Selection of adsorbents for treatment of leachate: batch studies of simultaneous adsorption of heavy metals

The simultaneous adsorption of copper (Cu), cadmium (Cd), nickel (Ni), and lead (Pb) ions from spiked deionized water and spiked leachate onto natural materials (peat A and B), by-product or waste materials (carbon-containing ash, paper pellets, pine bark, and semi-coke), and synthetic materials (based on urea-formaldehyde resins, called blue and red adsorbents) or mixtures thereof was investigated. The adsorbents that gave the highest metal removal efficiencies were peat A, a mixture of peat B and carbon-containing ash, and a mixture of peat A and blue. At an initial concentration of 5 mg/l for each metal, the removal of each species of metal ion from spiked water and spiked leachate solutions was very good (>90%) and good (>75%), respectively. When the initial concentration of each metal in the solutions was twenty times higher (100 mg/l), there was a noticeable decrease in the removal efficiency of Cu²⁺, Cd²⁺, and Ni²⁺, but not of Pb²⁺. Langmuir monolayer adsorption capacities, q_m, on peat A were found to be 0.57, 0.37, and 0.36 mmol/g for Pb²⁺, Cd²⁺, and Ni²⁺, respectively. The order of metal adsorption capacity on peat A was the same in the case of competitive multimetal adsorption conditions as it was for single-element adsorption, namely Pb²⁺ > Cd²⁺ ≥ Ni²⁺. The results show that peat alone (an inexpensive adsorbent) is a good adsorbent for heavy metal ions.     

沟塘水及其周边浅层地下水中重金属污染特征与健康风险评价

以河南省某乡4个沟塘水及其周边浅层地下水为研究对象,在丰水期采集样品,测定水中Al、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ag、Cd、Hg和Pb 13种重金属元素浓度,并评价沟塘水对其周边浅层地下水水质的影响及潜在健康风险。结果表明:沟塘水中重金属总体为重度污染,其中Mn和Fe浓度超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅳ类标准限值,平均超标倍数分别为5.5倍和9.0倍;周边浅层地下水中重金属总体为轻度污染,其中Al、Mn、Fe和Ni浓度超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中Ⅲ类标准限值;浅层地下水中重金属浓度随着与沟塘距离增加而降低,Al、Cr、Ni、Pb、Mn和Fe浓度与到沟塘距离呈对数负相关关系;儿童和成人通过饮水摄入浅层地下水中13种重金属元素的非致癌健康风险之和分别为0.296和0.309,均小于1(可接受水平);儿童和成人终生暴露Cr、Ni、As、Cd、Pb 5种致癌重金属元素的致癌健康风险之和分别为1.44×10^-5和7.52×10^-5,超过1.0×10^-6(较高致癌健康风险)。研究区沟塘水对其周边浅层地下水有一定的影响,儿童和成人通过饮水途径暴露浅层地下水中重金属的致癌健康风险值得关注。     

地下水脱砷技术的研究现状及发展趋势

为明确地下水脱砷技术研究现状及未来发展趋势,采用文献计量学方法统计分析了Web of Science（WoS）数据库中2008—2020年发表的关于地下水脱砷技术的文献资料,并从年度发文量、发文机构、发文期刊、发文作者以及论文关键词等方面进行分析。结果表明：WoS数据库中地下水脱砷技术方面的研究型论文共1 501篇,年度发文量总体呈上升趋势;中国、美国和印度为发文量排名前3的国家;共计1 503家研究机构、4 875名作者参与地下水脱砷技术研究,其中高等院校为主要研究机构,而高校教师与硕士、博士研究生则为研究的主力军;关键词分析表明,吸附和电絮凝技术是地下水脱砷的主流方法,其中零价铁材料作为吸附剂是贯穿2008—2020年的研究热点;通过突现分析得出,二元甚至多元氧化物和纳米复合材料的制备将成为未来地下水脱砷技术研究的热点方向。

     

湿法堆垛育菇废水物化-生化组合处理技术研究

食用菌湿法堆垛育菇废水作为一种高浓度有机废水,具有难降解、高COD和高氨氮的特点,利用常规处理工艺难以实现达标排放。采用气浮-折流A/O生物膜反应器(HAOBR)-O₃/H₂O₂组合工艺,研究气浮-HAOBR对育菇废水中COD和氨氮的处理效果,探讨O₃/H₂O₂催化氧化段在不同组合方式下的处理效果和最佳控制参数,并利用三维荧光光谱技术分析该组合工艺废水中溶解性有机物（DOM）的变化特性。结果表明：经气浮-HAOBR处理后,育菇废水中COD和氨氮浓度分别降至（485±25）和（1.32±0.11） mg/L;在O₃和H₂O₂浓度分别为0.88和333 mg/L时,O₃/H₂O₂单元对COD和氨氮的去除效果最佳;最终出水COD和氨氮浓度分别为（22.50±1.50）和（1.30±0.15） mg/L,平均去除率分别为99.40%和98.70%;育菇废水中DOM主要是类富里酸物质、溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸物质,处理后DOM荧光强度大幅降低,但主要组分未发生改变。气浮-HAOBR-O₃/H₂O₂组合工艺能有效去除育菇废水中COD、氨氮和DOM,出水满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准,具有很好的应用前景。

     

洱海流域农业面源污染空间分布特征及分类控制策略

作为典型的高原坝区农业型流域,洱海流域农业面源污染严重,威胁洱海水质.以洱海流域为研究对象,综合数理分析及GIS技术,开展流域农业面源污染负荷分析及评价,使用排污系数法估算了2018年洱海流域农村生活、畜禽养殖业和种植业污染中COD（化学耗氧量）、TN（总氮）、TP（总磷）的排放负荷,并通过等标污染负荷法在GIS空间分析反映流域内污染排放分布情况.结果表明:①2018年洱海流域农业面源主要污染物COD、TN、TP的排放量分别为11 188.20、2 752.56和259.33 t.COD排放量主要来自畜禽养殖,TN与TP的排放量均主要来自种植业.②洱海流域农业面源主要污染物COD、TN、TP等标污染负荷分别为559.41、2 752.56和1 296.63 m3/a.种植业等标污染负荷在总等标污染负荷中的占比最高,为36.40%,其次是畜禽养殖业,为34.44%.③各乡镇的等标污染负荷差异较大,等标污染负荷范围为（286.16±150.67）m3/a,等标污染负荷强度范围（0.13±0.067）m3/a.④聚类分析结果表明,洱海流域农业面源污染可分为种植业主导型、种植业高污染型、生活污染主导型和畜禽养殖业主导高污染型等4种类型.研究显示:来源于种植业的面源污染是洱海流域水环境保护需要控制的首要污染源,TN是需要控制的首要污染物;排放量与等标污染负荷的空间分布特征均呈流域北部乡镇污染物排放量较高,但流域西部各乡镇排放强度较大的特征;流域内各乡镇防治面源污染需要针对其污染来源特点分别采取推进种养平衡、推广绿色种植、分区控制农田径流以及推进农村生活污水治理等分类控制策略.      

山水林田湖草思想的理论内涵及生态保护修复实践——以广西左右江流域工程试点为例

对习近平总书记“山水林田湖草是一个生命共同体”思想的理论内涵进行了解读,并以广西壮族自治区左右江流域山水林田湖草生态保护修复工程试点为例,进行山水林田湖草生态保护修复实践探索。对左右江流域的区位特征及生态环境问题进行了分析,表明该流域为典型的喀斯特岩溶地貌区,目前石漠化与水土流失问题突出,许多矿山生态破坏和环境污染历史遗留问题亟待解决,生物多样性保护现状堪忧。以流域清水产流机制为理论依据,明确了其山水林田湖草生态保护修复的总体思路与绩效目标,将流域分为山地水源涵养与生物多样性保护区、丘陵水土流失与石漠化治理区、平原污染源控制与环境综合整治区、湿地和水体生态保护与修复区4个功能区,分别提出不同功能区的修复方案;工程试点方案实施1年多,取得了较好的效果,实现了经济效益、社会效益、生态效益良好结合,可为类似项目的实施提供借鉴。     

晋城市能源优化发展对策研究

能源消耗与大气环境质量息息相关,研究京津冀及周边地区能源发展对策对大气污染治理具有重要意义。利用线性回归分析、对比分析等方法对晋城市能源发展现状及问题进行研究,结果表明:晋城市能源消费结构以煤炭为主,2017年煤炭消费量为1 176万t,占一次能源消费量的76.2%;2015—1017年煤炭消费量持续降低,2017年比2015年减少258万t,煤炭消费占比降低14.7个百分点;到2020年,煤炭消费占比将继续下降,但仍占主导,天然气消费占比大幅上升。晋城市能源消费总量持续增长但增速下降,能源消费强度较大但能效水平不断提升;从区域分布来看,泽州县能源消费总量和能源消费强度最高,节能潜力较大。化学原料及化学制品制造业,电力、热力的生产和供应业能源消费量占67%,且能源消费强度远远高于全国同行业平均水平。民用燃烧、电力、工业锅炉等能源相关重点源对大气污染物排放贡献较大。晋城市应重点从锅炉改造、清洁供热等能源工程措施,煤炭减量化、发展可再生能源等能源结构措施,能源环境经济政策、企业能效管理等能源管理措施对重点行业和重点地区加强节能减排改造,实现能源与环境的可持续发展。     

一种最优多模式集成方法在我国重污染区域PM2.5浓度预报中的应用

为了提高我国重污染区域PM_2.5浓度预报准确率,基于4套国家级以及区域环境气象业务中心发展和维护的空气质量数值预报模式,通过均值集成、权重集成、多元线性回归集成和BP-ANNs集成分别建立集成预报,在实时预报效果评估基础上,建立了最优多模式集成预报。对2015—2016年预报效果进行评估,结果表明:相对于单个空气质量数值预报模式,均值和权重集成对预报偏差的改进幅度有限,但多元线性回归、BP-ANNs和最优集成能较大幅度降低预报偏差;最优集成预报与观测值间的归一化平均偏差(NMB)和均方根误差(RMSE)分别为-10%~10%和10~70 μg/m ³,且在更多的站点表现出强相关性,但依然低估了高污染等级的PM_2.5浓度。对2018年2月25日—3月4日京津冀地区污染过程进行评估,结果表明:最优集成能较好预报出该过程中PM_2.5浓度的变化趋势和量级;在北京、石家庄和郑州3个代表城市中,预报和观测值间的NMB和相关系数(R)分别为-26%~-4%和0.49~0.77;最优集成对轻度污染及中度污染的TS评分为0.39~0.73,重度污染及以上TS评分为0.13~0.30,能为预报员提供客观参考,但对污染峰值的预报能力还需进一步改进。     

高寒内流河源头区山水林田湖草生态保护与修复实践——以青海省祁连山疏勒河—哈拉湖汇水区为例

通过分析青海省祁连山疏勒河—哈拉湖汇水区山、水、草、田(天然牧草地)、湖之间的内在关系和面临的主要生态环境问题,围绕布哈河、疏勒河、大通河三河河源区、疏勒河河源—出境段及哈拉湖东岸等重点区域,以历史遗留矿山生态修复、湿地保护、黑土滩型退化草地综合治理、沙化土地治理、退化草场改良、草地生态系统破碎化治理、草原鼠害防控、人口聚集区环境综合整治及河道生态修复治理等为重点工程,提出提高水源涵养功能、修复破碎生境和提升生态环境功能三大重点任务,探索推进高寒内流河源头区山水林田湖草生态保护与修复,以期构建生态安全格局,重塑山水林田湖草生命共同体,提升区域生态系统服务和生态屏障功能,切实保障西北内陆地区和国家生态安全。