关于电感耦合等离子体质谱法(ICP/MS)测定生活污水中12种金属元素的探讨

电感耦合等离子体质谱法是20世纪80年代发展的分析技术,具有灵敏度高,干扰少,重现性好,分析效率高等特点,是目前分析重金属元素最先进的技术。本文建立了硝酸-电感耦合等离子体质谱法测定生活污水的新方法。     

污水处理厂中微塑料的去除效能与全流程分析——以北京某下沉式三级污水处理厂为例

污水处理厂排放是微塑料进入自然环境的重要途径之一,本研究对北京某下沉式三级污水处理厂八个工艺单元中微塑料的赋存特征和去除效能进行全流程分析.研究表明该厂赋存微塑料主要形态为纤维,主要成分为聚丙烯、聚酯和聚乙烯,尺寸≤500μm的微塑料影响最为显著.该厂对微塑料的整体去除率为91.7%,主要依靠沉淀和截留过滤去除.双层平流沉淀池（二沉池）的去除效能最高,而生化处理单元没有明显去除效果.整体上,微塑料呈现从污水向污泥迁移的趋势.该厂最终出水中微塑料浓度为1.3n/L,成分为聚酯纤维,出水排放没有引起周边受纳水体中微塑料浓度升高,但干扰了下游地表水体中微塑料的成分,深度处理单元是降低受纳水体微塑料污染风险的重要保障.     

A2O小试系统与实际工艺单元中OPEs去除的比较

污水处理厂出水是环境中OPEs的重要来源,且污水处理厂的生物处理单元可去除部分OPEs.为了更好的研究污水处理厂工况条件,以达到优化去除宏量有机物和微量有机物的目的,良好的小试装置必不可少.本研究在实验室设计并安装了一套A²O小试装置,根据有机磷酸酯的结构特点,在进水中投加了3种代表性的有机磷酸酯.比较了小试装置中与实际工艺单元中这3种有机磷酸酯的去除规律,发现OPEs在A²O小试中的去除规律与实际工艺单元中相似,磷酸三丁氧酯（TBEP）在两种工况下去除效果均较好,总去除率分别为84.6%与83.6%,磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）去除效果均较差.在不同处理单元中,由于厌氧池中主要发生水解作用,TCPP在两种工况下的厌氧池中都可去除,且在A²O小试厌氧池中的去除率（57.7%）优于实际工艺（25.5%）.TBEP的去除主要发生在好氧池中,且A²O小试二沉池可以有效去除TBEP（67.9%）,优于实际工艺的二沉池.两种工况下,好氧池曝气强度较大,引入磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）不易降解,TCPP在好氧池去除效果较差.除此之外,优化了小试装置的OPEs的检测取样量保证检测的准确性.     

污水中抗生素与重金属对红霉素抗药性基因的选择性效应

采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和固相萃取-高效液相色谱串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)分别检测分析了上海某污水处理厂中6种重金属和3种抗生素的含量水平和分布特征,采用实时荧光定量PCR检测分析了7种红霉素抗药性基因(ERY-ARGs)在污水处理厂中的分布变化.结果表明,抗生素磺胺甲恶唑(SMX)、红霉素(ERY)和四环素(TC)在污水处理厂中均被检出,两段A/O工艺对其去除效果较差,去除率为3%(ERY)~36%(TC).重金属Cr、Cu、Zn和Pb在污水中被检出,浓度范围分别为136.9~235.5、7.1~37.4、18.1~98.4和143.1~383.0μg/L,两段A/O工艺对Zn基本完全去除,但对Cu、Pb和Cr的去除率分别为48%、43%和18%.目标ERY-ARGs在污水处理厂中均被检出,其在原水中的浓度为9.28×103(ermA)~1.83×108(ereA)copies/L,两段A/O工艺对其具有较好的去除效果,降低幅度可达1.19~3.97个对数浓度.通过相关性分析可知, ERY-ARGs与ERY之间具有显著相关性(P<0.05),而酯酶基因ereA与Cu、Zn和Pb之间也呈现出较好的显著相关性(P<0.05),表明污水中ERY对ERY-ARGs的演变产生具有重要影响,而重金属对ERY-ARGs也可能存在潜在的选择性作用.     

基于城市污水处理系统的重金属污染物检测及治理工艺分析

随着城市工业化的进程加快,城市污水重金属污染情况日益加重。为更深入了解城市污水处理系统中重金属污染物实际情况,并能选择最优治理工艺,本文选取了泉州市某污水处理厂的A/O工艺处理流程中不同单元的水样作为分析对象,通过使用电感耦合等离子体发射光谱仪和原子荧光光度计,对水中多种重金属（包括Cu、Pb、Cr、Cd、Ni和Hg）的浓度进行了精确测量。研究发现,该污水处理厂的进水样本中Cu、Pb、Cr、Cd和Hg的浓度均超过了安全标准。尽管A/O处理工艺能有效降低这些重金属的浓度,但处理后的出水样本中Pb和Cr的浓度仍然超标,且Cu的浓度相对较高,达到0.283mg·L-1。为此,进行了以改性活性炭G作为吸附剂、投加量为200 mg·L-1、吸附时间为10min的活性炭吸附试验,结果表明在此条件下,Cu、Pb和Cr的浓度均可显著降低,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的要求。     

典型生活污水颗粒物粒径分布及沉降性能研究

为明确生活污水颗粒物粒径分布及沉降性能,采用颗粒分析仪测试了三个典型生活污水处理厂进水颗粒物粒径分布,通过静沉试验比较颗粒物分布变化及沉降性能,分析了沉砂作用对颗粒物的去除效果,获得了典型生活污水颗粒物分布的基本特性和静水沉降的一般规律.结果表明:进水颗粒物中位径为8～14μm,静沉后的中位径降至4～8μm,颗粒物总数...     

臭氧氧化工艺对污水处理厂二级出水的处理特性

城镇污水处理厂深度处理单元采用臭氧氧化和臭氧催化氧化工艺可对溶解性难降解有机物进行强化去除。针对臭氧氧化的选择性和臭氧催化氧化去除COD的稳定性,以污水处理厂二级出水为研究对象进行臭氧氧化小试和中试试验,考察不同进水水质情况下臭氧氧化的效果,臭氧氧化后污水可生化性和NH₃-N的变化情况以及臭氧催化氧化去除COD的稳定性。研究结果表明:臭氧氧化对不同水质进水COD的去除效果差异较大,对含有较多饱和有机酸的污水处理效果有限,且臭氧氧化处理后污水BOD₅和NH₃-N均未升高。臭氧催化氧化去除COD的效果与催化剂的吸附饱和程度相关。因此,建议设计城镇污水处理厂臭氧氧化和臭氧催化氧化工艺前需进行小试实验明确对COD的去除效果,臭氧催化氧化小试实验需进行90 d以上或试验至臭氧催化剂达到吸附饱和,不建议在臭氧氧化工艺后增设生物滤池和曝气生物滤池。     

钢铁冶炼尘两种采样方法PM2.5中元素的比较研究

通过系统随机采样法和稀释通道采样法分别对钢铁行业下载灰和烟道飞灰中7个采样点的样品进行采集,采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES）对元素进行检测,运用分歧系数、相关样本非参数检验和曲线拟合对元素特征和含量进行比较研究.结果表明：两种方法采集到的颗粒物样品中Fe、Ca、Si、Mg、Al、K、Ti、Na和Ba元素含量较高;不同城市间不同采样方法所得元素含量总体趋势一致,但含量上存在较大差异;分歧系数结果表明两种采样方法间总体元素特征必定不相似;相关样本非参数检验和曲线拟合表明除Cr、Cs、Cu、Tl外其他元素含量存在显著性差异,通过曲线拟合对存在显著性差异的元素进行分析,可得到两种采样方法间各元素的相关关系.     

城镇污水处理厂污泥重金属污染及生态风险分析

以池州市某城镇污水处理厂为例,采用原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法分析了压滤污泥中Hg、Cd、As、Pb、Cr五种重金属元素的含量,分析了污泥重金属污染水平和潜在生态风险.结果表明:污泥中Hg、Cd、As、Pb、Cr均能检出,其含量排序为Cr>Pb>As>Cd>Hg;单因子污染指数最高者为Cd,达到轻度污染水平;...     

制革印染工业园区污水厂重金属污染特性及去除效果研究

以浙江某制革、纺织印染工业园区污水处理厂为研究对象,分析了该污水处理厂进水、出水和污泥中Cr、Zn、Cu、Ni、Pb、Cd、Fe、Mn等重金属含量、来源及污染分布特性,探讨了重金属对该污水处理运行的影响。结果表明:该污水处理厂进水中Cr和Fe的含量最高,分别达16.40和15.80mg/L;重金属在污泥中发生富集,其中Cr和Fe的浓度高达12550和13671mg/kg。重金属在污泥中富集,不仅制约了污泥处置及资源化利用,而且影响了污泥的固液分离性能和常规污染物的去除效果。     

某城市污水A~2/O处理过程中重金属去除率分析

以A2/O法污水处理厂的城市污水实际处理过程中重金属的变化为研究对象,分析了六种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg)在处理过程中的去除率。研究结果表明:A2/O法对城市污水中重金属总的去除率是比较高的,都在78%以上,但在处理过程中受其存在状态、污水pH和本身的沉降、吸附、交换性质的影响,各种金属去除率并不完全相同的,总的去除率的大小顺序是:Zn>Hg>Cu>Cr>Cd>Pb。一级处理由于在同一pH、Eh下,不同的重金属以颗粒态和胶体存在的量不同,由高到低的顺序是:Cr>Cu>Zn>Hg>Pb>Cd。不同的金属离子与其配位基团的配位能力、离子交换能力和吸附能力不同,生化处理去除效果不同。从设计处理能力和重金属监测结果来看:一级处理水的主要控制项目多数达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的要求,应加大二级处理和深度处理能力,减轻陆源污染物对海域的污染负荷,提高中水的回用率。     

Particle size distribution and removal in the chemical-biological flocculation process

The particle characterization from the influent and effluent of a chemical-biological flocculation (CBF) process was studied with a laser diffraction device. Water samples from a chemically enhanced primary treatment (CEPT) process and a primary sediment tank process were also analyzed for comparison. The results showed that CBF process was not only effective for both the big size particles and small size particles removal, but also the best particle removal process in the three processes. The results also indicated that CBF process was superior to CEPT process in the heavy metals removal. The high and non-selective removal for heavy metals might be closely related to its strong ability to eliminate small particles. Samples from different locations in CBF reactors showed that small particles were easier to aggregate into big ones and those disrupted flocs could properly flocculate again along CBF reactor because of the biological flocculation.     

Particle size distribution and removal by a chemical-biological flocculation process

The particle characterization from the influent and effluent of a chemical-biological flocculation （CBF） process was studied with a laser diffraction device. Water samples from a chemically enhanced primary treatment （CEPT） process and a primary sediment tank process were also analyzed for comparison. The results showed that CBF process was not only effective for both the big size particles and small size particles removal, but also the best particle removal process in the three processes. The results also indicated that CBF process was superior to CEPT process in the heavy metals removal. The high and non-selective removal for heavy metals might be closely related to its strong ability to eliminate small particles. Samples from different locations in CBF reactors showed that small particles were easier to aggregate into big ones and those disrupted flocs could properly flocculate again along CBF reactor because of the biological flocculation.     

不同粒径地表街尘中重金属在径流冲刷中的迁移转化

在我国快速城市化进程中,街尘及其径流冲刷引起的重金属污染日显突出.通过对北京市城乡道路街尘及其人工降雨模拟径流冲刷过程中不同粒径街尘中重金属的分析,探讨街尘与径流冲刷过程中的粒径效应及不同重金属赋存形态的动态变化规律.结果表明,同一粒径颗粒物从"静态"街尘到"动态"径流中的颗粒物,重金属浓度呈下降趋势.街尘中重金属在径流冲刷过程中,存在溶解与解析现象,颗粒物粒径越小,减少比率越大,5种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的减少比率分别为24.3%、56.8%、34.3%、22.8%、27.3%.街尘中的弱酸可提取态比例要略大于径流颗粒物中弱酸可提取态比例,部分以水溶态进入水体中.在径流冲刷过程中,水相溶解态重金属变化不大,水相颗粒态重金属含量随降雨时间径流过程迅速降低.固相颗粒物的重金属浓度随降雨时间总体上呈下降趋势.粒径越小,冲刷率越大,最大为62.1%,最小为4.6%.地表街尘在径流冲刷过程中,小粒径颗粒物具有较强的迁移能力,较容易进入水体造成污染.     

城市污水处理厂污水处理工艺对VOCs挥发特征影响

对广州市某污水处理厂入厂原水进行了现场水样采集,用吹扫捕集-气相色谱质谱法测定了水样中VOCs含量.在污水处理厂入水口中共检出20种VOCs,浓度范围为0.1789~21.89μg/L.基于实测数据和构筑物结构参数,对该厂4种不同的污水处理工艺流程(包括A-B工艺,UNITANK工艺,改良A2/O脱氮除磷工艺和改良A2/O 高效沉淀工艺)利用WATER9模型计算了各工艺主要构筑物VOCs的挥发速率和挥发总量.挥发速率最大工艺为A-B工艺,其值为0.2318g/s;构筑物加盖的改良A2/O高效沉淀工艺挥发速率最小为0.0426g/s.各个工艺中挥发速率最大的单元有生物处理池和沉淀池,主要成分有苯、甲苯、三氯甲烷、四氯乙烯.根据VOCs挥发速率和污水处理量计算了VOCs在构筑物加盖和不加盖情况下的排放因子,并估算了珠江三角洲地区污水处理厂VOCs的总排放量,发现构筑物加盖可大大减少城市污水处理厂的排放率,削减率可达到74.72%.     

滇东南矿区河流悬移质重金属污染潜在生态风险评价

悬移质泥沙在天然河流中空间分布非常广,由于它的颗粒非常小,具有巨大的比表面积,同时其表面通常还存在许多活性物质,它们对进入水环境系统的重金属具有强烈的表面物理、化学和生物等作用,是重金属迁移、转化的主要载体,本文应用HANKANSON潜在生态危害指数法对滇东南矿区河流悬移质重金属潜在生态风险进行评价,结果表明:悬移质中产生生态危害的主要重金属为Cd和As等,该地区受重金属污染强度顺序依次为:Cd(As(Cu(Pb(Zn。研究时段内该河流悬移质重金属污染属于很强生态危害。     

Removal of heavy metals and arsenic from a co-contaminated soil by sieving combined with washing process

Batch experiments were conducted with a heavy metals and arsenic co-contaminated soil from an abandoned mine to evaluate the feasibility of a remediation technology that combines sieving with soil washing.Leaching of the arsenic and heavy metals from the different particle size fractions was found to decrease in the order: 0.1,2–0.1,and 2 mm.With increased contact time,the concentration of heavy metals in the leachate was significantly decreased for small particles,probably because of adsorption by the clay soil component.For the different particle sizes,the removal efficiencies for Pb and Cd were75%–87%,and 61%–77% for Zn and Cu,although the extent of removal was decreased for As and Cr at 45%.The highest efficiency by washing for Pb,Cd,Zn,and As was from the soil particles 2 mm,although good metal removal efficiencies were also achieved in the small particle size fractions.Through SEM-EDS observations and correlation analysis,the leaching regularity of the heavy metals and arsenic was found to be closely related to Fe,Mn,and Ca contents of the soil fractions.The remediation of heavy metal-contaminated soil by sieving combined with soil washing was proven to be efficient,and practical remediation parameters were also recommended.     

重庆市典型降雨径流中颗粒物粒径与重金属污染输出特征研究

选择重庆市渝北区水泥路面、沥青路面和屋顶面等3种典型的下垫面,以及中华坊、柏林公园汇水区作为新旧城区的典型代表,收集降雨径流样品,研究山地城市降雨径流中颗粒物粒径分布与重金属含量之间的关系。结果表明:在典型场降雨径流事件中,重金属输出形态主要是以颗粒态形式;初期径流中颗粒态Pb、Ni、Cu、Cd和Cr的百分数均超过60%。水泥路面、沥青路面和屋顶面3个下垫面径流中颗粒物粒径<240μm的体积百分数分别为92.66%、86.16%、91.74%,进入下水道后<240μm的颗粒物的体积百分数减少到81.77%;在柏林公园和中华坊汇水区,径流中颗粒物粒径<240μm的体积百分数分别为84.34%和92.13%。水泥路面和沥青路面径流中重金属含量与颗粒物总量均在0.05水平上显著相关;柏林公园和中华坊径流中重金属(除Cr和Pb外)与颗粒物不存在显著相关性。不同粒径段颗粒物与重金属之间的相关性差异明显,重金属主要是与<52μm粒径段的颗粒物总量极显著相关(Pearson相关系数>0.758),表明重金属主要与细小的颗粒物结合,山地城市降雨径流中重金属的污染控制关键是去除下垫面累积的细颗粒。     

绍兴部分河道水中重金属的检测及污染评估

为探索绍兴部分河道水中重金属元素的含量,采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)方法测定绍兴河道水中铬、锰、铁、汞、铅、镍、锡、镉、砷、铜、锌和钴12种重金属元素含量。参照国家有关标准,对重金属检测结果进行与国标标准限值进行比较而达到对重金属的污染评价。结果表明:绍兴部分河流不存在重金属污染情况,但个别元素接近标准限值。