酒石酸强化重金属复合污染模拟土壤电动修复过程及机理分析

为提高电动修复重金属复合污染土壤的效率,通过配制重金属复合污染模拟土壤,构建电动修复实验装置,利用2因素完全随机实验设计研究了酒石酸浓度和时间对重金属去除效果的影响;采用BCR法对土壤金属赋存形态进行了分析表征。结果表明:与对照相比,以酒石酸为电解液显著提高了重金属的去除率;重金属去除率受酒石酸浓度和修复时间影响显著;以0.05 mol·L~(-1)酒石酸为电解液修复120 h后,重金属去除效果最好,重金属总去除率为86.15%,Cu~(2+)、Mn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)的去除率分别为75.67%、98.11%、85.1%、70.75%和90.9%。BCR分析表明,酒石酸有助于提高土壤中弱酸提取态重金属含量,提高了重金属的迁移性能,从而有利于电动修复过程。     

碳纳米管电极强化电催化臭氧降解西玛津

传统的电催化技术受限于阴极原位电生H₂O₂的效率,且对某些特定结构污染物的降解能力较差。为提升电极对污染物降解性能和稳定性,使用压片法制备了蒽醌修饰碳纳米管(CNT/TBAQ)电极,构建了一种基于浸没电极的电催化臭氧反应器,并鉴定了反应体系内的活性物质及对西玛津的降解性能。结果表明,当气体流量为0.2 L·min^-1,电流密度为7.5 mA·cm^-2时,HO·生成量为1.024μmol·L^-1。与单独电催化和单独臭氧技术相比,电催化臭氧技术可以在6 min内完全去除初始质量浓度为5 mg·L^-1的西玛津。当臭氧质量浓度10 mg·L^-1,电流密度7.5 mA·cm^-2时,电催化臭氧技术的矿化效率最高,120 min后TOC去除率为62.25%,相比于电催化氧化、臭氧氧化能耗分别下降了55%和31%,但电催化臭氧技术没有明显降低西玛津中间产物的毒性。经过10次循环使用后,CNT/TBAQ阴极仍然保持对污染物的去除能...     

重金属污染土壤的强化电动修复技术研究进展

在土壤重金属污染日益严重的背景下,寻找一种简单高效的土壤修复技术刻不容缓。电动修复技术由于操作简单、处理污染物多样、修复快速、成本低廉等优点,成为重金属污染土壤修复领域的研究热点。简述了中国土壤重金属污染的现状,电动修复的原理及其影响因素,综述了近年来国内外有关强化电动修复重金属污染土壤的研究进展及国内外应用实例,分析了电动修复技术中存在的问题,最后指明了强化电动修复技术未来的研究方向。     

还原剂作用下Cr(Ⅵ)污染土渗透淋滤特性及成分分析

以湖南某铬污染场地中典型污染土壤为对象,采用硫酸亚铁(FeSO₄)和多硫化钙(CaS_x)2种还原剂,开展土壤修复实验和渗透淋滤实验,探讨不同还原剂对铬污染土渗透淋滤特性的影响规律,利用BCR形态提取和X射线衍射分析方法,评估不同还原剂对铬污染土中Cr(VI)的还原效果。结果表明,FeSO₄修复试样的渗透系数随FeSO₄/Cr(Ⅵ)摩尔比的增加呈先增加后降低的趋势,CaS_x修复试样的渗透系数变化呈现相反规律。相同条件下,FeSO₄修复试样的渗透系数较CaS_x修复试样的渗透系数更大,表明CaS_x修复试样的抗渗效果更好。随着还原剂掺量增加,修复试样渗出液中Cr(Ⅵ)浓度随之降低,当FeSO₄/Cr(Ⅵ)摩尔比大于3时,渗出液中Cr(Ⅵ)浓度低于Ⅲ类地下水标准Cr(Ⅵ)浓度基准值0.05mg·L^-1。类似地,当CaS_x/Cr(Ⅵ)摩尔比大于3时,淋滤实验后...     

基于微生物库仑量抑制率的水体重金属污染监测方法

为实现对水环境重金属污染的实时原位监测,利用单室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)传感器搭建了单程连续流装置,并对其预警稳定性进行了探讨。结果表明：以Cr(Ⅵ)作为目标污染物,MFC传感器的检出限为0.4 mg·L^-1,在0.2～1 mg·L^-1的质量浓度区间内,库仑量抑制率与Cr(Ⅵ)质量浓度具有较高的共变趋势;设定模拟废水中Cr(Ⅵ)的质量浓度为1 mg·L^-1,MFC传感器对乙酸钠质量浓度分别为384.62、480.77和576.92 mg·L^-1的模拟废水预警的库仑量抑制率为34.71%±1.65%、36.60%±3.82%和36.28%±10.64%;对分别含有谷氨酸、乳酸和蔗糖(质量浓度均为50 mg·L^-1)的模拟废水预警的库仑量抑制率为35.22%±6.51%、37.05%±3.74%和24.23%±1.90%,这说明MFC传感器对水样中的可生化降解有机物具有一定的抗干扰能力;MFC传感器连续3次对含有1 mg·L^-1     

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     

过硫酸盐在土壤中的电动输运特性

为提高过硫酸盐氧化剂在土壤中的传输效率,对以电渗流为主导因素的电动输运特性进行研究。通过土壤箱体的实验和数值模拟,研究电势梯度、土壤间隙水盐浓度和温度、过硫酸钠投放电极和浓度、pH对电渗流速和电渗系数影响,并分析过硫酸盐电动输运特性。结果表明,过硫酸盐在阳极投放与在两极投放时电动输运效果较好;提高投放的过硫酸盐浓度可以同比例提高相同时刻土壤中的过硫酸根浓度,但不改变电动输运所需的时间;提高电势梯度可以等比例提高电渗流速,但不能提高电渗系数;提高盐浓度可使电渗流速和电渗系数以相同比例提高;土壤升温至60℃和在2～12区间内的pH改变对电渗流速和电渗系数的提高比例为14.5%和4.8%;当盐浓度低于0.1 mol·L^-1时,在1、2 V·cm^-1的电势梯度下,土壤的最大温升分别为8℃、40℃。因此,在过硫酸盐的电动输运过程中,建议采用1V·cm^-1电势梯度以降低过硫酸盐的活化速率。本研究结果可为电动输运过硫酸盐的传输方案提供参考。     

利用电动技术强化有机污染土壤原位修复研究

电动修复技术是近几年发展起来的一种新型土壤修复技术，由于其处理的高效性受到了越来越多的关注。本文介绍了利用电动技术强化土壤有机污染物原位修复的原理及其最新进展。电动强化有机物污染修复的基本原理是利用电动效应对有机物的迁移作用或者强化生物修复过程（注入营养物、电子受体和活性微生物等）达到去除污染物的目的。研究表明，该技术不破坏生态环境，安装操作简单成本低廉，具有广泛的应用前景，其中电动强化原位生物修复和能够适应于各种不同成分污染（如有机物重金属复合污染）的多技术联合是今后电动技术发展的重要方向。     

华北农村水环境污染评价及源解析

近年来,国家相继发布多项重要文件要求整治农村人居环境、建设美丽乡村,但当前针对农村水环境问题研究相对较少,制约了农村环境治理工作开展。选取华北某镇农村河道坑塘,评价农村水环境污染水平、生态风险并进行污染溯源。结果表明,57处调查点位中有1处水体黑臭,但有多处调查点位水体溶解氧在2～3 mg·L^-1、透明度在25～35 cm、氨氮在8～15 mg·L^-1,接近黑臭阈值。仅有约9%的水体全部水质指标均能满足地表水V类要求(检测指标为18项),超标指标主要为pH、COD_Mn、BOD、氨氮、总磷、总氮、粪大肠菌群等8项。底泥总磷、总氮标准指数分别处于中度、重度污染状态,营养盐综合指数属于重度污染状态。底泥存在不同程度的重金属富集,铜、锌、汞、镉、铬、铅、砷、镍等8项重金属的平均浓度是天津土壤背景值的0.45～2.73倍。汞的地累积指数平均值为0.64,为轻度污染;铜、锌、镉、铬、铅、砷、镍等其他7项重金属为清洁状态。汞的潜在生态风险指数约110,为较高生态危害;其他7项重金属生态风险指数均小于80,为轻微生态危害。综合Pears...     

中试厌氧膜生物反应器处理养猪废水

猪场养殖废水是一类有机污染物浓度高、悬浮物多、性质复杂的废水,在传统厌氧处理中存在消化污泥流失及处理效率低等问题。本研究采用中试规模外部浸没式厌氧膜生物反应器处理猪场实际废水,设计处理水量为1 m³·d^-1,在HRT分别为8、5、3d的3个阶段连续运行4个多月,考察了厌氧膜生物反应器的沼气产量、运行稳定性、污染物去除效果及膜组件运行性能和清洗效果。结果表明,系统运行期间ORP在-486～-545 mV;随着HRT缩短,有机负荷由0.5～1.88 kg·(m³·d)^-1升高到5 kg·(m³·d)^-1,沼气产量逐渐增大,产率为0.38～0.45 m³·kg^-1。在整个运行过程中,VFA/ALK始终小于0.1,系统运行稳定。对TCOD、溶解性COD、氨氮、TN、TP去除率分别达到74%～86%、48%～68%、7%～12.8%、4.6%～16.7%、5%,其中溶解性COD去除率占总COD去除率的55%左右。系统运行期...     

高原地区铬渣污染场地污染特性研究

在我国高原地区某铬渣污染场地进行钻孔取样,分析场地工程地质特性,对场地铬的污染状况及空间分布特征进行研究。结果表明:场地地质结构较单一,地下水丰富,土质的渗透性强,渗透系数在1.78×10-3~0.243 cm/s之间;场地铬污染严重,总铬与六价铬的浓度最大值分别为22 485.6 mg/kg和7 495.2 mg/kg,地下水中六价铬的浓度最大值为107.2 mg/L;通过剖面铬浓度分析:铬在纵向上浓度分布受土壤质地的影响,均呈现表层4 m浓度较高,4 m以下浓度较低且变化较小的规律。由Kriging插值法绘的铬浓度分布等值线图可清晰看出场地表层土表现出向沟谷位置迁移趋势,地下水中残留的铬向地下水流场方向迁移。     

污染土壤电动修复及供能方式研究进展

污染土壤电动修复是一项新兴的绿色原位修复技术.其原理是在土壤上施加直流电场,利用电迁移和电渗流去除污染物.电动修复的效率主要受到土壤pH、Zeta电位以及土壤化学性质等因素影响.在研究中使用的供能方式有两种控制电位法和控制电流法.这两种供能方式有不同特点和应用范围.控制电压法在理论模型、酸碱增强法以及阳离子膜增强修复方面有着广泛应用;控制电流法在计算目标污染物的迁移数、电渗析修复法以及难溶性重金属污染物的修复中得到应用.     

土壤电场和机械组成对土壤磷迁移的影响

土壤磷随水迁移是土壤侵蚀和农田面源污染发生的重要因素之一。本研究通过电解质浓度和类型(Na⁺和K⁺)调节土壤电场,通过加入直径为2～3 mm的石英砂颗粒来调节土壤的机械组成,探究土壤电场和机械组成对土壤磷迁移的影响。结果表明：1)土壤磷迁移主要以颗粒态磷为主,例如,在浓度为0.01 mol·L^-1的Na⁺体系中,颗粒态磷迁移量是溶解态磷迁移量的31倍;2)与Na⁺相比,K⁺能显著降低土壤电场,减少土壤颗粒态磷而增加溶解态磷的迁移;3)土壤颗粒态磷和溶解态磷的迁移量均随电解质浓度增加而降低,电解质浓度增加降低土壤电场强度和作用力程,土壤团聚体稳定性增强,从而有利于土壤磷的保持;4)添加石英砂后改变了土壤机械组成,能够显著改变土壤磷的迁移规律,且与离子类型有关;5)土壤电场和机械组成共同作用控制着土壤磷的迁移。本研究可为土壤磷迁移以及农田面源污染防控提供一定理论参考。     

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。     

缓释铁源耦合气体扩散电极强化电芬顿降解环丙沙星

气体扩散电极(GDE)气液固三相界面可高效产生H₂O₂,但对铁离子还原能力较弱。针对这一问题,本文构建了一种基于缓释铁源的电芬顿体系(SRIS-EF),通过引入柱状铁棒与GDE电极协同作用加强体系的氧化能力。该体系旨在改进Fe²⁺投加方式,通过电场与溶液酸碱度协同作用持续生成Fe²⁺,提高羟基自由基(·OH)的生成和利用率,加速污染物的降解与矿化。以100 mg·L^-1环丙沙星(CIP)为目标物,通过定量分析体系内生成的主要活性氧化物质(ROS)表征其氧化能力,结果表明SRIS-EF能够持续生成更高浓度的·OH。对比了不同体系对CIP的矿化能力,发现SRIS-EF的TOC矿化率与常规EF相比提高了12.1%。此外,考察了SRIS-EF体系中柱状铁棒面积、初始pH、电流密度等因素对降解效能的影响,得出了SRIS-EF体系的最佳条件为：铁棒面积2.89 cm²,初始pH 3.00,电流密度30 mA·cm^-2,在此条件下反应60 min即...     

水平渗滤系统的污染物去除效果及动力学分析

基于人工快渗(CRIS)和水平潜流人工湿地(HSSFCWs)构建了水平流人工渗滤系统(HFCIS),研究了该系统对耗氧有机物(以COD计)、氨氮(NH₄⁺-N)的沿程去除情况和污染物在系统内的垂向分布情况,并进行了动力学分析。结果表明,在水力负荷为0.083 m·d^-1、进水耗氧有机物(以COD计)浓度为220～630 mg·L^-1、NH4+-N质量浓度为13～47 mg·L^-1时,COD、NH₄⁺-N的去除率分别为88.6%和91.9%以上。在水力负荷为0.25 m·d^-1的条件下,进水耗氧有机物(以COD计)和NH₄⁺-N质量浓度分别为613～690mg·L^-1和36～48mg·L^-1时,总去除率分别为95.5%和78.2%以上。水平方向沿程污染物质量浓度呈现逐渐衰减的趋势,污染物降解符合一阶动力学模型,去除速率常数在CR...     

电絮凝同步去除水中铜(Ⅱ)和铬(Ⅵ)复合污染物的影响因素及其作用机理

铜(Cu(Ⅱ))和铬(Cr(Ⅵ))是水和废水中一类重要的重金属复合污染物。电絮凝(electrocoagulation,EC)是目前很有效的重金属深度处理技术,因此,采用电絮凝静态反应器对水中Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的复合污染物的同步去除进行研究。在单极式连接条件下,考察电极材料、电流密度、初始pH、极板间距和电导率等因素对电絮凝效果的影响。结果表明,与铁电极相比,铝电极显示出更好的Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)同步去除效果。因此,采用铝电极进行因素筛选实验,筛选出的实验条件为:Cu(Ⅱ)的进水浓度为18.73~20.08 mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)的进水浓度为12.98~14.35 mg·L~(-1),在初始pH为3~6,电流密度为11.57 A·m~(-2),极板间距为1 cm,电导率在899~2 000μS·cm~(-1)的范围内。去除结果表明,总铬(TCr)、Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的去除率均在94%以上,出水Cu(Ⅱ)、TCr和Cr(Ⅵ)的浓度分别为0.081.24、0.491.21和0.120.49 mg·L~(-1),出水pH在6~9之间,可以满足《污水综合排放标准》(GB 8978-7996)要求。     

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...     

可溶性硫化物介导对矿区拦泥库沉积物中重金属垂直迁移特征的影响

在金属硫化物矿区中,Fe/S循环过程制约着重(类)金属的迁移转化。采用流动柱进行模拟自然淋溶实验,结合释放动力学及XRD、SEM表征探究了可溶性硫化物(S(-II))对大宝山沉积物中重金属垂直迁移规律的影响。结果表明,S(-II)对沉积物中重金属的释放具有相对的促进作用,各重金属元素释放量的大小顺序为Zn>Mn>Cu>Pb>As>Mo>Cd>Cr,呈现前期快速释放随后缓慢的过程。在质量浓度为100 mg·L^-1的Na2S溶液作用下,As、Cd、Cr、Cu、Mn、Mo、Pb和Zn的平均淋出浓度比10 mg·L^-1质量浓度处理组分别高了3.182、3.784、1.973、4.098、2.979、2.582、6.786和5.408倍。释放动力学拟合结果表明,重金属的释放过程符合双常数和Elovich模型。重金属萃取实验和XRD结果证明释放的部分重金属主要来源于沉积物中的易还原矿物相。本研究结果可为金属硫化物矿区重(类)金属污染控制与修复提供参考。     

电动与渗透反应格栅联合修复镉污染地下水实验

通过实验方法研究了地下水中镉污染的电动力学修复效果,并分析其迁移变化特征。实验结果表明,电动修复中由于阴阳两极的氧化还原反应造成电极附近pH值产生明显变化,其中阳极附近的pH值由开始时的7.0逐渐变小到6.8,而阴极附近则相反,由开始时6.9逐渐增大到9.1,表明土壤的酸碱条件变化明显。Cd浓度变化反映在自然渗透条件下含水层中重金属污染物的迁移能力较弱,阳极附近地下水中Cd的去除率仅8.4%,而在电场作用下地下水中重金属的浓度发生明显变化,使得重金属污染物能在电极附近富集而被去除,当实验电场强度为0.5 V/cm时,Cd在阴极的累积使得阳极附近地下水中去除率为72.9%,说明电动修复重金属Cd污染地下水的效果明显好于自然渗透状态。