向粗颗粒转移.在沙尘暴事件中含硫污染物不但有一个从气相向颗粒物转变的过程,也有一个从细颗粒向粗颗粒转化的过程.      

不同活化条件下粉煤灰中锂的酸碱溶出特性

粉煤灰提取氧化铝作为其资源高值利用的重要途径之一引起广泛关注.由于粉煤灰中还含有一定丰度Li（锂）元素,在提取氧化铝的同时实现Li的协同提取对于进一步提高粉煤灰的资源利用效益意义重大.为认识粉煤灰中Li的溶出特性,分别考察了原粉煤灰、CaO煅烧活化粉煤灰和Na₂CO₃煅烧活化粉煤灰中Li在酸性溶液和碱性溶液中的溶出特性,并采用XRD（X-射线衍射）分析了粉煤灰浸取前后的物相变化,结合Li溶出率的变化,阐释了Li在不同浸出条件下溶出率差异的原因.结果表明:在相同浸出温度（100℃）下粉煤灰直接在酸性溶液和碱性溶液中的溶出率相对较低,分别仅为28%和36%;而经CaO和Na₂CO₃活化后粉煤灰中Li的溶出率显著提高,活化后粉煤灰中Li在酸性溶液中的溶出率可达到98%和86%,均高于碱性溶液中Li的溶出率（86%和67%）.XRD的分析结果进一步表明,部分Li可能赋存于非晶相或晶相表面,这部分Li易于被酸或碱直接浸出;部分Li可能镶嵌在莫来石、石英等晶相内部,不易被溶出,经CaO和Na₂CO₃助剂活化后,部分Li又重新嵌入到钙黄长石、霞石等新生成物相的晶格中,而这些物相更易于与酸反应,因而酸性溶液中Li的溶出率普遍高于碱性溶液中的结果.      

艾比湖流域大气降尘重金属的污染和健康风险

为了解新疆典型绿洲盆地经济发展背景下大气降尘中重金属的污染状况及潜在健康风险,通过采集样品,测试了其中重金属Zn、Cr、Hg、As、Pb、Cd和Cu含量,然后结合富集因子(EF)、地累积指数(Igeo)和健康风险评估方法进行研究.结果表明:艾比湖流域年降尘通量平均值为298.23g/m2,各月降尘平均值为24.85g/m2,从年内分配来看,艾比湖流域冬半年(2013年8月~2014年2月)大气降尘通量明显大于夏半年 (2014年3~7月),富集系数计算表明,艾比湖流域大气降尘中重金属Cu、Cr和As,主要来自于流域自然地质背景;降尘中重金属Pb、Cd和Hg主要受人为污染因素的影响.地积累指数评价表明艾比湖流域大气降尘中重金属As、Cr、Cu和Zn的无污染等级在全年各月所占比例最大;重金属Pb、Cd和Hg轻污染等级较大,中度污染也占有一定比率.健康风险评价表明艾比湖流域大气降尘中重金属的致癌和非致癌风险概率均较低,不会对流域人体健康造成危害.