铅锌矿产资源开发重金属污染风险评价

在论述环境风险评价的概念、理论和方法的基础上,通过对某典型铅锌矿山重金属污染程度、重金属毒性响应系数和生态危害系数的计算与探讨,建立了铅锌矿山重金属生态风险评价指标体系.根据所建立的指标体系,计算了每个样点的生态风险指数,结果认为该矿山总体环境质量很差,重金属污染极其严重.     

安全科学学科建设理论研究

安全科学是一门新兴的大交叉综合学科,为促进安全科学的快速发展,运用科学学思想和知识溯源等方法,从安全学科建设的高度,首先阐述交叉科学的属性、研究层次、交叉形式、知识命名和现有交叉科学研究存在的问题,在此基础上提出了安全科学研究的创新思路、安全科学研究的多视角与分类和安全科学研究成果的多样性特征,最后给出了安全科学新分支创建的实例。研究结果表明:只有了解交叉学科的基础问题,才能理解安全科学的发展,才能快速地创新安全科学。     

安全降变原理及C-S-R事故致因新模型

为发展安全科学原理和给事故防控与调查提供新的方法,根据变化对系统安全的影响机制,开展安全降变原理及事故致因新模型研究。首先,提出安全降变原理并解析其内涵及研究意义。其次,基于安全降变原理,给出不同层级安全系统变化的分类实例,并对作业场所事故及其致因重新定义和分类。再次,构建基于安全降变原理的C-S-R事故致因新模型。最后,基于事故案例分析,验证所提出的C-S-R事故致因新模型与安全降变原理的有效性。结果表明,各级安全系统中自发或是受联动的变化超出系统的变化承受水平时,将导致事故的发生。经事故案例分析验证可知,安全降变原理及C-S-R事故致因新模型具有充分的实用性。     

Effect of alginate on the aggregation kinetics of copper oxide nanoparticles (CuO NPs): bridging interaction and hetero-aggregation induced by Ca<Superscript>2+</Superscript>

The stability of CuO nanoparticles (NPs) is expected to play a key role in the environmental risk assessment of nanotoxicity in aquatic systems. In this study, the effect of alginate (model polysaccharides) on the stability of CuO NPs in various environmentally relevant ionic strength conditions was investigated by using time-resolved dynamic light scattering. Significant aggregation of CuO NPs was observed in the presence of both monovalent and divalent cations. The critical coagulation concentrations (CCC) were 54.5 and 2.9 mM for NaNO₃ and Ca(NO₃)₂, respectively. The presence of alginate slowed nano-CuO aggregation rates over the entire NaNO₃ concentration range due to the combined electrostatic and steric effect. High concentrations of Ca²⁺ (>6 mM) resulted in stronger adsorption of alginate onto CuO NPs; however, enhanced aggregation of CuO NPs occurred simultaneously under the same conditions. Spectroscopic analysis revealed that the bridging interaction of alginate with Ca²⁺ might be an important mechanism for the enhanced aggregation. Furthermore, significant coagulation of the alginate molecules was observed in solutions of high Ca²⁺ concentrations, indicating a hetero-aggregation mechanism between the alginate-covered CuO NPs and the unabsorbed alginate. These results suggested a different aggregation mechanism of NPs might co-exist in aqueous systems enriched with natural organic matter, which should be taken into consideration in future studies.

Open image in new window

Graphical abstract Hetero-aggregation mechanism of CuO nanoparticles and alginate under high concentration of Ca²⁺

     

近52a西南地区潜在蒸散发时空变化特征

潜在蒸散发对水资源评价和气候变化均具有重要意义。采用Penman-Monteith公式和气象观测资料计算了中国西南地区90个气象站的潜在蒸散发,并采用多种统计方法分析了潜在蒸散发的时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近52a的平均潜在蒸散发为3 209.8 mm,其中云南省潜在蒸散发最高(3 664.7 mm),其次为四川省(3 015.0 mm)、重庆市(2 972.4 mm)、贵州省(2 958.0 mm)。四季潜在蒸散发空间分布特征与年不同,从大到小排序为夏季,春季,秋季,冬季。(2)西南地区整体呈增加趋势(0.9 mm/10 a),其中31个站点呈减少趋势(p0.1),17个站点呈增加趋势(p0.1),其余站点变化趋势不显著。大部分站点春季(55.6%)和夏季(63.3%)呈减少趋势,秋季(62.2%)和冬季(58.9%)则呈增加趋势。(3)经MannKendall突变检验,该区整体潜在蒸散发的突变时间为1995年(p0.05);单个站点突变检验显示,76个站点发生突变,突变年份集中于1980s,未发生突变的站点主要分布于青藏高原东缘。整体上看,近52a来西南地区潜在蒸散发略呈增加趋势,并存在突变点,但部分站点存在相反的变化趋势,这和复杂的地形环境和气候特征有较大关系,体现出西南地区水文气象变化的独特性。     

不同质地土壤对核素Sr-90阻滞及迁移的影响

为了给放射性废物填埋场选址、设计、建造和安全评估提供科学支撑,选择3种代表性质地的土壤(砂土、粉质壤土、黏土),采用室内动态土柱法,通过3个土柱体剖面Sr-90的浓度分布曲线和浓度峰迁移距离,研究Sr-90在不同质地土壤介质中的吸附特性和迁移规律。砂土、粉质壤土、黏土的喷淋量分别为60 m L/d、52 m L/d、60 m L/d,试验时间分别为102 d、390 d、390 d。试验结束后Sr-90浓度峰在砂土、粉质壤土、黏土中垂直向下迁移了46.2 cm、3.0 cm、1.2 cm。Sr-90在砂土柱剖面的浓度分布曲线存在明显的不对称性和拖尾,即Sr-90从源层上洗脱下来后,受到砂土介质的吸附作用,待浓度峰值通过后,更多的Sr-90从之前的砂土介质中解吸出来,使得很长时间段内土柱体中保持相对较高的浓度,该现象在粉质壤土和黏土不明显。应用HYDRUS-1D软件建立平衡吸附、非平衡吸附两种模式下的核素迁移数值模型,发现砂土柱中两种模式的计算结果差别较大,粉质壤土、黏土柱两种模式的计算结果却逐渐接近,非平衡吸附模式考虑一级速率系数β能更好地描述浓度分布曲线的"拖尾"。Sr-90在砂土、粉质壤土、黏土中的一级速率系数β分别为0.56 d-1、13.2 d-1、42.0 d-1,随β增大,吸附、解吸速率加快,越容易达到平衡。     

Transformation of hazardous lead into aluminosilicate ceramics: structure evolution and lead leaching

This study investigated crystallization mechanisms for the formation of lead aluminosilicate by sintering lead stabilization with kaolin-based precursors. PbAl2Si2O8 was found to be the only stable lead aluminosilicate in low-PbO system and demonstrates its highly intrinsic resistance to acid attack in leaching test. A three-stage PbAl2Si2O8 formation mechanism was supported by the results of the changing temperature in the system. Amorphization of sintered products was observed in both PbO/kaolinite and PbO/mullite systems at 600–700°C. When the temperature was increased to 750–900°C, the crystallochemical formation of lead aluminosilicates (i.e., Pb4Al4Si3O16, Pb6Al6Si2O21, and PbAl2Si2O8) was observed. Pb4Al4Si3O16 and Pb6Al6Si2O21 were found to be the intermediate phases at 700–900°C. Finally, PbAl2Si2O8 was found to be the only crystallite phase to host Pb at above 950°C. A maximum of 80% and 96.7% Pb can be incorporated into PbAl2Si2O8 in PbO/kaolinite and PbO/mullite systems, respectively, but the final products exhibited different microstructures. To reduce environmental hazard of lead, this strategy demonstrated a preferred mechanism of immobilizing lead into PbAl2Si2O8 structure via kaolin-based precursors.     

“竞争申请制”:可持续发展政策试点与央地关系重构

可持续发展目标(SDGs)的提出,开启了人类可持续发展领域最宏大的政策实验,也为开展国际视野的比较公共政策研究提供了难得机遇。执行SDGs及国家可持续发展政策需要处理好中央政府与地方政府间关系,而政策试点是协调这一关系的重要政策工具。已有文献对经济政策试点做了较充分的研究,然而对旨在实现经济、社会与环境协调的可持续发展政策试点,现有研究尚缺乏成型理论。在复杂央地关系格局下,对于需持续投入成本且成果难以界定的可持续发展政策试点,其具有怎样的不同于经济政策试点的机制?此外,众多西方学者将美国作为政策试点研究的制度基础并视其为“民主实验室”。然而,政策试点在以中国为代表的不同体制国家中同样存在,并以多样的机制发挥作用。那么,不同国家体制内的可持续发展政策试点又有哪些异同?政策试点影响下中国既有的央地关系发生了怎样的重构?对此,本文基于最典型案例原则,选取中国与美国响应SDGs分别开展的政策试点进行比较研究。笔者识别了不同体制下试点机制的异同,指出中国基于“竞争申请制”开展的可持续发展政策试点强化了中央部委与地方政府间关系,形成了地方官员的可持续发展激励,保障了政策试点的实施。     

山东省农田土壤中拟除虫菊酯类农药污染特征与风险评价

在山东省范围内采集农田表层土壤样品91个,采用气相色谱法分析了7种拟除虫菊酯类农药(SPs)的含量和组成,分析了其分布特征,比较了大田土壤和大棚土壤中该类农药含量的差异,并评价了其生态风险.结果表明,7种拟除虫菊酯类农药总含量(∑_7SPs)范围在0.01—88.51μg·kg~(-1)之间,均值为5.65μg·kg~(-1).与国内其他地区农田土壤相比,山东省农田土壤中拟除虫菊酯含量处于中等偏低水平.山东省各地区的拟除虫菊酯含量存在差异,但组成相近,均是高效氯氟氰菊酯、联苯菊酯和氯氰菊酯的比例较高.部分地区大棚土壤中的含量高于大田土壤.风险评价结果表明,山东省农田土壤个别采样点中甲氰菊酯和高效氯氟氰菊酯具有生态风险,三分之一的采样点存在潜在生态风险,其余采样点不存在生态风险.     

基于疲劳累积破坏机制的储罐结构动力可靠度分析

针对随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性问题，以300 m3的中小型立式低温储罐为研究对象，利用AR模型进行数值模拟得到风载荷的脉动风速时程与脉动功率谱密度函数。采用ANSYS建立储罐三维有限元模型，并对储罐进行动力学分析，计算出储罐结构的随机响应，进而求出随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性所需全部数字特征，最后利用疲劳累积损伤机制计算得到储罐的动力可靠度。结果表明:假设结构强度不随时间退化，前5 a动力可靠度基本保持不变，随着使用年限的延长，动力可靠度下降速度明显增大。研究方法可为储罐的动力可靠性及寿命预测提供一定的理论依据。