华南大东山花岗岩地质背景区土壤铊来源及富集特征研究

通过对粤湘赣交界处大东山花岗岩体及其上发育的风化土壤进行野外地质调查、主微量元素和铊(Tl)形态含量分析研究,初步揭示华南花岗岩风化成土过程中Tl的迁移富集规律。研究结果表明:(1)大东山花岗岩及其风化土壤的Tl含量明显超出我国和世界自然土壤Tl含量背景值(～1mg/kg),证实研究区土壤普遍存在Tl富集现象;(2)风化壳样品组分与花岗岩具有很好的地球化学继承性,是大东山花岗岩原位风化的产物,且母岩成分相对均一;(3)Tl主要为残渣态(>75%),且Tl与Rb和K具有良好的正相关性,说明风化壳花岗岩和土壤中Tl分别主要存储在含钾硅酸盐矿物(黑云母和钾长石)和粘土矿物(如伊利石)晶格中;(4)质量迁移系数表明Tl在风化壳剖面上层被淋滤出,向下迁移,随后在淀积层发生沉淀、富集;(5)母质C层土壤中残渣态Tl含量与花岗岩相似,但占比明显低。因此,在花岗岩风化成土过程中,伴随着含钾原生矿物的分解,Tl可被释放到风化壳地表环境中进而富集,形成华南花岗岩地区土壤Tl富集现象,对区域土壤质量安全的影响值得关注。     

含铊黄铁矿冶炼废渣在自然淋滤过程中铊的迁移与释放

重点研究了自然淋滤过程中广东某大型硫酸厂含铊黄铁矿冶炼废渣(沉灰渣)中有毒有害重金属元素Tl向周围环境的迁移释放能力及其影响因素.研究表明:自然淋滤作用下,沉灰渣中Tl污染物的迁移释放能力很强;沉灰渣中Tl的赋存形态是控制其迁移释放能力大小的内在因素和首要因素,而淋滤液pH和沉灰渣矿物组成是控制沉灰渣中Tl迁移释放能力大小的外在因素和次要因素.不同结合形式的Tl在沉灰渣中的迁移释放能力明显不同,释放强弱顺序为:酸可交换方式吸附在废渣中的Tl>铁锰氧化物结合态的Tl>硫化物和硅酸盐矿物结合态的Tl.      

某硫铁矿区废水池沉积物剖面中重金属化学形态分布和环境污染评价

矿山开采是造成环境重金属污染的重要途径,揭示重金属在污染区的富集特征及潜在生态效应对重金属污染防治有重要意义。以粤西某硫铁矿区废水池沉积物剖面为研究对象,采用电感耦合等离子质谱仪和分级提取法分析底泥中Tl、Cr、Ni、Co与Cd总量和各化学形态的分布特征及生态风险,并结合矿物组成分析阐明富集及迁移机制。结果表明：底泥中Cd含量远超我国土壤背景值,且Cd主要以弱酸可交换态的形式存在;Tl含量同样远超我国土壤背景值,以残余态的形式为主;Cr和Ni含量均略高于我国土壤背景值,也主要以残余态的形式存在;Co含量小于我国土壤环境背景值,具有较大的弱酸可交换态比例。综合富集因子法和风险评价指数分析,底泥中Cd具有很强的环境潜在危害性;Tl具有强的环境潜在危害性;Cr和Ni具有中等程度的环境潜在危害性;Co没有环境潜在的危害。硫铁矿区废水池底泥是重金属（Cd、Tl、Ni和Cr）重要的汇和潜在二次污染源。硫铁矿区废水池底泥中Cd和Tl高度富集,Ni和Cr具有低—中等程度的富集,废水池底泥的污染防治与资源回收同样值得思考关注。     

土壤酸化对温室气体排放影响的培育实验研究

利用不同pH值的模拟酸雨(SAR)淋洗处理42个月获得具有不同累积酸化程度土壤,对其进行室内培养并研究了土壤温室气体CO₂、CH₄和N₂O的排放特征.结果表明,一定的酸化累积促进CO₂排放,而累积到某值时(如pH3.0₅酸化累积程度的加深而增加.相关分析显示,土壤pH值不是造成不同累积酸化程度土壤温室气体排放差异的直接原因;CO₂和CH₄排放差异主要是由于酸化累积过程导致土壤碳、氮以及其他养分元素含量的差异造成的,而导致N₂O排放差异的产生原因却十分复杂.     

地表水中Tl(Ⅰ)的光致化学氧化

铊的价态影响铊的毒性以及铊的迁移特性,本工作研究了光照对Tl(Ⅰ)的氧化作用.结果表明,pH值低、光照强度大以及UVB和UVC区有利于Tl(Ⅰ)的氧化.pH=2时,汞弧灯照射10 min后,原溶液中所剩的Tl(Ⅰ)不到1%;而pH=9时,光照1h后溶液中的Tl(Ⅰ)还剩83%;汞弧灯照射5min后,灯-液距离为20cm的实验,溶液中Tl(Ⅰ)仅剩4%,而灯-液距离为36cm时,溶液中的Tl(Ⅰ)还剩50%左右;经滤光后的汞弧灯照射后,溶液中所剩的Tl(Ⅰ)还剩90%左右,而未经滤光的汞弧灯照射后,溶液中所剩的Tl(Ⅰ)不足1%;微生物作用在本实验条件下,相对于光氧化作用并不明显,除去微生物和未除去微生物的水样,经日光照射后,所剩的Tl(Ⅰ)均为70%左右.     

废物水泥窑共处置产品中Ni释放的pH影响

通过模拟煅烧实验制取水泥熟料,并制取混凝土样品。参照NEN7375浸出方法,设定5种不同pH值的浸取液,研究了pH值对混凝土块中重金属Ni释放的影响.结果表明,浸取液的pH=2.00、3.50、5.00、7.35和10.0时,混凝土中Ni的累积释放量分别为1.64、0.167、0.038、0.019和0.025mg/kg;酸性范围内,累积释放量随着pH值的增大而减小,并在弱碱性条件下达到最小值,碱性范围内,随pH值的增大而呈增加的趋势。pH值对Ni的释放过程有影响,pH=3.50和7.35的浸取液中,混凝土中Ni的释放机理为扩散控制,释放曲线与斜率为0.5的直线拟合较佳,且不同区间浸出量曲线的斜率均在0.35～0.65范围内;pH=2.00和5.00的溶液中,Ni的释放在前、中期为扩散控制,后期发生了耗竭作用;pH为10.0条件下,Ni的释放在前期发生了延滞现象,中期为扩散控制,而后期发生了耗竭。     

不同pH淋滤条件下飞灰中铬、锌、镍、铅的环境效应

粉煤灰是煤炭燃烧后的副产物,富集于粉煤灰中的微量元素在风化、淋溶等外力作用下极易释放到环境中。pH是影响微量元素淋滤行为的重要因素,利用室内砂箱仿真模拟试验研究不同pH淋滤条件下粉煤灰中微量元素的迁移行为具有重要意义。研究结果表明：不同pH条件淋滤后的粉煤灰中Cr、Zn、Ni和Pb的含量都降低。淋滤后水体中Cr的浓度随着pH的升高呈先增大后减少的趋势,在pH为10时达到峰值;Zn、Ni和Pb的浓度随着pH的升高均呈现先减小后增大的特征。淋滤后土壤中Cr元素含量随pH值的升高表现为先减小后增大;Zn、Ni和Pb含量的变化趋势相似,在pH值为2—6.8时减小,随着pH值的继续升高,在pH为10左右达到峰值,随后下降。粉煤灰在短期淋滤条件下对土壤生态环境影响较小,一般情况下可以忽略。     

模拟酸雨对不同土层酸度和K+淋失规律的影响

在江西表土施用KCl肥料后,用室内模拟酸雨的土柱实验,研究酸雨对不同土层酸度及K+淋失的影响.其结果表明,不同土层淋出液pH值的变化先下降后上升,但起始pH值存在明显差异,pH2.5酸雨在A层和AB层淋溶的中后期又下降;淋出液电导变化有一个峰值,其出现在淋溶的起始阶段,表明土壤中养分迅速向下迁移.K+的淋失与降雨的酸度有关,pH2.5酸雨会加速K+在土体内向下迁移,在A层土壤中K+的释放可分为2个阶段:快速释放过程和中速释放过程;至于pH4.5酸雨淋溶下,K+淋失分为快速释放过程和慢速释放过程.     

模拟酸雨对红壤中硅铝铁释放的影响

通过模拟酸雨对湖南红壤的淋溶实验,分析了淋溶液pH值和硅铝铁离子动力学释放规律和特点.结果表明,在一定淋溶范围时,酸雨酸度是决定红壤矿物溶解及离子释放的主要因素,且硅、铝、铁对酸雨响应存在差异.在pH<5.6的各酸度酸雨淋溶下,硅均有大量释放,铁基本无释放.pH在3.0～5.6时铝的释放量很小,只有在酸雨pH值较低时才会有大量溶出.随酸雨淋溶的进行,酸雨pH在3.0～5.6的硅铝释放能力总体呈下降趋势.pH 2.5的酸雨可使红壤矿物的风化作用加强,硅铝释放量均明显增加,铝的增幅更大,但随淋溶量增加硅铝释放能力的增长速度趋缓.实验结果还表明,红壤受酸雨影响pH值降到一定程度后,淋出液中铝浓度与其pH值及DOC都呈线性负相关,酸沉降可破坏固相有机络合铝并使其溶出,但强酸性酸雨作用下红壤溶解而释放的铝主要来自铝硅酸盐的溶解.     

环丙沙星在黄土中的吸附机制及影响因素

为了解兽药抗生素在西北黄土中的吸附行为及机制,以环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）为目标污染物,采用批平衡实验法研究其在黄土中的吸附动力学、吸附热力学、pH值和粒径等影响因素.结果表明：环丙沙星在黄土中的吸附可分为两个阶段,6h内表现为快速吸附,6~10h表现为慢速吸附,10h后吸附达到平衡;环丙沙星在黄土中的吸附动力学过程较符合准二级吸附动力学模型,吸附速率受颗粒内部扩散和外部液膜扩散共同影响;吸附热力学过程较符合Freundlich等温吸附模型,且吸附等温线符合L-型,表明黄土对环丙沙星的吸附受溶液中溶质和水分子共同作用影响;焓变ΔH^θ、熵变ΔS^θ和吉布斯自由能ΔG^θ均<0,表明黄土对环丙沙星的吸附是混乱度减少的自发进行的放热反应;pH=5时黄土对环丙沙星的吸附量最大,pH值为2~5时,黄土对环丙沙星的吸附量随pH值升高呈上升趋势,pH>5时,黄土对环丙沙星的吸附量随pH值升高呈下降趋势,表明强酸和碱性环境均不利于吸附;吸附量与黄土粒径呈反比,与初始浓度呈正比.由实验结果推断黄土对环丙沙星的吸附主要与有机质含量有关,主要吸附机制为环丙沙星分子中氨基的阳离子交换作用.     

铊在黄铁矿中的相态分布及碳酸盐在其释放过程中的作用

采用分级提取-电感耦合等离子体质谱法,对黄铁矿中铊的相态分布进行了考察.结果表明,黄铁矿中的铊主要以存在于硅酸盐相中和以酸可交换的形式存在于矿物结构中的铊为主,这部分铊分别占到58.3%和25.1%;以可氧化态形式结合在黄铁矿(FeS2)中的铊次之,占11.2%;以易还原态形式存在于铁氧化物相中的铊最少,为5.4%.自然条件下铊的释放主要是酸可交换态铊和可氧化态铊的释放迁移过程.漫反射红外光谱表征发现,黄铁矿在表面氧化过程中其表面羟基增多,表明存在表面溶解及表面酸化现象.进一步的释放机理探讨认为,铊在黄铁矿表面存在一种"溶解-吸附沉淀"平衡,这一平衡由碳酸盐中和作用和黄铁矿表面氧化共同控制,并决定了铊的释放迁移.     

广西茶山锑矿尾砂中微量元素的淋滤实验研究

采用干湿交替和完全浸没的方法,运用柱淋滤实验研究了广西南丹地区茶山锑矿选矿尾砂中微量元素的淋滤行为,淋滤液采用了模拟酸雨(pH 4.0～4.4)和河水(pH 8.0).结果表明,尾矿砂具有一定的酸中和能力,即使用pH 4.0～4.4的酸性溶液淋滤,产生的淋滤液也是偏碱性的,pH基本在7.2～8.0之间.与As和Pb相比,Sb更容易从尾矿砂中淋滤出来;干湿交替条件下Sb的淋出明显高于完全浸没条件,As更容易在完全浸没条件下淋出,且浸没间隔时间越长淋出浓度越高,间隔时间为5 d和10 d时As的淋出浓度比1 d和2 d时高出1～2倍;Mn和Zn具有相似的特点,它们受pH的影响较大,在模拟酸雨淋滤的淋出浓度明显高于河水淋滤,而干湿交替条件和完全浸没条件以及间隔时间对它们的淋出影响较小;Sr的淋出率较高,基本没有受到本实验中淋滤液和干湿交替条件以及完全浸没条件的影响;Pb基本没有淋出;尾矿砂内部的碱性环境和干湿交替条件是控制重金属锑淋滤的主要机制.     

淋洗模拟研究有机盐膜抑制黄铁矿的生物氧化效果

经有机难溶盐包膜后的黄铁矿矿石接菌下间歇循环淋洗一年后其循环收集液中SO4^2-含量点供试样品中总SO4^2量的0.16%，较对照的下降了97％，pH从初始6.82下降至5.48，但对照pH却从初始的7.57下降至2.35，矿石样品经扫描电子显微镜显示：包膜的矿石样品表面仍呈光洁状，而对照的表面布满细小洞穴，清楚指出：笔者首次提出的有机盐膜能有效地抑制T．F菌对黄铁矿的氧化作用。     

模拟酸雨淋溶下红壤中盐基离子释放及缓冲机制研究

通过模拟酸雨淋溶实验,分析在不同酸度酸雨淋溶下红壤中盐基离子释放的规律和特点,研究红壤对酸雨的缓冲机制.结果表明:红壤对酸雨的缓冲主要可分为初级和次级2个缓冲体系,其盐基离子释放主要受H+输入量控制.当H+输入量少时,红壤对酸雨的缓冲以初级缓冲体系交换盐基离子为主;随着H+输入增多,红壤对质子的缓冲进入矿物风化阶段.酸度大的酸雨对红壤的矿物风化作用相对较大.不同酸度酸雨淋溶下,各盐基离子释放量最终趋于稳定.盐基离子对酸雨的敏感性顺序为Ca2+>Mg2+>K+>Na+.结果还表明,Ca2+与Mg2+的释放显著线性相关,n(Ca2+)/n(Mg2+)随酸雨pH和淋溶量增加而增大.强酸性酸雨淋溶下红壤矿物风化所导致的Na+释放的机理和来源可能与K+,Ca2+和Mg2+的不同.      

富含黄铁矿的煤矸石中碳酸盐影响其风化淋溶性质的研究

富含黄铁矿的煤矸石在风化淋溶过程中，碳酸盐含量不仅控制其风化程度，而且控制淋溶液的酸度。风化淋溶实验结果表明，Ｆｅ的淋溶量主要受控于酸度，而Ｍｎ＾２＋与ＳＯ４＾２－的淋溶量主要取决于其风化程度。     

环境条件对三峡库区消落带土壤中邻苯二甲酸二丁酯向上覆水静态迁移释放的影响

为了解消落带土壤有机污染物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的环境行为,采用静态淹水法研究了三峡库区消落带土壤向上覆水迁移释放规律以及上覆水温度、光照、含氧量等外界环境条件对其影响.结果表明,消落带土壤中DBP在淹水前期由土壤向上覆水中迁移释放,该过程分为短暂但是释放速率较快的快速释放阶段和释放时间较长但释放速率较慢的慢速释放阶段,其中慢释放是主要控速步骤,此过程可以很好地用二室一级动力模型拟合.在淹水中期释放达到最大值,继续淹水后,释放到水体中的DBP转而由水体向土壤中迁移,最终在淹水后期上覆水DBP含量达到平衡状态.随着温度的升高,DBP向上覆水释放的强度增大,同时增加了DBP快速释放的速率,降低了慢速释放速率.不同光源照射下,DBP向水体释放浓度不同,采用自然光照的处理中上覆水DBP的浓度高于采用UVB、UVA光源处理;DBP在上覆水达到最大浓度后,UVB、UVA处理中上覆水DBP含量减少比较快速,而自然光处理相对要缓慢.上覆水中的含氧量对DBP的最大释放量与达到最大释放的时间有影响,总体上来看,上覆水中含氧量越高,上覆水DBP含量越高;上覆水高氧处理和低氧气处理,上覆水中DBP最大浓度提前至淹水第8d出现,自然状态下DBP在淹水第12 d达到最大值.土壤中共存的邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯(DEHP)对DBP的释放有明显影响:在淹水第4~12 d,添加DEHP组分试验的DBP释放量要明显大于单一组分的DBP释放量,而且快、慢释放速率均要比单一DBP组分处理的大.微生物活性对消落带土壤淹水过程中邻苯二甲酸二丁酯迁移释放存在一定的影响但效果并不明显,添加微生物活性抑制剂处理后DBP的迁移量要略小于对照组.     

模拟酸雨对不同土层酸度和K+淋失规律的影响

在江西表土施用KCl肥料后,用室内模拟酸雨的土柱实验,研究酸雨对不同土层酸度及K⁺淋失的影响.其结果表明,不同土层淋出液pH值的变化先下降后上升,但起始pH值存在明显差异,pH2.5酸雨在A层和AB层淋溶的中后期又下降;淋出液电导变化有一个峰值,其出现在淋溶的起始阶段,表明土壤中养分迅速向下迁移.K+的淋失与降雨的酸度有关,pH2.5酸雨会加速K⁺在土体内向下迁移,在A层土壤中K⁺的释放可分为2个阶段:快速释放过程和中速释放过程;至于pH4.5酸雨淋溶下,K⁺淋失分为快速释放过程和慢速释放过程.     

有色金属冶炼区铊(Tl)的水环境分布特征与环境对策--以大冶冶炼厂地区的东岗河为例

以大冶冶炼厂地区的东岗河为例,分析有色金属冶炼区铊的水环境分布特征,结果表明：河水中的铊含量明显异常(严重污染区的平均含量为15．07ng／mL。远超过饮用水源水中铊的最高允许浓度0．1ng／mL)．且与水体pH值、Cu^2 、Pb^2 等含量显著相关;铊与Pb等亲铜元素呈类质同像。宏观上与方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等伴生．因此后者成为研究区铊的重要来源。最后,对铊所造成的环境危害效应．提出相应的解决对策,并提醒人们提高对铊污染的警惕性以及加深对铊的研究。     

微波催化氧化法预处理垃圾渗滤液的研究

采用微波-活性炭-Fenton催化氧化预处理垃圾渗滤液,研究了不同因素对垃圾渗滤液处理效果的影响.结果表明,COD和氨氮去除率随活性炭用量、微波辐射时间和微波功率增加而增加;随Fe2+用量和H2O2用量增加,COD和氨氮去除率先增加而后下降;随pH值增加,氨氮去除率显著增加,COD去除率变化不明显.在微波功率为300W,pH值为8,活性炭9g/L,Fe2+用量为0.02mol/L,H2O2用量为7mL/L,辐射时间6min条件下,垃圾渗滤液中COD和氨氮去除率分别达到68.22%和78.08%,SS去除率达到78.55%,浑浊度去除率达到99.02%,颜色由黑褐色去除为接近无色,BOD5/COD由0.21提高到0.45;研究比较了不同处理对垃圾渗滤液的处理效果.结果显示,微波催化氧化对垃圾渗滤液中COD和氨氮去除率明显高于其他处理.     

Influence factors for the oxidation of pyrite by oxygen and birnessite in aqueous systems

The oxidation of exposed pyrite causes acid mine drainage, soil acidification, and the release of toxic metal ions. As the important abiotic oxidants in supergene environments, oxygen and manganese oxides participate in the oxidation of pyrite. In this work, the oxidation processes of natural pyrite by oxygen and birnessite were studied in simulated systems, and the influence of pH, Fe(II) and Cr(III) on the intermediates and redox rate was investigated. SO₄^2 − and elemental S were formed as the major and minor products, respectively, during the oxidation processes. Ferric (hydr) oxides including Fe(OH)₃ and goethite were formed with low degree of crystallinity. Low pH and long-term reaction facilitated the formation of goethite and ferric hydroxide, respectively. The rate of pyrite oxidation by birnessite was enhanced in the presence of air (oxygen), and Fe(II) ions played a key role in the redox process. The addition of Fe(II) ions to the reaction system significantly enhanced the oxidation rate of pyrite; however, the presence of Cr(III) ions remarkably decreased the pyrite oxidation rate in aqueous systems. The introduction of Fe(II) ions to form a Fe(III)/Fe(II) redox couple facilitated the electron transfer and accelerated the oxidation rate of pyrite. The present work suggests that isolation from air and decreasing the concentration of Fe(II) ions in aqueous solutions might be effective strategies to reduce the oxidation rate of pyrite in mining soils.