北京市门头沟风化煤矸石中汞的赋存形态与溶出特征分析

为探究堆积煤矸石所产生的重金属的污染问题,本文以北京市门头沟5个典型矿区为研究对象,采集矸石山堆积表面风化煤矸石共45个样品,分析测试矸石样品中汞(Hg)的含量,对不同理化性质下各重金属的变化规律进行了初步探讨;利用改进BCR连续提取法,研究样品中Hg的赋存形态,分析其生物可利用性;采用富集因子法、地累积指数法、风险编...     

闽江河口互花米草海向入侵对湿地土壤nirS型反硝化微生物群落结构及多样性的影响

2020年秋季,在闽江河口鳝鱼滩东部的互花米草分布区,由陆向海方向选择互花米草海向入侵前的光滩(MF)、入侵1～2年的互花米草湿地(SAN)和入侵6～7年的互花米草湿地(SA)为研究对象.基于高通量测序技术,探讨了互花米草海向入侵对土壤nir S型反硝化微生物群落结构及多样性的影响.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)均是互花米草不同入侵阶段土壤中nir S型反硝化微生物的优势门(90.41%～97.36%),其次是厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),三者在SAN和MF土壤中的丰度均与SA存在显著差异(p<0.05).不同入侵阶段土壤中共有的nir S型反硝化细菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、偶氮弧菌属(Azoarcus)、陶厄氏菌属(Thauera)、Sulfurifustis属、副球菌属(Paracoccus)、鲁杰氏菌属(Ruegeria)、红肠命菌属(Rubrivivax)、趋磁螺菌属(Magnetospirillum)和福格斯氏菌属(Vogesella),其中,假单胞菌属是...     

WRF-Chem与ADMS对城区尺度大气污染精细化模拟的比较

精细化模拟对城市大气污染预报、朔源和管控具有重要意义.本文以南京市江宁区为例,利用中尺度数值模式WRF-Chem和三维高斯型模式ADMS,针对典型污染个例,开展城区尺度大气污染高分辨模拟,并对其结果进行比较分析.此外,探讨了WRF-Chem中不同城市冠层方案的模拟效果以及ADMS中不同街道峡谷特征对街道内污染扩散的影响.结果表明,WRF-Chem和ADMS都可以合理模拟内外源对关心区域的影响,实现对城区尺度大气污染的高分辨和高效率模拟;相对SLAB、BEP城市冠层方案,WRF-Chem中的UCM方案表现更好,且其模拟性能较ADMS略优;ADMS模拟街道峡谷效应时,街道和建筑尺度参数对模拟结果有较大影响,街道越窄、建筑越高,越不利于街道内污染物的扩散.综合而言,对于城区尺度的大气污染精细化模拟,使用UCM方案的WRF-Chem和ADMS都具有一定的模拟能力,可以根据计算效率和分辨率的要求选用不同模型开展研究.     

电场作用对不同藻菌体系处理猪场废水的强化机制研究

为解决猪场废水高色、高浊、高盐的水质特征对藻菌微生物体系处理效果的限制作用,采用电场处理与多种不同微藻/细菌(活性污泥)微生物体系处理相结合,考察了电场对微生物处理猪场废水的效果和生长状况的影响和作用机制.同时,通过对比微藻、微藻-活性污泥、活性污泥3种微生物体系对经电场处理养猪沼液中污染物去除效果及微生物生长情况,考察了电场处理对微生物处理效果的影响和作用.结果表明：电场对养猪沼液色度和浊度均有较好的去除效果,去除率分别为90.43%、99.69%;电场处理后的沼液再进行微生物处理可取得更优的处理效果,微生物对总氮和总磷的去除率最高分别为70.65%、67.30%.此外,微藻-活性污泥共生体系在污染物去除效果和生长状况方面均优于单一微生物体系.微藻-活性污泥体系最终叶绿素a含量为接种时的7.65倍,活性污泥生物量为接种时的1.51倍,远高于单一微生物体系.说明电场处理与微藻-活性污泥生物处理相结合,可以有效提高污染物去除效果,同时获得更多有价的生物质资源,实现更为可观的经济价值,具有广阔的应用潜力和发展前景.     

通过屋顶暴露方法模拟聚碳酸酯微塑料在长江水样的长期老化行为

由于较低的自然老化速率,微塑料在实际水体长期户外暴露过程中老化行为的数据仍较缺乏.通过聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）微塑料在长江表层水样的18个月户外暴露试验以揭示自然老化过程对微塑料表面特征及对金属离子(Cr⁶⁺和Co²⁺)吸附行为的重要影响.结果显示,户外暴露改变了PC微塑料的理化性质,包括表面开裂、粒径降低、亲水性和熔点增加以及表面氧化（产生羰基和羟基）.同时,户外老化过程明显影响微塑料对金属离子的吸附行为.原始和低老化程度PC对金属离子的吸附主要通过物理作用控制,而高老化程度微塑料由于产生含氧功能团对金属离子的吸附主要由化学过程如络合和共价键等作用控制.并且,不同老化程度PC微塑料对Cr⁶⁺和Co²⁺的吸附性能不同.对于Cr⁶⁺,PC的吸附性能随其老化程度增加呈先升高后降低的趋势,然而对于Co²⁺,平衡吸附性能随老化程度增加呈增加的趋势.户外老化过程产生含氧官能团、破碎和开裂以及生物膜可能是影响吸附性能的主要因素.本研究证实了长期户外...     

碱/抗坏血酸活化分子氧氧化水中As（III）

研究了碱/抗坏血酸（H₂A）活化分子氧体系（碱/H₂A体系）氧化水中三价砷（As（III））的过程与机理.考察了pH、H₂A浓度、As（III）初始浓度、水中常见阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）和有机质富里酸对As（III）氧化效率的影响,通过自由基抑制实验及电子自旋共振（ESR）鉴定了体系中的活性氧物质（ROS）,并采用液相色谱-质谱分析技术鉴定了H₂A的降解产物.结果表明,在pH=9~12范围内,pH值越高,As（III）氧化速率越快;pH=10条件下,随着H₂A浓度从0.05 mmol·L^-1增加到1 mmol·L^-1,反应1 h后,As（III）氧化率从24%增加至92%.机理研究结果表明,H₂O₂是碱/H₂A活化分子氧体系中氧化As（III）的主要ROS,它主要来自碱性条件下H₂A与分子氧的单电子或双电子反应,同时,体系中H₂A也发生了氧化性降解.碱/H₂A体系可用于含砷废水的预处理,并与离子交换吸附方法联合,实现高效除砷.     

CTAB改性蒙脱石负载锰氧化物催化剂的原位生长法制备及其低温SCR脱硝活性研究

以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）改性的有机蒙脱石（OMMT）为载体,采用原位生长法一步合成负载型锰氧化物催化剂（MnO_x/OMMT-SP）,并应用于低温NH₃-SCR脱硝反应.考察了表面有机官能团对催化剂脱硝活性的影响,发现载体表面有机官能团对催化剂的低温SCR活性具有显著的抑制作用.对有机蒙脱石载体负载锰氧化物前后分别进行热处理以去除表面有机官能团,可有效提高催化剂活性.同时,通过XRD、SEM、TEM、BET、XPS、TG、NH₃-TPD和H₂-TPR等表征手段对催化剂的结构和及理化特性进行了表征.结果表明,在原位生长法制备催化剂的过程中,有机官能团的存在主要影响了前驱体物种在载体表面的原位反应,从而影响了活性物种的化学性质;其次,有机官能团本身也对SCR反应具有抑制作用,但影响较小.分析发现,有机官能团的存在抑制了原位生长过程中Mn⁴⁺的生成,而将催化剂在氧气氛围下进行煅烧 处理,不但使催化剂的比表面积大幅提升,而且增加了其Mn⁴⁺比例,可显著增强催化剂的酸中心数量及氧化还原能力.     

模拟黑麦草根系有机酸参与下炼锌废渣对斑马鱼抗氧化酶和神经毒性的影响

为评价多金属矿山废渣堆场生态修复过程中,废渣在先锋修复植物根系分泌的机酸参与下浸出液对周边环境生物的影响.以斑马鱼（Danio rerio）为受试生物,通过模拟添加典型先锋植物（黑麦草）根系分泌的有机酸（草酸和酒石酸）处理贵州威宁土法炼锌废渣,以废渣浸出液对受试生物抗氧化酶和乙酰胆碱酯酶（AchE）的不同响应为评价指标,研究各处理组对斑马鱼抗氧化系统、神经系统及组织学的影响.结果表明,两种有机酸的参与均会不同程度地降低炼锌废渣浸出液的pH,并导致废渣释放出更多重金属;暴露于有机酸参与的废渣浸出液14 d后,受试生物组织中的抗氧化酶受到显著影响,并因无法克服长时间的氧化应激最终引起丙二醇（MDA）在组织中累积;有机酸参与下废渣浸出液对斑马鱼具有明显的神经毒性,长时间暴露后受试生物出现游动迟缓、呼吸慢和鳃盖张合频率降低的现象;鳃组织存在上皮细胞水肿、增生或脱落、鳃丝充血和鳃小片扭曲或断裂的现象,而肌肉组织中出现更多肌纤维核增大、固缩和碎裂的现象.综上,选用适生性和耐受性较强、根系发达且有机酸分泌量较大的先锋植物来修复多金属废渣场地将可能促进废渣中重金属的释放并引起环境生物抗氧化系统和神经系...     

喀斯特地区端元样品中溶解有机质的多维特征与源辨析研究

由于喀斯特地区水生生态系统中碳循环的复杂性,给溶解有机质（Dissolved organic matter,DOM）的来源解析带来了巨大的挑战和困难.本研究应用C/N比值、δ¹³C组成、紫外-可见吸收光谱与三维荧光光谱等表征技术,综合对比了西南喀斯特地区典型土壤与水生植物样品DOM的多维特征,探讨了示踪喀斯特地区DOM来源的可靠方法与指标.结果表明：水生植物的C/N比值波动范围较大,石灰土的C/N比值偏低,水生植物与土壤样品的C/N比值及δ¹³C组成有所重叠,难以区分DOM的来源.多种紫外吸收系数（a₂₅₄、a₂₈₀、a₃₀₀与a₃₅₀）侧面反映了不同DOM样品中芳香族化合物的相对丰度,SUVA₂₅₄、E2/E3、E4/E6与腐殖化指数（HIX、HIX_ohno）指示了样品之间腐殖化程度的差异,特别是HIX、荧光指数（FI）、S_R较好区分了浮游藻类与土壤DOM.修正荧光指数（YFI）还揭示了不同DOM样品的化学组成,与三维荧光光谱的平行因子分析相吻合.此外,黄壤因较低的pH值会使土壤有机质酸解为含氮组分,导致HIX、FI和S_R的匹配性不好.除浮游藻类外,HIX表明水生植物DOM均为内源,S_R却显示其主要为外源,而FI指示兼有内源和外源.因此,在进行喀斯特地区DOM来源解析时,光谱技术相比C/N比值和δ¹³C分析更加简便、有效,同时应注意不同土壤类型的异质性与水生生态系统的复杂性.     

2021年3月14—16日中国北方地区沙尘暴天气过程诊断及沙尘污染输送分析

2021年3月14—16日发生在北方地区的沙尘暴天气过程被认为是近10年来我国出现的最强过程.本文在对此次沙尘暴过程天气学特征分析的基础上,利用 HYSPLIT 模式和 GDAS 资料,运用潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）,探讨了气候变化背景下沙尘输送源与天气系统的配置关系及本次过程中沙尘污染物PM₁₀质量浓度的潜在源区分布及贡献.结果表明,此次过程由强烈发展的蒙古气旋及冷锋过境,高空槽后冷空气持续补充引起,中高层强斜压性使地面蒙古气旋强烈发展,大风卷扬起的沙尘随上升气流输送到高空,并在偏北大风引导下,影响了我国大范围地区.内蒙古东北部至河套地区的强涡度梯度带、500、700 hPa较高的强冷平流中心与下层的温度平流差异以及交替的上升下沉运动为本次北方地区大范围沙尘暴过程提供了动力、热力及不稳定度条件.本次沙尘天气过程中,影响呼和浩特、北京的沙尘传输通道主要为北偏东路,影响银川的沙尘传输通道为西北路和北路,过程受多沙源传输通道影响.萨彦岭、蒙古国南部戈壁沙漠为本次沙尘天气PM₁₀的主要潜在源区,传输过程中混合内蒙古沙源地沙尘.总体来说,蒙古国南部戈壁沙漠对本次过程PM₁₀质量浓度的贡献最大.