区域农田镉含量空间变异与综合风险的不确定性评估

我国小麦镉(Cd)污染格局多样,从不确定性角度评估区域小麦田Cd累积风险有助于提升污染防治决策的准确性。本研究基于不确定性理论,将蒙特卡洛(Monte-Carlo)随机模拟方法引入到区域土壤-小麦系统Cd污染综合风险评估中,结合多元统计和空间分析开展实例研究。结果表明河南省某小麦主产区92.8%的土壤样品Cd含量超过农田土壤风险筛选值(0.6 mg·kg^-1),84.0%的小麦籽粒样品Cd含量超过国家食品安全限量标准(0.1 mg·kg^-1)。区域土壤-小麦系统Cd累积水平整体上呈现西北高东南低的空间分布格局。区域Cd生态风险以中度污染为主。区域人群Cd摄入量超过WHO推荐安全值的风险概率为31.6%,控制土壤Cd累积趋势可将该超标风险下降至7.3%。不确定性模拟、空间分析和场景分析的综合应用可准确识别农田Cd污染风险等级和相应概率,为区域Cd污染防治提供决策建议。     

电子受体对深层土壤中石油烃缺氧降解的影响

微生物降解是处理土壤中石油烃(PHC)污染的有效技术,目前对PHC微生物降解的研究多集中在好氧条件下,对PHC缺氧微生物降解的研究较少,PHC缺氧降解规律尚不清楚。以PHC污染的深层土壤为对象,探究不同质量分数(500、1 500、5 000 mg·kg^-1)的硫酸盐、硝酸盐或混合电子受体对土壤中土著微生物丰度、群落结构以及PHC缺氧降解的影响规律。结果表明,150 d缺氧培养后,添加相同种类电子受体的土壤处理中细菌丰度、潜在PHC降解菌(变形菌门和厚壁菌门)丰度随电子受体的质量分数增加而增加;添加相同质量分数的不同种类电子受体土壤处理中细菌丰度、潜在PHC降解菌丰度从高到低分别为硝酸盐、混合电子受体、硫酸盐。添加相同种类电子受体的土壤处理中ΣPHC (C₁₀～C₃₀)和C1 (C₁₀～C₁₆)、C2 (C₁₇～C₂₃)、C3 (C₂₄～C₃₀)组分的降解率随着加入电子受体质量分数增加而增加...     

电动作用下铜(Ⅱ)-铬(Ⅵ)复合污染砂土中重金属的界面迁移规律

厘清污染物的界面迁移是实现污染控制的前提。以铜(Ⅱ)-铬(VI)复合污染砂土为研究对象,以电压梯度、砂土粒径及污染浓度为影响因素,研究电动驱动作用下复合重金属污染物的界面迁移规律。结果表明：重金属污染物的横向迁移方向取决于离子赋存状态所带电荷类型,纵向迁移方向取决于赋存形态及其摩尔质量双重作用;电动作用下带有相反电荷的物质复合污染时,各物质保持原始迁移方向,但各界面浓度趋于均匀化。横向迁移方面存在以协同作用为主导的局部拮抗现象,纵向迁移方面存在迁移减缓及物质共沉现象。铜和铬最佳迁出所对应的组合条件分别为：S₃ (粗砂)+0.750 V·cm^-1+50 mg·kg^-1和S₃ (粗砂)+1.125 V·cm^-1+200 mg·kg^-1。电压梯度是作为影响重金属迁移效率的主要外在因素,与大粒径及风险筛选值对应的浓度相匹配有利于重金属污染物在电动作用下的迁出。不同污染物的影响因素敏感度分布并不一致,建议复合污染土体的修复治理应针对污染物种类对主导因素进行细化。本研...     

酸改性凹凸棒石对土壤Cu-Zn的钝化修复

过量的重金属积累在农田土壤中会对粮食安全和人体健康造成危害。通过调整酸体积分数和改性时间,制备5种酸改性凹凸棒石,分别按2、4、8、16和24 g·kg^-1的投加量施用于土壤中,通过钝化实验,结合单级提取态和BCR多级提取态,对酸改性凹凸棒石的钝化效果进行评价,并分析了重金属污染土壤钝化前后的环境风险因子和修复效率。结果表明,添加16 g·kg^-1的酸改性凹凸棒石,可有效改善土壤理化性质,H2O提取态Cu、Zn质量分数分别较对照组降低了25.91%～47.87%和49.69%～65%,二乙烯三胺五乙酸提取态(DTPA提取态)Cu、Zn质量分数分别较对照组降低了8.63%～24.30%和28.26%～46.84%。酸改性凹凸棒石的施用也促进了重金属Cu和Zn由酸溶态、可还原态向较稳定的可氧化态、残渣态转变。当投加量为16 g·kg^-1时,12.5%体积分数H2SO4改性72 h制得的酸改性凹凸棒石处理组对Cu、Zn的修复效率最高,分别为11.96%和27.70%,本研究结果可为北方碱性农田重金属污染的钝化修复提供参考。     

典型重金属污染地区蔬菜中重金属含量及健康风险

在大冶市典型重金属污染地区,选择罗家桥街办作为污染区、茗山乡作为对照区,通过采集土壤和蔬菜样品,分析5种重金属(Cu、Zn、As、Cd、Pb)的含量,评价重金属对当地居民的健康风险,评价参数根据当地居民调查得到。结果表明,污染区土壤样品的5种重金属的平均值均高于背景值,对照区土壤样品的5种重金属的平均值与背景值差异不显著或低于背景值。污染区蔬菜样品的5种重金属的平均值也基本都高于对照区。因此,污染区土壤已经受到了重金属的污染,对照区土壤几乎未受到重金属的污染。健康风险评价结果表明,污染区人群面临着非致癌风险和致癌风险,而对照区健康风险较小。从年龄层看,对非致癌风险抵抗力最弱的是儿童,而对致癌风险抵抗力最弱的是成人。污染区最主要的风险元素是Cd和As。     

资源枯竭区不同地貌类型土壤重金属污染特征及风险评价

为探究资源枯竭区不同地貌土壤重金属污染的特征及风险,以河北峰峰矿区为研究对象,分析了213个土壤表层(0～20 cm)样品中Cd、Pb、Cu、Zn含量。结果表明,研究区土壤中4种重金属均高于河北省土壤元素背景值,4种地貌类型中土壤Cd、Pb均值分别为0.39、98.23 mg/kg,分别为背景值的4.15、4.57倍;Cd、Cu形成了局部污染;研究区的内梅罗综合污染指数和综合潜在生态风险指数分别为8.95和153.71,为重污染和中等生态风险;东部倾斜平原区中南部的Cd、北部的Pb为本区域土壤重金属形成污染的重要影响因素。     

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。     

琼北火山岩地区水田和旱地土壤中重金属的累积特征比较

为分析琼北火山岩地区土壤中重金属(As、Cd、Cr、Pb、Ni、Hg)的累积特征,采集旱地和水田的土壤表层样品,并对样品理化性质及重金属含量进行了分析,采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对重金属污染状况进行了评价。结果表明,研究区旱地与水田土壤均呈强酸性-酸性,旱地土壤阳离子交换量(CEC)(4.66 cmol/kg)略大于水田土壤CEC(3.42 cmol/kg),表明旱地土壤保持养分的能力优于水田土壤。与海南土壤背景值比较,研究区旱地和水田土壤中Cd、Cr、Pb和Ni 4种重金属均有不同程度的累积,其中Cd累积程度较重。研究区旱地和水田土壤中Cr与Ni均具有较高的正相关关系,说明旱地和水田土壤中Cr与Ni可能同源,且受基性火山岩地质背景的影响较大。内梅罗综合污染指数评价结果表明,研究区旱地土壤重金属污染明显高于水田土壤,水田土壤重金属为轻度污染,而旱地土壤重金属已达到中度污染,尤其是Cr和Ni污染比较严重,应引起重视。     

微量肼对厌氧氨氧化生物膜长期运行效果的影响

为探究微量肼(N₂H₄)对厌氧氨氧化生物膜的长期影响,采用3个移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)处理低浓度氨氮(50.9±3.6) mg·L^-1废水,分别加入0 mg·L^-1 (对照组,R1)、5 mg·L^-1 (R2)和10 mg·L^-1(R3)的微量N₂H₄后连续运行35 d,考察N₂H₄对MBBR系统中总氮去除速率(total nitrogen removal rate,TNRR)、生物量、胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)、血红素和微生物群落的影响。结果显示,运行末期相对于R1,R2和R3的NRR分别下降了53%和64%。N₂H₄质量浓度为5 mg·L^-1时,生物膜的EPS分泌量提高,触发...     

飞灰基胶凝固砷体长期稳定性风险评价

为明确酸雨条件下飞灰基胶凝固砷体的长期稳定性,模拟2种酸度的酸雨对3种粒径状态下的固砷体进行动态淋溶实验,并运用改进多级连续提取法(Sequential Extraction Procedure, SEP)和潜在风险评估指数对固砷体进行长期稳定性风险评价。结果表明,随着浸出时间的增加,固砷体中的Al³⁺溶出并与溶液中的OH^-反应生成Al(OH)₃胶体,且废渣中的硫化矿物氧化生成H₂SO₄、Fe₂(SO₄)₃等氧化剂,进一步加剧硫化物的氧化溶解,使得浸出液pH呈下降趋势;而且,由于飞灰固砷体粒径大小不同,表面积大小和吸附位点变化,使砷浸出过程呈现出初始、快速释放和慢速释放3个阶段的浸出特征,最高浸出质量浓度为2.42 mg·L^-1,累计释放量达133.78 mg·kg^-1,累计释放率为2.32%。SEP实验发现,原渣中的还原态砷大幅度降低,酸可提取态砷和残渣态砷增加,有利...     

燕山地球关键带多环境介质中多环芳烃分布特征

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)作为环境中常见的持久性有机污染物,因其致癌、致突变、致畸和难降解的特性备受关注。地球关键带是维系地球生态系统功能和人类生存的关键区域,选取燕山地球关键带的雁栖湖站点,对地表水、表层土壤(0～10 cm)和地下水3种环境介质进行调查研究,旨在探索16种PAHs的分布情况。结果表明：1)地表水、土壤、地下水中的16种PAHs含量范围分别为9.78～2 221.3 ng·L^-1、76.21～285.03μg·kg^-1、21.45～1 521.13 ng·L^-1,均值分别为548.42 ng·L^-1、195.77μg·kg^-1、492.54 ng·L^-1,地表水中的平均浓度高于地下水;2) 3种环境介质中PAHs分子质量分布呈现大体相似特征,具体表现为单体PAH中萘(Nap)占主导地位,2～3环低分子量PAHs占比大于4环,5～6环最低;3)地表水和地下水的PAHs质量分数占比基...     

耐镉浮萍筛选、鉴定及其对镉的富集效果

近年来,水体镉污染日益严峻,筛选超富集植物用于其治理具有重要意义。本研究以90个浮萍株系为实验材料,采用30 mg·L^-1的镉处理7 d,获得7个镉耐受优势株系。通过Blast比对和构建系统发育树鉴定该7个浮萍株系的种属,确定为Spirodela polyrhiza、Lemna japonica、Lemna minor和Landoltia punctata。通过低质量浓度(0.5 mg·L^-1)和高质量浓度(10 mg·L^-1)镉处理7 d,进一步比较和研究了7个优势株系对镉的富集效果。结果表明,低浓度镉处理后,5个株系的镉富集量超过100 mg·kg^-1;高浓度镉处理后,7个浮萍株系的镉富集量超过1 200 mg·kg^-1,生物富集系数大于120,对水体中镉的去除率高于70%。其中,4号株系(L. japonica)为本次筛选出的最佳株系,其镉富集量、生物富集系数和对水体中镉的去除率分别达到2 834.30 mg·kg^-1、283.43和82.50%。     

喀斯特石漠化土壤中施用城市污泥的环境影响分析

城市污泥广泛用于土壤增肥,但其中的重金属、氮等污染物可能对土壤和地下水环境造成潜在影响。为探索污泥在喀斯特石漠化土壤中进行土地利用的可行性,分析了不同污泥质量分数的混配土壤重金属含量,以及熟化过程土壤淋溶液中重金属、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的含量。结果表明:(1)当混配土壤中污泥质量分数低于50%时,混配土壤中重金属均不超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)的农用地污染土壤风险筛选值;但总Cd在混配土壤中污泥质量分数为50%～75%时超标7.8%～32.8%,总Zn在混配土壤中污泥质量分数为75%时超标6.8%。(2)污泥质量分数为75%、熟化30d时,淋溶液中总Cu超过《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)Ⅳ类标准,其他情况下各重金属均不超标;土壤熟化过程中,混配土壤淋溶液中氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮均不超标。污泥在石漠化土壤中进行土地利用时,建议污泥质量分数低于50%,熟化30d以上。     

生物炭负载纳米零价铁对湖泊底泥镉污染的修复效果

制备了生物炭负载纳米零价铁(nZVI/BC)复合材料,采用SEM、TEM、FTIR、EDS、XPS等手段对其表面形貌、粒径大小、官能团结构、表面元素及化学形态进行了表征和分析。通过镉(Cd)形态、浸出毒性、生物可利用性、上覆水中溶解态Cd质量浓度及底泥理化性质等指标评价了nZVI/BC对湖泊底泥中Cd的修复效果。结果表明,相比于对照组,经56 d修复后nZVI/BC处理组中Cd的残渣态质量分数增加了29.73%,有效降低了Cd的移动性;Cd的浸出质量浓度从4.65μg·L^-1降至0.38μg·L^-1,Cd的生物可提取态质量浓度从5.08μg·L^-1降至2.13μg·L^-1,其浸出质量浓度和生物可提取态质量浓度分别下降了91.83%和58.07%。同时,经过56 d的修复,nZVI/BC使上覆水中溶解态Cd的质量浓度比对照组降低了67.53%。此外,nZVI/BC的添加提高了底泥的pH和有机质,根据这2个指标的变化进一步分析了nZVI/BC复合材料对Cd的稳定机制。以上研究结果可为重金属污染底泥的修复...     

硫酸化钛铈氧化物催化剂的抗重金属中毒

工业烟气中氮氧化物高稳定净化催化剂的开发是实现烟气超低排放的重要需求。目前工业上应用最广的SCR商业V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂往往面临重金属中毒失活的难题。采用浸渍法改性CeO2载体,开发了具有优异抗重金属(Pb、Zn、Cd)中毒性能的硫酸化钛铈氧化物催化剂。在气体小时空速(GHSV) 360 000 h^-1、温度300℃条件下,硫酸化钛铈氧化物催化剂Pb、Zn、Cd中毒后NO转化率分别为75%、73%、63%,比商用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂Pb、Zn、Cd中毒后NO转化率分别增加了28%、36%、43%。Raman表征结果显示,硫酸化钛铈氧化物催化剂Pb中毒后仍然保持了较高的氧空位浓度。XPS和H₂^-TPR表征结果显示,Pb与SO₄^2-发生相互作用,保护了催化剂表面的Ce活性位点,从而抑制...     

耒水流域土壤重金属污染的时空变异对比

收集了研究区内2008年的历史数据和2018年采集的最新数据,共计278个样品,分析测试了土壤环境污染常提及的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn共8类重金属元素,利用单因子指数评价法、内梅罗综合污染指数法以及土壤环境质量评估法评价研究区内西河和耒水2条河流周边的土壤环境质量类别,结合反距离空间插值法以及空间几何分析,直观地展示出研究区2008—2018年土壤重金属的时空变异特征。结果表明:采集的2期数据中除Cr外,Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni、Zn表层土壤重金属元素均存在点位超标的情况,说明该研究区中整体存在重金属污染;通过单因子指数评价可知,2期数据单因子指数平均值排前2位的均为Cd和Pb,Cr平均值最小,研究区内2期数据Cr超过98%点位均属于优先保护类点位,Cd、As、Pb均存在超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)管制值的点位;污染增强区主要分布于采矿及冶炼企业密度较大的西河中上游、耒水上游和耒水下游3个区。为防止今后土壤重金属污染进一步增强,建议对3个高值区采取恰当的管理措施。     

新疆煤基压块活性炭在BAC工艺中的应用

鉴于新疆丰富的煤炭资源,本研究对由2种不同指标新疆煤基压块活性炭(LBC和HBC)组成的上向流活性炭柱构成的小试生物活性炭(biological activated carbon, BAC)工艺进行了为期约300 d的实验研究。考察了2种不同指标的压块活性炭柱(LBC-O₃与HBC-O₃)的运行情况。结果表明,LBC-O₃对于COD_Mn的去除效果优于HBC-O₃(进水平均值为1.56 mg·L^-1,出水平均值为0.55 mg·L^-1);而HBC-O₃对于UV₂₅₄所代表有机物去除效果优于LBC-O₃(进水平均值为0.053 cm^-1,出水平均值为0.005 cm^-1)。LBC-O₃对COD_Mn的较佳去除性能,促成了活性炭表面微生物量的生长,进而构成了吸附和生物降解的良性循环;而兼具发...     

普通硅酸盐水泥和钙盐对氟污染地表水的除氟效果

水体氟污染问题受到了广泛关注,现行的除氟技术对自然水体中氟化物的去除效果不明显,无法大范围推广应用。选择碳酸钙(CaCO₃)、氯化钙(CaCl₂)2种钙盐和普通硅酸盐水泥(简称水泥)对山东省胶州市南胶莱河水样进行了处理,考察了3种材料及其相应的组合对氟离子的去除效果,并筛选出适用于地表水体除氟的材料;通过改变搅拌时间和搅拌速度研究了不同扰动程度对除氟效果的影响;通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射分析和傅里叶红外光谱分析讨论除氟机理。结果表明,当这3种材料单独使用时,CaCO₃和水泥表现出除氟效果,水泥除氟效果优于CaCO₃,在添加0.5 g·L^-1水泥的处理中,水样中的氟离子质量浓度由1.46 mg·L^-1降至1.23 mg·L^-1;CaCO₃和水泥组合的除氟率高于单独CaCO₃或水泥,可将水样的氟离子质量浓度由1.39 mg·L^-1降至1.09 mg·L^-1<...     

基于层次聚类和水质指数法的南水北调中线总干渠典型年份水质变化特征分析

为探明南水北调中线总干渠水质变化特征和时空分异规律,选择总干渠典型年份30个断面10个水质指标的逐月监测数据,利用层次聚类和WQI水质指数法对水质变化进行分析。层次聚类将总干渠划分为3个渠段,陶岔至柳家佐连续24个断面为第一渠段,该渠段各项水质指标浓度相对较低,其中F.coli ((44.41±56.11)个·L^-1)、COD_Mn((1.94±0.11) mg·L^-1)、SO42-((29.38±1.68) mg·L^-1)和DO ((9.74±1.42) mg·L^-1)等指标明显低于其他渠段;霸州、王庆坨、西黑山、惠南庄和团城湖为第二渠段,F.coli ((184.5±323.16)个·L^-1)、COD_Mn ((2.08±0.29) mg·L^-1)、SO₄^2-((27.21±1.81) mg·L^-1)和DO ((10.82±2.15) mg·L     

用固相萃取-高效液相色谱-三重四极杆串联质谱法测定海洋沉积物中13种氟喹诺酮类抗生素

为进一步探索海洋沉积物中氟喹诺酮类抗生素的污染情况,基于固相萃取-高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(SPE-LC-MS/MS)技术,建立了海洋沉积物中13种FQs的测定方法;采用高效液相色谱-三重四极杆串联质谱多反应监测离子模式(MRM)对FQs进行分离检测。结果表明：在优化实验条件下,13种FQs的质量浓度为0.50～100μg·L^-1,目标化合物峰面积与内标物质峰面积之比与质量浓度的线性关系良好(R²>0.99),方法检出限为0.003～0.03μg·kg^-1;在加标量为1μg·kg^-1和10μg·kg^-1时,空白加标的平均回收率为73.5%～124.6%和67.5%～118.5%,相对标准偏差(RSD)为1.0%～9.7%(n=7);以海洋沉积物为基质,13种目标物的加标回收率为67.7%～142.4%,RSD小于10.2%(n=6);使用该方法对广州某湾区海洋沉积物中13种FQs的残留量进行了实地检测,培氟沙星质量分数最高,为1.6μg·kg^-1