模拟湿地植物根系分泌物对酸性矿山废水沉淀物中Fe、Mn释放及形态的影响

为研究人工湿地处理酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)系统中植物根系分泌物对根际环境沉淀物中Fe、Mn活性的影响,评估人工湿地处理AMD时对Fe、Mn固持作用的稳定性及可靠性,选用植物根系分泌物中常见的柠檬酸、苹果酸及草酸来模拟植物根系分泌物对沉淀物中Fe、Mn的释放及形态影响。结果表明:3种有机酸对根际环境沉淀物中Fe、Mn的释放均产生不同程度的影响,相同浓度下的有机酸对Fe的影响顺序为:柠檬酸>苹果酸>草酸,对Mn的影响顺序为:柠檬酸>草酸>苹果酸。随着有机酸浓度的增加,沉淀物中Fe、Mn的释放量逐渐增加,且Fe的释放量大于Mn。形态分析结果表明,在有机酸参与前沉淀物中Fe、Mn主要以可还原态形式存在,当添加3种不同浓度的有机酸后,沉淀物中的可还原态Fe、Mn极不稳定,易向可交换态发生转变,而残渣态与可氧化态则较为稳定,说明沉淀物中残渣态与可氧化态的Fe、Mn在人工湿地中是Fe、Mn去除的重要途径。     

大宝山矿水外排的环境影响:Ⅰ.下游水生生态系统

通过水质生物检测、理化分析及野外水生大型无脊椎动物多样性实地调查等综合方法，就广东大宝山矿区南侧拦泥库溢出的酸性矿水对下游横石水河生态系统的影响进行了系统研究。结果表明，大宝山矿区拦泥库溢出的酸性矿水对隆线溞具有较强的急性生物毒性，酸性矿水24h，48h及96h对水溞的半致死体积分数LC50分别为13．55%、10．30％、6．20％；安全体积分数为0．06％。通过在暴雨期间对拦泥库上游洪水的各项指标的分析结果表明，拦泥库溢出的酸性矿水pH值可低至2．15，其中铁及重金属的质量浓度分别为：铁216．79mg/L、锌73．23mg/L、铜32．63mg/L、铅1．82mg/L、镉0．87mg/L。在尾矿坝下游3．5km处，重金属质量浓度分别为：铁51．63mg／L、锌2．83mg/L；铜1．64mg／L、铅2．67mg／L、镉0．1mg／L，和锰20．50mg／L。从矿水排放口到受矿水影响的下游50km范围内，河水pH的变化幅度为3．36-7．42。大型无脊椎动物多样性的调查显示，从尾矿坝到受矿水影响的下游25km范围内，未发现任何底栖动物，而在横石水河上游未受矿水影响的对照点中至少有36利底栖动物存在。可见由大宝山矿区排出的酸性矿水对下游溪流的水生生物多样性和河流生态系统造成了严重的破坏。     

贵州西部煤矿区不同类型河流沉积物重金属含量及生态风险评价

通过对典型煤矿区的河流表层沉积物进行调查与采样分析,探讨不同类型河流沉积物重金属质量比的变化及对水生态环境的影响。结果表明,受矸石堆场排水、矿井排水和洗煤排水的影响,煤矿区污染河流的沉积物可分为砂质沉积物、黄色泥质沉积物和黑色泥质沉积物。黄色泥质沉积物中Fe、Cd、Hg的平均质量比分别是黑色泥质沉积物的4.46倍、2.19倍、1.59倍,是砂质沉积物的2.36倍、2.43倍、1.59倍;而黄色泥质沉积物中Cr的平均质量比分别是黑色泥质沉积物和砂质沉积物的1.20倍和8.5%;黄色泥质沉积物中Pb、As的平均质量比分别是黑色泥质沉积物的22.62%和45.85%,是砂质沉积物的47.21%和88.84%。3种沉积物之间Fe和Pb的平均质量比差异较大,其次为Cd和As,再次为Hg、Zn、Mn。通过对沉积物重金属进行潜在生态风险指数(RI)分析、覆水释放与隆线溞生物毒性试验,发现3种沉积物重金属都具有很强的生态风险,其强度从大到小表现为黄色泥质沉积物、黑色泥质沉积物、砂质沉积物。     

不同粒径铅锌冶炼废渣中重金属分布特征

为研究铅锌冶炼废渣自然风化崩解与机械破碎后形成的不同粒径废渣中重金属分布及其迁移扩散的差异,对黔西北土法炼锌大量堆存的不同来源不同粒径铅锌冶炼废渣中Pb、Zn、As、Cu、Cd、Cr等6种主要重金属污染物的总量、水溶态与有效态含量进行分析。结果表明:黔西北土法炼锌废渣中富含多种重金属,其中Pb、Zn含量较高(分别可达12 151.83、13 735.97 mg/kg),As、Cu次之(3 031.25、2 782.57 mg/kg),而Cd、Cr含量较低(164.12、45.6 mg/kg)。自然风化崩解不同粒径级颗粒间Pb、Zn、As、Cu、Cd、Cr 6种主要重金属污染物的总量均存在极显著差异(p0.01),且6种重金属含量均与粒径呈显著负相关;不同粒径级间矿渣水溶态及有效态重金属含量均整体呈现出随粒径减小而升高的趋势,且不同粒径级废渣颗粒之间水溶态与酸溶有效态重金属含量均具有显著差异(p0.05);而机械破碎得到冶炼矿渣不同粒径级之间6种重金属含量均基本相同,不同粒径级之间废渣水溶态与酸有效态重金属含量与粒径关系与自然风化崩解矿渣规律类似,但其数值上低于自然崩解相应值。说明不同来源以及不同粒径的铅锌矿冶炼废渣中重金属的含量及其释放数量存在显著差别,在自然堆放条件下风化崩解的铅锌废渣对周围环境产生的污染和危害要大于机械破碎矿渣,应加以及时有效的治理。     

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。     

赤泥对含磷废水中磷的去除效果及其影响因素研究

为研究赤泥处理含磷废水过程中各影响因素的相互作用关系,并获得赤泥除磷效果最佳时的反应条件,文章以铝工业中产生的赤泥为主要原料,采用正交试验设计,考察赤泥与含磷废水的固液比、磷初始浓度、振荡频率、反应时间、含磷废水的pH值以及反应温度等6个因素对含磷废水中磷的去除效果的影响。在正交试验结果的基础上,选取磷初始浓度、赤泥与含磷废水的固液比、含磷废水的pH值、反应时间4个主要影响因素进行单因素试验,结果表明,赤泥与含磷废水的固液比1:25、磷初始浓度10 mg/L、振荡频率200 r/min、反应时间1 h、含磷废水的pH值2.00、反应温度20℃条件下对含磷废水中磷可以达到最佳去除效果,去除率可达98.63%。     

改性蒙脱土固定化辣根过氧化物酶对2，4，6-三氯苯酚的催化去除及其影响因素研究

以黄腐酸改性的蒙脱土为模板固定辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,HRP)研究其催化去除水中2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-trichlorophenol,2,4,6-TCP)的效果及其影响因素,并与自由酶催化反应做对比研究了不同催化时间、pH值、温度和固定化HRP浓度对催化反应的影响,以及对固定化HRP催化降解2,4,6-TCP进行了动力学分析,考察了固定化HRP的重复使用性和储存稳定性.结果表明:黄腐酸活化的蒙脱土固定的HRP具有很高的生物活性,固定后的HRP活性高达112 U·g-1;固定化HRP催化降解100μmol·L-12,4,6-TCP,20 min后对2,4,6-TCP的去除率已达到96%,催化降解速率高于自由酶;HRP经过黄腐酸改性的蒙脱土固定化后,催化降解2,4,6-TCP的最优pH值为6;固定化后的HRP其催化反应的适宜温度范围(10~50℃)比自由酶(30~50℃)更宽泛.改性蒙脱土载体固定HRP对2,4,6-TCP的去除作用主要是由固定化HRP的催化作用引起的,吸附去除率贡献仅达到0.77%,氧化去除率仅为2.81%.固定化HRP催化2,4,6-TCP的Linerweaver-Burk反应动力学参数中最大反应速率Vmax=7.14×10-4mol·L-1·min-1,米氏常数Km=1.56×10-3mol·L-1.在储存稳定性方面,固定化HRP的储存稳定性极高,50 d后依然可以保留80%的活性.