改性纳米零价铁对稻田土壤As污染的修复效能

为实现对稻田土壤As污染的高效修复,通过制备C-NZVI(壳聚糖基稳定化纳米零价铁),分析其对还原态亚砷酸〔As(Ⅲ)〕的吸附动力学和等温吸附特征,阐明典型竞争性阴离子/分子对C-NZVI吸附As(Ⅲ)效率的影响;在此基础上,重点研究淹水和拮抗性肥料对稻土As的强化溶出效应,揭示C-NZVI对稻土液相As的异位吸附去除与原位补充钝化作用.结果表明:准一级动力学和Langmuir等温吸附模型能很好地描述C-NZVI对As(Ⅲ)的吸附过程特征,该材料对As(Ⅲ)的最大吸附量为145.09 mg/g;当竞争性K₂HPO₄、H₃BO₃、Na₂SiO₃和CH₃COOH的摩尔浓度为0.05~0.50 mmol/L时,C-NZVI对As(Ⅲ)的去除率依然高达99%.在对稻田土壤进行淹水和依次施用NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂C₂O₄、Na₂SiO₃三种拮抗性肥料条件下,稻土中累积溶出w(水溶态As)(18.1 mg/kg)达到土壤w(As)的30.0%;对强化溶出反应后的淹水稻土进行排水并利用C-NZVI对各步分离获得的含As液相进行异位吸附,As去除率为91.3%~99.8%,该过程使稻土中w(As)减少43.4%~52.6%;进一步利用1%和5%的C-NZVI对强化溶出后的稻土进行补充钝化,可使稻土中w(非专性吸附态As)降低94.7%~100%.研究显示,淹水强化条件下,利用C-NZVI对稻田土壤As污染进行异位去除与原位钝化的联合修复可为有效减控稻田土壤As生物有效性提供有益途径.      

我国城市住宅室内空气挥发性有机物污染特征

通过调研1990年以来我国城市住宅室内空气污染的研究资料,提炼城市住宅室内空气中挥发性有机物的浓度数据,总结甲醛、苯系物等常见住宅室内挥发性有机物的污染水平和分布规律,并且对主要由装修引起的污染物浓度与装修时间的关系进行了探讨. 分析发现,我国城市居民住宅室内普遍呈现以甲醛、苯、二甲苯等污染物为主的装修型污染,甲醛是首要污染物,ρ(甲醛)平均值为0.05～0.61 mg/m3,ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(二甲苯)、ρ(乙苯)和ρ(TVOC)平均值分别为0.001~0.134、0.003~0.645、0.001~1.012、0.001~0.091和0.11~1.81 mg/m3. 新装修住宅室内空气中各种污染物均呈现较高的浓度水平,除甲醛外,其他挥发性有机物随着竣工时间的推移而快速下降.      

基于SOFM神经网络的京津冀地区水源涵养功能分区

为探讨水源涵养功能空间分异在水资源分区管理方面的应用,以京津冀地区为研究区,根据水源涵养功能的5个主要影响要素——海拔、降水量、蒸散量、土壤饱和含水率、森林覆盖度,构建SOFM(self-organizing feature map,自组织特征映射)神经网络,并对该区水源涵养功能进行区域划分. 结果表明:京津冀地区可划分为6个水源涵养功能区域,分别为冀西北高原-间山盆地草原水源涵养中能力区、坝上高原-冀北山地草原-森林水源涵养中低能力区、燕山-太行山中低山森林-草原水源涵养中高能力区、冀中南部平原农田水源涵养低能力区、燕山-太行山低山森林水源涵养中高能力区和冀东平原农田-草原水源涵养高能力区. 方差分析结果显示,各分区之间具有显著差异,表明用SOFM神经网络对水源涵养功能进行分区效果良好. 在水源涵养功能分区基础上,归纳和总结了各分区水源涵养功能影响要素的主要特征. 京津冀地区作为一个统一的水资源生态环境区,其内部的水源涵养功能存在明显的区域差异,建议依据各分区水源涵养功能的强弱及其主要控制因子特征,科学制订适应当地自然环境的水资源管理方案.      

日本核泄漏对我国北方典型区域的影响

为研究2011年3月日本核泄漏对我国北方典型区域的影响,通过采集北京、青岛两地的TSP和PM₁₀样品,对大气颗粒物中的放射性核素进行监测,分析其污染水平;并结合气象条件等因素,运用Models-3/CMAQ模式数值模拟和HYSPLIT-4轨迹,分析了日本放射性核素的传输方向及其可能对我国的影响. 结果表明:①北京监测点于3月29日开始监测到微量的131I、134Cs、137Cs、7Be,随后几天各核素浓度迅速增加,于4月1—3日达到峰值(在PM₁₀中的浓度分别为1.87×10-3、4.60×10-4、6.52×10-4、8.52×10-3 Bq/m3)后,131I逐渐减小直至检测不到,134Cs、137Cs的浓度则保持在较低浓度水平(<5×10-5 Bq/m3)且稳定,7Be则保持较高的浓度水平(4.23×10-3~9.42×10-3 Bq/m3),并随时间的波动出现峰值. 青岛监测点的各放射性核素浓度特征与北京监测点类似. ②4种放射性核素均保持在较低的浓度水平,从监测数据看对人体健康应该不会造成太大影响. ③Models-3/CMAQ模式数值模拟和HYSPLIT-4轨迹分析均显示,日本核泄漏期间,福岛的气团均是向其东南、东北方迁移,因此检测到的放射性核素应该主要是通过高空扩散由西向东绕地球一圈后传输到我国的.      

三江平原地区农田土壤中几种重金属空间分布状况

以三江平原地区农田土壤为研究对象,基于网格法取样,运用经典统计学和地统计学方法对研究区域内土壤重金属As、Cr、Cu、Pb和Zn的空间分布特征进行研究。结果表明,三江平原地区5种土壤重金属具有较高的空间异质性,变异系数在30.67%~66.89%之间;As、Cr、Cu、Pb和Zn均具有较强的空间自相关性,空间自相关范围较广;As和Cr的块金值和基台值之比〔C0/(C0+C)〕25%,其空间变异主要由土壤母质、地形和气候等自然因素(结构性变异)引起,Cu、Pb和Zn的C0/(C0+C)为35.8%~43.2%,非结构性因素对Cu、Pb和Zn的影响较大;5种重金属元素的空间分布格局不同,土壤各重金属元素在小尺度范围内存在明显的空间变异,除Cu元素外,其他4种重金属元素在大尺度空间范围内均不具有明显的空间分布规律;采用普通克里格插值法得到三江平原地区表层土壤重金属的空间分布图,发现土壤重金属含量与土壤类型、土壤理化性质、土地利用方式以及矿山开采、农业机械化强度、农业灌溉关系密切。     

北京2011年10月连续灰霾过程的特征与成因初探

选择2011年北京地区灰霾典型发生月——10月,利用在中国环境科学研究院监测的φ(SO₂)、φ(O₃)、φ(NO₂)、φ(CO)、ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)、ρ(BC)等数据,对该地区秋季典型灰霾过程特征及成因进行了研究. 在观测期间51.5%的时间内出现了灰霾,其中13.6%属于重度灰霾. 对灰霾期间污染物时间分布特征的分析表明:在灰霾过程中ρ(PM₁)、ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁₀)及ρ(BC)较各自月均值的升幅均大于20%,ρ(PM₁)/ρ(PM_2.5)(78.7%)也明显增大.大气能见度的降低与细颗粒物及亚微米颗粒物有直接关系. 对观测期间的气象因素、气体污染物时间序列和颗粒物浓度累积特征的研究表明,10月连续灰霾过程的成因可能是该月频繁出现的鞍型场静稳天气及北京周边地区存在的基数较大的细颗粒物排放源所致.      

醋酸盐类城市道路抑尘剂的生态毒性及生物降解特性

醋酸盐类抑尘剂因其具有良好的抑尘效果和生态友好性,被越来越多地用于城市道路抑尘.为了揭示醋酸盐类抑尘剂的水生态效应,选取水环境中占据不同生态位的4种水生生物(发光细菌、羊角月牙藻、大型溞和青鳉鱼)进行急性毒性测试.结果表明:4种水生生物对醋酸盐类抑尘剂的敏感程度依次为羊角月牙藻>大型溞>青鳉鱼>发光细菌.确定了抑尘剂与大型溞、发光细菌、青鳉鱼的剂量-效应关系,抑尘剂对三者的EC₅₀/LC₅₀(半数效应浓度/半致死浓度)分别为1.29、37.6、32.7 g/L.抑尘剂对羊角月牙藻的急性毒性及其质量浓度之间没有呈现出明确的数量关系,但是可推断EC₅₀为mg/L量级.以此为基础,推断醋酸盐类抑尘剂的预测无效应浓度范围为21.8～177 μg/L.不同温度下抑尘剂在水中的生物降解速率结果显示,在5和25 ℃时,醋酸盐类抑尘剂均易被降解,主要是微生物和藻类的共同降解作用所致.研究显示,醋酸盐类抑尘剂易于生物降解且生态毒性较低,但在使用时应注意区域总量控制,以防止对水生生物造成潜在威胁.      

上覆水环境因子对滨海水库沉积物氮磷释放的影响

为了解我国滨海水库富营养化过程,以北大港水库沉积物为研究对象,通过室内模拟试验,考察上覆水环境因子〔扰动、ρ(Cl-)、pH、温度、ρ(DO)〕对滨海水库沉积物氮、磷释放的影响.结果表明:①扰动促进氮、磷的释放,ρ(NH₃-N)、ρ(NO₃--N)、ρ(TN)和ρ(TP)增加了54.4%～230.8%,扰动对滨海水库沉积物TN、TP释放通量的促进作用比淡水沉积物强;②ρ(Cl-)升高促进氮、磷释放,ρ(Cl-)越高,促进效果越强,ρ(Cl-)为1 000和5 000 mg/L时,ρ(NH₃-N)、ρ(NO₃--N)、ρ(TN)和ρ(TP)分别增加了4.2%、3.2%、35.0%、11.9%和8.4%、4.8%、44.7%、23.8%;③与pH为7.0时相比,pH为8.5和10.0时,ρ(TP)增加了21.3%～42.6%,ρ(NH₃-N)降低了14.9%～18.6%,ρ(NO₃--N)和ρ(TN)基本没有变化,但NO₃--N释放通量增加了5.2%～10.3%,TN的释放通量降低了7.1%～21.5%;④温度升高促进了NH₃-N、TN和TP释放,抑制了NO₃--N释放,滨海水库沉积物中较高的盐度减弱了温度对TP释放的促进作用,25 ℃时,ρ(NH₃-N)、ρ(TN)和ρ(TP)比5 ℃时增加了37.3%～71.0%,ρ(NO₃--N)降低了34.0%;⑤好氧条件抑制了NH₃-N、TN和TP释放,促进了NO₃--N释放,好氧条件下ρ(NH₃-N)、ρ(TN)和ρ(TP)降低了54.2%～85.6%,ρ(NO₃--N)增加了20.5%.研究显示,上覆水环境因子会影响滨海水库沉积物氮、磷释放,其中以扰动、温度和ρ(DO)影响较大.      

SBR反应器内碳基好氧颗粒污泥的培养及其稳定运行特性

为探究粉末活性炭和钙离子的投加对污泥颗粒化进程的影响,在300 L SBR（序批式反应器）中接种普通絮状污泥,投加1.0 g/L粒径约75 μm的PAC（粉末活性炭）及35 mg/L的Ca2+以促进污泥颗粒化进程,并研究其稳定运行特性.结果表明:常温下反应器在14 d内开始形成具有良好沉降性能的AGS（好氧颗粒污泥）,至第18天污泥颗粒化程度达到80.0%左右;在此后运行的100 d内,AGS基本能保持其结构完整性.同时,反应器内ρ（MLSS）（污泥浓度）由接种时的3 300 mg/L升至4 050 mg/L,污泥SVI（体积指数）由接种时的120 mL/g变为35 mL/g.w（PS）（PS为胞外多糖）较少且变化量小;w（PN）（PN为胞外蛋白）在反应器启动及稳定运行阶段内都在提高,最终达到240 mg/g（以每gMLVSS中含PS的质量计）,PN/PS（质量比）最终稳定在15.00左右.稳定运行期间,反应器对污水中COD_Cr、TN、TP的平均去除率分别达到82.0%、76.5%和96.0%.研究显示,投加的PAC与普通絮状污泥间的吸附作用,促进了污泥的颗粒化进程;同时,PAC作为AGS的惰性成核物质,避免了AGS因内源呼吸从颗粒内部解体,提高了AGS的稳定性.      

HCO-3碱度对铜绿微囊藻生长与光合活性的影响

研究了23 mM (ALK23)和124 mM (ALK124) HCO-3对铜绿微囊藻(〖WTBX〗Microcystis aeruginosa〖WTBZ〗 FACHB 927)生长与光合特性的影响。实验结果表明,ALK23显著抑制铜绿微囊藻的生长,至培养结束,与对照相比对生物量的抑制率为38%,ALK124条件下虽然至培养结束生物量没有显著变化,但碱度增加铜绿微囊藻生物量有一个快速的增殖期,之后其生长速率持续下降。碱度增加强烈抑制光合色素Chla的合成,ALK23和ALK124条件下对Chla含量抑制率分别为74％和56％。藻胆蛋白与叶绿素a的比值（PBP/Chla）在碱度增加的条件下有显著升高。HCO-3碱度增加,铜绿微囊藻的光合活性先降低之后逐渐恢复,至处理结束表现出低碱度（ALK23）促进光合活性,高碱度（ALK124）对光合活性影响不显著。说明HCO-3碱度增加对铜绿微囊藻有一定伤害作用,与高碱度（ALK124）相比,低碱度（ALK23）对细胞的伤害程度更大,随着细胞的增殖,碱度对细胞的伤害作用逐渐恢复,且低碱度下细胞恢复更快。暗示碱度可以作为水华控制的手段之一.