Preliminary studies on potential remediation of acid mine drainage‐impacted soils by amendment with drinking‐water treatment residuals

Mining operations result in a wide range of environmental impacts: acid mine drainage (AMD) and acid sulfate soils being among the most common. Due to their acidic pH and high soluble metal concentrations, both AMD and acid sulfate soils can severely damage the local ecosystems. Proper post‐mining management practices are necessary to control AMD‐related environmental issues. Current AMD‐impacted soil treatment technologies are rather expensive and typically not environmentally sustainable. We conducted a 60‐day bench‐scale study to evaluate the potential of a cost‐effective and environment‐friendly technology in treating AMD‐impacted soils. The metal binding and acid‐neutralizing capacity of an industrial by‐product, drinking water treatment residuals (WTRs) were used for AMD remediation. Two types of locally generated WTRs, an aluminum‐based WTR (Al‐WTR) and a lime‐based WTR (Ca‐WTR) were used. Highly acidic AMD‐impacted soil containing very high concentrations of metals and metalloids, such as iron, nickel, and arsenic, was collected from the Tab‐Simco coal mine in Carbondale, Illinois. Soil amendment using a 1:1 Al‐ and Ca‐WTR mix, applied at 5 and 10 percent rates significantly lowered the soluble and exchangeable fractions of metals in the AMD‐impacted soil, thus lowering potential metal toxicity. Soil pH increased from an extremely acidic 2.69 to a near‐neutral 6.86 standard units over the 60‐day study period. Results from this preliminary study suggest the possibility of a successful scale‐up of this innovative, cost‐effective, and environmentally sustainable technology for remediating AMD‐impacted acid sulfate soils.     

Factors affecting the quantitative uncertainty of the estimated short-term intake. Part I—Calculation methods

ABSTRACT

The calculation of the combined uncertainty of the international estimated short-term intake (IESTI) of ethephon residues in apples is shown as an example. The ethephon residues in apples were reported by the Joint FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations)/WHO (World Health Organization) Meeting on Pesticide Residues (JMPR). The apple consumption data were taken from the IESTI (international short-term intake) calculation template used by the JMPR. The IESTI was calculated with the currently used method (case 2a) and a proposed one recommended by the EFSA (European Food Safety Authority)/RIVM (Dutch National Institute for Public Health) Scientific Workshop co-sponsored by FAO and WHO. In this example, the ratio of IESTI_proposed/IESTI_current and their combined relative uncertainty are about 2.8, and 1.7, respectively. The larger IESTI and uncertainty obtained with the proposed equation are the consequence of calculation only with the large portion (LP) instead of its combination with unit mass, and the MRL instead of the highest residue (HR). The LP is the major contributor to the combined uncertainty. Both the calculated IESTI and its combined uncertainty depend on the actual food – pesticide residue combination, and should be calculated for each case.     

活性焦联合脱硫脱硝技术及发展方向

本文介绍了活性焦特点、活性焦联合脱硫脱硝技术的反应机理及工艺流程、活性焦联合脱硫脱硝技术的优缺点及发展方向。指出了活性焦联合脱硫脱硝工艺具有可以实现同时脱除S02、NOx和粉尘,脱除效率高,投资小等优点,通过加热再生活性焦,可获得高浓度的SO2气体,用于生产硫酸、液体二氧化硫或硫磺,有效回收硫资源。该技术具有流程简单、占地面积小、无二次污染、费用低、应用范围广等特点。     

铜-磺胺嘧啶复合胁迫对蔬菜种子发芽的急性毒性效应

研究了黄潮土中常用兽药磺胺嘧啶(SD)与重金属铜(Cu)单一及复合污染对小白菜和西红柿种子发芽(发芽率、根伸长、芽伸长)的影响,分析了土壤中药物浓度与作物生长抑制的剂量-效应关系及复合污染的毒性效应。结果表明,无论是在Cu或SD单一污染物作用下,根伸长和芽伸长抑制率与污染物浓度显著相关(P0.01),发芽抑制率与污染物浓度不相关(P0.05);污染物对根伸长及芽伸长的抑制高于对种子发芽的抑制;SD对2种作物的毒性效应明显强于Cu,SD对小白菜和西红柿根伸长的ID50(抑制率为50%时污染物浓度)分别为1.7和33.6 mg·kg~(-1),而Cu为273.6和457.7 mg·kg~(-1)。Cu-SD复合污染,对西红柿的根和芽伸长的拮抗作用显著(P0.01);但对小白菜来说,在低浓度Cu(100 mg·kg~(-1))作用下,二者的联合拮抗作用不显著(P0.05),随Cu的增加,拮抗作用显著(P0.01)。     

3种增塑剂单独和联合暴露对MCF-7细胞增殖的影响

为了探究结构差异较大、应用较为广泛的几类增塑剂雌激素活性的联合效应,选择邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、双酚A(BPA)和壬基酚(NP)作为邻苯二甲酸酯、双酚A类和烷基酚类增塑剂的代表物进行试验.用DBP、BPA和NP单独及两两混合处理MCF-7细胞.采用MTT法检测培养24h、48 h、72 h和96h时的细胞增殖情况.采用流式细胞术检测药物培养48h后的细胞生长周期分布,并计算细胞增殖指数(PI).运用效应叠加模型(ES)判定联合效应类型.结果表明,在单独暴露试验中,DBP、BPA和NP组PI均大于1,且均能提高S期(DNA合成期)细胞比例.因此,DBP、BPA和NP均能显著促进MCF-7细胞增殖.混合暴露试验中,1)DBP和BPA在MTT试验中24h、48h、72 h和96h时的效应叠加指数(ESI)分别为1.013 9、1.023 8、0.9999、1.010 8,在流式细胞仪试验中ESI为1.014 1.因此,DBP和BPA的雌激素活性联合效应为加和作用.2)DBP和NP在MTT试验中24 h、48 h、72 h和96 h时的ESI分别为1.004 0、1.008 6、1.011 5、1.010 3,流式细胞仪试验中ESI为0.997 0.因此,DBP和NP的雌激素活性联合效应为加和作用.3)BAP和NP在MTT试验中24h、48 h、72 h和96h时的ESI分别为0.980 6、0.981 8、0.977 7、0.973 3,流式细胞仪试验的ESI为0.912 8.由此可知,BPA和NP的雌激素活性联合效应为拮抗作用.因此,可以采用MCF-7细胞增殖试验研究环境污染物雌激素活性联合效应.     

模糊综合评价法的改进及其在水库水质评价中的应用

为了克服传统模糊综合评价法中权重赋值的片面性及最大隶属度原则导致评价结果不合理的弊端,提出了基于层次分析法和熵权法的主客观组合权重,并结合相乘相加算子及加权平均原则,建立了改进的模糊综合评价法.选取TP、TN、DO、NH3-N、CODMn和BOD5为评价指标,用改进的模糊综合评价法对重庆某水库2012年7-12月的水质进行了综合评价.结果表明:TN为主要的污染物;水质最差时段为8月,评价结果为2.655,水质属于Ⅱ级,略偏于Ⅲ级.评价结果与人工神经网络模型所得结果基本一致.     

海洋中微塑料的环境行为和生态影响

微塑料一般指直径小于5 mm的微小型塑料颗粒或碎片,海洋中常见的微塑料类型主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。由于形状、颜色多变,分子量大,结构稳定,粒径范围与浮游植物相近,海洋中的微塑料很容易对浮游植物、浮游动物和其他海洋动物等产生影响。微塑料还可以为病毒、细菌提供附着载体,影响浮游植物分布,进入海洋生物消化道或进一步转移到组织中对机体产生毒性效应,甚至通过捕食作用沿食物链传递,对高等动物及人类健康造成威胁。此外,微塑料可以作为海水中痕量化学物质的吸附载体,对生物产生联合毒性。根据目前对微塑料的研究进展情况,未来应加强对海洋微塑料分离、鉴定技术的研发以及海洋微塑料的生物毒性效应和生物传递效应机制等问题的研究。     

二元联合作用藻红外测试方法——以重金属为例

为检验二元联合作用藻红外测试方法的可行性,用Cu~(2+)、Fe3+、Mn~(2+)、Al3+、Cr3+、Hg~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)进行了二元联合作用测试实验。结果显示:联合药液的参照浓度与单药液的参照浓度比为0.5:0.25的有15组二元组合,为2.0:1.0的有10组二元组合,为1.0:0.5的有11组二元组合;在9种重金属的36组二元联合作用测试结果中出现拮抗作用、相加作用、协同作用,表明联合作用类型表现出多样性;14组拮抗作用中单组的再现性为50%~100%、多组的再现性的出现率为93%、单组的重现性为67%~100%、多组的重现性的出现率为100%,21组相加作用中单组的再现性为50%~100%、多组的再现性的出现率为86%、单组的重现性为67%~100%、多组的重现性的出现率为100%,1组协同作用重现性67%;36组联合作用测试结果的再现性为50%~100%、再现性的出现率为86%,重现性为67%~100%、重现性的出现率为100%。上述分析可知,9种重金属的36种二元联合作用测试结果具有较好的多样性、再现性、重现性,表明测试条件、藻温测试方法、三指标评价法能够保证藻响应温差和藻响应药品评价结果的质量,参照浓度分析方法、联合作用评价方法能够控制联合作用分析结果的质量;藻响应的有毒有害物都存在敏感浓度,用参照浓度分析方法可分析出藻响应有毒有害物的参照浓度。因此,藻红外测试技术可以用于测试重金属、农药、有机药品、抗生素等的二元联合作用。     

有机磷农药二元混合物联合效应评价新方法的研究

以敌敌畏、乐果联合作用于线虫的毒理学实验为基础,基于FH插值法理论,通过较少的实验数据建立有机磷农药二元混合物联合效应模型,求解作用效应表达式并绘制联合效应三维曲面图;基于合并用药分析公式,计算联合作用评价q值并绘制农药浓度与q值的联合作用评价三维曲面图,结果表明敌敌畏与乐果混合物联合作用不仅表现为相加作用,而且还在局部低浓度表现为拮抗作用,与多元统计分析结果一致。上述研究表明FH插值法理论可作为二元有机磷农药联合效应分析及评价的一种新方法。     

环草隆与重金属复合污染对黄瓜及小麦的毒性效应评估

为探究草坪除草剂与重金属复合污染对高等植物的生态毒性效应,以小麦与黄瓜为敏感受试植物,采用滤纸发芽试验法,研究了典型草坪除草剂环草隆与4种重金属(Cu/Zn/Pb/Cd)单一及复合污染条件下,对2种植物种子萌发与幼苗生长的毒性效应并进行评估。在此基础上采用评估因子法外推环草隆在土壤中的预测无效应浓度(PNECsoil)。结果表明,2种植物的根长及小麦的芽长对环草隆与重金属非常敏感(P<0.01),且存在明显的剂量-效应关系。黄瓜根长对环草隆最敏感,根长半抑制浓度(RI50)为0.281 mg·L-1。小麦根长对Cu、Pb、Cd比黄瓜根长更敏感。环草隆与重金属复合污染时,黄瓜根长表现得最为敏感,可作为敏感生物标记物。环草隆与重金属复合污染对小麦及黄瓜根长抑制具有协同作用,并且随着重金属浓度的增大,黄瓜和小麦根生长对环草隆的敏感性增加。环草隆与重金属复合污染对小麦芽长的联合效应主要与重金属种类及其暴露浓度有关。以黄瓜的根伸长抑制率为急性毒性终点,利用外推法计算得环草隆在土壤中的PNECsoil为1.90μg·kg~(-1),远远低于环草隆田间推荐使用量1.5~9 mg·kg~(-1)。与重金属复合污染时,环草隆的PNECsoil明显降低,导致其生态风险提高。上述研究结果能够为草坪除草剂环草隆与重金属复合污染的生态风险评价提供数据支持。