基于正定矩阵因子模型的大亚湾海域污染特征解析研究

深刻剖析近岸海域污染物的时空分布特征,精确识别各污染物来源,对改善海洋水环境质量和提升水环境功能具有重要意义。本研究以大亚湾海域为研究对象,结合超标倍数赋权法和空间集成分析技术,对海域表、底层水质进行综合评价;利用正定矩阵因子模型（PMF）识别区域污染源,解析各污染源对污染物的贡献率。结果表明：大亚湾表层水体以轻微污染为主,东南部存在轻度污染,西北部澳头海域存在中度污染,底层水体以轻度污染为主,西北部澳头海域存在重度污染;大亚湾表层水体主要污染源为生活污水（15%）、入海河流（15.5%）以及悬浮颗粒物（44.3%）,底层水体主要污染源为悬浮颗粒物（40.6%）以及石化废水（37%）。本研究提出的基于空间集成分析和正定矩阵因子模型的海域污染特征解析框架能够准确地对海湾进行水质综合评价和污染源解析,可为大亚湾水环境保护和科学管理提供依据和参考。     

中空纤维膜传质H2对氧化亚铁硫杆菌还原溶解黄钾铁矾类矿物的影响

为强化氧化亚铁硫杆菌厌氧还原溶解黄钾铁矾类矿物过程中的H₂传质,以2种典型中空纤维膜(无泡出气与微气泡出气)搭建中空纤维膜反应器,研究中空纤维膜传质H₂对氧化亚铁硫杆菌厌氧还原溶解黄钾铁矾类矿物的影响。结果表明,采用无泡出气中空纤维膜,黄钾铁矾类矿物最大还原溶解速率为5.82 mmol·(L·d)^-1,16 d后黄钾铁矾类矿物还原溶解量达到86.6%;而采用微气泡中空纤维膜,黄钾铁矾类矿物最大还原溶解速率为3.18 mmol·(L·d)^-1,16 d后黄钾铁矾类矿物还原溶解量仅达到53.9%。进一步地,无泡出气中空纤维膜相比微气泡出气中空纤维膜,在显著降低H₂消耗的同时,能够让氧化亚铁硫杆菌更易获取H₂,进而分泌更多胞外有机物,提高浸出效率。本研究结果可为无泡出气中空纤维膜在氧化亚铁硫杆菌还原溶解黄钾铁矾类矿物的应用提供参考。     

基于生物湿法冶金的废旧印刷线路板金属资源化研究进展

随着科技的快速发展,电子产品数量的急剧增加及其使用周期的不断缩短,全球面临着前所未有的电子废物产生浪潮。一种数量巨大的典型电子废弃物-废旧印刷线路板如何实现绿色、低能耗的处理已成为当前电子废弃物处理中关键问题之一。利用微生物湿法冶金技术将废旧印刷线路板中金属浸出,制备高纯金属,已成为21世纪电子废物处理的前沿技术,同时电子废物的微生物湿法冶金机制探讨已成为近年来的研究热点。本文重点分析微生物湿法冶金处理废旧印刷线路板浸提过程中的微生物种类、影响浸提因素、微生物的浸出机制以及今后需要继续研究的问题。     

电晕放电等离子体对头孢唑林钠的降解

为探究电晕放电等离子体对头孢唑林钠(cefazolin sodium,CFZ)的降解过程及产物,考察了不同因素对CFZ降解的影响,并结合光谱学及质谱分析推断出了CFZ降解过程中的部分中间产物及降解途径.结果表明,电晕放电等离子对CFZ有着良好的降解效能,且降解过程基本符合一级反应动力学,CFZ初始浓度、pH及载气条件均对反应存在影响.光谱学表明CFA被矿化NO_3~-、SO_4~(2-)和CO_3~(2-)等小分子无机离子.对CFZ的降解过程中降解副产物分析可知,电晕放电过程中CFZ主要有3种降解途径分别是噻二唑基团脱硫降解、头孢母核发生分子间内脂化和四氮唑开环矿化.     

嗜酸菌对废旧印刷线路板金属铜的浸出研究

选用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称T.f)、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans,简称T.t)作为实验菌种研究其对线路板(Printed circuit board)粉金属铜的浸出;试验以单一菌种、混合菌种、无菌培养基及酸性蒸馏水进行浸出实验研究,通过对比不同条件下的浸出效果,得出单一氧化亚铁硫杆菌(T.f)的浸出效果最好,浸出率达到92.1%。通过对浸出过程中pH、ORP及Fe2+、Fe3+变化分析,发现Fe3+的氧化作用在铜的浸出过程中起主导作用,酸浸也有一定的贡献;对浸出后残余的PCB进行XRD及SEM观察分析发现,PCB组成成分中含有大量的酚烃、苯酚及邻、对位取代酚以及少量的长链烷烃及其脂肪烃,此类有机物在浸出过程中均与细菌或其代谢物发生了作用。     

不同生物质组分对铁碳微电解材料制备及As(Ⅲ)去除效率的影响

以湿地植物芦苇、还原铁粉和膨润土为原材料,通过“均质化—碳化—焙烧”工艺,制备用于去除水体中As(Ⅲ)的植物基铁碳微电解材料,对其采用傅里叶红外光谱(FIR)、元素分析、X射线衍射分析及热重差热综合热分析(TGA)等方法进行系统表征,结合响应面优化研究对比得到不同植物基生物质前驱体(芦苇秆和芦苇叶)的不同组分(半纤维素、纤维素和木质素)对植物基铁碳微电解材料性能的影响。通过响应面模型获得的优化制备条件为：芦苇秆植物基铁碳微电解材料为Fe/C=1.06、碳化温度507.87℃、焙烧温度751.92℃,芦苇叶植物基铁碳微电解材料为Fe/C=1.01、碳化温度498.66℃、焙烧温度701.09℃,在此条件下5 g制备得到的材料对100 mL 10 mg·L^-1 NaAsO₂去除率分别为98.12%和97.22%。结果表明：在植物基生物质前驱体的不同组分中,纤维素和半纤维素含量越高,较低的碳化和焙烧温度能降低材料中灰分含量,提高有效碳元素质量分数,增加微原电池数量;木质素含量越高,高焙烧温度下,氧化及电子传递能力越强,有利于As(Ⅲ)转化为As(Ⅴ...     

黄水溪砷环境地球化学迁移行为及其细菌群落分析

湖南石门雄黄矿区As（砷）污染问题由来已久,黄水溪更是长期受矿区影响.为进一步指导对矿区As污染的综合治理,通过分析河流As质量浓度及其通量、沉积物ATR-FTIR（衰减全反射傅里叶红外光谱）及其溶解释放As的能力、沉积物细菌群落多样性,对黄水溪石门雄黄矿河段中As的地球化学迁移行为及其河流沉积物的生态风险进行了调查.结果表明:①石门雄黄矿区河段水系中ρ（As_T）为0.28~10.43 mg/L,并且主要以As（Ⅴ）形式存在,少量为As（Ⅲ）.②As年通量在该河段区域增加约5.71 t.③ATR-FTIR分析沉积物显示,463、875和910 cm-1处吸收带来自AsO₄3-（砷酸根）的振动,775和796 cm-1处吸收带来自AsO₃3-（亚砷酸根）的振动,表明该沉积物中存在含As矿物.④在沉积物溶解试验中同时释放As（Ⅴ）和As（Ⅲ）,振荡6 h后ρ[As（Ⅴ）]和ρ[As（Ⅲ）]分别达0.014~0.550和0.002~0.291 mg/L.⑤沉积物的细菌群落多样性分析显示,黄水溪As污染已对水生生态系统造成了一定的影响,表现为ρ（As_T）较高水环境影响下,沉积物细菌群落丰富度和多样性减少,同时出现未鉴别属;变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）是黄水溪沉积物中的优势菌群.研究显示,黄水溪中As主要迁移途径可能为,在废弃选矿区域段含As尾矿颗粒进入河道,之后溶解进入水环境,在下游河段又再次被吸附/沉淀,并且吸附的As并不稳定,易再次释放.      

不同源胡敏酸的表征及其对磺胺嘧啶光降解的影响

以国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法为基础,对四川省绵阳市青义镇泥炭地、水稻田及凋落物覆盖土层中的胡敏酸(HA)进行提取纯化.通过元素组成、紫外-可见光谱、傅里叶红外光谱及三维荧光光谱对各HA样品的结构特性进行对比分析,并探讨各HA对磺胺嘧啶光降解行为的影响.结果表明:泥炭地HA(NTHA)、水稻田HA(SDHA)、凋落物覆盖土HA(LYHA)及市售商品HA(SPHA)均主要由C、H、O、N 4种元素构成,芳香性大小为SPHANTHALYHASDHA;与提取的HA相比,SPHA含有更多的含氮类、芳香类、脂类化合物及含氧官能团,腐殖化程度高,可能含有较多的光活性基团;磺胺嘧啶(SDZ)在黑暗条件下表现出良好的稳定性,而紫外光照条件下发生了缓慢降解,光降解过程符合一级反应动力学;添加不同来源HA后,各体系SDZ的光降解速率均大于纯水溶液,且HA表现出的促进作用大小为SPHASDHANTHALYHA,这可能与各HA的腐殖化程度相关.     

川西平原还田秸秆DOM对矿物细颗粒吸附SMX的影响

为探明还田秸秆溶解性有机质（DOM）对矿物细颗粒吸附磺胺甲恶唑（SMX）的影响机理,研究了矿物细颗粒吸附SMX的动力学过程以及DOM对此过程的影响,比较分析了矿物颗粒吸附前后的傅里叶变换红外光谱（FI-IR）特征.结果表明,SMX在矿物表面的吸附动力学过程符合双室一级动力学模型,表明其吸附过程存在多域吸附或多点位吸附;DOM作用下蒙脱石、钠长石和方解石的吸附量不同程度得到提升,其增量分别为28.94,28.34,2.40μg/g,而3种矿物的模型拟合度均有所降低.通过红外光谱分析,吸附后的蒙脱石较吸附前在波数3700、1600与1000cm^-1附近的尖锐吸收峰和在波数3600~3000cm^-1的宽吸收带明显减弱,而与DOM作用下波谱基本一致,DOM作用下吸附量的提升与蒙脱石溶出Al³⁺与DOM结合使得吸附位点增加有关;钠长石在吸附前后红外光谱一致,而DOM作用下在波数1013、781和460cm^-1处的吸收峰明显减弱,表明DOM被吸附于钠长石表面,通过共吸附或累积方式增加了吸附量;方解石在吸附前后以及DOM作用下红外光谱基本一致,说明DOM对方解石无影响,吸附的增量则源于DOM对SMX的结合.     

湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除及迁移行为对比

锰氧化物对砷的去除有着环境和地球化学现实意义,本文通过批实验和柱实验研究湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ/Ⅲ)的去除行为差异和迁移行为.Langmuir吸附等温线结果表明,锰矿对As(V)和As(Ⅲ)的理论最大吸附量分别为1.32 mg·g~(-1)和0.30 mg·g~(-1).As(Ⅴ/Ⅲ)在锰矿表面的动力学符合拟二阶动力学模型,表明锰矿吸附As(Ⅴ/Ⅲ)均属于化学吸附,受化学反应速率控制;反应吸附速率常数K_(2[As(Ⅴ)])K_(2[As(Ⅲ)]),表明锰矿对As(Ⅴ)的吸附速率更快.锰矿在氧化As(Ⅲ)时,溶液中As(Ⅲ)减少速率与溶液中Mn浓度变化非常一致,表明砷的氧化行为与锰矿相关.CDE和Thomas吸附模型拟合As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的迁移行为表明,Mn~(2+)、Al~(3+)、PO■和SiO■均会降低锰矿的最大吸附量和滞留因子,其中Al~(3+)对As(Ⅲ)的吸附具有较强的拮抗作用,最大吸附量下降至0.002 mg·g~(-1),对As(Ⅴ)的拮抗作用相对较弱,而PO■和SiO■对As(Ⅴ/Ⅲ)在柱实验中的拮抗作用相近.研究为就地处理湖南地表和地下水砷污染提供了新的处理矿物.