龙江河突发环境事件河流镉污染化学形态模拟

重金属污染突发水环境事件的应急处置和造成的环境损害与污染物的化学形态及其环境行为密切相关.以2012年初发生在我国广西的龙江河镉污染事件为例,采用Minteq软件尝试计算3种情景下河流水环境溶解态Cd的化学形态.结果表明,在天然背景条件下龙江河Cd浓度约为5mg/L时,水环境中Cd以Cd2+为主,并主要受DOC含量的影响.镉污染事件发生后若无应急处置措施,天然水体对Cd的络合缓冲能力极其有限,以Cd2+形式存在的Cd占75%以上,呈现严重的急性生态毒性.投加聚合氯化铝和碱性物质可以有效控制河流溶解态Cd含量,当pH值超过9.0时,以Cd2+存在的Cd迅速降低.Cd2+含量对河流pH值的参数敏感性最高,DOC其次,水温影响最小.事件处置结束后应密切关注絮凝体中Cd的再释放规律以及水体pH值及DOC对Cd形态的影响.     

巢湖表层沉积物重金属生物有效性与生态风险评价

以巢湖表层沉积物为对象,对重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni和Pb)总量及形态进行分析并运用潜在风险指数法和风险评价编码两种方法对巢湖表层沉积物重金属的生态风险进行了评价.结果表明,巢湖表层沉积物中的重金属含量表现为西部湖区高,东部湖区低的特征,其中南淝河入湖区重金属含量是全湖的1.09~1.21倍.BCR形态分析表明,巢湖表层沉积物中Cr、Ni和Cu以残渣态为主(分别占总量82.99%、63.63%和54.25%),Cd和Zn以弱酸提取态为主(分别占总量55.96%和35.84%),Pb以可还原态和可氧化态为主(分别占总量39.66%和24.56%).潜在生态风险危害指数(RI)表明,南淝河入湖河口区域具有较大生态风险(RI值范围为351.54~381.17).风险评价编码方法(RAC) 的结果显示,Cd处于极高风险水平,Zn基本处于高风险水平,Cu 和Ni处于中低风险,Pb处于低风险水平,Cr各采样点均处于无风险.因此, 对需着重考虑对南淝河入湖湖区的Cd和Zn元素的重点治理.     

金属冶选尾矿库周边土壤重金属污染诊断

通过对某尾矿库周边15个取样点的土壤进行取样调查,根据国家土壤环境质量标准(GB 15618—1995),采用单项污染指数法、综合污染指数法对该区的土壤重金属(Cu、Zn、Cd、Pb)含量进行评价。结果表明:所有采样点的土壤重金属含量均未超过GB 15618—1995二级标准值,各金属污染程度为Zn>Cu>Cd>Pb;采样点土壤中Cu含量均未超过GB 15618—1995一级标准值,Pb在采样点GW-3、GW-5、GW-6、GW-7的含量超过了GB 15618—1995一级标准值,Zn在采样点GW-2、GW-8的含量也超过了GB 15618—1995一级标准值,Cd在采样点GW-5、GW-7的含量超过GB15618—1995一级标准值;尾矿库四周污染程度依次为:东侧>南侧>北侧>西侧。     

2014年10月中国东部持续重污染天气成因分析

2014年10月5─13日中国东部发生了大范围、长时间的(雾)霾及重污染天气. 采用AQI数据分析此次大气重污染过程的时、空演变特征,并应用NCEP(美国国家环境预报中心)再分析资料以及地面、小球探空数据,分析了主要天气型演变、边界层及上空的风场、气象条件特征,以研究此次秋季重污染天气的气象成因和形成过程. 结果表明:①华北、东北是此次污染最为严重的地区,其域内各城市持续数日的污染演变可分为AQI显著上升、持续高值、下降3个阶段. ②在AQI上升阶段(10月6—8日),受大陆高压控制,东部地区出现较弱地方风场和偏南风输送风场,风速在0～2 m/s,相对湿度在22%～86%,3 000 m逆温显著利于污染物积累. ③在持续污染阶段(10月8—11日),海上高压滞留,再加上台风“凤凰”北上阻挡大陆高压影响,使东部地区出现持续4 d的偏南风、偏东风弱风场,风速在1～4 m/s,相对湿度为57%～96%,造成严重污染. ④在AQI下降阶段(10月11—12日),后续大陆高压南下,前部冷锋利于污染物清除,风速达到6 m/s,是AQI降低的主要天气背景场. 因此,持续出现的稳定天气形势是导致此次中国东部重污染天气的主要气象原因.      

利用大型土柱自然淋溶条件下研究土壤重金属的迁移及形态转化

为研究不同重金属在土壤中的迁移和形态转化,通过分层填装土柱,在土柱0~5 cm深度范围内添加Pb、Ag、Bi、In、Sb和Sn等重金属污染土壤,并在自然条件下淋溶4 a,分析各重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的迁移速率及其形态组成. 结果表明:①在>30 cm深度范围内,红壤、潮土和黑土中各重金属质量分数与其相应本底值相比变化不大;与试验前土壤相比,砂土整个剖面中6种重金属质量分数均较高. ②6种重金属在4种土壤中的残留率表现为砂土<潮土<黑土<红壤;对于0～10 cm土壤中Pb的残留率,在潮土中大于Ag和Sb,在黑土中大于Ag,在红壤中大于In,在砂土中则大于Sn. ③模拟试验后残留在土柱中的重金属主要分布在土壤表层(0～30 cm),而深层(>30 cm)较少;6种重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的残留率平均值分别为98.0%、65.1%、65.9%和56.5%. ④与添加污染土壤之前相比,试验后土壤中残渣态等稳定形态重金属质量分数较低,其中Pb、In和Sb均以碳酸盐结合态和有机金属络合态为主,Ag和Sn分别以有机金属络合态、双氧水可提取有机结合态和有机金属络合态、无定形铁锰氧化物结合态为主,而Bi则以碳酸盐结合态和双氧水可提取有机结合态为主. 结果显示,红壤中Pb的迁移风险较低,潮土和黑土中Ag、Sb的迁移风险较高,而砂土中Sn和Sb的迁移风险需要格外关注.      

北京大气降尘中微量元素的空间变异

在北京市六环内均匀布点采集了城市核心区、城市扩展区、近郊区的大气降尘.对降尘中14种稀土元素(Y、Pm除外)以及Cr、Co、Mo、Cd、Pb等5种重金属元素的化学特征进行统计分析,并结合判别分析和Spearman相关分析方法阐释了影响各区域空间变异的主要元素.最后利用三角图解法揭示空间差异的成因.结果表明,各元素含量在空间上具有明显的阶梯变化,Cr、Mo、Cd、Pb含量沿城市核心区向近郊区方向呈递减趋势,Co与14种稀土元素含量的梯度变化特征则恰好相反,由市中心向外围郊区呈递增趋势.轻稀土富集程度表现为城市核心区>城市扩展区>近郊区,Eu亏损程度相反.Mo、Co、Pb元素可用来表征区域降尘的空间差异(68.2%).LaCeSm三角图解表明北京降尘主要来源于壳源物质.PbCoMo和CrCoMo三角图解可以很好地解释不同污染源贡献程度的差别是造成降尘中微量元素在空间尺度上的差异的原因.近郊区降尘受到土壤扬尘、燃煤的影响较大.城市核心区降尘主要受到交通排放的影响.城市扩展区处于过渡带,降尘受到交通、燃煤、土壤扬尘等的影响作用居中.     

赣南某钨矿区土壤重金属污染状况研究

为研究钨矿区土壤重金属的污染现状,采集尾矿堆积区土壤样品,用ICP-MS测定土壤重金属(Cr、As、Mn和Pb)含量,采用Kriging插值法分析土壤重金属的空间分布特征,并分析测定土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性.结果表明土壤重金属的浓度均值高于背景值,Cr、As、Mn、Pb的均值分别是土壤背景值的2.26,3.06,1.85和2.59倍.空间分析表明Mn和Pb间两种元素具有较为相似的分布,Cr、As、Mn和Pb 4种重金属的空间分布相关性强,且呈条带状分布.土壤酶活性结果进一步验证重金属的污染状况,土壤酶活性低于对照样,土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶分别是对照的7%~93%和5%~86%、11%~90%.逐步多元回归法分析表明,在Cr、As、Mn、Pb复合污染条件下,矿区土壤不同酶活性表现出抑制或者激活作用,但各重金属元素对不同的酶活性的影响系数是不一样的,蔗糖酶对复合重金属污染最为敏感. 主成分分析表明土壤酶活性的指标能较好地反映钨矿矿区土壤重金属复合污染状况.     

春季和夏季辽东湾表层沉积物中重金属的分布及来源

为研究辽东湾表层沉积物中重金属的分布特征及其来源,于2013年5月(春季)和8月(夏季)在辽东湾设置38个采样点,采集表层沉积物样品,测定6种典型重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As)的质量分数,并采用相关性、主成分及聚类分析对重金属来源进行研究. 结果表明:春季和夏季辽东湾表层沉积物中w(Cu)、w(Pb)、w(Zn)、w(Cd)、w(Hg)、w(As)平均值分别为28.77、26.62、108.89、0.50、0.03、12.09 mg/kg和26.05、24.22、71.93、0.22、0.05、11.03 mg/kg;单因子方差分析结果表明,w(Cu)、w(Zn)、w(Cd)、w(Hg)在春季和夏季有显著差异,w(Pb)、w(As)无差异. 重金属高值区春季主要分布在辽东湾北部西侧小凌河口外至葫芦岛以南海域,夏季主要分布在北部河口及鲅鱼圈、金州湾附近,低值区均位于辽东湾中部海域. 春季辽东湾表层沉积物重金属的来源主要包括有机质络合、海上活动、工业排污入海与河流所携带的工业和生活污水,夏季来源主要包括海上活动、工业排污入海、河流携带的工业和生活污水以及地表径流. 所调查的38个采样点重金属在污染程度上可分为3类,其中Cu、Zn、Hg和As属轻度污染,Pb属中度污染,Cd为严重污染;整体空间分布特点为西部和北部近河口区域重金属质量分数偏高,中部远河口海域较低.      

辽东湾表层沉积物重金属生态风险及预警

为对辽东湾表层沉积物重金属的潜在生态风险进行定量评价及预警分析,根据2012—2015年每年8月的调查数据,计算了6种重金属元素（cu、PB、ZN、CD、HG和AS）的IGEO（地累积指数）、rI（综合潜在生态危害指）和IGE（生态风险预警指数）．　结果表明:2012年和2013年辽东湾表层沉积物重金属元素的IGEO由大到小顺序为AS>CU>ZN>PB>CD>HG,2014年为AS>CU>ZN>PB>CD>;2012—2014年辽东湾表层沉积物重金属污染区域主要位于北部河流入海口海域、葫芦岛周边海域．　风险分级和预警评价结果显示,各重金属元素的ＥＲＩ（单项潜在生态危害指数）平均值均小于40,rI均小于150,处于低潜在生态风险状态;辽东湾所有采样点中,2012年有5.6%的采样点处于2级生态风险等级（O　eR≤1.0）,属生态风险预警级别,94.4%的采样点处在生态风险无警级别,2013—2014年所有采样点均处于生态风险无警级别．　对辽东湾生态环境具有潜在危害的元素是CD、aS和HG,辽东湾表层沉积物中AS、ZN、CD在部分采样点已达到生态风险预警级别,应加大对该海域的环境监测力度．      

Catalytic activity of noble metal nanoparticles toward hydrodechlorination: influence of catalyst electronic structure and nature of adsorption

In this study, stabilized Pd, Pt and Au nanoparticles were successfully prepared in aqueous phase using sodium carboxymethyl cellulose (CMC) as a capping agent. These metal nanoparticles were then tested for catalytic hydrodechlorination toward two classes of organochlorinated compounds (vinyl polychlorides including trichloroethylene (TCE), tetrachloroethylene (PCE), and alkyl polychlorides including 1,1,1-trichloroethane (1,1,1-TCA), and 1,1,1,2-tetrachloroethane (1,1,1,2-TeCA)) to determine the rate-limiting steps and to explore the reaction mechanisms. The surface area normalized reaction rate constant, k_SA, showed a systematic dependence on the electronic structure (the density of states at the Fermi level) of the metals, suggesting that adsorption of organochlorinated reactants on the metal catalyst surfaces is the rate-limiting step for catalytic hydrodechlorination. Hydrodechlorination rates of 1,1,1-TCA and 1,1,1,2-TeCA agreed with the bond strength of the first (weakest) dissociated C-Cl bond, suggesting that C-Cl bond cleavage, which is the first step for dissociative adsorption of the alkyl polychlorides, controlled the catalytic hydrodechlorination rate. However, hydrodechlorination rates of TCE and PCE correlated with the adsorption energies of their molecular (non-dissociative) adsorption on the noble metals rather than with the first C-Cl bond strength, suggesting that molecular adsorption governs the reaction rate for hydrodechlorination of the vinyl polychlorides.