上海市土壤氟含量风险管控限值探讨

受工业活动影响,上海市典型工业区表层土壤氟中位值普遍高于"七五"背景值。针对工业企业场地土壤氟化物高值现象,目前仍缺乏相关的管理标准体系,且基于总量的评估分析方法已无法满足日益增长的精细化管理需求。详细梳理了国内外氟化物相关标准体系,并对上海市土壤氟限值进行了探讨。基于上海市典型工业场地特征参数计算得到的土壤氟化物筛选值高于上海市土壤"七五"背景值,与上海市工业场地调查得到的土壤氟化物高值基本持平;第一类、第二类用地的氟化物筛选建议值分别为1 980、10 000 mg/kg。与氟化物相比,水溶态氟化物是影响作物体内氟含量的重要因素,且在淋溶等作用下会对地下水安全构成威胁。考虑到水溶态氟化物的环境行为与风险,建议针对农田土壤开展水溶性氟化物含量限值研究。     

派河清水廊道表层沉积物中磷的赋存形态特征及其环境指示意义

沉积物磷的赋存形态是河流内源释放的关键控制因素之一。以“引江济淮—江淮沟通”段清水廊道——派河为研究对象,分别测定了派河表层沉积物中总磷、无机磷和有机磷含量,并采用分级提取法分析了有机磷赋存形态,包括活性有机磷(labile organic phosphorus, LOP)、中活性有机磷(moderately labile organic phosphorus, MLOP)和非活性有机磷(nonlabile organic phosphorus, NOP),进一步探讨了不同磷形态的空间分布特征。结果表明:派河表层沉积物中总磷含量为471.17~1509.58 mg/kg,无机磷含量为421.83~1325.17 mg/kg,有机磷含量为103.29~221.79 mg/kg;派河沉积物各形态有机磷含量大小顺序总体上为NOP>LOP>MLOP,其中MLOP和NOP含量均表现为下游河段含量显著高于中上游河段(P<0.05)。同时,有机磷的赋存形态与沉积物的理化性质相关,NOP与阳离子交换量呈显著正相关(P<0.05);MLOP和NOP均与LOI(loss on ignition)呈显著正相关(P<0.05),表明沉积物中有机质含量和CEC可能会影响沉积物中有机磷的赋存形态。研究结果表明,“江淮沟通”工程的实施可能引起沉积物中磷的内源释放,建议工程实施后应在削减外源输入和内源控制的基础上加强流域生态监测,实施流域智慧管理等措施。     

含砷矿区河流沉积物粒径组成及砷赋存特征

矿区河流沉积物是重金属污染物的迁移载体。研究了某含砷矿区河段沉积物砷含量分布、赋存形态及粒径对沉积物中砷水力传输的影响机制。结果表明:矿区河流沉积物中砷污染问题突出;沉积物颗粒大小不仅影响砷在沉积物组分中的分配与赋存形态,还会影响水环境中砷的传输。在矿区上游和中上游河段,沉积物均以粗砂、中砂组分为主,上游河段沉积物中砷含量为18.53 mg/kg,主要来源于原生矿物,以结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态等稳定形式存在。中上游河段沉积物中砷含量达到3492 mg/kg,主要来源于采矿活动导致矿石中砷的氧化溶出和部分原生矿物,粗砂、中砂组分(73.90%)中砷以弱结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态为主,分别占总砷含量的83.71%和83.82%,细砂、极细砂、粉砂中砷主要以专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态存在,分别占总砷含量的58.72%、58.51%和73.10%。在距离矿区2,4 km处的中游、下游河段沉积物砷含量仍有371,247 mg/kg,以细砂、极细砂、粉砂为主,其中专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态砷是主要形态;沉积物<0.25 mm(细砂、极细砂、粉砂)组分中砷含量是粗砂组分的1.5倍,<0.25 mm细颗粒沉积物对砷的水力传输起主导作用。因此,应加强废弃含砷矿区河流生态治理和水土保持,防止细泥沙入水;同时,加强下游河段沉积物生态疏浚和修复治理,防止沉积物中砷的再释放。     

腐植酸对李氏禾-红壤处理系统中铬赋存形态、微生物群落及酶活性的影响

研究了不施加和施加10g/kg腐植酸后,李氏禾(Leersia hexandra Swartz)-红壤处理系统中基质和李氏禾体内铬赋存形态、微生物群落数量及酶活性的变化。结果表明:施加腐植酸后,基质中以残渣态铬为主;李氏禾茎叶中以残渣态铬为主,根中则以盐酸提取态铬为主。腐植酸能显著促进细菌、真菌和放线菌生长繁殖,3大菌群数量最大值分别为6.76×107,4.48×107,7.71×107CFU/g。酶活性分析表明,施加腐植酸有利于提高蔗糖酶、碱性磷酸酶活性,降低过氧化氢酶和多酚氧化酶酶活性。相关性分析表明,多酚氧化酶和过氧化氢酶活性均与细菌数量和腐植酸浓度呈负相关,细菌、真菌和放线菌数量与腐植酸浓度呈正相关。3大菌群数量均与基质残渣态铬含量呈正相关。蔗糖酶与基质和李氏禾体内铬形态含量均呈负相关;多酚氧化酶活性与李氏禾体内大部分铬形态含量呈正相关。     

电镀污泥中重金属溶出动力学及其在土壤中的归趋

电镀污泥是电镀工业中重金属的"汇",在降水的作用下可能向环境释放大量的重金属.本文通过连续浸出实验和动力学拟合探究了电镀污泥中重金属的溶出特性,并分析了重金属在土壤中的吸附、迁移转化及淋出行为.结果表明,在淋溶初期,重金属从电镀污泥中大量释放,且土壤中Cr （Ⅵ）、Ni的淋出浓度分别高达0.102、0.222 mg·L^-1.淋溶后,表层土壤中Ni、Cu的总量及可交换态/碳酸盐结合态含量均显著增加;由于专性吸附作用,Cu的铁锰氧化物结合态含量也大量增加,Cu在土壤中的吸附率高达89.32%~97.67%,降低了其从土壤中的淋出风险.Cr、Ni、Cu更易在红壤中发生吸附并转化为稳定的有机结合态,降低了重金属的潜在迁移性;相应地,电镀污泥中释放的Cr、Ni、Cu在栗钙土中具有较高的淋出风险.     

铈改性水葫芦生物炭对磷酸盐的吸附特性

本研究通过共浸渍-热解法开发了一种铈改性水葫芦生物炭吸附剂（Ce-BC）,用以去除实际废水中的磷酸盐,考察了Ce-BC投加量、废水pH值、反应时间及共存的竞争性离子对吸附过程的影响.结果表明,当Ce-BC投加量为0.4 g·L^-1,初始磷酸盐溶液pH值介于3~10时,Ce-BC对磷酸盐的吸附性能最佳,最大吸附量达到35.00 mg·g^-1.Ce-BC对磷酸盐的吸附过程符合准二级动力学模型,并能在1 h内达到98%的磷酸盐去除率,吸附速率快.此外,Ce-BC具有较高的抗阴离子干扰能力,且具有良好的再生性能,Ce-BC经过4次再生后仍能保持90%以上的初始吸附效率.场发射扫描电镜-能量色散光谱（FESEM-EDS）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射光谱（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等表征结果表明,Ce-BC对磷酸盐的吸附机制主要包括配体交换和内球络合.本研究制备的Ce-BC吸附剂,可以有效去除及回收实际生活污水中的磷酸盐,在避免水体富营养化的同时实现磷资源的回收利用.     

矿渣基改性剂对城市污泥重金属稳定化

以城市生活污泥为研究对象,采用矿渣基改性剂在不同投加量和养护时间条件下对其改性,并通过重金属的稳定效率及形态变化分析和评价污泥中Cr、Cu、Zn、Pb、As和Cd等重金属的固化效果.结果表明：随养护时间或投加量的增加,重金属稳定效率不断提升,在养护14 d后,改性剂的投加量为50%时达到最大,其中Cu最高为69.62%,Cr最低为48.68%,且皆在投加量为5%~20%时增长最快.通过对投加量、养护时间和稳定效率回归分析,发现Cu的拟合相关系数最高为0.97,改性剂的掺量与养护时间两个影响因素相互作用极强,对重金属稳定效率的增加均有显著的影响.此外,污泥改性后Pb和As以残渣态为主;Cu和Cr以可氧化态和残渣态为主;Zn和Cd以可还原态和可提取态的形式为主.随养护时间或投加量增加,各重金属的残渣态有7%~86%的增加,这表明矿渣基改性剂可有效固化污泥中重金属,使污泥等固体废物再利用.     

低温驯化对自养脱氮颗粒污泥功能活性与菌群结构的影响分析

低温驯化是提高部分亚硝化-厌氧氨氧化（PN/A）组合工艺低温脱氮效能和运行稳定性的有效方法.为探究低温驯化对污泥特性的具体影响,本文从温度敏感性、颗粒外观形态、胞外聚合物（EPS）组成和微生物群落结构等方面,对中高温培养（30℃）和低温驯化（15℃）PN/A颗粒污泥之间的差异性进行了分析.反应热力学的研究结果表明,驯化污泥（G_L）在低温区（10~20℃）的脱氮性能较中高温培养污泥（G_H）有了显著提高,总无机氮去除的表观反应活化能（E_a）降低了28.4%.与G_H相比,G_L的平均粒径减小了25.8%,EPS含量增长了16.6%,颗粒的沉降性能明显下降.由高通量测序结果可知,G_L具有更高的菌群多样性,同时,污泥中好氧氨氧化菌（Nitrosomonas）与厌氧氨氧化菌（Candidatus_Kuenenia）的丰度比值（0.04）远小于G_H的0.34.这意味着颗粒污泥在低温环境中对慢速生长自养菌仍具有较强的截留能力.上述发现为解析PN/A污泥在低温条件下的自适应机制,推动组合工艺的工程化应用提供了重要参考.