2000—2016年珠海市酸雨变化特征及酸雨概念模型

为评估我国酸雨控制效果与发展趋势,利用2000-2016年东亚酸沉降监测网（EANET）的监测数据及同步气象资料,研究了珠海市酸雨变化特征及EANET中国网所有4个城市（珠海、厦门、重庆、西安）的城市降水化学组分特征.利用HYSPLIT后向轨迹聚类和潜在源区PSCF分析方法,研究了珠海市降水气团和酸雨来源,建立了珠海市酸雨概念模型.结果表明：①珠海市酸雨日数与频率呈先增后减趋势,2008年后珠海市酸雨污染程度明显改善,我国酸雨控制效果明显.②沿海城市（珠海、厦门）与内陆工业城市（重庆、西安）降水离子组分区别明显,内陆工业城市酸雨受碱性颗粒物影响较大.③沿海城市（珠海、厦门）酸雨为硫酸-硝酸混合型;内陆工业城市（重庆、西安）酸雨以硫酸型为主,近年有向硫酸-硝酸混合型转变的趋势.④综合酸雨降水HYSPLIT后向轨迹聚类分析与PSCF潜在源区分析结果可建立酸雨概念模型,有助解释酸雨成因.珠海市强酸雨主要受珠海市外的珠三角地区污染物输送影响.     

一硫代砷在针铁矿上的吸附及影响因素

以一硫代砷酸盐(monothioarsenate, MTA)为研究对象,查明其在针铁矿上的吸附特征,分析砷酸盐、亚砷酸盐、胡敏酸(humic acid,HA)、硝酸盐和磷酸盐对针铁矿吸附MTA的影响并识别作用机制.结果发现:①当溶液中仅有一种砷形态时,MTA、砷酸盐和亚砷酸盐在针铁矿上的吸附平衡时间分别为8、 2和4 h,吸附过程均符合假二级动力学模型,平衡吸附量(q_e)分别为2 129.851、 3 291.838和1 788.767mg·kg~(-1);当溶液中两种砷形态(砷酸盐与MTA,或亚砷酸盐与MTA)共存时,MTA在针铁矿上的吸附过程仍符合假二级动力学模型,但q_e显著减少,分别为1 236.941mg·kg~(-1)和1 532.287mg·kg~(-1),主要原因是砷酸盐和亚砷酸盐均能与MTA竞争吸附位点.②MTA在针铁矿上的q_e随着HA浓度(10～50 mg·L~(-1))的增加而逐渐降低,因为HA大量的官能团抢占了针铁矿表面吸附点位,从而抑制了MTA的吸附;③当溶液中添加磷酸盐时, MTA、砷酸盐和亚砷酸盐在针铁矿上的q_e显著降低,分别为492.802、 815.782和303.714mg·kg~(-1),这是因为P与As存在竞争性吸附;当添加硝酸盐时,溶液中电子受体数量和Eh增加从而使得3种砷形态的q_e均增大,分别为2 211.030、 3 444.023和1 835.537mg·kg~(-1).     

TA修饰GO-ZIF复合纳滤膜对染料MB的去除

采用层层自组装法,在氧化石墨烯（GO）中原位生长ZIF-8,GO-ZIF复合纳滤膜中的GO层间距被成功扩大.通过单宁酸（TA）的修饰,GO-ZIF-TA复合纳滤膜的渗透通道被进一步优化以提高通量和抗污染性能.采用SEM、XRD、FTIR等对复合膜材料进行表征和死端过滤对膜性能进行测试.GO-ZIF复合纳滤膜过滤50 mg·L^-1甲基蓝（MB）时水通量达到40.01 L·m^-2·h^-1,是GO膜水通量的2.4倍,其MB截留率为92.63%.采用TA对GO-ZIF复合纳滤膜进一步改性优化,得到的复合纳滤膜过滤MB时水通量达到47.09 L·m^-2·h^-1,并保持92.13%的MB截留率.TA沉积使膜表面更光滑并改善膜的亲水性,GO-ZIF-TA复合膜表现出良好的抗污染性.     

DOM不同相对分子质量组分在无机矿物上的吸附及其对卡马西平吸附的影响实验

为探究溶解性有机质(DOM)不同相对分子质量组分在矿物质上的吸附特征及其与药物和个人护理品(PPCPs)类污染物的结合作用对两者吸附过程的影响,以卡马西平作为目标污染物,用商用腐殖酸制备DOM,以石英砂代表无机矿物,开展吸附实验,并采用透析实验和红外光谱表征等手段,探讨了不同相对分子质量腐殖酸(HA)的结构特征及其与卡马西平(CBZ)的结合作用对HA或CBZ在固相介质上吸附作用的差异及产生机制.结果表明,大分子量HA有更多的羟基、芳香烃和脂肪烃,以疏水物质为主;而小分子量HA有更多的醇和羧基,以亲水物质为主.HA与CBZ的结合主要通过CBZ的氨基与小分子量HA中极性官能团的结合,以及CBZ疏水基团与大分子量HA中脂肪族与芳香族的疏水作用.CBZ与HA之间的相互作用对腐殖酸或卡马西平的吸附产生明显差异.当CBZ不存在时,石英砂主要通过疏水作用结合HA中疏水性大分子或与HA的羟基、羧基等发生交换配位反应,且石英砂更倾向于吸附HA中的脂肪性及疏水性大分子组分.当CBZ存在时,石英砂转而吸附HA中的小分子量部分,且HA在石英砂上的最大吸附量减小.当HA不存在时,CBZ可通过疏水作用,范德华力和极性相互作用使其在石英砂上有一定量的吸附.加入HA后,石英砂吸附增加的CBZ归因于部分HA分子与CBZ结合后共吸附或累积吸附于石英砂上.     

直流电场强化活性污泥法处理木质素废水的效能、污泥特性及群落结构研究

以溶解态木质素模拟废水为研究对象,考察了不同直流电场条件下活性污泥反应器(R1,无电流,悬浮污泥)、电极生物膜反应器(R2,电流I=10~60 mA,无悬浮污泥)与电极生物膜-活性污泥反应器(R3,I=10~60 mA,悬浮污泥)中木质素废水的处理效能、污泥生理特性(活菌比、木质素过氧化物酶(LiP)、三磷酸腺苷(ATP)等)、细胞膜磷脂脂肪酸组成及微生物群落结构的差异.结果表明:相同的外加电流下,R3的木质素去除率均高于R2(p0.05),其中,30 mA时达到最大值30.19%±0.47%,分别为R1、R2木质素去除率的2.01倍和1.46倍.反应器R2在20~40 mA时的总氮去除效果最好,达到71.96%±5.79%.分析R1、R3悬浮污泥发现,外加电流升高不改变悬浮污泥的活菌比(p0.05),木质素去除率受LiP酶活影响不大;与低电流(10~30 mA)相比,高电流(40~60 mA)下悬浮污泥中C15∶0 ANTEISO的含量降低,长链磷脂脂肪酸(C19、C20)的相对含量增加;R3悬浮污泥中Flavobacterium、Pseudomonas和Janthinobacterium等可降解木质素的菌属在10 mA外加电流的刺激下相对丰度均最高.在电极微生物方面,与R3相比,R2阴极微生物中具有反硝化能力的Methyloversatilis成为优势菌属,阳极微生物中存在更多具有电子传递能力的菌属(Pseudomonas、Ralstonia).冗余分析(RDA)表明,悬浮污泥中Mycobacterium(降解木质素的好氧细菌)丰度与电流(I)显著正相关(p0.05),与不饱和脂肪酸(UFA)显著负相关(p0.05).     

粤北大宝山AMD水-表层沉积物的重金属分布特征及其影响因素

粤北大宝山铁铜多金属矿床的尾矿富含硫化物矿物,在化学和生物氧化作用下,产生pH5的酸性矿山废水(AMD).本文对大宝山槽对坑、铁龙AMD的10个采样点的表层沉积物进行物相和微观形貌分析,测定水样和表层沉积物中Pb、Cu、Mn、Cr等重金属离子的含量,讨论pH与次生矿物对重金属元素在水-表层沉积物分布差异的影响.结果表明:AMD的表层沉积物的次生矿物主要由铁、锰的氢氧化物、铁矾类矿物、羟氧硫铅矿和偏砷酸氢铁矿组成,其中含铁次生矿物具有一定的空间演化特征.水-表层沉积物的重金属浓度空间分布差异主要受pH和次生矿物组合控制.水的重金属含量总体是随着pH的降低而增大,且Pb、Cu、Mn具有显著相关性.羟氧硫铅矿是Pb的主要沉淀方式;水钠锰矿的析出沉淀影响Mn、Pb、Cu的沉降率;水铁矿、针铁矿、施威特曼石控制低pH环境中Cu的沉降行为;针铁矿、黄钾铁矾、施威特曼石是水溶液中Cr的强力清除剂.     

多硫化钙对铬污染土壤处理效果的长期稳定性研究

稳定化修复技术逐渐成为我国现阶段重金属污染土壤修复的主要技术,其修复后验收主要通过分析土壤重金属的浸出浓度来评价修复效果,然而该验收指标未反映土壤重金属在不同情景下的长期稳定性.本研究以经稳定化药剂多硫化钙(CPS)处理前后的某电镀厂铬(Cr)污染土壤为对象,开展多pH浸出、模拟酸雨淋溶、冻融循环和干湿交替作用下土壤重金属Cr的长期稳定性研究.结果表明:在多pH浸出实验中,稳定化处理后达标土壤(CPS-D-3)在pH大于6.92时,Cr(Ⅵ)浸出浓度大于0.05 mg·L~(-1).在整个试验模拟酸雨淋溶作用的过程中(30年),稳定化处理可以有效抑制Cr向环境中释放,CPS-D-3中的总Cr和Cr(Ⅵ)的累积释放量比未经稳定化处理的Cr污染土壤(CPS-D-1)分别显著减少了91.86%和99.61%.在冻融循环的过程中,稳定化处理可有效降低土壤中浸出总Cr的含量.经过15次干湿交替后CPS-D-1和CPS-D-3分别比未经过干湿交替作用时浸出总Cr浓度减少了99.96%和96.88%.多pH浸出试验可以作为检验土壤安全的较为敏感的指标,冻融循环、模拟酸雨淋溶和干湿交替评估方法可协助评价重金属的长期稳定性.     

UV强化草酸络合Fe2+活化过硫酸盐氧化苯胺研究

采用UV强化草酸络合Fe2+活化过硫酸钠(PS)氧化降解苯胺,研究了UV光照促进苯胺降解的作用机制,考察了pH、草酸浓度和UV光照强度对PS活化及苯胺降解的影响.结果表明,引入UV光照后,草酸络合Fe2+活化PS体系中的PS活化率和苯胺降解率分别提高了68%和41%.在该过程中,UV可通过光解或光电离水分子产生·OH、促进发生光化学Fenton反应、直接活化PS等作用机制降解苯胺,但通过光化学反应促进Fe2+循环转化是提高PS持续活化效果和苯胺去除的首要作用机制;中碱性及强酸性环境因不利于Fe(C2O4)3-3形成,会对PS活化过程产生抑制,但当初始pH为7和9时,由于PS活化分解促进反应体系pH下降,PS活化及苯胺降解均取得较好效果;草酸浓度的增加有利于PS活化,但当草酸浓度高于2.5 mmol·L~(-1)时,会对SO·-4产生强烈竞争,导致苯胺降解率出现下降;增加UV光照强度能显著促进PS活化和苯胺氧化去除,当UV光照强度达到117μW·cm-2时,反应150 min后,PS的分解率和苯胺的去除率均可达到100%.     

模拟酸雨对福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响

为阐明酸雨对水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响,以福州平原水稻田为研究对象,在早稻和晚稻生长期中,设置对照(CK)、模拟pH=2.5、pH=3.5、pH=4.5酸雨处理,对酸雨影响下福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量进行了测定与分析.结果表明,酸雨作用下早、晚稻土壤有机碳(SOC)含量介于13.40～20.17 g·kg~(-1),与土壤全氮(TN)含量显著正相关(p0.01);各处理下早稻田SOC含量均低于晚稻田,且早稻田土壤各处理间SOC含量差异不显著(p0.05),其中,晚稻CK、pH=2.5和pH=3.5处理的SOC含量与早稻差异显著(p0.05),酸雨处理均高于CK(p0.05).早、晚稻土壤Ca-SOC含量介于0.31～0.42 g·kg~(-1),早稻期间pH=2.5处理中Ca-SOC含量与其他处理差异明显(p0.05).早、晚稻土壤Fe(Al)-SOC含量介于2.90～4.64 g·kg~(-1),早稻各处理间差异不显著(p0.05),而晚稻各处理间差异显著(p0.05).相比之下,晚稻残渣态-SOC含量显著高于早稻(p0.05),酸雨处理显著高于CK(p0.05),且pH=2.5处理含量最高,均值为(15.21±0.37) g·kg~(-1),而早稻各处理残渣态-SOC含量差异不显著(p0.05).此外,早、晚稻SOC与Fe(Al)-SOC、残渣态-SOC之间均具有显著正相关关系(p0.01),早稻残渣态-SOC、晚稻Fe(Al)-SOC与土壤TN显著正相关(p0.01).综上所述,酸雨通过提高晚稻SOC和Fe(Al)-SOC含量,进而增强土壤碳库稳定性,促进有机碳的积累.     

石羊河流域多水体酸根离子特征及影响因素

2014年7月~2015年6月在石羊河流域采集降水、地表水及地下水样品,使用离子色谱仪分析获取样品主要酸根离子含量,研究石羊河流域不同水体酸根离子特征、季节分异及其影响因素.结果显示：石羊河流域不同水体均呈弱碱性,酸根离子组成以SO₄^2-和HCO₃^-为优势离子,分别占酸根离子总量的38.68%和33.49%;不同季节水体酸根离子浓度差别较大,春季水体中酸根离子浓度最高,夏季最低,地下水季节变异小于地表水;地表水和地下水的酸根离子浓度都呈现出从上游到下游递增的规律,地表水酸根离子浓度大大低于地下水.碳酸盐的风化及蒸发岩溶解是酸根离子的主要来源,人类活动对石羊河流域水体已造成轻度污染.