页岩气开发中水力压裂的环境影响及对策

水力压裂是提高页岩气产量的关键技术之一,其在促进页岩气发展的同时可能带来一些环境影响。文章分别从设计和施工两方面介绍了水力压裂技术,分析了其在耗费水资源、污染地表水和地下水、引发地质灾害等方面可能产生的不利环境影响,并针对存在的问题从水资源利用、返排液排放以及压裂过程等方面提出对策和建议。     

污染场地卤代烃非生物自然衰减研究进展

传统的卤代烃自然衰减研究主要关注生物降解过程,然而近年有研究发现卤代烃可以被地层中的活性矿物还原降解.对天然活性矿物介导下卤代烃非生物自然衰减的研究进展总结显示,可以还原降解卤代烃的天然矿物主要包括铁硫矿物、铁氧矿物和含铁黏土矿物等,其中铁硫矿物在含水层中分布最为广泛.常见的反应机制包括还原消除、氢解、自由基加成、自由基偶联、脱卤化氢、水解,其中还原消除和氢解是其中最重要的两种反应机制,常见于卤代烷烃和卤代烯烃的非生物降解.卤代烃的非生物降解产物主要取决于还原降解途径和母体卤代烃.不同矿物对卤代烃的降解活性大致表现为马基诺矿?黄铁矿>黑云母>蛭石≈绿锈>磁铁矿≈蒙脱石.卤代烃的降解速率除受矿物种类影响外,还受到卤代烃种类、pH、硫化物浓度、共存金属离子、天然有机物、矿物形态等因素的影响.现有的研究已经确证活性矿物的还原降解是卤代烃自然衰减的重要机制,但该领域中仍然有一些重要知识点有待进一步研究.关于活性铁矿物Fe（Ⅱ）类型和反应能力之间的关系、还原卤代烃过程中Fe（Ⅱ）的结构变化以及结构态Fe（Ⅱ）向卤代烃的电子转移方式等仍然不清楚,建议进行更深入的研究;现有研究大都基于实验室小试装置,实际场地的研究不多,建议今后进一步探究实验室发现的规律是否符合场地中的实际情况;地下水位波动导致活性矿物间歇性暴露在溶解氧中,可能产生羟自由基（·OH）实现并导致卤代烃的氧化降解,这方面的研究目前尚存在不足,建议给予更多关注.      

脱硫石膏对重金属污染沉积物中Cd的稳定固定化作用

研究了掺杂不同比例脱硫石膏的沉积物中Cd的吸附热力学特征及其稳定固定化效果。实验将脱硫石膏掺杂比例不同的沉积物与不同初始质量浓度的Cd溶液混合、振荡、离心后测定上清液中Cd的质量浓度,结果表明,脱硫石膏掺杂量不同的沉积物吸附Cd的热力学过程均符合Langmuir吸附等温线;脱硫石膏掺杂比例的提高增强了沉积物对溶液中Cd的吸持能力,二者显著正相关;脱硫石膏的掺杂还削弱了溶液中Cd初始质量浓度对其固定率的影响,使研究中8个初始质量浓度下沉积物对Cd的固定率均维持在较高水平。通过16个时间点对连续搅拌下的沉积物样品溶液中Cd质量浓度的测定,研究了模拟重金属污染沉积物和自然沉积物掺杂脱硫石膏前后对照了其中Cd的稳定性,结果表明,脱硫石膏的掺杂降低了沉积物中Cd的释放量,并将实验条件下两种沉积物中Cd的固定率均保持在99.2%以上且保持相对平稳状态。同时,脱硫石膏的掺杂可导致吸附体系pH的升高,促进了Cd与固相介质之间由吸附向沉淀作用的转化,从而提高了沉积物中Cd的稳定性,有利于重金属污染沉积物中Cd的稳定固定化。     

碳载铁基双金属活化过硫酸盐降解有机污染物

过硫酸盐高级氧化技术因具有氧化性强、稳定性高、药剂易于运输等特点,被广泛应用于有机污染场地的修复中,在环境治理领域具有广阔的应用前景。通常过硫酸盐需要激活才能有效地去除有机物,碳载铁基双金属材料因碳材料的多孔结构和高比表面积可以提高金属的分散性,而且还可以吸附目标污染物,是一种能够高效活化过硫酸盐降解有机污染物的激活剂。该研究在关注碳载铁基双金属的制备方法的基础上,分析了碳载双金属活化过硫酸盐氧化体系的主要机制,探讨了影响碳载铁基双金属活化过硫酸盐体系降解效率的主要影响因素及碳载铁基双金属材料的稳定性,并进一步展望了碳载铁基双金属活化过硫酸盐体系降解有机污染物的研究方向和发展趋势。     

原油胶质对石油烃生物降解作用的响应与降解研究

石油烃类生物降解产物形成胶质的过程与胶质的再降解过程交织,增加了原油生物转化过程的复杂度.以往对胶质组分辨识不足,使地表环境下石油污染物的稠化机制阐释薄弱及生物修复效率难以提高.本文利用从稠油污泥中筛选到的石油降解菌威尼斯不动杆菌（Acinetobacter venetianus）进行了原油混合物与胶质单族组分的生物降解模拟实验,利用傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）测定胶质组分,按照氧原子数量进行分类,聚焦氧原子数量为O₂类极性化合物在石油烃生物降解过程中的响应变化及再转化机制,进一步揭示胶质组分的好氧生物降解作用机理.研究发现：在威尼斯不动杆菌（Acinetobacter venetianus）降解作用下,20、40及60 d不同时段原油饱和烃的总降解率分别为36.02%、43.46%和52.84%,其中正构烷烃、三环萜烷、藿烷、甾烷和二环倍半萜烷类化合物均有降解;60 d时芳烃中萘、菲、芴、联苯及三芳甾烷系列化合物的降解率分别为56.58%、63.46%、49.84%、59.47%及40.69%,生物降解明显;原油混合物及胶质单族组分中O₂类化合物变化复杂,形成与降解同步发生,脂肪酸和单环环烷酸随着时间延长明显增加;类异戊二烯酸、饱和脂肪酸、1~3环环烷酸、藿烷酸及多环环烷酸或芳香酸均为原油混合物中饱和烃及芳烃生物降解产物对于胶质组分的贡献,也是原油中O₂类极性组分对饱和烃及芳烃类生物降解作用的响应.石油烃形成的高碳数和低碳数酸均可源源不断进入胶质组分中,使原油的碳循环过程与生物修复过程更加复杂.因此,提高原油重质组分中胶质的生物修复效率是突破原油生物修复效率瓶颈的关键.