应用X射线吸收近边结构谱研究东北农耕土壤中的氯种态及含量

建立了应用X射线吸收近边结构谱(XANES)测定土壤中氯种态及含量的方法并应用该方法对东北地区3种典型农耕土壤(黑土、沼泽土和暗棕壤)进行了分析.本研究以氯化钠、3-氯丙酸以及氯酚红这3种模型化合物谱图作为标准谱图,采用最小二乘法拟合进行定性分析,用一系列不同浓度氯化钠标准谱在2854.80 eV的绝对荧光强度和氯元素浓度线性关系做定量总氯浓度.方法检出限为2 mg·kg-1,相对标准偏差为0%~5%(n=5),回收率为77%~133%.结果表明,研究区土壤总氯含量均值为19 mg·kg-1,其中有机氯平均相对含量高达61%,是无机氯浓度的1~2倍.不同类型土壤中总氯、无机氯和有机氯含量趋势皆为:沼泽土>暗棕壤>黑土.结果表明,XANES法可以无损、全面地测定真实土壤样品中的氯种态及含量,将为进一步研究氯素的地球化学循环提供一定的基础数据.     

两种铁氧化物对土壤有效态汞的吸附作用研究

利用氧化物对土壤中汞的吸附特性,研究了汞污染土壤中添加铁锰和铁铝复合氧化物对土壤汞有效性的影响.结果表明,在土壤中添加氧化物后,土壤中有效态汞的含量明显降低,在相同添加量下铁铝复合氧化物比铁锰复合氧化物的吸附效果好.14 d时间内,添加铁铝氧化物后,两种土壤中有效态汞的含量分别降低了94.60%和93.11%;添加铁锰氧化物后,两种土样中有效态汞的含量分别降低了88.69%和87.85%,可见两种氧化物是土壤中有效态汞的有效吸附剂.通过方程拟合研究了氧化物对土壤中有效态汞吸附的规律,其中,铁铝氧化物对土壤中有效态汞的吸附规律以Elovich方程和权函数方程拟合度较好,铁锰氧化对土壤中有效态汞的吸附规律以Elovich方程拟合效果最好,零级速率方程及指数方程的拟合效果则相对较差.     

湖泊沉积物短时间反复扰动下悬浮物上生物有效磷的动态变化

以太湖梅梁湾、月亮湾的沉积物和上覆水为材料,研究了较短时间尺度和沉积物反复扰动条件下,悬浮物中不同形态生物有效磷数量分布的变化特征.结果表明,随着扰动次数的增加,上覆水中藻类可利用磷(AAP)占溶解态总磷(DTP)的百分比均有所降低.试验期间,悬浮物中弱吸附态磷(NH4Cl-P)、可被生物利用颗粒态磷(BAPP)占总磷(Tot-P)的百分比平均值分别增加了3.5%、37.3%(梅梁湾)和2.0%、50.7%(月亮湾).梅梁湾悬浮物上AAP含量及其占Tot-P的百分比随扰动次数增加而增加,月亮湾则恰好相反.扰动期间,悬浮物上BAPP含量始终大于NH4Cl-P和AAP之和,表明BAPP的80%是由NH4Cl-P和AAP组成的.这也暗示了,仅仅以悬浮物中NH4Cl-P、AAP来估算BAPP存在一定的不合理性.     

镇江老城区古运河沉积物氮及有机质垂向分布及污染评价

为揭示镇江老城区古运河沉积物中氮及有机质的垂向分布特征及污染状况,分别采集古运河老城区上游电力路桥(D)和下游南水桥(B)两个沉积物柱状样,分析其总氮(TN)、有机氮(Org-N)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)及有机质(O.M)含量、C/N比的垂向分布特征,并通过富集系数及污染物的综合评价,揭示古运河沉积物中污染物的演化规律和污染状况.结果表明:①D点TN、Org-N、NH+4-N、NO-3-N以及O.M的平均值分别为366.33 mg·kg-1、348.02 mg·kg-1、89.47 mg·kg-1、13.51 mg·kg-1、0.43%,B点则分别为940.23 mg·kg-1、893.22 mg·kg-1、169.48 mg·kg-1、15.19 mg·kg-1、0.76%,以上指标均表现为D0.05),表明以上两个采样点沉积物对营养元素的富集过程相似;④D和B两点沉积物TN与O.M均无显著性相关,判断以上两点沉积物TN可能主要来自于外源污染;⑤有机指数评价结果显示,D和B两点有机污染呈现出清洁状态,有机氮则在较清洁、尚清洁范围.     

沉积物固定态铵纳氏试剂分光光度法测定

采用Silva-Bremner法前处理方法,对照蒸馏滴定法,以纳氏试剂分光光度法测定了标准土和北方典型受污染河道沉积物固定态铵。经F检验和t检验,2种方法的测定结果无显著性差异,纳氏试剂分光光度法适用于沉积物固定态铵的测定。     

水溶性有机质原位覆盖对含硫煤矸石的污染控制

为评价利用富含天然水溶性有机质的废水覆盖处理对含硫煤矸石污染物释放的原位控制效果,分别采用过滤后的沼液覆盖(水溶性有机质1,OC-1)、养殖废水覆盖(水溶性有机质2,OC-2)及清洁水源水覆盖(对照,CK)对煤矸石进行浸没(覆盖)处理。经550 d的连续浸没试验,结果表明:与对照相比,煤矸石在2种天然水溶性有机质覆盖处理后的550 d的内,均能显著抑制煤矸石的氧化产酸,使水溶性有机质处理后上覆水样的pH一直维持中性偏碱的水平,显著降低了煤矸石周边水环境的氧化还原电位(pOC-1=0.000 01;pOC-2=0.000 01),并显著降低了煤矸石上覆水样中Fe、Mn、Cu、Zn及SO42-和F-等阴阳离子的浓度(pOC-1均0.01;pOC-2也均0.01);且2种水溶性有机质覆盖上覆水样中的溶出离子浓度之间没有显著性差异(pEC=0.251 5、pEh=0.319 8、pFe=0.992 8、pMn=1、pCu=0.939 7、pZn=0.993 1、pSO42-=0.124、pF-=0.073 8)。而清洁水源水(对照)处理的上覆水样则呈现煤矿山酸性废水的典型特征,即较低的pH(2.52)、较高的EC(3 730μS/cm)、Eh(502 mV)和酸度(1 383 mg/L),同时富含Fe、Mn、Cu、Zn等金属离子及SO42-和F-等阴离子。说明天然水溶性有机质覆盖处理可有效抑制含硫煤矸石的氧化酸化及多种特征污染物质的溶出释放。因此,可考虑采用一定浓度的养殖废水及沼液等天然水溶性有机质作为煤矸石覆盖材料对含硫煤矸石进行原位污染控制及治理。     

含生物质炭城市污泥堆肥中溶解性有机质的光谱特征

以外源添加生物质炭的城市污泥堆肥过程中溶解性有机质(DOM)为研究对象,讨论了其紫外-可见和荧光光谱特征变化.结果表明:与对照组相比,外源添加生物质炭的处理其堆肥DOM的芳香性和腐殖化程度更高,有利于提高堆肥的腐熟度,且外源添加花生壳炭的处理较添加小麦秸秆炭的处理更有利于堆肥腐熟度的提高.外源添加花生壳炭的处理在堆肥21d后,其堆肥腐熟度可能达到峰值,而外源添加小麦秸秆炭的处理其堆肥腐熟度则随着堆肥时间的进行而增加.对照组和处理组堆肥DOM的FI0.7,BIX0.8,表明其来源为自生源,可能与微生物对有机物的降解有关.因此,通过对城市污泥堆肥过程中DOM的光谱特征分析,能较好地评估城市污泥堆肥腐熟度的情况.     

太湖地区稻作系统不同水体硝态氮同位素特征及污染源

为辨别稻作系统不同水体硝态氮来源,选择太湖地区典型稻作区域,应用硝态氮δ15N同位素技术,结合水化学方法(如NO3-,NH4+,TP,Cl-,SO42-),研究水稻施肥之前(4~5月),施肥期(6月),及施肥之后(7~8月)地表水和地下水硝态氮来源.结果表明,地表水和地下水硝态氮含量普遍较高.在施肥期,各水体硝态氮中δ15N均较低,表明该时期农业化肥是水体硝态氮的主要来源.在施氮前期,池塘水δ15N较低,其可能原因是受雨水的影响;而地下水δ15N较高,可能是水体发生了强烈的反硝化.在施肥后期,池塘水δ15N较高可能受养殖废水影响;地下水δ15N较低,可能受农田渗漏水的影响.河水和灌溉水硝态氮δ15N在各时期波动不大,其中河水硝态氮主要来源是生活污水和动物粪肥,但灌溉水硝态氮主要来源于雨水.本研究提出新的Cl-浓度和NO3-/Cl-物质的量比区间以辨别太湖地区水体硝态氮来源.     

Exposure measurement, risk assessment and source identification for exposure of traffic assistants to particle-bound PAHs in Tianjin, China

To investigate the levels of exposure to particulate-bound polycyclic aromatic hydrocarbon(PAH) and to estimate the risk these levels pose to traffic assistants(TAs) in Tianjin(a megacity in North China), a measurement campaign(33 all-day exposure samples, 25 occupational-exposure samples and 10 indoor samples) was conducted to characterize the TAs' exposure to PAHs, assess the cancer risk and identify the potential sources of exposure. The average total exposure concentration of 14 PAHs was approximately 2871 ± 928 ng/m3(on-duty), and 1622 ± 457 ng/m3(all-day). The indoor PAHs level was 1257 ± 107 ng/m3. After 8000 Monte Carlo simulations, the cancer risk resulting from exposure to PAHs was found to be approximately 1.05 × 10-4. A multivariate analysis was applied to identify the potential sources, and the results showed that, in addition to vehicle exhaust, coal combustion and cooking fumes were also another two important contributors to personal PAH exposure. The diagnostic ratios of PAH compounds agree with the source apportionment results derived from principal component analysis.     

Fractionation of heavy metals in runoff and discharge of a stormwater management system and its implications for treatment

A stormwater management system utilizing the mechanisms of sedimentation and filtration/infiltration was developed and constructed for the immobilization of suspended solids and heavy metal constituents （Fe, Zn, Pb, Cr, Cu, Cd, Ni） in runoff. Monitoring took place between May 2010 and November 2012 on a total of 24 storm events. This research on the fractionation of heavy metals in runoff and discharge of a stormwater system provided insight on the actual efficiency of the system and determined the implications for treatment of the particulate-bound and dissolved heavy metals in runoff. Results revealed that the partitioning of heavy metal load in runoff in either dissolved or particulate-bound were influenced by flow rate and total suspended solids load, and evident in high-intensity storm （rainfall-runoff event）. On the other hand, the partitioning of heavy metal load discharge from the stormwater system was more apparent during the early period of discharge having higher variability in dissolved than particulate-bound heavy metal. Findings revealed that fractionation of heavy metals played an important role in the performance of the stormwater system; thus, must be considered in designing stormwater systems. For the stormwater system to be effective, it is recommended to design the system treating not only the early period of a storm （first flush criteria） rather until the peak part of the hydrograph （high flow rate where partitioning was greatest） from a load basis.