Enhanced flushing of polychlorinated biphenyls contaminated sands using surfactant foam: Effect of partition coefficient and sweep efficiency

Foam flushing is an in situ soil remediation technology based on the traditional surfactant flushing method. The contribution of mobility control to contaminant removal by foam is helpful for improving this technology. Foam flushing of polychlorinated biphenyl (PCB)-contaminated unconsolidated media was performed to evaluate the effect of the partition coefficient (PC) and sweep efficiency (SE) on PCB removal. Column flushing with surfactant solution and foam with different types and concentrations of surfactant was carried out for PCB removal. Two types of quartz sand were investigated to evaluate the Jamin effect on the SE value of the washing agent. The results demonstrate that a small PC value and large SE value are necessary to achieve high PCB removal for foam flushing. Compared with solution flushing, the introduction of foam can effectively control the mobility of the washing agent. Similar to solution flushing, solubilization is a key factor which dominates the removal of PCBs in foam flushing. In addition, the SE value and PCB removal by foam flushing is less affected by particle size. Therefore, foam flushing was proved to be more effective in porous media with low hydraulic conductivity and high porosity. An integrated flushing with water, surfactant solution and foam was performed and the results prove that this technology successfully combines the advantages of solution solubilization and mobility control by foam, and thus further increases the remediation efficiency of PCBs to 94.7% for coarse sand.     

西辽河不同粒级沉积物对重金属镉的富集特征

为估算随泥沙颗粒迁移的重金属镉(Cd)的质量分数,采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对Cd的富集特征。结果表明,不同粒级沉积物对Cd的富集系数从大到小依次为黏粒(6.65)、粉粒(4.13)、细砂(0.92)、粗砂(0.90)。黏粒级沉积物对Cd属于重度富集,粉粒级沉积物对Cd属于中度富集。其原因有二:细粒级沉积物中腐殖质含量明显高于粗粒级;细粒级沉积物中稳结态腐殖质比例较高,稳结态腐殖质的腐殖酸组成以胡敏酸为主,胡敏酸在复合体表面形成了S-HA-Cd三元配合物,增加了黏土矿物表面吸附位。西辽河沉积物在汛期黏粒级和粉粒级冲泻质泥沙所携载的吸附态镉质量分数可分别按沉积物原样的6.65和4.13倍估算。     

人为扰动下河流复氧激增现象及机制分析

为探究河流复氧规律及其机制,研制出改变河道局部水流流速的深控型水平推流曝气装置,并使用该装置在天津市外环河中进行原位试验,探究人为扰动对河流复氧系数的影响.试验结果表明,装置工作时纵向流速提高至40cm/s,最大增幅22倍;水体溶解氧浓度提高0.6~1.7mg/L,约10%.研究发现,经典的Owens等5组河流复氧系数经验公式均低估了扰动下的复氧系数,试验均值约为49.5d^-1,是理论值的10~100倍,即河流复氧在人为扰动下发生激增现象.分析成因表明,湍流动能与河流复氧系数显著正相关,区别于自然流动,人为扰动提升了水体纵向和垂向湍流动能,加速了中下层水体溶解氧扩散,提高了复氧率,进而发生了复氧激增现象.研究成果为提升城市河流水质的水力学方法提供了科学依据.     

Observations of N2O5 and NO3 at a suburban environment in Yangtze river delta in China: Estimating heterogeneous N2O5 uptake coefficients

The nitrate radical (NO₃) and dinitrogen pentoxide (N₂O₅) play an important role in the nocturnal atmosphere chemistry. Observations of NO₃ radicals and N₂O₅ were performed in a semirural ground site at Tai'Zhou in polluted southern China using cavity ring down spectroscopy (CRDS) from 23 May to 15 June 2018. The observed NO₃ and N₂O₅ concentrations were relatively low, with 1 min average value of 4.4 ± 2.2 and 26.0 ± 35.7 pptV, respectively. The N₂O₅ uptake coefficient was determined to be from 0.027 to 0.107 based on steady state lifetime method. Fast N₂O₅ hydrolysis was the largest contributor to the loss of NO₃ and contributed to substantial nitrate formation, with an average value of 14.83 ± 6.01 µg/m³. Further analysis shows that the N₂O₅ heterogeneous reactions dominated the nocturnal NO_x loss and the nocturnal NO_x loss rate is 0.14 ± 0.02 over this region.     

淮南新集矿区主要充水含水层水化学特征及成因

为探明新集矿区深层地下水离子组成及其演化特征,采集了研究区砂岩水和太灰水等共20个水样,测试分析常规离子和氢氧同位素数据,采用Piper三线图、相关性分析、离子比例系数与饱和指数等方法,探讨了研究区深层地下水水化学特征及其成因。结果表明:(1)研究区砂岩水为高矿化度水,平均矿化度为2 743. 73mg/L,水化学类型主要为Cl-Na型,太灰水多为中矿化度水,平均矿化度为1 468. 33mg/L,水化学类型主要为HCO3·Cl-Na型和Cl-Na型;(2)研究区地下水的补给不仅有大气降水和地表水,还有古气候条件下形成的古溶滤-渗入水,且由于矿物质与深层地下水的水岩作用使得氧同位素发生漂移;(3)含水层中主要发生的水岩相互作用有硅酸盐和蒸发盐岩的溶解及阳离子交替吸附作用,盐岩和石膏在研究区地下水中是反应性矿物,白云石和方解石的溶解在矿区地下水中呈过饱和状态。     

南四湖表层沉积物中铍、锑、铊的地球化学特征与环境风险

南水北调工程是世界规模最大,同时也是受益人口最多的调水工程之一.南四湖是南水北调东线工程中最大的调蓄湖库.本文研究了南四湖表层沉积物中铍(Be)、锑(Sb)、铊(Tl)的含量分布与赋存形态特征,并结合多种方法评估了其环境风险.结合前人已取得的成果,定义了Be、Sb、Tl的毒性系数.研究表明,南四湖表层沉积物中Be和Sb的平均含量略高于环境背景值,而Tl的含量低于环境背景值.赋存形态分析表明,残渣态Be、Sb、Tl的占比分别超过了65%、70%、84%,而酸可溶态百分含量非常低,可移动性与生物可利用性均不强.结合上述风险评价方法可知,Be、Sb、Tl在南四湖表层沉积物中富集程度较低,生态危害性较小.Be、Sb、Tl均以自然来源为主,人类活动来源为辅.Sb的人类活动来源明显不同于Be和Tl,可能主要为大气沉降.Be、Sb、Tl在沉积物中的分布状况不同程度地受到粒度、有机碳、铝及铁锰氧化物等的制约.     

芜湖市沉积物-水体PAHs扩散行为研究

为研究芜湖市不同功能区景观水体多环芳烃（PAHs）在沉积相-水相之间的扩散行为,于2017年2月选择芜湖市25处景观水体采集沉积物和水样品,对美国环保署（EPA）列为优先控制污染物的16种PAHs进行检测,运用逸度方法、响应系数进行分析.分别考虑有机碳（OC）、BC_CTO（化学热氧化法测定的黑碳）和BC_Cr（湿化学氧化法测定的黑碳）在不同浓度（实测值、最低值、平均值、最大值）情况下对PAHs在沉积相-水相间扩散的影响.结果表明,中低环（2~4环）PAHs表现出向水相扩散,沉积物作为PAHs的二次污染源,高环（5~6环）PAHs表现出向沉积相扩散,沉积物作为PAHs的汇;随着OC和黑碳（BC）含量的增加,PAHs倾向于向沉积相扩散,且倾向程度是BC_Cr > BC_CTO > OC,表明BC在PAHs的沉积物-水扩散过程中起重要的作用.响应系数结果表明中低环PAHs的逸度分数（ff）对OC、BC_CTO和BC_Cr浓度变化的敏感度较弱,高环PAHs的ff对OC、BC_CTO和BC_Cr浓度变化的敏感度较强,且敏感度强弱依次是BC_Cr > BC_CTO > OC.沉积相-水体的扩散过程研究揭示了PAHs在水环境中迁移扩散的重要机理,可为环境污染的科学治理提供依据.     

安徽省持续性区域霾污染的时空分布特征

根据天气和气候特征,将安徽省分为沿淮淮北、江淮之间和沿江江南3个子区,并定义了持续性区域性霾过程.基于气象、环保及遥感资料,分析了安徽省持续性区域性霾过程及相应的气溶胶污染的时空分布特征.结果表明,江淮之间和沿江江南区域性霾日数自1980年开始总体呈增多趋势,沿淮淮北2000年开始增加趋势明显;1980年以来,城市持续性霾过程呈增多趋势,但城市之间差异较大;2000年之后持续性区域性霾过程明显增多,最长过程可达10d以上.62%以上的持续性区域性霾过程出现在冬季;江淮之间次数最多,沿江江南次数最少.区域性霾天气常对应着大范围的高湿、小风情况,并伴随着高浓度气溶胶污染,其光学厚度大于0.9,约是晴空天的2.3倍,气溶胶主要集中在400m以下,如近地面区域性霾天的消光系数是普通霾天的2~2.5倍,晴空天的3~5倍;地面PM_2.5污染而言,区域性霾天至少有一个或以上的城市AQI会达到轻度以上污染等级的概率超过了75%.     

中国大气污染物重点行业减排分析——基于假设抽取法和价格传导影响系数

以中国各行业SO₂、NO_x和烟粉尘的排放数据为基础,利用假设抽取法和投入产出价格模型,计算了各行业的需求排放、产出排放和净转移量,模拟了不同情景下重点行业减排后对整体行业需求排放的影响,并计算了重点减排行业污染成本内部化造成的价格传导影响系数.结果显示,2014年电力热力燃气供应业、非金属矿制品业和金属矿采选及冶炼延压业这3个重点行业大气污染物净转出量最大;在这3个行业同时减排15%的情景下,SO₂、NO_x和烟粉尘这3种污染物的减排量可以分别达到中国“十三五”节能减排目标的62.12%、72.65%和67.11%;电力热力燃气供应业作为大气污染物减排影响最大的行业,如果将其污染成本内部化,其生产产品的价格会对其余行业造成不同程度的影响,其中,对水生产和供应业、金属制品业产品、金属矿采选及冶炼延压业和非金属矿制品业的价格影响较大,总价格传导影响系数分别为0.272、0.151、0.148和0.131.因此,建立合理的大气污染物减排成本分摊机制一方面可以补贴基础转出行业的治理成本,另一方面可以通过价格机制激励其他行业提高技术水平,减少对电力等基础工业产品的需求.     

基于QSAR关系预测PCBs和部分PAHs在LDPE中的扩散系数

分子扩散系数（D）是获得污染物与环境介质之间的平衡分配系数（K）的重要前提,然而通过实验测定获取污染物的扩散系数的过程过于繁琐,因此需开发一种更为简单、高效、准确的预测模型来定量预测扩散系数.为此,本文搜集了一些多环芳香烃（PAHs）和多氯联苯（PCBs）在低密度聚乙烯膜（LDPE）上扩散系数（log D）的实测值,基于定量结构-活性关系（QSAR）,利用逐步多元线性回归（MLR）构建了预测D值的模型.模型的决定系数R_adj²为0.941,交叉验证系数Q_LOO²为0.934,外部系数Q_ext²为0.895.结果表明,该QSAR模型具有良好的拟合优度、稳健性和预测能力,其可用来预测应用域内有机污染物在LDPE膜上的扩散系数.