模拟酸雨下自然红壤与污染红壤中Cd,Cu,Zn的释放特征

通过对2个自然红壤和2个污染红壤的模拟酸雨土柱淋溶试验,研究了酸雨作用下红壤中重金属Cd,Cu,Zn的释放特征与影响因素,比较了自然红壤与污染红壤重金属释放特征的差异,结果表明,自然红壤中Cd,Cu,Zn的释放量均随酸雨淋溶量增加而线性增加,累积释放量有Zn＞Cu＞Cd的规律,并且随酸雨酸度增加而增加,3种重金属释放量之间存在显著的线性关系,在污染红壤中,Cd的释放随着酸雨淋溶量的增加呈现对数型增长,Cu的释放模式仍为直线型增长,而Zn的释放在弱酸性酸雨作用下为直线型增长,在强酸性酸雨作用下则为对数型增长,3种重金属释放鼍之间存在非线性关系,污染红壤中重金属释放量顺序为Cd＞Zn＞＞Cu,大约26%-76%的外源Cd和11%-68%的外源Zn被酸雨淋溶释放,但99%以上的外源Cu被土壤吸附,同时,3种重金属累积释放量均与淋出液中H+离子累积量呈现显著的对数关系;Cd和Zn与TOC累积释放量之间呈现显著的对数关系,Cu与TOC呈现显著的乘幂关系,在酸雨作用下,自然红壤由于重金属释放最很小,出现重金属污染的可能性较小;但污染红壤中大量Cd和zn的释放可能导致土壤,水体系统发生重金属污染.     

模拟酸雨对不同营养水平湖泊pH值的影响

长江中下游湖区是全球的强酸雨中心之一,为了研究酸雨对该地区湖泊p H值的影响,通过野外调查和实验模拟展开了研究。对长江中下游68个湖泊的调查结果表明,酸雨区湖泊p H均值显著低于非酸雨区(P0. 05)且湖泊p H值与水温、溶解氧含量和叶绿素a含量呈显著正相关,与总氮、硝酸盐、溶解性无机碳含量和浊度呈显著负相关。模拟实验结果表明,在不同p H值(2. 5、4. 0和5. 0)酸雨作用下,虽然各处理组p H值日变化趋势相同,但低营养组p H值低于高营养组且p H值增加速率慢于后者,低和高营养组不同酸雨处理p H值差异均随时间推移逐渐减小。实验结束时,实验组和对照组p H值无显著差异。湖泊富营养化会增加叶绿素a含量,增强水体对酸雨的缓冲能力,但持续性酸雨会对湖泊p H值、水生生物和生物地球化学循环产生潜在影响。     

水泥、粉煤灰及生石灰固化/稳定处理铅锌废渣

以铅锌废渣为研究对象,采用水泥、粉煤灰为固化剂,生石灰为稳定剂,对废渣进行固化/稳定化处理,并通过TCLP和Tessier连续提取法对固化/稳定化效果进行分析和评价.结果表明,单独添加水泥或水泥、粉煤灰混合固化处理废渣时,重金属铅TCLP浸出浓度显著减少,但达不到安全填埋要求;当稳定剂生石灰添加量为4%(废渣),固化剂废渣比为0.4∶1(粉煤灰与水泥比为1∶9)时,固化/稳定化效果最佳.此时,固化体中重金属Pb、Zn的浸出浓度分别为0.16 mg·L-1、0.243 mg·L-1,符合安全填埋要求.经过固化/稳定化处理后,降低了废渣中的重金属Pb、Zn交换态比例,有效地限制了重金属的迁移.XRD和SEM分析表明,废渣固化/稳定化后形成的Ca(OH)2、水化硅酸钙凝胶(C—S—H)及钙矾石等物质将重金属离子包容起来,形成稳定的固化体.     

模拟酸雨对南方红壤镉释放的影响

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨对2种红壤镉释放的影响。结果表明,酸雨加速了红壤中镉的释放。在pH4.5的酸雨作用下,镉的平均释放水平是对照的1.6～1.7倍,在pH3.5的酸雨作用下,镉的平均释放水平是对照的2.0～6.5倍。经过相当于9150～10650mm降水量的淋溶后,pH4.5的酸雨使红壤镉的累积释放量提高63.0%～80.0%,pH3.5的酸雨使其提高102.7%～630.6%。红壤镉的释放与铝、铁的释放具有极显著或显著相关性。酸雨对镉释放的影响可增加水体中镉的负荷,从而加重镉对人类的直接或潜在危害。     

云南省抚仙湖流域帽天山磷矿区磷流失过程模拟研究

通过批平衡实验和土柱淋溶实验,模拟在环境因子(pH值、降雨频度)的影响下,磷矿石、废土石和废渣中磷的释放规律.结果表明,磷石膏和泥磷中磷的释放受pH值的影响较小,维持较为恒定的高释放量.磷矿石、矿坑沉积物和废土石中磷的解吸受pH值影响,pH值愈低,愈有利于磷的释放;当解吸溶液pH值为3.50时,废土石和磷矿石中磷的释放量仍可达到2.25 mg·l-1和3.15 mg·l-1.间歇淋溶过程促进了磷矿石、废土石和磷石膏中磷的释放,对废土石中磷的释放作用尤为显著,干燥后再次降雨的释放量比初期降雨高出3倍.帽天山磷矿区大面积裸露的磷矿石剖面、废土石堆场和废渣堆场在酸性溶液的淋溶作用下能够产生大量的磷流失,而且这个过程是持久的,是抚仙湖水质下降的主要因素.     

鼎湖山不同演替阶段森林土壤pH值和土壤微生物量碳氮对模拟酸雨的响应

开展酸雨增加对森林土壤酸化和土壤微生物活性的影响,可以为正确评估森林生态系统碳氮过程及其对全球气候变化的响应提供依据。以鼎湖山处于不同演替阶段的3种森林类型(马尾松Pinus massoniana)针叶林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林)为研究对象,从2009年6月开始,在自然林里喷施4个不同处理水平的模拟酸雨,即CK(p H=4.5左右的天然湖水)、T1(p H=4.0)、T2(p H=3.5)和T3(p H=3.0);2009年12月─2013年3月对模拟酸雨下土壤p H值和土壤微生物量碳、氮含量进行长期观测研究。重复测量方差分析表明,观测周期内,模拟酸雨没有显著影响松林的土壤p H值和土壤微生物量碳、氮含量,但却显著地降低了阔叶林的这3个指标(P0.05),而对混交林的降低程度也接近显著。具体表现为:与CK处理相比,松林、混交林和阔叶林表层土壤p H值在T1、T2和T3处理分别下降了0.01、0.01和0.04,0.01、0.06和0.07,0.04、0.09和0.10;相应地,土壤微生物量碳含量分别下降了-1.0%、2.7%和0.4%,4.2%、4.4%和13.6%,12.3%、12.6%和18.4%;土壤微生物量氮含量则分别下降了0.8%、4.2%和9.7%,5.4%、17.4%和15.6%,12.3%、16.2%和25.1%。这表明模拟酸雨加速了土壤酸化,同时降低了土壤微生物活性,而从降低的幅度和差异的显著性可看出,3个林型的响应敏感性随森林的顺行演替而增强,处于演替后期的阔叶林敏感性最强。同时,这种处理效应大体上随着模拟酸雨处理时间的延长而逐渐显著。以阔叶林为例,表现为实验初期,模拟酸雨并没有显著降低其土壤p H值和土壤微生物量碳、氮含量,而在模拟酸雨24、30和36个月后,T3和T2处理的土壤p H值显著低于CK和T1处理(P0.05);同样,在模拟酸雨24、36和45个月后,T3处理的土壤微生物量碳、氮含量显著低于CK处理(P0.05);这表明模拟酸雨对土壤酸化和土壤微生物活性的影响是一个逐渐累积的过程。     

污泥厌氧消化过程中重金属稳定性研究进展

污水处理产生的剩余污泥含有大量有机质和营养元素,采用厌氧消化技术产沼气实现污泥的稳定化与资源化已成为这一领域的重要发展方向.与此同时,污泥厌氧消化产生的沼渣还可以用作土壤改性材料,但消化沼渣中所含的重金属因其潜在的生态环境毒性严重阻碍了其资源化利用.本文综述了污泥厌氧消化过程中重金属稳定性研究进展,重点对有机质中的腐殖质、反应条件中的温度和p H缓冲体系、促进剂中的纳米铁和表面活性剂等因素对消化过程中重金属稳定性的影响和作用机制进行了总结归纳.p H缓冲体系和表面活性剂通过促进污泥有机物的分解和重金属的释放,从而影响重金属在消化液中的浸出;腐殖质和纳米铁主要是通过物理化学作用,影响消化沼渣中重金属的形态分布;温度则通过改变絮体结构和增强金属离子的扩散运动,影响重金属在消化液中的浸出以及消化沼渣中的形态分布.最后对厌氧消化工艺中提高重金属稳定性的方法和技术进行了展望.     

青岛近岸区域典型海陆人为交互作用下酸雨的化学特征

作为我国北方地区酸雨最为严重的城市之一,青岛及其近岸区域酸雨的研究对揭示典型海陆人为交互作用下酸雨形成机理具有典型的示范性.本文从酸雨的现状及变化、酸雨形成机制及影响因素、雨水中致酸/碱性成分的来源入手,系统总结了青岛近岸区域酸雨的化学特征.结果表明,青岛近岸区域自1981年以来酸雨状况有所减轻,但2006年以来又有加重的趋势,并由"硫酸型"酸雨向"硫-硝混合型"酸雨转变.局地人为源SO2和NOx的排放、区域外污染物的输送以及海上浮游生物释放的二甲基硫(DMS)是该地区大气致酸物质的3条重要输入途径.大气中致酸成分前体物的浓度和排放强度、气溶胶中酸化缓冲/碱性物质的含量以及复杂多变的气象条件是该区域酸雨形成的主要控制因素.人为源和地壳源分别是大气中致酸成分和碱性成分的主要来源,海盐源硫酸盐气溶胶会对降水酸性产生一定的稀释作用.今后的研究应特别重视:(1)降水p H的动态变化及与大气颗粒物的相互作用;(2)低分子有机弱酸、重金属及与污染有机物的复合污染作用机制对酸雨的影响;(3)优化酸沉降模型,精确量化解析不同来源对雨水酸性成分的贡献;(4)雾、露、霜等其它形式的酸沉降及沉降通量.深入研究青岛近岸区域酸雨的地球化学特征,不但有助于加深对海陆人为交互作用下我国东部沿海经济发达地区大气污染与酸沉降形成机理及其生态效应的认识,还可为科学制定酸雨防控对策提供理论依据.     

东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物磷形态及pH对磷释放的影响

文章采用淡水沉积物中磷形态标准测试程序(SMT)研究了东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物中磷的形态分布,并比较了不同pH条件下沉积物磷释放特征的差异性。结果表明:东湖沉积物总磷质量分数最高,平均值1.232 mg.g-1,其次为汤逊湖(0.762mg.g-1),梁子湖沉积物总磷质量分数最低(0.572 mg.g-1);3个湖泊上覆水总磷质量浓度也表现出类似的变化规律,线性相关性分析显示上覆水中总磷质量浓度与沉积物总磷质量分数显著正相关。东湖和梁子湖沉积物总磷中无机磷和有机磷所占比例较接近,汤逊湖无机磷所占比例远低于有机磷。不同湖泊之间磷形态的分布并没有一定的规律性,湖泊的地理分布以及人为因素可能是造成磷形态差异的主要因素。当pH为2.0~7.0时,3个湖泊沉积物中溶解性活性磷(SRP)释放量均呈先增加后减小的趋势;当pH为7.0~12.0时,SRP释放量呈增加趋势。相关分析结果表明,SRP的释放与有机质的质量分数无显著相关性。方差分析结果显示3个湖泊沉积物在黏粒和粉粒组成上均没有显著差异(P>0.1),表明实验样品的粒径组成不是造成各个湖泊间磷释放差异的原因。不同pH条件下,SRP释放量与沉积物总磷质量分数显著正相关;酸性环境下,SRP释放量与酸式磷(HCl-P)的相关性优于碱式磷(NaOH-P),碱性环境下则刚好相反。     

不同有机体系的混凝特征研究:以硫酸铝为例

选择牛血清蛋白和腐殖酸作为实验对象,考察了硫酸铝投加量和p H对两种有机体系有机物去除率、电荷性质以及絮体性质(粒径分布、分形维数和沉降性)的影响.实验结果发现,硫酸铝混凝对腐殖酸的去除效率要高于BSA,当硫酸铝投加量为5 mmol·L-1时,两种体系中DOC的去除率均达到最高.电中和在腐殖酸的混凝去除过程中占主导地位,而吸附架桥是BSA去除的主要机理.对于两种有机体系,随着硫酸铝投加量的升高,絮体粒径逐渐减小,而分形维数增大.相比腐殖酸体系,BSA混凝形成絮体粒径大但分形维数更小,同时絮体沉降性较差.此外,两种体系中DOC去除率在p H值等于6时均达到最高.同时,当p H值从5上升到9的过程中,BSA体系粒径逐渐增加;而在腐殖酸体系中,在p H值小于6时,絮体成长平衡时间延长,同时平衡后絮体粒径要明显大于p H值大于7条件下形成的絮体.     

酸雨对生菜和上海青的产量、品质及生理特性的影响

蔬菜在饮食结构中至关重要,维持着人体正常的生理功能。酸雨的频发会影响蔬菜正常生长,降低产量和品质。以生菜（Lactuca sativa L.）和上海青（Brassica chinensis L.）为研究对象,采用盆栽方法,以自来水（pH 7.0,CK）为对照,设计3个不同酸雨强度（pH 5.0,3.5,2.5）处理,研究不同酸雨强度对这两种叶菜产量、叶片叶绿素的荧光特性及其质量分数以及营养品质的影响。结果表明：pH 5.0酸雨对生菜和上海青的产量无显著影响,pH 3.5和p H 2.5酸雨分别引起生菜产量下降31.3%和41.6%,上海青产量下降12.2%和27.6%。在不同酸雨处理下,供试蔬菜的叶绿素荧光参数总体变化趋势为：pH5.0>CK>pH3.5>pH2.5,且非光化学淬灭系数分别下降21.4%-25.3%和15.6%-19.1%,说明它们的最大光能转换效率在受到弱酸性酸雨作用时会升高,强酸性酸雨胁迫时降低。在收获期,两种叶菜的光合色素质量分数变化规律为：p H 5.0>CK,p H 3.5>pH 2.5和CK>p H 5.0>pH 3...     

模拟酸雨对街道灰尘重金属淋溶的累积释放特征与释放模型

以泉州市交通繁忙区街道灰尘为研究对象,采用模拟酸雨动态淋溶实验和改进的BCR四步提取法研究街道灰尘中重金属元素在不同酸度(pH=3.5、4.5、5.6)模拟酸雨淋溶下的溶出规律及形态变化.结果表明,街道灰尘中重金属元素的累积释放量均随模拟酸雨pH的降低而增加,当pH值为3.5和4.5时,Cu、Pb、Mn、Ni、V、As和Co的释放过程为快速释放阶段,Cr、Zn和Fe的释放过程分为快速释放和相对平稳释放两个阶段;当pH值为5.6时,除Co、V为快速释放过程外,其余重金属都处于相对慢速的释放过程.动力学方程拟合结果表明,双常数速率方程能更好地描述上述重金属元素的累积释放特征.尘样经模拟酸雨淋溶后,弱酸可溶态中Co、Cu、Mn、Zn、Ni百分含量有所增加,Cr、Fe、Pb百分含量变化不明显;可还原态中Cr、Pb、Cu、Ni百分含量有所增加,Mn、Zn、Co百分含量有所下降;可氧化态中上述各元素的百分含量均有所降低;残渣态中除Ni、Mn百分含量有所下降外,其它元素百分含量变化均不显著.     

流速对雨水管道中沉积物-水界面磷的释放及其释放速率的影响

通过实验室模拟研究了进水流速对雨水管道中沉积物-水界面间磷释放规律的影响,得出不同流速条件下沉积物-水界面磷交换的平衡时间,拟合出上覆水磷的平均浓度和沉积物中磷最大累积释放量与流速的关系曲线,并采用连续函数计算方法通过现场采样和实验分析进行不同流速下雨水管道沉积物-水界面磷交换速率的研究,最后根据实验得出的交换速率值,以一条雨水管线为例估算了不同进水流速下沉积物中磷释放总量.结果表明,流速的增大会促进沉积物中磷的释放,且上覆水总磷平均浓度及磷释放最大量随流速的增大而呈指数式增长,对应的指数方程分别为y=1.2194e0.5983x和y=0.436e0.7928x.在实验工况下,流速为0.3、0.5、0.7、0.9和1.1 m.s-1对应的磷平均释放速率分别为0.62、1.04、2.51、2.85和4.09 mg.m-.2min-1;对应的磷释放总量的估算值分别为3410.00、5720.00、27610.00、31350.00和61861.25 mg.     

pH和含水量对设施菜地土壤N_2O排放的影响

采用室内培养方法,选取两个土壤空隙含水量(water-filled pore space,WFPS)(55%和65%WFPS)和3个p H(5.5、6.5、7.5),研究p H和含水量对设施菜地土壤N_2O排放的影响.结果表明,含水量为55%WFPS时,p H值为5.5、6.5、7.5处理的N_2O累积排放量分别为1219.95±24.16、522.96±13.88、209.84±13.86μg·kg~(-1).含水量为65%WFPS时,p H值为5.5、6.5、7.5处理的N_2O累积排放量分别为1448.57±5.63、831.90±10.41、432.65±12.69μg·kg~(-1).除55%WFPS+p H 6.5处理与65%WFPS+p H 7.5处理间的N_2O累积排放量差异不显著(P0.05),其它各处理间均存在显著性差异(P0.05).65%WFPS+p H 5.5处理的N_2O累积排放量显著高于其他处理(P0.05),比55%WFPS+p H 7.5处理的增加了5.9倍.同一含水量下,土壤p H值在5.5—7.5内N_2O累积排放量随p H值的降低而增加.同一p H下,含水量在55%—65%WFPS内土壤含水量越高N_2O累积排放量越大.p H和含水量是影响设施菜地土壤N_2O排放的重要因素.     

短期酸化对新安江流域屯溪段水体浮游植物群落结构及多样性的影响

为了探讨酸雨引起的水体酸化对新安江流域屯溪段浮游植物群落结构、丰度以及多样性的影响,对该流域3个采样站点以及流域附近一小型人工湖泊内浮游植物(同源性不同)进行调查并模拟酸胁迫(p H值4.50、5.65)处理。经酸化处理24 h后,各采样站点浮游植物与未经模拟酸雨处理的对照组相比种类及丰度呈降低趋势;较低p H值下(4.50)金藻门、黄藻门种类消失,优势种类硅藻门和绿藻门浮游植物受到的影响较大,种属数降低范围为0%~75%和27.3%~79.2%,蓝藻门受影响较小,裸藻门、甲藻门种属数未受影响;整体上各站点辛普森多样性指数、香农-维纳指数经酸化处理后均呈降低趋势。水体酸化对浮游植物种类与丰度的抑制效应在高NH3-N和总磷水平下较小。研究结果表明,不同门类浮游植物对酸胁迫的敏感性有较大差异,群落组成不同的水体,短期酸化处理都会显著改变浮游植物群落结构、降低浮游植物丰度以及多样性。作为长期受酸雨胁迫较为严重的地区,酸雨引起的水体酸化将可能成为影响新安江流域浮游植物群落结构的重要因子。     

杭州市城市和郊区表土磷库及环境风险评价

杭州市城市和郊区土壤磷素具有明显的积累特征并有较高的潜在释放能力。可提取态P(包括H2O-P、NaHCO3-P.NaOH-P和HCl-P)平均在80％左右，其中以HCl—P的比例最高，平均约55％。32个研究土样中，26个土样的水可溶性(H20—P)在10mg／kg以上，15个土样的NaHCO3—P在100mg/kg以上。酸性条件下P的释放潜力明显增加。土壤水溶性P含量及在酸性条件下P的释放量与土壤总P呈正相关，与土壤pH负相关。     

河流沉积物磷的吸附释放特征及其影响因素

沉积物作为物质的储存库对河流营养物质的迁移转化具有重要作用,河流沉积物磷素的吸附与释放能够缓冲水体的磷负荷和营养状态,逐渐成为解决河流富营养化和水环境健康问题的关键。文章就国内外研究进展,总结了河流沉积物磷吸附和释放潜力的估算方法,并就沉积物的吸附与释放特征对影响磷素在河流沉积物-水界面的迁移转化的主要因素进行综述。结果表明,(1)磷平衡浓度(EPC_0)、磷吸附指数(PSI)和磷吸附饱和度(DPS)是评估河流沉积物磷的吸附-释放潜力的常用指标。(2)外源磷输入,特别是人类活动的过量磷素输入,往往使得河流沉积物吸附大量磷素,导致磷释放潜力和内源污染风险增加。(3)河流沉积物的粒径、有机质和金属含量等内部因子以及p H值、溶解氧、温度和扰动等外部环境因素是决定沉积物吸附容量和吸附-释放特征的根本因素。(4)人为调控对河流形态和水动力的改变也强有力地影响着河流的沉积环境及其对磷的吸附-释放,加剧了河流水体的富营养化风险。总之,人类活动对河流生态环境的破坏难以恢复,河流富营养化问题日渐突出,如何有效控制河流沉积物的内源磷污染,改善过度人为调控对沉积物磷吸附释放的不利影响,是河流综合整治和河流生态环境改善需要解决的难题。     

上覆水环境变化对底泥释氮强度影响模拟研究

为阐明水库底泥上覆水温度、p H值、水动力、溶解氧等水环境条件发生变化对底泥释氮强度的影响,采集内蒙古锡林郭勒盟大河口水库底泥作为样品,设计4因素5水平单因素底泥释氮室内模拟试验。结果表明:(1)底泥释氮强度与温度呈正相关,25℃条件下底泥总氮释放强度为1 606.40 mg·m~(-2),是5℃条件下的1.9倍。偏酸或偏碱性环境条件均有利于底泥总氮释放,中性条件下底泥释氮强度最弱,与p H值的拟合曲线呈开口向上的抛物线。高强度扰动下(转速R为100 r·min~(-1))底泥释氮强度为1 469.5 mg·m~(-2),是静置条件下的2.1倍。在低溶解氧或缺氧条件下底泥释氮强度较大,好氧条件会抑制底泥氮释放。(2)环境因子与底泥释氮强度的多种线形函数回归拟合表明,底泥释氮强度与温度、p H值、水动力环境因素以二次函数曲线拟合最优,与溶解氧以三次函数曲线拟合最优。     

不同利用方式下黄壤旱坡地磷素状况及环境影响分析

通过对贵州黄壤进行采样以及采用无界径流小区法收集地表径流,探索不同利用方式下黄壤旱坡地磷素水平及其地表径流磷浓度的差异。结果表明,不同利用方式下黄壤旱坡地中全磷和有效磷(Olsen-P)含量的大小顺序为连作烟地>烤烟-玉米轮作地>连作玉米地>林地;CaCl_2浸提磷(土壤易解吸磷)和Na0H浸提磷(藻类可利用的土壤总磷)与土壤全磷和有效磷有显著的相关性;土壤富磷化的同时,其磷素的流失风险明显地提高。连作烟地地表径流总磷(TP)和磷酸根态磷(Ortho-P)浓度明显大于连作玉米地.而林地地表径流TP浓度明显小于旱地;黄壤旱坡地地表径流中TP和Ortho-P与土壤有效磷之间存在极显著的相关性(r为0.957、0.875),因而连作烟地磷素的环境影响潜能明显高于其它旱地以及林地。     

非离子表面活性剂溶液中2,4,4'-三溴联苯醚的光降解特性及机理

本研究将2,4,4'-三溴联苯醚(BDE-28)溶解于500 mg·L~(-1)的非离子型表明活性剂曲拉通X-100(TX-100)中,探讨了TX-100中的BDE-28在不同的光源、底物浓度、p H、柠檬酸浓度等条件下的光降解,用HPLC测定其浓度并利用GC-MS测定其产物.研究结果表明,不同的光源对BDE-28的光降解有较大影响,在紫外光下降解最快,在可见光下降解较慢;在高p H和低p H条件下,BDE-28均易发生光降解,中性条件下BDE-28的光降解相对较慢;柠檬酸对BDE-28光降解几乎没有影响;通过对其降解产物分析发现BDE-28的光降解主要是脱溴还原反应,并且脱溴反应主要发生在邻位上,邻位上的溴原子比对位上的溴原子更容易脱去.