AMD铁絮体改性生物炭对重金属吸附机理研究 ——以Pb(II)为例

以酸性矿山废水生成的铁絮体和秸秆生物炭为原料,采用化学改性和紫外辐射联用技术制备改性生物炭,并通过正交试验确定最佳改性条件,同时利用FTIR、SEM和BET等方法对吸附材料的形貌特征、孔隙结构及其表面化学性质进行表征.结果表明,通过改性使吸附材料比表面积增大,吸附位点增多,在25℃、pH为7时,吸附材料改性后比表面积为295.71 m²·g^-1,对Pb（II）的拟合吸附量可达278 mg·g^-1.改性材料对Pb（II）的吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学模型,主要为单分子层吸附,受化学吸附控制.     

两级A/O工艺处理焦化废水有机污染物转化特征及细菌群落响应

为探究两级缺氧/好氧(anoxic/oxic, A/O)工艺处理焦化废水有机污染物转化和细菌群落结构之间的关系,以实际运行的焦化废水处理厂为研究对象,采用傅里叶变换红外光谱和三维荧光光谱对废水中有机污染物官能团与溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)进行分析,并采用高通量测序技术,分析两级A/O工艺中细菌群落结构及其功能的沿程变化. 结果表明:①两级A/O工艺对化学需氧量(COD)、氨氮(NH₄+-N)、硫氰酸盐(SCN?)、苯并[a]芘(BaP)、苯酚、挥发酚的去除率均在90%以上. ②各有机污染物的去除与醇类、脂类、醚类、多糖类及羧酸类等物质的C≡N、C—N、C=C、—CO—伸缩振动,以及—NH₂和N—H弯曲振动等官能团运动有关,原水中大部分DOM被去除. ③微生物分析表明,硫杆菌(Thiobacillus)为两级A/O工艺的优势菌属(相对丰度为18.85%~31.06%),Fluviicola和norank_f_JG30-KF-CM45的相对丰度与BaP浓度均呈负相关,Arenimonas的相对丰度与挥发酚、苯酚浓度均呈正相关,Bradyrhizobium、Nakamurella、Nitrospira、norank_f_NS9_marine_group、unclassified_f_Rhizobiaceae的相对丰度与挥发酚、苯酚浓度均呈负相关. ④两级A/O工艺中有机污染物的去除与氟苯甲酸酯降解、多环芳烃降解、苯甲酸酯降解等多种代谢途径有关. 研究显示,经两级A/O工艺处理后,焦化废水中的主要污染物均显著去除,并且有机污染物变化均会影响功能微生物相对丰度的改变.      

紫茎泽兰制备生物炭及其应用研究进展

紫茎泽兰作为世界性的有害入侵植物,因其适应能力强、扩散速度快、植株内含有有害物质而对农林牧业乃至人类健康产生不利影响。因此,如何对其有效防控和综合利用已成为国内外关注的热点问题。生物炭是有机物质在低氧或缺氧条件下热解碳化而形成的富碳固体物质,因其独特的性质和潜在的价值而被广泛用于农业土壤改良与环境修复等领域。将紫茎泽兰热解制备生物炭,既降低了生物炭生产成本,还实现了生态系统的保护和废弃物的高效利用。目前将紫茎泽兰作为原材料制备生物炭虽有一些相关的研究,但报道相对较少,且研究较分散、结论不一。因此,有必要对紫茎泽兰的利用现状和制备生物炭的应用潜力进行综述。本文结合目前紫茎泽兰应用研究现状,分析了紫茎泽兰制备生物炭的应用研究价值,综述了其在环境污染修复、农业土壤改良方面的应用,并在此基础上提出了今后的研究方向与展望,以期为今后开展相关研究工作提供参考和借鉴。     

黔西北山区耕地重金属健康风险评价及环境基准

以贵州省西北某典型喀斯特山区耕地为研究区,通过对137组土壤-农作物协同样品中重金属（Cd、 Hg、 As、 Pb和Cr）含量进行检测,系统评价了区域土壤和农作物中重金属健康暴露风险,并基于物种敏感分布模型（SSD）反推区域耕地土壤环境风险基准值.结果表明：研究区玉米和水稻土壤均受到不同程度重金属（Cd、 Hg、 As、 Pb和Cr）污染,其中Cd为首要污染物,超标率在87%～445%之间,且玉米地>水稻田;与土壤重金属高污染水平相反,仅有3.51%和13.04%的玉米籽粒和稻米中Cd含量超过国家食品安全限量标准,重金属Cd累积能力为水稻>玉米.健康风险评价结果显示,重金属对研究区成人和儿童的致癌/非致癌风险均处于较低水平,稻米摄入的致癌风险略高于玉米,儿童的健康风险值均高于成人.研究区土壤环境基准值是基于保护95%（HC₅）和5%(HC₉₅)的作物品种安全所得的土壤风险值,玉米土壤Cd、 As、 Pb和Cr的HC₅值分别为0.67、 771.99、 40.85和609.88 mg·kg^-1     

施用牛粪对As污染稻田水稻As吸收的影响

为探究牛粪施肥对污染稻田水稻As吸收的影响,采用盆栽培养试验研究了施加牛粪对土壤Fe和As的活性、水稻根表铁膜形成及籽粒As含量的影响。实验所用受高As矿山废水污染土壤(As:92. 3 mg/kg)施加10%～30%的牛粪,土壤溶解性有机碳含量增加8. 41～24. 5 mg/kg,土壤孔隙水pH提高0. 14～0. 59,土壤氧化还原电位降低93. 5～174 m V,与背景土(As:18. 1 mg/kg)变化趋势相同;施用牛粪还会活化土壤中的Fe和As,污染土壤Fe(II)、AO-Fe和HCl-As含量分别增加13. 5%～149%、35. 9%～90. 9%和70. 1%～181%,分别为背景土壤的0. 86～1. 66倍、1. 17～2. 15倍、4. 29～8. 91倍;施加牛粪能促进根表铁膜的形成,拔节期污染土壤和背景土壤水稻根表Fe分别是其对照的1. 56～1. 96倍和2. 09～3. 07倍,根表吸附As含量是其对照的3. 04～5. 18、3. 82～4. 08倍,根表附着Fe随牛粪的增加先增加后降低,至成熟期污染土壤水稻根表吸附Fe和As分别是背景土壤的1. 35～2. 91和8. 45～16. 6倍,根表As和Fe的物质量比为污染区(3. 49×10~(-3)～3. 55×10~(-3))背景区(4. 41×10~(-4)～6. 17×10~(-4));背景土壤施加牛粪后水稻籽粒As含量降低,最大降低36. 4%,而污染土壤水稻籽粒As含量增加,最大增加127%。牛粪对土壤As、Fe的活性及根表铁膜的形成都具有重要影响,会提高污染稻田籽粒中As的含量,含As矿山废水污染稻田应当谨慎施用牛粪。     

贵阳市花溪城区PM2.5中重金属元素的污染特征、来源及健康风险评价

为研究贵阳市花溪城区大气PM_2.5中重金属元素的污染特征和健康风险，于2020年不同季节对花溪城区进行大气PM_2.5样品采集，并对大气PM_2.5中10种重金属元素的赋存特征、富集特征和健康风险进行了分析.结果表明：花溪城区大气PM_2.5中10种重金属在春、夏、秋、冬季的总平均浓度分别为(123.6±54.1)、(55.9±17.4)、(144.8±85.7)、(234.0±147.5) ng·m^-3，呈现冬季浓度水平最高、夏季最低的变化规律.每种重金属元素平均浓度呈现Zn>Pb>Cu>Mn>As>Cr>Cd>Ni>V>Co的特点，其中，Zn、Pb、Cu、Mn 4种元素占总重金属元素质量的95%.富集因子分析表明，Co、V、Mn和Ni主要来自地壳源，As受地壳和人为源共同作用，Zn、Cu、Cd、Pb主要受人为源影响.PMF源解析表明，贵阳市花溪城区PM_2.5中10种重金属元素主要来自燃烧源、交通源和工业源...     

改性水稻生物炭对水体中Sb(Ⅲ)的吸附

采用铁、锰对水稻秸秆生物质碳（BC）进行改性,将制备所得的锰改性生物碳（Mn-BC）和铁锰改性生物碳（Fe-Mn-BC）作为吸附剂,用于对水中Sb （Ⅲ）的吸附实验.通过全自动比表面积及孔隙度分析仪（BET）、扫描电子显微镜（SEM）对吸附剂的表面性质进行研究,在吸附最佳pH值和投加量条件下开展等温吸附、动力学吸附及体系共存阴离子影响实验,探究改性生物炭的再生吸附能力,最后利用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）探究Mn-BC和Fe-Mn-BC对Sb （Ⅲ）的吸附机理.结果表明：改性生物炭具有更大的比表面积及总孔容积.BC在pH值为2,Mn-BC和Fe-Mn-BC在pH值为4,投加量为2.5g/L,25℃条件下,BC、Mn-BC和Fe-Mn-BC的最大吸附量分别为5.08,11.45,29.45mg/g.BC对Sb （Ⅲ）的吸附主要为物理吸附,Mn-BC和Fe-Mn-BC对Sb （Ⅲ）的吸附为化学兼具物理吸附.Mn-BC吸附Sb （Ⅲ）受F^-、HCO₃^-和H₂PO₄^-的影响较大,Fe-Mn-BC对Sb （Ⅲ）的吸附基本不受离子类型和离子强度的干扰.Fe-Mn-BC较Mn-BC具有更突出的吸附再生能力和重复利用性.Mn-BC和Fe-Mn-BC对Sb （Ⅲ）的吸附过程,先是氧化反应将大部分的Sb （Ⅲ）氧化为Sb （Ⅴ）,再通过酸性条件下明显的静电作用,Sb （Ⅴ）与负载于Mn-BC上的Mn和Fe-Mn-BC上的Fe/Mn分别形成较为稳定的内层络合物Mn-O-Sb和Fe-O-Sb-Mn.此外,改性生物炭的官能基团-OH、C=O、N-H在吸附作用中也发挥着重要作用.     

碳酸盐岩对Fe2+生物氧化及铁矿物合成的影响

利用从高硫煤矸石堆场浸出液中培养驯化获得的氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f）,通过静态实验,探讨添加不同量的碳酸盐岩对酸性硫酸盐体系中Fe²⁺生物氧化速率及次生铁矿物合成的影响.结果表明：添加10 g和30 g碳酸盐岩不会对体系中pH、氧化还原电位（ORP）和Fe²⁺生物氧化速率产生明显影响,但总铁（TFe）的去除率可从37%分别提高到55%和62%,矿物生成量也从8.17 g·L^-1分别增加到12.03 g·L^-1和13.69 g·L^-1;同时,体系中合成的次生铁矿物相与不加碳酸盐岩时无明显变化,主要为黄铁矾和施氏矿物的混合物.随着碳酸盐岩添加量增至50、70和90 g时,体系pH快速上升,Fe²⁺生物氧化速率受到抑制,并产生大量结晶程度较好的硫酸钙,形成的铁矿物主要为纤铁矿或针铁矿.而适量的碳酸盐岩添加可使体系中产生Ca²⁺和Mg²⁺,从而影响次生铁矿物的合成.因此,在以碳酸盐岩为反应介质的酸性矿山废水处理工艺设计中,可通过添加A.f菌并控制碳酸盐岩投加量,强化系统中Fe²⁺生物氧化及次生矿物的合成,从而进一步提高反应系统对TFe的去除效果.     

基于水化学与硫同位素的卡林型金矿区岩溶水文地球化学特征及控制因素

采矿活动通过抽排改变地下水水位和流动条件,促进了地下水与含水层岩石之间的相互作用,同时矿山排水排入地表水系,从而影响整个岩溶水系统的水文地球化学过程.基于水文地球化学和δ³⁴ S同位素,揭示了典型卡林型金矿区及其周边矿山废水、岩溶地下水、地表水等水文地球化学过程、特征及其主要控制因子.结果表明,未受金矿开采活动影响的地下水和地表水的丰、枯水期水化学组分主要受灰岩和白云质灰岩风化作用控制,离子以Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-为主,水化学类型均为Ca-HCO₃型.而矿山废水及其下游受纳水体受碳酸盐和硅酸盐矿物溶蚀与离子交换作用影响,离子以Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺和SO₄^2-为主,水化学类型由Ca-HCO₃型逐步演化为Ca-SO₄型.受矿山开采影响的各类水体中SO₄^2-是特征组分,SO₄^2-浓度在井下呈现从上至下逐渐降低的显著规律.未受矿山废水影响的地下水和地表水δ³⁴ S值偏正,SO₄^2-主要来源于雄黄矿的氧化,而矿山废水及其下游受纳水体δ³⁴ S值偏负,SO₄^2-主要受雄黄矿氧化和大气降水两个端元混合作用的影响,黄铁矿也有一定贡献.同时,各类水体的NO₃^-源于农业化肥施用和农村生活污水直排的输入.     

两种外源有机酸对蜈蚣草修复锑污染土壤的影响

以蜈蚣草（Pteris vittata L.）为受试材料,利用盆栽试验研究了不同添加量（0、5、10、20 mmol?kg^-1）外源柠檬酸和苹果酸对锑（Sb）污染土壤pH和Sb形态的影响,以及两种外源有机酸对蜈蚣草富集Sb和蜈蚣草抗氧化系统的影响,并分析了利用有机酸强化蜈蚣草修复锑污染土壤的可能性及其作用机制.结果表明,土壤锑含量为500 mg?kg^-1时,种植20 d后,两种有机酸使土壤pH从6.26降到4.99~5.93,土壤中弱酸提取态Sb含量增加,残渣态Sb含量减小.两种有机酸均提高了蜈蚣草根、茎和叶中Sb含量,且作用效果为柠檬酸>苹果酸;20 mmol?kg^-1柠檬酸的加入使根、茎和叶中Sb含量分别达到最大值4740、256、77.5 mg?kg^-1,较对照组分别提高77.08%、230.90%、84.39%.相比对照组,柠檬酸和苹果酸 添加均可显著提高蜈蚣草根系活力和抗氧化酶活性,降低丙二醛（MDA）含量,其中,柠檬酸的作用最大.说明两种有机酸通过提高蜈蚣草对Sb的吸收富集,增强对Sb的耐性来促进锑污染土壤的修复.