厌氧消化污泥与菌渣对煤矸石特征污染物释放的原位控制效果研究

为评价厌氧消化污泥与菌渣对煤矸石特征污染物释放的原位控制效果,分别向煤矸石中添加厌氧消化污泥、菌渣、厌氧消化污泥与菌渣混合物,稳定、陈化30d后测定煤矸石浸出液pH、电导率(EC)、氧化还原电位(Eh)、总Fe、Fe~(2+)、SO_4~(2-)及煤矸石有效态Fe、Mn、Cu、Zn等指标进行控制效果研究。结果表明:(1)厌氧消化污泥、菌渣及其混合物的添加均能不同程度提高煤矸石浸出液pH。(2)厌氧消化污泥、菌渣及其混合物的添加均可不同程度降低煤矸石浸出液总Fe、Fe~(2+)、SO_4~(2-)及煤矸石有效态Fe,且厌氧消化污泥与菌渣混合组降低效果总体上最明显。(3)厌氧消化污泥、菌渣及其混合物对煤矸石中Mn、Zn、Cu释放的影响存在明显差别,其中厌氧消化污泥、厌氧消化污泥与菌渣混合组均增加煤矸石浸出液总Mn、总Zn及煤矸石有效态Mn、Zn;菌渣组、厌氧消化污泥与菌渣混合组均能有效降低煤矸石浸出液总Cu及煤矸石有效态Cu。     

灭菌处理对不同氧化还原环境下含硫煤矸石中污染物释放的影响

为评价微生物在不同氧化还原环境下对含硫煤矸石中污染物释放的作用,通过设置氧化处理、氧化灭菌处理、还原处理和还原灭菌处理4组处理方式对煤矸石进行连续浸提实验,并测定0、1、3、6、9d后各处理煤矸石浸出液的pH、电导率(EC)、氧化还原电位(Eh)、总溶解性固体(TDS)、金属离子(Fe3+、Mn2+、Cu2+、Zn2+)和阴离子(SO2-4、F-)等特征污染指标。结果表明:氧化环境下,灭菌处理能抑制煤矸石氧化酸化,提高煤矸石浸出液的pH,降低浸出液EC、TDS,并明显降低煤矸石浸出液中Fe3+的溶出浓度,对Mn2+、Cu2+、F-和SO2-4等特征污染离子的溶出也有一定的抑制效果,且随着浸提时间的延长,这种抑制效应日趋加强;而还原环境下,灭菌处理却在一定程度上减弱了还原环境对煤矸石中污染物释放的抑制作用。综上表明,灭菌与否对不同氧化还原环境下含硫煤矸石污染物的释放有重要影响。因此,可以通过工程手段调控矿山环境中微生物活性或类群,对含硫煤矸石污染进行有效的原位控制或治理。     

不同类型天然碳酸盐矿物对风化煤矸石污染物释放的影响

为评价喀斯特背景条件下天然碳酸盐矿物对风化煤矸石典型污染物释放的控制效果,在风化煤矸石中分别添加纯品碳酸钙及3种典型天然碳酸盐矿物(石灰石、白云石、方解石),对混合物浸出液特征污染组分进行分析。结果表明,纯品碳酸钙及3种天然碳酸盐矿物均能有效缓冲风化煤矸石的酸度,并显著抑制Fe2+、Mn2+、Cu2+、SO2-4等多种特征污染物的溶出,但天然碳酸盐矿物对Zn2+释放的控制效果不明显,特别是方解石在一定程度上甚至促进了Zn2+的释放。在污染控制效果上,纯品碳酸钙的控制效果最优,其次是石灰石,而白云石和方解石对污染物的控制效果相对较差,两者处理后风化煤矸石浸出液中溶出组分没有明显差异。     

抗菌处理对含硫煤矸石污染物释放的原位控制作用

自然堆放过程中,矿山环境微生物对大量含硫矿物的氧化产酸发挥着重要作用,为评价抗菌处理对暴露于空气中煤矸石污染物质释放的影响,设置十二烷基硫酸钠(SDS)抗菌处理、苯甲酸钠(SBZ)抗菌处理和对照(CK)3种处理条件对含硫煤矸石进行连续淋溶实验。结果表明,对照处理煤矸石淋溶液具有较强的酸度(pH=2.2~2.8)、较高的电导率(EC=4 426~24 925μS/cm)和氧化还原电位(Eh=334~499 mV),并富含Fe、Mn、Cu、Zn等金属离子和高浓度SO2-4和F-(其中,总铁平均为636 mg/L、Mn=16 mg/L、硫酸根=4 297 mg/L),呈现出煤矿酸性废水(AMD)的典型污染特征。相对于对照处理,SDS和SBZ抗菌剂处理对暴露于空气中的煤矸石污染的释放具有极显著的抑制作用,抗菌处理后,煤矸石淋溶液的pH(pHSDS=3.30~3.47、pHSBZ=5.13~5.64)、电导率(ECSDS=6 703~1 177μS/cm、ECSBZ=669~19 335μS/cm)、氧化还原电位(EhSDS=338~285 mV、EhSBZ=118~230 mV)和溶出离子Fe(总铁平均SDS=227 mg/L、SBZ=7.0 mg/L)、Mn(MnSDS=5.9 mg/L、MnSBZ=6.9 mg/L)、Cu、Zn等金属离子及阴离子SO2-4和F-等特征污染物的浓度均与对照存在极显著的差异(p0.01);且抗菌处理能显著抑制亚铁向高价铁的转化(pSDS=0.0012;pSBZ=0.0014)。2种抗菌剂处理均可极显著抑制暴露于空气中含硫煤矸石的氧化产酸和自身有毒有害污染物质的释放,且SBZ抗菌处理明显优于SDS抗菌处理。因此,SDS和SBZ等抗菌剂处理可用于含硫煤矸石等尾矿堆场污染的原位控制。     

Citrobacter sp.strain Y1S抑制煤矸石产酸及重金属释放的研究

从长期受煤矸石酸性废水污染的底泥中分离筛选出一株非传统硫酸盐还原菌Citrobacter sp. strain YS1(以下简称YS1),考察了菌株YS1对煤矸石产酸及重金属释放的抑制效应。结果表明,菌株YS1能有效抑制煤矸石产酸及重金属释放,加菌(SM)组煤矸石浸出液中Mn、Zn、Cu、Ni、Cd、Fe的浓度比空白对照(CK)组分别降低30.91%、42.12%、51.50%、56.25%、45.45%、34.02%。加菌+碳源(SMR)组的抑制效果更优,煤矸石浸出液中Zn、Cu、Cd均低于仪器检出限,Mn、Ni、Fe浓度相比CK组分别降低99.78%、98.75%、99.95%。SMR组的抑酸效果也更明显,可将煤矸石浸出液pH从5.45提升至7.88。菌株YS1可将SO■还原为S^2-,并与重金属离子生成固体硫化物覆盖在煤矸石表面,减缓煤矸石中黄铁矿氧化。YS1表面的多糖、蛋白以及脂质中的羟基、氨基等基团均可能参与了对重金属离子的络合作用。     

煤矿酸性废水对喀斯特稻田环境污染的实验研究

为系统评价煤矿酸性废水(AMD)污染对喀斯特稻田环境的影响,分析了不同程度AMD污染作用下稻田水-土体系中pH、电导率(EC)、氧化还原电位(Eh)、铁、锰、铜、锌、SO_4~(2-)等特征污染组分及土壤微生物量、脲酶活性、磷酸酶活性、过氧化氢酶活性等生物特性的变化。结果表明:(1)在污染前期较低污染倍数下,喀斯特稻田水-土系统对AMD污染有较好的缓冲性能,但高浓度持续污染1周以上可导致稻田田面水及土壤的明显酸化,增加体系的EC和Eh。(2)AMD的污染程度增加可提高田面水中铁、锰、铜、锌和SO_4~(2-);稻田土壤可通过吸附及自身的缓冲体系使得田面水中铁、锰、铜、锌较低,但在明显较高的污染程度下,又会通过土壤已有组分的溶出,明显增加田面水中锰、铜、锌。(3)AMD污染可降低稻田土壤微生物量、脲酶活性,但对磷酸酶活性的影响不明显;由于AMD引入大量H~+及丰富的铁离子将会促进H_2O_2的分解,进而造成过氧化氢酶活性总体升高的假阳性趋势。     

济南市PM2.5化学组分及污染特征分析

为探讨济南市大气PM_(2.5)主要化学组分和污染特征,2017年在济南市开展了PM_(2.5)样品采集工作,分析了PM_(2.5)中有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性离子浓度水平。结果表明:采样期间济南市PM_(2.5)中OC、EC年均质量浓度分别为9.10、2.68μg/m~3,全年OC与EC质量浓度的比值为3.4,二次有机碳污染严重;OC、EC季节分布特征明显,均为冬季浓度最高,且秋、冬季两者相关系数较高,表明秋季和冬季OC、EC来源较为一致。NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+年均质量浓度之和为34.29μg/m~3,占水溶性离子总量的88.9%,是济南市PM_(2.5)中最重要的组分;各水溶性离子浓度具有明显的季节变化特征,NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-和K~+均冬季浓度最高,而Ca~(2+)春季浓度最高;PM_(2.5)中NO_3~-与SO_4~(2-)质量浓度的比值为1.10,说明相比于固定污染源,移动污染源对济南市PM_(2.5)影响更大。     

煤矸石和粉煤灰pH与电导率动态变化规律及其相关性研究

煤矸石和粉煤灰是煤矿区两种常见的固体废弃物,对环境造成极大的污染。pH波动幅度大是废弃物农用治理的主要障碍之一。对两种废弃物连续浸提时的pH和电导率(EC)进行长期动态监测,结果表明,不同层次的煤矸石尽管风化程度不同,但经过长时间浸取后,pH和EC变化趋势相似,且煤矸石、粉煤灰的pH、EC值有很大的相关性。该试验为今后两种废弃物合理利用奠定了基础。     

多级复氧反应-垂直流人工湿地深度处理煤矿酸性废水

针对贵阳市朱昌镇茶饭村废弃石硐煤矿废水Fe、Mn浓度超标的问题,通过构建多级复氧反应-垂直流人工湿地系统对废水进行综合治理,并在多级复氧反应池内添加立体弹性填料对系统进行优化;研究系统优化前后对Fe、Mn、SO_4~(2-)及重金属的去除效果。结果表明:pH从进水的5.60～6.58上升到出水的6.37～7.45,系统能有效去除Fe、Mn,Fe的去除率在99.10%以上,Mn去除效率为69.80%～100%,对Cu、Zn、Cd、As、Pb、Cr也具有较好的去除效果,但对SO_4~(2-)的去除率仅为3.06%;添加立体弹性填料后沉淀池中SS浓度显著降低,Fe、Mn的去除率均可达到100%,Cu、Zn、Cd、As、Pb、Cr的去除率均有所提高,但对SO_4~(2-)的去除效果仍不明显。多级复氧反应-垂直流人工湿地系统对煤矿废水具有良好的处理效果,添加立体弹性填料是优化系统的一项有效措施。     

镁渣湿法脱硫性能的实验研究

为实现以废治废,将镁渣用作湿法烟气脱硫的脱硫剂,研究了其脱硫产物与机理,并考察了含氧量、反应温度、镁渣量对脱硫性能的影响。结果表明,镁渣中的主要脱硫成分为Ca_2SiO_4,主要脱硫产物为CaSO_4及其晶体和CaSiO_3,主要反应机理是Ca_2SiO_4水化生成(CaO)_3(SiO_2)_2(H_2O)_3和Ca(OH)_2。烟气含氧量增加对脱硫效率提升有一定的作用,但也促使了pH迅速下降;反应温度越高,脱硫效率越低;镁渣量增加有利于提高脱硫效率。含氧量为2%(质量分数)、反应温度为30℃、镁渣量为0.2g时,饱和脱硫时间为48min。     

两种硫酸盐对花溪河天然有机物混凝的影响研究

以Al_2(SO_4)_3和FeSO_4为混凝剂,探讨了在不同混凝条件下对贵阳市花溪河中天然有机物的去除影响。通过改变混凝剂投加量、pH和水力条件对去除效果进行分析。混凝剂投加量为2~18 mg/L时,Al_2(SO_4)_3对天然有机物的去除率高于FeSO_4;分别投加8 mg/L Al_2(SO_4)_3和11 mg/L FeSO_4,均达到最佳去除效果。Al_2(SO_4)_3作为混凝剂时,最佳pH为5.0~8.0;Fe_SO_4作为混凝剂时,最佳pH为6.0~9.0。在200r/min下快速搅拌1min,在40r/min下慢速搅拌20min,天然有机物的去除率较高。     

麦饭石固定化SRB污泥颗粒处理模拟煤矿酸性废水的适应性

针对多组分煤矿酸性废水(ACMD)污染严重、治理费用高的特点,采用PVA—硼酸包埋交联法制作以硫酸盐还原菌(SRB)和盐改性麦饭石为主体的固定化颗粒,依据不同水力负荷和污染负荷构造3组动态柱,对固定化颗粒进行水力条件适应性实验研究。结果表明,固定化颗粒在低水力负荷0.085 m3·(m~2·d)-1,水力停留时间32.495 h下运行效果较好,SO_4~(2-)和Mn~(2+)去除率分别为65.90%和37.65%,出水COD浓度635.06 mg·L~(-1),总铁元素TFe释放量4.03 mg·L~(-1),出水pH 6.94。提高污染物SO_4~(2-)和Mn~(2+)浓度到(2 657±96)mg·L~(-1)和(13.33±1.75)mg·L~(-1),SO_4~(2-)和Mn~(2+)去除率仍可达40.07%和20.52%,出水COD浓度64.07 mg·L~(-1),总铁元素TFe释放量2.69 mg·L~(-1),出水pH为7.38,综合处理效果较好,颗粒对高浓度污染物适应性较强,具有一定抗冲击负荷能力。     

重庆城区PM_(2.5)化学组分特征及季节变化

2014年7月—2015年5月典型季节期间在重庆城区选择典型站点开展PM_(2.5)样品采集,并测量质量浓度,分析样品中水溶性离子、无机元素、OC和EC等组分,在此基础上对组分化学组成进行了质量重构。结果表明:观测期间PM_(2.5)年均值为76.4μg·m~(-3),浓度季节变化为冬季秋季春季夏季;组分方面,以二次转化为主的SO_4~(2-)、NH_4~+、NO_3~-和OC是PM_(2.5)组分中最主要成分,OC/EC比值4个季度均大于2,表明城区二次有机碳生成显著;硫氧化率(SOR)分析,气态污染物SO_2的二次转化效率较高,大气存在明显的二次转化过程。PM_(2.5)质量重构后主要组成为有机气溶胶(OM)、二次无机离子(SNA)和矿物尘,重庆城区应协同控制一次排放的颗粒物和气态污染物SO_2和NO_x,从而控制二次组分浓度。     

辽宁省红透山铜矿区土壤中重金属迁移特征研究

采用柱淋溶实验模拟辽宁省红透山铜矿区土壤中重金属的淋溶迁移特征,研究了淋溶液pH、电导率(EC)和重金属含量的变化及其相关性,分析了重金属在淋溶前后的总量和形态变化,并初步探讨其生态与健康风险.结果表明,在1～3次淋溶中,淋溶液pH迅速下降,土样中的部分酸性物质被快速溶出,在第3次淋溶之后,淋溶液pH缓慢上升;淋溶初期淋溶液EC大幅度、迅速降低,此后随着淋溶次数的增加EC缓慢降低;Fe、Mn、Cu、As、Cd均能从土样中溶出进入淋溶液,其中Fe、Mn、Cu、As的溶出主要在淋溶初期,而Cd除了在初期有所溶出外,在淋溶后期还存在二次溶出释放阶段;淋溶后土样中绝大部分重金属总量均有所下降,各重金属的解吸率为Cd＞As＞Fe＞Cu＞Mn＞Zn,其中以Cd、As含量下降最为明显,而Zn基本未溶出;淋溶前后土样中重金属的活性态(弱酸提取态(BCR-1)、可还原态(BCR-2)、可氧化态(BCR-3))含量发生了不同程度的变化,Fe的活性态含量在淋溶后变化很小,Mn、As的活性态含量在淋溶后有所上升,而Cu、Cd的活性态含量在淋溶后有所下降;随着淋溶的进行,土壤中各重金属的赋存形态发生了一定变化,从而可能引起其生态与健康风险的改变.     

泰山景区冬季和春季PM_(2.5)的化学组分特征研究

为探究泰山景区PM_(2.5)的化学组分特征,于2015年2月(冬季)和4月(春季)在位于泰山景区中的南天门和位于泰山景区与泰安城区交界处的某学校2个点位采集PM_(2.5)样品,并分析其化学组分。结果表明,泰山景区冬季和春季的PM_(2.5)质量浓度分别为(65.14±42.21)、(54.32±25.96)μg/m~3,冬季高于春季,某学校高于南天门。SO_4~(2-)是泰山景区PM_(2.5)中浓度最高的水溶性离子,冬、春季的水溶性离子污染来源比较稳定。泰山景区存在一次有机碳向二次有机碳转化的反应。冬季,Ti、Na、K、Mg的富集因子(EF)介于1~10之间,为人为来源和自然来源的混合来源;Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb的EF10,主要来自于人为来源。春季,Na、K、Mg、Cr、Mn、Fe、Ni的EF介于1~10之间,为人为来源和自然来源的混合来源;Ca、V、Cu、Zn、Pb主要来自于人为来源(EF10);Ti主要来自于自然来源。     

氨基(口白)啶分光光度法

简介本法系在pH 3.5—10的酸度下,使硫酸根与2—氨基(?)啶氢溴酸盐(简称PDA—Br)定量生成白色沉淀(PDA)_2SO_4。用甲醇洗涤沉淀以除去过量PDA—Br,再使(PDA)_2SO_4与硝酸反应,放出硫酸根,并形成黄绿色2-氨基4,6,9-三硝基     

利用Fe~0和Fe~(2+)在皂素废水中生成绿锈去除硫酸根

皂素废水中高浓度的SO_4~(2-)对环境危害大,厌氧环境下同时投加Fe~0和Fe~(2+)生成硫酸盐绿锈增强SO_4~(2-)的去除,实验研究了各因素对去除SO_4~(2-)的影响。结果表明,降低初始p H能快速提升SO_4~(2-)的去除率,25~35℃范围内提高温度有利于SO_4~(2-)的去除,Fe~(2+)浓度对去除效果影响显著,随着Fe~(2+)浓度的增加,SO_4~(2-)去除率快速上升。初始pH为2、温度为25℃的条件下,10 g·L~(-1)的Fe~0和1 000 mg·L~(-1)的Fe~(2+)能去除93.1%初始浓度为1 000 mg·L~(-1)的SO_4~(2-)。XRD和SEM表征结果显示,去除过程中铁粉表面有疏松多孔结构的Fe_3O_4生成,有利于SO_4~(2-)与Fe~0接触反应,促进硫酸盐绿锈的生成,进一步增强SO_4~(2-)的去除。动力学分析显示,去除过程拟合伪二级动力学模型,吸附SO_4~(2-)的过程以单分子层吸附为主。     

天津市PM 2.5水溶性无机离子污染特征与来源分析

比较了天津市雾霾天和非雾霾天PM_(2.5)中水溶性无机离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-、NH_4~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、K~+)的污染特征,并对其来源进行分析。结果表明:(1)非雾霾天PM_(2.5)日均质量浓度为35～60μg/m~3,均值为43μg/m~3,雾霾天PM_(2.5)日均质量浓度为120～332μg/m~3,均值为242μg/m~3;雾霾天水溶性无机离子浓度均高于非雾霾天。(2)非雾霾天SO_4~(2-)主要来自大气中燃煤源的SO_2二次转化,NO_3~-主要来自一次污染源,雾霾天SO_4~(2-)、NO_3~-主要来自大气中燃煤源的SO_2、NO_2二次转化;非雾霾天NH_4~+主要以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在,雾霾天NH_4~+主要以NH_4NO_3和NH_4HSO_4的形式存在;Na~+、K~+、Cl~-除了海盐来源外,煤和生物质的燃烧及其二次转化是主要贡献源;Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来自建筑扬尘源和土壤扬尘源。(3)风速和相对湿度是雾霾天SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+浓度变化的重要原因。     

硫酸盐生物还原过程中涉硫组分代谢特性

通过硫酸盐生化代谢过程中涉硫组分(SO_4~(2-)、SO_3~(2-)、H_2S、S~(2-)、S_2O_3~(2-)、微生物含硫)等代谢特性模式研究,揭示了代谢过程中的主要限速步骤及过程代谢产物演替规律。SRB还原过程中限速步骤主要为亚硫酸根转化为硫化氢的过程,利用氮气吹脱硫化氢后,反应终点时各涉硫组分占总硫的51.38%,硫离子的量增加了2.09倍,硫酸根的去除率从83.5%提高到91.24%,亚硫酸根浓度呈现出降低的趋势;pH明显上升,并最终达到8.31,而无吹脱硫化氢的反应器最终pH为6.87。反应器中脱硫弧菌为优势菌,硫化氢被吹脱后,微生物在目、科、属水平上优势菌得到提高,硫化氢的存在抑制了优势菌的增殖。     

水库沉积物-水界面可溶性锰与环境因素的相关性

水库和湖泊的锰污染是重要的环境问题之一,研究水库沉积物-水界面可溶性锰的迁移-转化规律及其环境因素的影响,具有重要的科学意义和应用价值。以青岛市王圈水库为例,通过室内模拟实验,系统研究水库沉积物-水界面可溶性锰(包括二价锰和三价锰)、pH、Eh、溶解氧(DO)、溶解性有机碳(DOC)的动态变化规律,并定量分析可溶性锰(Mndiss)与环境因素的相关性。研究表明,浓度梯度是上覆水各层Mndiss和Mn(Ⅲ)迁移扩散的主要驱动力,上覆水和间隙水之间Mndiss和Mn(Ⅲ)存在明显的浓度差;水库底部处于还原环境时,沉积物中Mn氧化物发生还原反应,从而使Mndiss和Mn(Ⅲ)释放出来;间隙水中Mn_(diss)和Mn(Ⅲ)均与pH、Eh和DOC呈现显著性相关,Mndiss与三者的相关系数分别为-0.861、-0.882和-0.934,而Mn(Ⅲ)与三者的相关系数分别为-0.836、-0.671和-0.851。