同步辐射光谱技术在有机固废污染控制与资源化研究中的应用

有机固废中碳、磷、硫及重金属等元素赋存形态是决定其环境行为、反应活性及资源化再利用的关键因素.同步辐射光谱技术可以在分子水平、微纳米尺度原位表征有机固废中碳、磷、硫、重金属等元素赋存形态、结合位点、微观结构,为深入阐明有机固废环境行为、反应机制提供直接的证据.概述了X射线吸收光谱、微束X射线荧光光谱等同步辐射光谱技术在有机固废污染控制与资源化研究的中应用进展,并对同步辐射光谱技术在该领域应用前景和发展趋势进行了展望,以期为有机固废资源化再利用及其污染控制等研究提供参考.     

不同麦秆生物炭强化餐厨垃圾厌氧消化

为明确生物炭制备条件对生物炭性质及厌氧消化效果的影响,本研究以小麦秸秆(WS)为原料,在不同热解温度和不同KOH改性浓度条件下制备出不同类型的麦秆生物炭(WBC).研究发现,较低的热解温度能够保护WBC表面的官能团,而较高的热解温度则能够提高WBC的比表面积,孔容及平均孔径.KOH改性能够向WBC表面引入─OH,且一定程度上会影响WBC的比表面积,孔容及平均孔径.将制得的WBC分别添加到餐厨垃圾厌氧消化(KWAD)系统中,发现所有WBC均能够提高KWAD的总产气量.其中WS650与WS450-2的促进作用最显著,较CK分别提高了32.82%和30.01%的总产气量.在关键酶活性的研究中,发现WS450-2的辅酶F420与脱氢酶活性大大提升,这可能与其表面丰富的官能团有关.在微生物群落结构的研究中,WS450-2在富集厚壁菌门(Firmicutes),抑制非相关细菌方面展现了较大优势;WS650在富集甲烷八叠球菌属(Methanosarcina),抑制非相关古菌方面展现了较大优势.最后通过冗余分析明确了WBC制备工艺和表征指标与KWAD产气动力学参数,过程参数,酶活性和微生物丰度之间的相...     

不同重金属对土壤中四溴双酚A环境归趋的影响

四溴双酚A(TBBPA)和重金属的复合污染情况常见于电子电器拆解厂或回收站周边土壤，而重金属对TBBPA在土壤环境中的降解、转化和残留的影响尚不清晰.本研究利用14C标记的TBBPA来探索不同浓度水平重金属(Cu、Cd和Zn)对两种土壤(红壤和乌栅土)中TBBPA降解转化、矿化、不可提取态残留形成等环境行为的影响.经60 d培养，乌栅土中92.2%±0.5%的TBBPA被转化为不可提取态残留或代谢产物，其中7.2%±0.8%被彻底矿化为CO2；灭菌作用极大地抑制了乌栅土中TBBPA不可提取态残留的形成(由77.2%降至9.9%)，表明土壤微生物在不可提取态残留的形成中起到关键作用.而红壤中仅有9.9%±0.5%的TBBPA被转化成不可提取态残留，<0.5%被矿化为CO₂，与灭菌对照组无显著差异.当土壤重金属(>500μmol·kg-1)存在时，乌栅土中TBBPA矿化和不可提取态残留形成率分别降低14%—78%和31%—86%，而可提取态TBBPA(即生物可利用态)增加0.5—4.4倍，其中水溶态残留增加0.3—1.5倍，进而增加TBBPA在土壤中的持久...     

基于BPNN的一江两河流域水体中重金属浓度预测

本文将反向传播神经网络(BPNN)应用于青藏高原一江两河流域(雅鲁藏布江山南段、拉萨河、年楚河)水体中重金属浓度预测，探讨了输入变量、预测因子、隐藏层节点数和模型结构的影响.模型以溶解氧(DO)、pH、电导率(EC)、总磷(TP)、铁(Fe)作为网络的输入层，重金属砷(As)、锑(Sb)、钼(Mo)、锰(Mn)的含量作为网络的输出层，使用Levenberg-Marquardt (LM)算法进行训练.其中，BPNN隐藏层的传递函数为tansig，隐藏层节点数为9，输出层的传递函数为purelin，输出层节点数为4.结果表明：(1)以单个元素作为预测因子时，As、Sb、Mo、Mn预测值和实测值的决定系数(R²)分别为0.98、 0.933、 0.894、 0.928；均方根误差(RMSE)分别为：9.7168×10^-4、 1.2508×10^-4、 3.3159×10^-4、1.9188×10^-3.(2)以4个元素作为预测因子时，预测值和实测值的决定系数(R²)为...     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对高砷尾矿生物氧化行为影响的研究

含砷尾矿在生物氧化作用下会产生大量含砷(As)酸性矿山废水，从而对周围生态环境造成严重危害，亟需系统性明晰含砷尾矿生物氧化过程中As的迁移转化规律.探究含砷尾矿生物氧化行为的影响因素有利于揭示As的迁移转化规律.以高砷尾矿(As含量>20%)为研究对象，考察了不同初始pH条件(1.2～2.8)和固体浓度(2.0～10.0 g·L^-1)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)生物氧化行为的影响.结果表明：As的生物氧化受初始pH值和固体浓度的显著影响.As的生物氧化效率随着初始pH或固体浓度的升高呈先升高后下降的趋势；在初始pH值2.0时，观察到As的浸出率(高达92.94%)比其他初始pH条件高.在固体浓度8.0 g·L^-1时具有最优的As浸出率(高达93.24%).在所有初始pH和固体浓度条件下可以发现生物浸出前期As的浸出效率快速上升，而生物氧化中期维持相对稳定并在生物氧化后期出现下降趋势，这与微生物活性变化和黄钾铁矾的形成有关.XRD和SEM分析结果显示在生物氧化过程中微生物氧化释放的...     

水环境中的有机磷阻燃剂及其生物富集和生物转化研究进展

随着世界范围内对溴代阻燃剂的禁用,有机磷阻燃剂(OPFRs)被作为替代品广泛应用于建筑、纺织、化工、电子以及家装材料等行业,生产和使用量逐年上升.由于OPFRs在环境和生物体中普遍检出,且多种化合物具有致癌性、神经毒性和生殖毒性,对生态环境和人体健康造成潜在威胁,目前已成为国际上的一个研究热点.笔者重点综述了河流、湖泊和海洋等水体及沉积物中OPFRs污染现状,水生生物对OPFRs的生物富集和生物放大,以及OPFRs在水生生物体内和体外生物代谢的研究进展,并对目前该领域仍有待探讨的问题及研究趋势进行了展望.     

代表性鲤科鱼类青鱼的物种敏感性评价

物种敏感性评价是水质基准研究的重要内容.青鱼是我国典型淡水底栖鲤科鱼类.搜集和筛选了水体代表性污染物毒死蜱、苯并[a]芘、荧蒽和三价砷对青鱼的毒性数据,并开展了这4种污染物对青鱼的急性毒性实验,评价青鱼的物种敏感性.结果表明:(1)毒死蜱、苯并[a]芘、荧蒽和三价砷对青鱼96 h的半致死浓度(LC50)分别为031、0.011、7.00和0.87 mg·L-1;4种污染物对青鱼幼稚鱼均属于中高毒性,青鱼幼稚鱼敏感性整体上高于国际标准测试物种斑马鱼,说明青鱼幼稚鱼可能是较为灵敏的受试生物;(2)青鱼对各类污染物敏感性具有显著差异,对三价砷非常敏感,物种累积频率为8％,在无机砷的水质基准研究中值得关注;(3)在鱼类敏感性排序中,鲤科和鲑科鱼类对各种污染物较为敏感,青鱼作为典型底栖鲤科鱼类,在水质基准和生态风险评估研究中应给予更多关注.     

基于地理探测器的土壤重金属影响因子分析及其污染风险评价

地理探测器能快速定量化揭示驱动重金属含量影响因素的强度,这对于重金属空间预测模型构建变量的确定和土壤污染修复措施的精准实施具有重要意义。利用地理探测器模型,对5种土壤重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Ni的空间分布和11种环境因子的交互作用进行定量评估,通过单因子指数法进行重庆市土壤重金属污染风险评价。结果表明:研究区内土壤Cu、Zn、Cr和Pb的平均含量是重庆市土壤背景值的1.3—1.4倍,Ni含量低于背景值;其中Cu、Pb达到重度污染水平,其余3种重金属为中度或轻度污染水平。5种重金属元素中Cu和Pb为高度变异(变异系数为0.57、0.4),Zn、Cr和Ni为中等变异(变异系数为0.22—0.29),且各重金属元素之间呈显著正相关性,表明研究区重金属富集受人为干扰影响较大,且污染具有复合性或同源性。地理探测器的因子探测发现高程、坡度和土壤类型对5种土壤重金属含量的解释力最显著,说明地势和土壤类型是土壤重金属含量分布差异的最主要影响因素。交互作用探测发现,高程与其他因子交互作用是重金属空间分异的主导因素,气候条件和土壤类型也是重要影响因子。土壤重金属空间分布是多种因素共同作用的结果,而高程、坡度和土壤类型具有较强的解释力,这些因子可作为土壤重金属含量空间预测模型的辅助变量,也可促进重金属污染治理措施的靶向实施。     

北京市PM2.5污染特征 、来源分析及其重金属健康风险评价

分析了2016年北京市的PM_(2.5)及其中的Zn、Pb、Mn、Cu、Cr、As、Ni、Cd、Sb、Co、V、Ba、Al、Fe、Mg、Ti、Ca、S 18种元素含量,并对重金属As、Cr、Pb、Cd、Ni、Mn、Cu和Zn进行了相应的健康风险评价。结果表明:PM_(2.5)质量浓度为14.63～206.35μg/m~3,年平均值为74.00μg/m~3,超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准(35μg/m~3)1倍多;PM_(2.5)中S、Zn、Sb、Pb和Cd的富集程度较高,主要来源于机动车尾气排放、燃煤和工业活动;Mn、Pb、Cr、Zn、Cu、As、Cd、Ni 8种重金属对儿童、成人女性、成人男性的非致癌总风险均小于1,不存在非致癌风险;As、Cd、Cr和Ni 4种重金属的致癌风险为1.94×10~(-7)～6.04×10~(-5),均小于10~(-4),部分重金属可能存在潜在致癌风险,主要是As和Cr存在潜在致癌风险。     

典型地区农用地污染调查及风险管控标准探讨

针对《土壤污染风险管控标准——农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018),提出以土壤中全量浓度筛选值和管控值作为衡量农用地土壤污染风险管控的标准,对湖南省部分稻田农用地土壤及点对点稻米样品中镉、铅、砷、汞的总量和有效态浓度及稻米中含量进行监测,根据重金属总量浓度分为低风险、中风险、高风险3组。结果显示:(1)土壤及稻米中镉含量基本为随着风险级别的升高而增加,铅、砷在土壤和稻米中含量无规律性结果,汞监测结果均为未检出。(2)低风险组稻米镉超标率为12. 0%,高风险组稻米镉达标率为33. 3%,表明利用总量浓度对农用地土壤潜在风险进行分组存在一定的局限性。(3)依据4种重金属在土壤中总量及稻米(早稻)中含量情况,对风险级别进行调整并综合判断:有58个样品为低风险组,占样品总数的68. 2%,超标率为零;有15个样品为中风险组,占样品总数的17. 7%,超标率为80. 0%;有12个样品为高风险组,占样品总数的14. 1%,超标率为100. 0%。调整后评价结果与上述标准的划分目标更接近,能够提高上述标准的准确性和实用性。