典型Pb/Zn矿区土壤重金属污染特征与Pb同位素源解析

以我国典型的铅锌矿区——湖南水口山铅锌矿区及其周围地区为研究对象,分析自然土壤(A层和C层)样品中不同重金属(Pb、Zn、Cr、Cu、Cd、Hg)的污染特征和Pb同位素组成.结果表明,受铅锌选矿和冶炼活动的影响,研究区域A层土壤明显受到重金属的污染,尤其是在中心区域(水口山矿区),土壤中Pb、Zn、Cr、Cu、Cd、Hg含量最高达3966.88、 2086.25、 135.31、 185.63、 56.15、 16.434 mg/kg;受原生地质环境的影响,C层土壤重金属含量虽然变化很大,但基本反映土壤背景值.土壤中不同重金属的潜在生态危害大小顺序为Cd>Hg>Pb>Cu>Zn=Cr.中心区域多重金属综合潜在生态危害明显高于周围区域,其34%、 33%、 11%、 22%的采样点分别属于轻微、中等、强和很强生态危害,而周围区域属于轻微、中等、强和很强生态危害的采样点比例分别为68%、 16%、 10%、 6%.与C层Pb同位素相比(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb为1.168～1.246,²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb为2.014～2.130),由于人为Pb源的污染A层土壤中²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值(1.166～1.226)低而²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb值(2.043～2.135)高.与铅锌选矿、冶炼废水和烟尘中Pb同位素比值对比表明,A层土壤铅污染主要来自于冶炼厂烟气粉尘的沉降.     

煤矸石在新型动态循环淋溶装置中的淋溶特性

采用新型循环淋溶装置对煤矸石进行连续240h的淋溶实验,研究了煤矸石中重金属在淋溶过程中的溶出规律,通过向淋溶液中添加聚丙烯酰胺（CPAM）考察了固体颗粒物的沉降特性.结果表明： 随着淋溶反应时间延长,煤矸石中碱金属Na元素溶于水,形成碱性溶液,这两种因素导致淋溶反应初期淋溶液pH值升高.As、Zn离子浓度在淋溶时间为1~24h时呈上升趋势,而在24~72h,离子浓度呈下降趋势.淋溶液中Cr、Pb、Ba离子浓度在120h内均呈现上升趋势,而在120~240h,对于Cr离子来说,淋溶液的碱性环境促使Cr离子溶出率增大,但取样次数的增多也对Cr离子的浓度降低起到促进作用;淋溶液稀释和Ba离子的沉淀化合物形成,导致淋溶液中Ba离子浓度降低.120~240h,淋溶液中有机物被微生物的生化作用分解以及取样后外加塌陷区水体对淋溶液中COD和BOD起到稀释作用,使COD和BOD降低.在淋溶反应24h内,淋溶液中TON和NH₃-N出现波浪式变化,淋溶时间大于24h时,TON和NH₃-N总体呈升高趋势.随着淋溶时间延长,淋溶液中的固体颗粒物沉降速度逐渐变慢,延长了沉降时间.煤矸石中一些含氮化合物溶解于水中,使淋溶液中电离出 NH₄⁺离子,形成碱性环境.     

亲水荷电超滤膜的制备及对腐殖酸的分离性能

为改善聚醚砜(PES)超滤膜的抗污染性能和提高对腐殖酸(HA)的截留率,以介孔二氧化硅(MS)为添加剂,采用相转化法制备了亲水性PES/MS复合超滤膜,并对膜表面进行荷电改性.研究了MS对膜的断面结构、表面化学性质和过滤性能的影响,考察了荷电改性PES/MS超滤膜对水中HA的分离性能以及溶液pH值、离子强度和钙离子浓度等因素对荷电膜超滤过程的影响.SEM表征结果显示,MS颗粒在PES/MS复合膜的表面分散均匀,膜孔的连通性改善.亲水荷电改性后,膜表面接触角由68°降至57°,zeta电位由-6.31mV降至-11.45mV,膜对HA的去除率由72%提高到95%,通量衰减率由29.8%减小到4.9%.结果表明,对PES超滤膜进行亲水荷电改性可有效提高对HA的截留率,同时减轻膜污染;另外,溶液的pH值、离子强度和钙离子浓度对荷电超滤膜的过滤性能有较大影响,调节合适的溶液环境可在提高截留率的同时,减轻膜污染.     

基于MOS的杭州秋冬季空气污染预报和霾诊断

利用由数值预报模式WRF和辨识理论实时迭代统计方法RTIM组成的MOS方法对杭州市2013年2~3月和11~12月期间的空气污染物日平均浓度做预报,预报值与实测值之间相关系数都超过0.75 ,PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO 24h平均浓度和O3 8h平均浓度分类预报临界成功指数(CSI)分别为89%、87%、100%、93%、100%和100%,命中率(POD)分别为93%、95%、100%、100%、100%和100%.分析表明,研究期间杭州地区气溶胶以细颗粒为主.根据PM2.5浓度、相对湿度及能见度预报值做霾日分类预报,临界成功指数为89%,命中率为93%.说明该MOS系统对污染物浓度及霾天气预报性能良好,可以为业务化预报提供参考.     

山区生态足迹的计算与分析--以大别山区岳西县为例

由加拿大生态学家William Rees和他的学生Wackernagel提出的生态足迹理论是一种定量评估区域可持续发展状态的有效方法。以岳西县2002年统计数据为依据,对岳西县2002年生态足迹进行计算与分析,结果表明,岳西县2002年人均生态足迹为0.694942hm2,人均生态承载力为0.771222hm2,人均生态盈余为0.076280hm2,岳西县处于可持续发展状态。同时,通过与全国平均生态足迹比较发现,岳西县的可持续发展是一种基于较低的经济发展水平上的资源利用效益低、生态成本高的发展状态。对生态足迹需求和生态供给的进一步分析表明,岳西县简单粗放的农业经济模式和不合理的资源利用方式不利于可持续发展,只有发展现代生态农业和生态旅游业才是全县经济社会实现可持续发展的根本出路,提出了相应对策措施。     

三峡库区耕地利用变化及其对策研究 --以重庆市忠县为例

在分析忠县近55年来耕地数量动态变化的基础上,着重对三峡二期施工以来1996～2003年忠县耕地资源数量增减状况及构成进行了详尽的剖析,揭示了忠县耕地利用变化的主要原因,提出了耕地保护开发的对策。分析表明,忠县耕地数量变化有一定增减波动,但整体呈明显减少之势。农业结构调整占地占耕地总减少量的82.25 ％,是忠县耕地减少的主要原因;其次是非农建设占地和水域淹没,分别占总减少量的4.32 ％和\{13.22\} ％;新增加的耕地构成中,开荒仍是目前耕地增加的主要来源,其次是农业结构调整,二者分别占耕地总增加量的71.92 ％和21.88 ％。严格控制非农建设占用耕地,提高耕地的比较经济效益,加强耕地的整理、复垦和开发工作,加强以农田水利基本建设为重点的综合治理,严格控制人口数量,提高人口素质等是耕地保护开发的主要对策。     

水体微囊藻毒素污染对人群的非致癌健康风险

利用重庆某区2个水库的水样及水产品中微囊藻毒素的浓度,使用美国环境保护署推荐的健康风险评估模型计算微囊藻毒素通过饮水途径和食用水产品途径的人群非致癌健康年风险度以及两条途径的总非致癌健康年风险度.结果表明饮用水库A水的非致癌健康年风险度为0.001×10-6~0.004×10-6 a-1,饮用水库B水的非致癌健康年风险度为0.002×10-6~0.046×10-6 a-1;食用水库A水产品的非致癌健康年风险度为0.083×10-6~0.262×10-6 a-1,食用水库B水产品的非致癌健康年风险度为0.116×10-6~0.747×10-6 a-1,白鲢是水库A与水库B非致癌健康年风险度最高的水产品.水库A两条暴露途径的总非致癌健康年风险度的最大值为0.266×10-6 a-1;水库B两条暴露途径的总非致癌健康年风险度的最大值是0.793×10-6 a-1.水产品的非致癌健康年风险度高于饮水;水库B两条暴露途径的的总非致癌健康年风险度接近国际上最常用的最大可接受风险水平1.0×10-6 a-1.应优先加强水库B中微囊藻毒素的监测,同时限制食用水库A和水库B的水产品,特别是白鲢.     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

穗花狐尾藻和金鱼藻对白洋淀水质影响的原位围隔试验

在白洋淀建成14个原位围隔(9 m2/个),分别按10、20和30株/m2的密度种植穗花狐尾藻、金鱼藻,研究不同密度穗花狐尾藻和金鱼藻在调控水体富营养化方面的效能与稳定性.结果表明:穗花狐尾藻和金鱼藻能有效控制浮游植物的生物量并改善水体SD(透明度),其中密度为10株/m2穗花狐尾藻(平均长度为83 cm,平均湿质量为37.1 g)和密度为20株/m2金鱼藻(平均长度为68 cm,平均湿质量为31.2 g)的围隔控制效果明显,水体中ρ(TN)和ρ(TP)都明显下降,SD增加,浮游植物多样性明显增加,水体营养状态指数(TSIM)明显下降;但高密度沉水植物可能造成水体ρ(Chla)和营养盐含量的反弹.研究证明,种植合理密度的穗花狐尾藻、金鱼藻有利于改善白洋淀水质.      

间距对上保护层开采保护效果影响的相似模拟实验研究

为研究上保护层开采保护效果随层间距的变化规律,以南桐矿区作为实验背景,保持保护层倾向工作面开挖长度、煤层埋深、倾角、岩层物理力学性质相同,将层间多层岩层处理为复合岩层,分别进行近距离、远距离和超远距离上保护层开采相似模拟实验。综合分析被保护层卸压规律及基于被保护层垂直于层面的膨胀变形保护准则所得保护范围可知:上保护层开采被保护层卸压曲线呈“凸形”,且“凸形”中心线偏向下山方向。随层间距增加,“凸形”底部被保护层小于原岩应力的卸压范围与“凸形”顶部卸压曲线顶部较大卸压的范围均呈减小趋势;两者中心位置均向下山方向转移,且后者转移度大于前者;被保护层卸压曲线中卸压范围的卸压程度及应力集中范围的应力集中程度均呈减弱趋势;以垂直层面的膨胀变形量3‰确定的上下边界膨胀变形保护角均小于《防治煤与瓦斯突出规定》中相应条件的卸压角,因此以该方法确定的保护范围相对《防治煤与瓦斯突出规定》偏于安全,且随层间距增加保护范围长度呈加速减小趋势。