机械力活化固硫灰固化处理生活垃圾焚烧飞灰

为实现城市生活垃圾焚烧飞灰的安全处理,通过机械力化学法活化循环流化床燃煤固硫灰,探讨了球磨样品制备固化体的参数。并采用X射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）手段对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化机制进行了研究。结果表明,当垃圾焚烧飞灰掺加比为60%,球磨转速为600 r·min-1,球磨时间为5 h,养护温度60 ℃时的固化体28 d和56 d抗压强度分别达到15.6 MPa和17.9 MPa,采用原子吸收光谱仪（AAS）测得固化体中Zn、Pb、Cu、Cd和Cr重金属浸出量均低于GB 5085.3-2007规定限值。XRD和FTIR表征结果表明,在水化过程中,该混合体系生成了水化硅酸钙（C—S—H）、斜方钙沸石和钙矾石（AFt）等水化产物,并且C—S—H凝胶可通过物理包裹的形式固化垃圾焚烧飞灰中重金属;斜方钙沸石和钙矾石以化学吸附的方式使垃圾焚烧飞灰中的重金属离子达到固化/稳定化效果,实现了垃圾焚烧飞灰中重金属的安全处理。     

双室微生物燃料电池重金属毒性传感器的研制

构建了双室微生物燃料电池（double microbial fuel cells,DMFC）型毒性传感器分别对Cr（Ⅵ）、Cd2+、Cu2+、Zn2+进行在线检测研究。通过对反应器进行优化,确定DMFC在外电阻为1 000 Ω时达到最大功率密度;外循环速率为0.933 4 mL·min-1时反应器运行较稳定。在最优条件下,通过监测铜离子来确定检测时间为60 min,清洗时间为10 min。在以上条件下进行重金属检测,结果表明4种重金属的检测范围分别为0.3~10、0.4~10、40~160、15~80 mg·L-1。抑制率可以用来验证反应器的可行性,检测范围内抑制率与重金属浓度呈现一定的线性关系,其相关系数分别为0.959 7、0.979 5、0.944 1、0.936 6。并可得到相应的线性方程,这些方程可用于验证DMFC-传感器的稳定性。选取检测范围内的浓度进行验证,结果表明4种重金属的相对误差均小于11%,传感器相对稳定并可长期运行。     

不锈钢尾渣重金属回收工业实验与应用

为降低堆存不锈钢尾渣重金属浸出危害和生产钢渣肥料,进行了重金属湿法回收工业实验。实验结果表明,金属品位和综合回收率可达到86%、95%;Cr、Ni平均回收率可达到90%。将研究成果运用到山西太钢不锈钢尾渣处理工程实践上,取得了良好的效果。通过对工艺流程和调试过程的介绍,从重金属矿物相组成和分选机理入手,分析了工艺特点和影响因素,为工艺推广应用提供了参考。     

木质膜耦合聚合物膜的重力驱动膜过滤系统增强水源水中重金属的去除及机制

针对聚合物膜的重力驱动膜过滤系统(gravity-driven membrane filtration system,GDM)对水源水中重金属去除效率低的问题,将其与木质膜(wood membrane,WM)耦合,以环保且廉价的方式提高重金属的去除效率。本研究比较了木质膜耦合聚合物微滤(microfiltration,MF)膜的GDM系统(GDM1)和聚合物微滤膜GDM系统(GDM2)对水源水中重金属的去除效能及机制。与GDM2相比,GDM1系统在木质膜的作用下,其微滤膜(GDM1-MF)上的生物膜更薄并呈现出更疏松的网状结构,因此,膜阻力更低,稳定通量更高。稳定运行后,GDM1系统对水中Fe、Mn和Cu的去除率分别达到67%、43%和59%,均高于GDM2(64%、15%和36%)。这是由于GDM1系统生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量以及—OH和—COOH基团更多,更有利于截留重金属。此外,GDM1-MF中存在更多的锰氧化细菌、酸杆菌门Acidobacteriota和黄杆菌属Flavobacterium,促进了Mn和Cu的去除。本研究为利用GDM系统去除水中重金属提供了新的思路和方法,对推动利用GDM系统处理重金属污染水源水的应用具有重大意义。     

紫外光照凝胶固化-纳米颗粒增强LIBS检测强酸性废水中的重金属

强酸性废水组份复杂,且常规方法难以快速准确地检测其中的重金属,为此建立了基于样品固化预处理和激光诱导击穿光谱(LIBS)快速准确检测强酸性废水中重金属的方法。结果表明：在紫外光照条件下,固化剂丙烯酰胺和丙烯酸受光引发剂(2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮)作用聚合形成相互交联的长链聚合物网络结构,可在广泛的酸度下实现对强酸性废水的快速凝胶固化;同时凝胶表面覆上纳米银颗粒能增强激光对样品表面的烧蚀强度,增强了LIBS光谱强度;LIBS激发的Cu(I) 324.75 nm、Ni(I) 218.64 nm 和Zn(II) 206.12 nm光谱强度与无纳米银颗粒相比得到了显著提高。在优化的固化条件和LIBS系统参数下,紫外光照凝胶固化纳米颗粒增强LIBS对强酸性废水中Cu²⁺、Ni²⁺和Zn²⁺ 重金属的检出限分别为1.489、1.512和 4.886 mg∙L⁻¹。对实际强酸性废水中Cu²⁺、Ni ²⁺和Zn²⁺ 的加标回收测定结果表明,该方法对强酸性废水中重金属分析具有良好的准确性和稳定性。紫外光照凝胶固化-纳米颗粒增强LIBS方法可实现强酸性废水中重金属的快速和精准检测,为强酸性废水中重金属的检测提供新的技术支持。     

污泥生物炭制备吸附陶粒

以城市污泥热解产生的生物炭(BC)与高岭土(KL)为原料制备吸附陶粒(SKC),研究其对环丙沙星(CIP)的吸脱附性能,开展吸附动力学和等温吸附特性研究,结合形貌、孔结构、物相组成、表面电位探讨其吸附机制,利用TCLP法研究重金属浸出特征.结果表明BC与KL以6∶4的质量比混合造粒,经1 050℃烧结5 min得到的SKC对CIP有明显的吸附效果,去除率达65.34%;SKC对CIP的吸附符合二级动力学模型,在不同质量浓度下的吸附特性适用于Freundlich等温吸附模型,吸附过程同时存在物理和化学吸附.SKC具有良好的孔隙结构,物相组成以硅铝氧化物、铁氧化物和金属磷酸盐为主,既能降低重金属的浸出毒性又具有良好的CIP吸附去除效果,有望为处理废水中高浓度CIP提供一种低成本可回收的吸附材料,也为BC的规模化安全利用提供了新思路.     

广州城市污泥中重金属的存在特征及其农用生态风险评价

分析了广州7种城市污泥中Zn、Cu、Pb、Cr、Mn、Ni的含量,研究了其中5种污泥中重金属的形态特征,并利用地累积指数（Igeo）和潜在生态危害指数法（RI）对污泥农用过程中重金属的潜在生态风险进行了综合性评价. 结果表明,广州不同来源城市污泥中Cu、Zn、Mn、Ni含量较高,变化幅度较大,而Pb、Cr含量较低. 除一种污泥中Cu超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准（GB18918-2002）,但所有污泥中重金属含量都超过珠江三角洲耕地土壤均值.不同重金属在不同污泥中的形态分布差异较大. 其中,含工业污水污泥中Cu、Cr还原态占很大的比例,Pb、Fe主要以还原态和残渣态存在;生活污水污泥中重金属主要以可氧化态和残渣态存在,酸可交换态中Mn的比例较高,易还原态中Zn的比例较高;5种污泥中Cu、Zn、Mn潜在迁移性最强.Igeo和RI评价结果表明,污泥中Cu、Zn、Mn是潜在的强生态风险元素,污泥在农用过程中具有一定生态风险性. Igeo和RI用于污泥农用过程中重金属的生态风险评价是可行的,与其它评价方法相比较, RI能更好地反映污泥中重金属对生态环境的综合影响.     

设施菜地土壤重金属累积及影响因素研究

为了解设施菜地土壤重金属累积规律及影响因,通过在全国8个省具有代表性的设施蔬菜产区采集土壤和肥料样品,系统研究了设施栽培年限、肥料施用、土壤性质对设施菜地土壤重金属Cu、Zn、Cd累积量及活度的影响.结果表明:与露天栽培相比,设施条件下随着栽培年限的延长,土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度均呈明显的累积趋势,栽培年限>15a时的设施土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度分别是露天栽培土壤的1.57、2.16、1.67、3.28、1.96、2.00倍.Pearson分析表明设施菜地土壤Cu、Zn、Cd均与土壤SOM呈极显著相关,说明其在来源上较强的相似性,进一步对设施栽培土壤主要投入品中Cu、Zn、Cd含量分析表明,猪粪、商品有机肥及土壤调理剂中Cu、Zn均超过了100mg/kg,Cd超过了1.0mg/kg,且投入量较大,是设施栽培土壤中Cu、Zn、Cd的主要贡献者,而秸秆和部分化肥(如尿素、硫酸钾)中的Cu、Zn、Cd含量均极低,对设施栽培土壤累积贡献微乎其微.pH值和CEC是影响Cu、Zn、Cd在土壤中累积活度的关键因素,其中随着pH值的升高土壤Cu活度表现了先升高后下降的趋势,而土壤Cd活度则表现了持续下降的趋势,仅在pH<6.26时达到了显著相关水平;土壤CEC的升高对土壤Cu活度表现了先下降后升高再下降的趋势,土壤Cd活度表现了先升高后缓慢下降再升高的趋势,而土壤Zn活度仅在CEC<5.83时随着CEC升高表现下降显著线性相关趋势.因此,防止设施栽培土壤Cu、Zn、Cd的累积与污染,选择重金属含量低的肥料和调控土壤理化特性(尤其是pH值、CEC)则是缓解设施栽培土壤重金属累积速率进而确保蔬菜质量安全的有效途径.     

抗生素药物诺氟沙星对锦鲤的毒性效应

为明确抗生素药物诺氟沙星对锦鲤的毒性效应,采用鱼类毒性试验方法,研究了诺氟沙星(Norfloxacin,NFLX)对锦鲤的急性毒性和亚急性毒性效应.结果表明,当NFLX暴露质量浓度达到1 000 mg/L时,NFLX对锦鲤无急性毒性.NFLK暴露15 d,在1 mg/L、5 mg/L、25mg/L和125 mg/L 4个组中,5 mg/L组锦鲤肝脏SOD活性在6d时达到最大(p＜0.01);125 mg./L组MDA含量在15 d时达到最大值(p＜0.01);25 mg/L、125 mg/L组锦鲤肝脏中MDA含量与暴露时间呈正相关,相关系数分别为0.938 1、0.953 5.各组GST活性和GSH质量比均受到不同程度的诱导,1 mg/L组NFLX可使鱼肝GST与GSH产生适应性反应;5 mg/L组诱导GST与GSH效应最为显著,呈现“钟形”变化趋势,5 mg/L很可能是NFLX对GST活性和GSH质量比影响的一个阈值或转折点.鱼肝GPT与GOT活性变化表现出一定的相似性,均呈现先升高后降低的变化规律,其中5 mg/L组被诱导效应最为显著(p＜0.01).5 mg/L很可能是锦鲤适应NFLX暴露和机体中生物酶发挥作用的一个转折点.比较上述抗氧化和转氨酶指标的敏感性和稳定性发现,在NFLX作用下,锦鲤肝脏中GST、GSH两个指标对NFLX的反应比SOD、MDA、GPT、GOT灵敏,变化规律稳定,更适合评价水环境中NFLX暴露的毒性效应.     

济源市平原区农田重金属污染特征及综合风险评估

铅锌冶炼区农田重金属污染问题受到广泛关注.本研究通过区域调查和空间分析明确济源市东部平原区农田土壤-小麦重金属污染特征,应用富集因子、潜在生态风险指数法和Monte Carlo模拟方法评估区域土壤重金属生态风险以及小麦Cd和Pb健康风险.结果表明：土壤Cd、Pb、Cu和Zn平均含量分别为1.51、97.1、29.0和79.5 mg·kg^-1,均高于河南省土壤元素背景值.其中74.2%和10.8%的样点Cd、Pb含量分别超过农田土壤风险筛选值,61.3%和40.9%的样点小麦Cd、Pb含量分别超过国家食品安全限量标准.富集因子研究结果表明土壤Cd污染程度最高.高风险区主要分布在西南部、西北部和中东部以铅锌冶炼为主的工业区.健康风险评估结果显示研究区小麦Cd非致癌风险和致癌风险高于国际推荐安全值的概率分别高达27.5%和100%.济源市小麦田Cd、Pb累积显著,需引起当地有关部门足够关注.空间分析与风险评价结果相结合,可以有效辨识高风险区域,进而为研究区污染防治和管控提供理论依据.