湘江株洲段镉污染动态模拟与情景分析

本研究利用美国环境保护局(USEPA)推荐的WASP水质分析模拟软件,对湘江株洲段2009年的镉浓度进行动态模拟,并进行总量控制的情景分析。对水文条件变化和源强变化2种情景下的河道镉浓度进行了预测。结果表明,WASP模型能较好重现镉浓度的时间变化规律。情景分析表明,水文条件和源强条件对镉浓度的影响在霞湾和马家河断面较为明显,且在枯水月份表现得更为明显。     

重金属面源污染模拟及其不确定性分析——以湘江株洲段镉污染为例

基于我国现有的环境数据条件，将复杂的分布式水文、泥沙模拟（采用SWAT模型）与简化的输出系数方法进行有效整合，建立了可实际应用的流域重金属面源污染负荷模型。应用所建模型对湘江株洲段所属汇水区域的镉面源污染进行动态模拟，并进行不确定性分析。模拟结果显示，研究区镉面源污染负荷总量约为2 435kg/a，受污染土壤对于镉面源负荷量贡献率达657%。土壤侵蚀过程对研究区的面源污染过程起控制作用，因此，土壤污染防治和水土保持是该区域镉面源污染管理的关键。土壤污染程度高且易侵蚀的地区（如清水塘工业区及其邻近地区）是防治的重点区域，而每年的4月和5月是防治的重点时期。不确定性分析结果显示，超过50%的概率下，研究区镉面源负荷总量处于2 000～3 000 kg/a这一范围，但仍有可能低于1 500 kg/a或高于4 000 kg/a     

湖南蔡家塘森林小流域氮和硫的输入输出特征

以湖南韶山蔡家塘小流域2001～2003年的监测数据为基础,对森林在酸沉降作用下无机氮(NH 4,NO-3)和硫输入、输出的月均通量进行了研究.结果表明,总氮的年输入通量为24～28 kg·hm-2·a-1,主要以NH 4形式(占总输入氮的62%～67%)输入该森林生态系统;年氮输出通量为2～3kg·hm-2·a-1,主要以NO-3形式(占总输出N的83%～98%)输出该森林生态系统.韶山森林年无机氮的滞留量达到22～26kg·hm-2·a-1,其中NH 4占到总氮净截留量的68%～72%.硫的截留量为13～21 kg·hm-2·a-1.高氮沉降导致了一部分氮的输出,但是输出氮仅占到输入氮的8%～9%.有超过90%的氮被生态系统截留.由此可以推断,韶山森林尽管有高氮输入,但是生态系统远没有达到氮饱和状态.     

巯基树脂的合成及对Hg2+的吸附特征

使用聚苯乙烯交联微球为前驱体,经一系列反应合成了一种苯环上含巯基的离子交换树脂(巯基树脂),研究了其对水中Hg2+的吸附特征. 巯基树脂的红外与元素分析结果表明,巯基官能团成功地嫁接到树脂表面,树脂中b(巯基)为2.89 mmol/g. pH对吸附的影响较大,当pH为1时,巯基树脂对Hg2+的吸附量很低,因此,可以用酸洗树脂使其再生. 当pH为2～7时,巯基树脂对Hg2+的吸附量相差不大. 巯基树脂对水中Hg2+的吸附等温线结果表明,温度的升高有利于吸附,吸附量高达14.500 mg/g,且符合Langmuir模型. Hg2+在巯基树脂上的吸附符合准二级动力学方程,对于初始ρ(Hg2+)为1 mg/L的溶液,吸附后最终ρ(Hg2+)可降到0.003 mg/L.      

典型河流表层底泥重金属污染现状与评价

运用Hakanson的生态风险指数法,对湘江株洲段丰、平水期和枯水期采集的72个表层底泥样品进行分析,评价重金属Pb、Zn、Cd、Cr、As及Hg对河流水域的污染程度及其对河流造成的潜在生态风险影响。结果表明:从朱亭断面到白石断面枯水期底泥重金属污染程度较丰、平水期低;底泥疏浚后霞湾断面底泥中的重金属在短时期内得到控制,但是一段时间后重金属污染仍然存在。湘江株洲段各采样断面污染程度排序为:马家河断面>霞湾断面>白石断面>一水厂断面>枫溪断面>朱亭断面。各断面表层底泥总的潜在生态风险程度都达到了重度或者严重的强度。     

施用给水厂残泥对南北方不同类型农田土壤质量的影响

为评估WTR(给水厂残泥)在农业区污染控制领域的土地应用风险,从土壤理化性质、土壤养分含量、有机质活性、微生物生长和土壤酶活性等五方面,考察了不同WTR添加量(w为0%、2%、5%、10%)对3个南北方农田(土壤)(常州水稻田、寿光和天津蔬菜种植区土壤,依次记做常州土壤、寿光土壤和天津土壤)质量的影响.结果表明:①WTR添加后,各土壤中CEC(阳离子交换容量)提高了23.7%～63.9%;添加WTR有利于调节酸性和碱性土壤pH,使之更适合作物生长,随着WTR添加量由0%增至10%,常州土壤pH由5.45升至6.69,寿光和天津土壤pH则分别由7.57、7.88降至7.26、7.64.②添加适量WTR不会造成土壤中P、K、Fe、Al、Ca、Mg、Cu、Mn和Zn等多种有效态元素含量的缺失,特别是在富P(>50 mg/g)土壤中施加2%～10%的WTR,既能满足植物生长对有效P的需求,又能降低P的淋溶风险.③在施肥和不施肥条件下,WTR添加量≤5%时均能增加土壤w(活性有机质),促进土壤微生物生长,提高土壤脱氢酶和总磷酸酶活性.由于WTR对有机P底物的强吸附作用,不施肥条件下,WTR添加量达到10%时,土壤总磷酸酶活性降低了55%;而施加有机肥会削弱或抵消这种不利影响,土壤总磷酸酶活性可提高至未添加WTR时的1.7倍.因此,添加适量WTR能有效改善我国南北方不同类型农田土壤质量.      

大孔树脂吸附去除水中的2,4,6-三硝基甲苯

研究了2种大孔树脂XAD-4和NDA-804对水中的TNT的吸附行为。2种树脂对TNT的吸附等温线表明,温度的升高有利于吸附,在35℃条件下XAD-4树脂与NDA-804树脂对TNT的最高平衡吸附量分别达82.86 mg/g和94.26mg/g。采用Langmuir方程和Freundlich方程用于吸附等温线的解释,结果表明,吸附等温线更加符合Langmuir模型,相关系数均大于0.99。TNT在2种树脂上的吸附符合准二级动力学方程,TNT初始浓度越低,达到吸附平衡所需时间越短,在1 h内可达到吸附平衡。采用NDA-804处理对TNT废水,废水中TNT浓度由103.58 mg/L降至0.4 mg/L,去除率达99.6%,吸附后的树脂采用pH=2的乙醇和盐酸的混合液脱附可再生,高浓度再生溶液经蒸馏可回收TNT,实现了废水治理与资源化。     

乳化液膜体系去除电解锰废水中的Mn~（2＋）

采用乳化液膜法处理电解锰废水,考察制乳条件和提取条件对去除效果的影响。研究结果表明最佳制乳条件为：4%（V/V）span-80做表面活性剂,3%二（2-乙基己基）磷酸酯做载体,柴油做膜溶剂,用NaOH调节内水相pH为12,制乳时间为10 min,油内比2∶1;最佳提取条件：外水相pH为6～7、乳水比1∶10、提取时间10 min。制得的乳化液膜对电解锰废水中的Mn2＋去除率可高达99.99%,出水Mn2＋浓度低于2mg/L,实现水质达标排放。     

乳化液膜体系去除电解锰废水中的Mn2+

采用乳化液膜法处理电解锰废水,考察制乳条件和提取条件对去除效果的影响。研究结果表明最佳制乳条件为:4%(V/V)span-80做表面活性剂,3%二(2-乙基己基)磷酸酯做载体,柴油做膜溶剂,用NaOH调节内水相pH为12,制乳时间为10 min,油内比2∶1;最佳提取条件:外水相pH为6～7、乳水比1∶10、提取时间10 min。制得的乳化液膜对电解锰废水中的Mn2+去除率可高达99.99%,出水Mn2+浓度低于2mg/L,实现水质达标排放。     

湘江沉积物重金属生态风险及释放通量研究

以湘江石峰大桥至马家河大桥区段的湘江沉积物作为研究对象,通过采集该区段表层沉积物样品,利用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）和原子吸收分光光度计测定Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、As和Hg的含量和赋存形态.结果表明,Cd和As的平均含量均超过土壤环境质量标准（GB15618-1995）三级标准限值,Mn平均含量超过我国土壤元素背景值（583mg/kg）.采用Hakanson潜在生态危害指数法评价沉积物中重金属生态风险,表明5个采样点中有4个采样点潜在生态危害综合指数均超过600,属于很强生态危害程度.最后通过连续实验研究了不同流速、不同pH值对沉积物中Cu、Zn、Cd以及Mn释放规律的影响,结果表明,增大水流速度、降低上覆水体pH值均可促进沉积物中重金属的释放,实验还发现4种重金属的释放通量都比较小,其中释放通量最大的Mn为7.50 μg/（g·d）,沉积物中重金属向水环境的释放是一个缓慢、长期的过程.