铜陵某富硫尾矿库周边土壤重金属污染特征及风险评价

铜陵某尾矿库堆积大量富硫尾矿,为研究其氧化状况及对周边土壤的污染情况,在尾矿库和周边采集尾矿及土壤样品,测试分析尾矿及土壤样品典型重金属(Hg、As、Cr、Cd、Pb、Zn)含量和赋存形态,并基于单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤污染状况进行了评价。结果表明:(1)尾矿中Fe_2O_3平均占比达到38.08%(质量分数,下同),S平均占比达到5.34%;(2)尾矿库周边土壤中Cd、As、Zn、Hg严重超标,分别为《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)风险筛选值的6.3、3.7、1.8、1.5倍;(3)土壤中重金属主要以残渣态形式存在,但Cd、Hg、Zn的非残渣态平均占比均达到25%以上,生物有效性较高,对周边环境存在潜在危害;(4)两种污染指数法评价结果表明,尾矿库周边土壤以Cd、As、Zn污染为主,该富硫尾矿库已对周边环境造成重度污染。     

多壁碳纳米管与镉复合污染对水稻生长的影响

选取水稻(Oryza sativa)为研究对象,采用营养液水培法,以营养液(0 mg·L~(-1) MWCNTs、0 mg·L~(-1) Cd~(2+))为参照,分析不同浓度梯度下多壁碳纳米管(MWCNTs)单一处理、MWCNTs与Cd~(2+)复合处理对水稻生长的影响.结果表明,MWCNTs单一处理中,水稻幼苗的生长与MWCNTs添加浓度呈明显负相关.低浓度的MWCNTs(1.5 mg·L~(-1))对水稻幼苗的生长产生抑制作用,较高浓度的MWCNTs(≥6.0 mg·L~(-1))会显著(P0.05)抑制水稻幼苗的生长.添加5 mg·L~(-1) Cd~(2+)会增强MWCNTs对水稻幼苗的生长抑制,当MWCNTs浓度从1.5 mg·L~(-1)上升到12 mg·L~(-1),单一处理组与复合处理组相比,水稻幼苗的根系活力分别下降6.4%、10.4%、24.4%和13.9%;水稻幼苗的叶绿素含量显著降低;复合处理组的水稻叶片的POD活性略高于单一处理组,分别高出11.0%、46.1%、5.6%、11.6%;水稻幼苗叶片气孔导度变小、胞间CO_2浓度升高、光合速率减慢.MWCNTs与Cd~(2+)对水稻幼苗的生长具有明显的协同抑制效应.     

顾桥采煤沉陷积水区重金属分布与迁移特征

为了探讨上覆水-间隙水-沉积物层面微量元素的分布特征与潜在迁移趋势,系统采集淮南矿区顾桥采煤沉陷积水区上覆水和沉积物样品各10个,通过高速离心获得相应间隙水样品。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及原子荧光光谱法(AFS)测试分析了各样品中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Sb、Zn含量,并采用重金属污染指数法和地累积指数法评价上覆水体及沉积物中重金属污染程度。结果表明,(1)总体而言,顾桥采煤沉陷积水区上覆水水质较好,符合鱼类养殖的水质标准;间隙水中Cr、Cd和Zn的质量浓度分别达到193.11、2.14和176.18μg·L~(-1)。水质基准法生物毒性评价结果显示,间隙水中Cr、Cd和Zn对水生生物具有潜在生物毒性;沉积物中As、Cd、Cu、Cr、Ni的含量均值超过淮南土壤背景值和中国沉积物综合平均值,其中Cd平均质量分数高达1.114mg·kg~(-1),明显富集。(2)从垂直分布来看,水体中重金属的分布趋势表现为:沉积物间隙水上覆水。(3)分配系数结果表明,Cd、Zn、Sb易从沉积物中迁移进入上覆水中,具有较高的潜在环境危害。相关性分析结果显示,上覆水体中As与Mn、Cu与Cd具有相同污染源;间隙水中多种重金属之间的相关性较好,部分重金属具有同源性,沉积物中Ni与Zn、Mn的来源相似。(4)地累积指数结果表明,沉积物中Cd为偏重度污染,Cr为轻度污染,重金属总体污染程度为:CdCrSbCuAsNi=MnZn,顾桥采煤沉陷积水区水体沉积物中重金属Cd、Cr具有潜在生态危害,应引起管理者重视。     

淮南市城区地表灰尘重金属分布特征及生态风险评价

城市地表灰尘中重金属会对人体健康和生态环境产生危害，为研究城市中不同功能区地表灰尘重金属的含量和潜在生态危害水平，以典型煤炭资源型城市淮南市的地表灰尘为研究对象，采集工业区、商业区、交通区、文教区、居住区和公园绿地等6种功能用地共40个点位的地表灰尘。采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和DMA-80直接测汞仪测定Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni、Co、V、Hg的含量，分析其在不同功能区地表灰尘中的分布特征、相关性及可能的来源；并应用潜在生态危害指数法对重金属在不同功能区的潜在生态危害进行评价。结果表明：1）淮南市地表灰尘中 Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni、Co、V、Hg的平均质量分数分别是202.59、74.63、62.74、110.69、0.57、35.82、12.18、50.95和0.105 mg·kg-1，其中Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni、Hg的平均含量分别是淮南市土壤背景值的3.47、3.17、2.04、1.21、9.50、1.12、2.56倍，是中国土壤背景值的2.73、2.87、2.78、1.81、5.88、1.33、1.62倍。2）9种重金属中，Zn和V的含量在不同功能区分布相对均匀，其他重金属在不同功能区含量均表现出较明显的空间异质性。3）不同功能区中，Zn、Pb、Cu、Ni、Co、V、Hg的平均含量在工业区最高，Cr 和 Cd 的平均含量在交通区最高。4）不同重金属的相关性表明，Zn、Pb、Cu、Cd、Ni 等5种元素有同一来源，Co 和 V 有同一来源。5）单项潜在生态危害系数大小为 Cd〉Hg〉〉Pb〉Cu〉Ni〉Co〉Zn〉Cr〉V。不同功能区9种重金属复合生态危害均处于强生态危害水平（300≤RI〈600），其中工业区和交通区潜在生态危害水平最高。     

淮南市大气颗粒物污染特征研究

2014年7月和2015年1月分别系统监测淮南市6个功能区夏、冬季大气颗粒物(TSP、PM10、PM2.5)质量浓度并分析其时空分布特征。结果表明:采矿区和工业区污染较严重;采矿区主要受采煤、运输等人为活动的影响,工业区受工业排放影响较大,商业区主要以汽车尾气排放为主,居民区和文教区则以燃煤排放为主;夏季颗粒物浓度日变化趋势均呈现两边凸中间凹的特征,峰值分别出现在7:00和18:00,谷值出现在13:00左右,而冬季变化趋势波动较大。     

巢湖流域十五里河水体与表层沉积物生物可利用磷(BAP)研究

研究了巢湖十五里河水体与表层沉积物的氮磷分布,并采用传统化学分析法和梯度扩散膜技术(DGT)分析了沉积物中生物可利用磷(BAP)含量。结果表明,十五里河水体正磷酸盐(DIP)和总磷(TP)浓度自上游至下游呈现先上升后下降的趋势,且一直保持在富营养化水平〔ρ(DIP)≥0.343 mg·L-1,ρ(TP)≥0.676 mg·L-1〕,上游的污水汇入是导致水体磷浓度急剧升高的主要原因,中游污染源少而使磷浓度下降,下游农业面源与支流的汇入又使磷浓度有所增加。沉积物中4种BAP含量由高到低依次为藻类可利用磷(AAP)含量、NaHCO3提取磷(Olsen-P)含量、水溶性磷(WSP)含量和易解吸磷(RDP)含量,其中沉积物w(AAP)和w(Olsen-P)与沉积物w(TP)之间呈显著正相关(P0.01)。中下游河段沉积物孔隙水中磷具有向水体迁移的趋势,说明这些沉积物磷有自孔隙水向上覆水扩散的潜在风险。十五里河BAP含量检测结果表明,DGT技术与传统化学方法检测结果相关性显著,因此DGT技术可作为今后十五里河BAP分析研究的重要工具。     

淮南深部山西组煤中汞的含量分布及赋存特征研究

以淮南煤田深部山西组煤为研究对象,分别采集研究区张集煤矿和新集二矿二叠系山西组1煤层的煤样品,测试了样品中总汞的含量,分析汞的空间分布特征,采用浮沉实验、逐级化学提取实验以及相关性分析研究了煤中汞的赋存状态,并结合沉积环境探讨了深部山西组煤中汞的富集成因。结果表明:(1)研究区煤样中汞含量介于0.03～0.93μg/g之间,算术平均值为0.21μg/g,均高于中国和世界煤中汞的背景值,与地壳中汞含量相比,富集系数高达2.6,表现出明显富集;(2)淮南煤田不同煤矿山西组煤中汞含量不同,张集煤矿煤中汞算术平均值为0.35μg/g,新集二矿煤中汞算术平均值为0.12μg/g;受复杂沉积环境和沉积相作用,同一煤层中,汞含量分布差异性较大;(3)相关性分析、浮沉实验和逐级化学提取实验结果表明,煤中的汞主要以硫化物结合态存在;矿物分析结果显示,黄铁矿是煤中汞的主要载体,张集煤矿煤中的汞主要以固溶态赋存于原生黄铁矿中,新集二矿山西组煤中的汞主要赋存于裂隙充填的后生黄铁矿中。     

淮北煤中12种有害微量元素在煤及其灰中的分布特征

为了解有害微量元素在各煤层中的分布与变化规律,以及在煤燃烧后的煤灰中所发生的迁移与富集情况,采集了淮北煤田不同煤层、不同深度的15个煤样,采用中子活化法对其原煤及灰分中的12 种微量元素(Ag, As,Ba, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Sb, Th, U, V)进行了测试。结果显示:绝大部分有害微量元素的含量都处于n×10 6到n×10 5数量级范围内,不同煤层或同一煤层不同部位中微量元素的含量分布不同;与全国和华北煤中有害微量元素的(平均)含量相比,除Mn低于全国和华北的平均值外,As、Co、Mo、Sb、Th、U与之相近,而Ag、Ba、Cr、Cu、V高于全国和华北煤中的平均值;12种微量元素均在灰分中有所富集,而且富集能力序列为:Cu>Cr>Mn>Mo>Co>Ba>V>Th>As>U>Sb。     

不同热解温度龙虾壳生物炭特征及对Zn~(2+)的吸附机制

为研究不同热解温度条件下生物炭的理化性质及对Zn~(2+)的吸附特性和机理,以龙虾壳为生物质原料,采用限氧慢速热解法在300、400、500和600℃条件下制备龙虾壳生物炭,分别记作LS300、LS400、LS500和LS600。采用扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)等对龙虾壳生物炭进行表征,并结合批量吸附实验分析其对Zn~(2+)的吸附特性和机理。结果表明:随着热解温度的升高,龙虾壳生物炭产率降低,灰分含量升高,pH增大,孔径增大,芳香性增强;4种生物炭吸附动力学遵循准二级动力学模型,LS600在7 h时达到吸附平衡,其他3种均在24 h时达到平衡;LS600的吸附等温线更符合Langmuir模型,LS300、LS400和LS500的等温吸附过程更符合Freundlich模型,LS600对Zn~(2+)的吸附效果最好,最大吸附容量可达462. 50 mg·g-1;龙虾壳生物炭对Zn~(2+)的吸附机理包括阳离子交换、沉淀作用、与含氧官能团络合及与π电子配位。     

安徽淮北临涣矿区地表水水化学及硫氢氧同位素组成特征

以淮北临涣矿区为研究对象,系统的采集了研究区河水、沉陷区积水和矿井排水等共23个水样,分析测试其常规水化学指标及氢氧硫同位素特征值。采用Piper三线图、Gibbs图与线性回归分析等方法,探讨了研究区不同类型地表水水化学组份特征及影响因素、SO_4~(2-)来源等问题。结果表明:研究区地表水TDS含量较高,属高矿化度水质类型,阳离子主要为Na~+和Ca~(2+),阴离子主要为HCO3-与SO_4~(2-),其中浍河河水水化学类型主要为Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~-型,沉陷积水主要为Na~+-Cl~--SO_4~(2-)型;研究区河水和沉陷区积水SO_4~(2-)含量较高,平均值分别为412. 90 mg/L和490. 61 mg/L,河水中SO_4~(2-)主要来源于蒸发岩溶解、废水排放,沉陷区积水SO_4~(2-)来源于河水补给及矿井排水的影响;地表水的δD和δ~(18)O值变化范围为-55. 3‰～-29. 3‰和-7. 2‰～-2. 6‰,均落在大气降水线下方,表明其受到不同程度蒸发作用,河水、沉陷积水主要补给来源是大气降水; Gibbs图分析结果表明河水离子组成主要受岩石风化的控制,而沉陷区积水主要受蒸发作用影响。