水足迹视角下黄土高原经济林果扩张的水安全风险分析——以苹果种植为例

以苹果为主的黄土高原经济林果种植规模持续扩张,耗水量不断增多,潜在的水安全风险增大。量化苹果生产水足迹,讨论苹果生产扩张带来的水安全风险,对科学指导未来黄土高原苹果健康发展具有重要意义。本文基于ArcGIS和CROPWAT软件,选取2000—2019年黄土高原44个市（州）,探究了苹果水足迹的时空分布规律及水安全风险。结果表明：2000—2019年,黄土高原苹果种植面积增长了1.3倍,产量增长了3.1倍,呈“北移西扩”的发展趋势;苹果绿水足迹占比的空间分布与降雨量基本一致,从东南向西北递减,蓝水足迹空间分布正好相反;苹果水足迹总量从74.42亿m³增长到108.04亿m³,占农业耗水量的比例由42.78%提升至65.63%,灰水足迹占比高达13.88%,黄土高原苹果生产面临严峻的水安全风险。因此,应适度控制黄土高原苹果种植规模的进一步扩张。本文可为评价黄土高原苹果种植规模扩张背后的水安全风险提供依据。     

银川市湿地表层水中多环芳烃的分布、来源及生态风险评价

为研究银川市湿地表层水中多环芳烃(PAHs)的分布、来源与生态风险,采集丰水期和枯水期15个湿地水样,采用气相色谱-质谱联用仪测定水样中16种PAHs的质量浓度,分析了丰水期和枯水期中PAHs的组成,分别运用主成分分析法和正定矩阵因子分解模型对水样中的PAHs进行来源解析,并根据忽略浓度(NCs)及最大允许浓度(MPCs)通过风险熵值法进行生态风险评价.结果表明:①枯水期15个水样中检测出8种多环芳烃,ΣPAHs的浓度范围为1 455. 38～2 538. 84 ng·L-1,丰水期15个水样中检测出12种多环芳烃,ΣPAHs的浓度范围为818. 69～1 582. 14 ng·L-1,枯水期PAHs的浓度普遍高于丰水期.与国内外其它水体相比处于中高污染水平.②枯水期PAHs以3环～5环为主,高低环比例不明显,2～3环占比为35. 6%～59. 2%,4～6环占比为40. 8%～59. 7%;丰水期PAHs以4环和5环为主,低高环占比分别为10. 2%～45. 07%、54. 92%～89. 76%,高环较低环占比较高;③利用主成分分析法及正定矩阵因子分解法对丰水期和枯水期水体中PAHs的来源进行解析,结果表明其PAHs的主要来源为燃烧源及交通污染源.④风险熵值法分析显示银川市湿地水体中枯水期及丰水期的Ba A、Bb F、In P、DBA和Bghi P单体和枯水期的Phe的最高风险浓度风险熵值(RQMPCs)均大于1,可能已经引起一定程度的污染,需引起重视;枯水期表层水中Nap及丰水期表层水中Nap、Ace、Fla、Pyr和Ba P的最低风险浓度风险熵值(RQNCs)均大于1,说明这些单体PAHs可能造成中等程度的污染,需要对PAHs污染加强控制.     

基于工艺过程的金属包装业VOCs污染特征

识别金属包装业挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)产生和排放节点,定量分析不同类型生产工艺所排放VOCs的物种及含量,结合最大增量反应活性法和修正的气溶胶生成系数法对行业二次污染进行核算.结果表明,金属包装业排放的VOCs主要为苯系物、醇类、酮类和酯类,苯系物和醇类在不同类型工序和排污节点中贡献较大,酮类和酯类贡献相对较少,单物种浓度最高的VOCs为正丁醇,浓度达269.08mg·m~(-3);生产线与相应的排气筒之间VOCs物种浓度相关性较好,但物种种类存在差异;行业的O_3和二次有机气溶胶(secondary organic aerosol, SOA)生成潜势(以O_3/VOCs和SOA/VOCs计)分别为(3.09±0.94)g·g~(-1)和(2.58±1.99)g·g~(-1),苯系物和内全涂烘干工序为O_3和SOA的主要前体物和首要生成节点.     

锰氧化物负载施氏矿物去除酸性矿山废水中As(III)的性能及机理

施氏矿物是天然的砷吸附剂,但其存在酸性条件下对As(III)吸附性能较弱且无法对As(III)氧化降毒的缺陷. 采用液相沉淀法成功制备出锰氧化物负载施氏矿物(MnO_x@Sch),研究锰负载量、初始pH值和共存离子对MnO_x@Sch去除As(III)的影响,并采用吸附动力学结合XPS、FTIR及TEM等表征探究该过程的机理. 结果表明:在初始pH=3、投加量为0.5 g·L^-1、As(III)初始浓度为1 mg·L^-1的条件下,As(III)与MnO_x@Sch反应后的剩余浓度仅为2.42~3.38 μg·L^-1.MnO_x@Sch去除As(III)受初始pH影响较小,H₂PO₄^-共存时As(III)去除存在明显的抑制作用. MnO_x@Sch 去除As(III)的过程符合准二级动力学方程和颗粒内扩散方程. 液相化学组分和固相产物表征分析显示MnO_x@Sch对As(III)的去除机理可概括为As(III)氧化、静电吸附和络合配位及配体交换. 研究结果可为施氏矿物及其改性材料应用于酸性矿山废水砷污染治理提供理论依据.     

黄铁矿活化过硫酸盐降解磷酸三(2-氯乙基)酯的性能及影响因素

有机磷酸酯(OPEs)作为一种高效阻燃剂被广泛应用于各种消费品中,并伴随着产品的生产、使用和丢弃等过程而进入环境,且因其具有一定的毒性从而给生态安全带来潜在威胁.本文选择毒性较大的磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)作为研究对象,利用黄铁矿活化过硫酸盐(FeS_2-PS)产生自由基使其降解,并探讨了HCO~-_3、Cl~-、H_2PO~-_4、NO~-_3和Fe~(3+)、NH~+_4、Ca~(2+)、Cu~(2+)这8种无机离子和腐殖酸(HA)对TCEP降解的影响.结果表明,黄铁矿活化过硫酸盐能高效降解TCEP,且通过电子顺磁共振波谱仪(EPR)检测发现体系中·OH和SO■是TCEP发生降解的主要原因.TCEP在FeS_2-PS体系中的降解率随HA浓度的升高而降低.因此,利用4种金属螯合剂环糊精、草酸、柠檬酸钠和乙二胺四乙酸二钠验证得出,Fe~(2+)易与它们络合,导致活性物质减少;无机离子中的Cl~-和Fe~(3+)能促进TCEP的降解,而HCO~-_3和H_2PO~-_4则显著抑制了TCEP的降解.本研究成果可为黄铁矿活化过硫酸盐在实际中的应用提供理论依据.     

K2S2O8强化g-C3N4薄膜电极光电催化降解Cu(CN)32-并同步回收Cu

采用高温液相生长法制得g-C_3N_4薄膜电极并作为光阳极,以石墨毡作为阴极,建立了光电催化系统.通过对比光电催化体系、K_2S_2O_8体系以及外加K_2S_2O_8到光电催化体系,发现在光电催化系统下外加K_2S_2O_8可以有效地提高光电催化降解Cu(CN)_3~(2-)的效率,并实现了Cu在阴极上的有效回收.探究了K_2S_2O_8投加量对CN-降解率和Cu回收率的影响,发现当K_2S_2O_8浓度为1 mmol·L~(-1),偏压为1.0 V时,CN-的去除率和Cu回收率分别达到86.23%和82.11%.通过SEM、EDS和XPS分析阴阳极表面形貌,发现部分Cu+被氧化以CuO的形式存在于沉淀和阳极表面,大部分铜离子通过电化学还原作用以单质铜的形式沉积于阴极表面,铜离子有效地从体系中去除.电子顺磁共振及淬灭实验分析表明,CN-的氧化去除是硫酸根自由基(SO·-4)氧化和非自由基氧化共同作用.     

聚硅氧烷包膜对磁黄铁矿尾矿重金属溶出的影响

通过用不同pH的3%双氧水分别浸泡原始尾矿和聚硅氧烷包膜处理尾矿,研究了包膜剂浓度,浸泡时间,浸泡介质pH对尾矿中重金属溶出的影响,并利用红外光谱法对改性前后的尾矿进行表征.结果表明选择包膜剂浓度为10%-15%时效果最佳;在3%的双氧水中浸泡1周的时间内,包膜剂对尾矿中重金属离子的溶出都有较大影响,抑制Cr、Mn、C...     

CuNiFe LDHs/BiO2-x异质结可见光活化过硫酸盐降解环丙沙星

采用水热法成功合成了CuNiFe LDHs/BiO_2-x复合光催化剂,并在可见光照射下用于活化过硫酸盐（PMS）降解环丙沙星（CIP）.由于光催化和PMS活化的协同作用,CIP的去除率高达88.3%.利用XRD、FT-IR、SEM、XPS和UV-Vis DRS等方法对制备的光催化剂进行了表征.确定了CuNiFe LDHs的最佳负载量,并考察了PMS用量、初始pH值和无机阴离子（Cl^-、CO₃^2-和NO₃^-）对降解的影响.电子顺磁共振和自由基捕获实验表明·OH和h⁺是CIP降解的主要活性物种,并提出了该体系可能的降解机制.     

黄土高原自然植被恢复对土壤质量的影响

本文从土壤物理、化学和生物因子等方面综合考虑,运用土壤质量综合指数模型,计算土壤质量综合指数。定量化评价黄土高原自然植被恢复对土壤质量的影响,期望为该区植被恢复对土壤质量的影响提供理论指导,促进当地生态环境重建工作的进展。研究结果表明:1)与农田相比,植被恢复对土壤容重、水稳性团聚体、pH、电导、有机碳、全氮和微生物量碳、氮影响显著,对含水量、无机碳含量影响居中,对土壤粘粒、砂粒含量、全磷影响不显著。2)与农田相比,植被恢复后,土壤质量综合指数(SQI)值在0~10 cm和10~20 cm均有较大幅度的提高,0~10 cm比10~20 cm增幅更大。3)当地农田土壤质量处于低(V)水平,草地处于较低(Ⅳ)水平,灌木林和混交林处于中等(Ⅲ)水平,山杨和辽东栎林处于较高(Ⅱ)水平。草地恢复对于提高土壤质量的效果较差,林地恢复对提高土壤质量的效果相对最佳。     

无机离子与胡敏酸对零价铁去除水中Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响

研究了Ca2+、Cl-和胡敏酸(HA)对零价铁(ZVI)去除水中Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的影响及其动力学特征,应用X-射线衍射分析(XRD)初步探讨了ZVI对Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的去除机制.结果表明,ZVI主要通过吸附-共沉淀作用去除水中的Pb(Ⅱ),氧化还原作用去除Hg(Ⅱ).随着Ca2+浓度的增加,Hg(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除率分别呈逐渐升高和轻微下降的趋势;增加Cl-浓度有利于Hg(Ⅱ)的去除,但Pb(Ⅱ)去除率增加不明显;Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)去除率随HA浓度的增加分别呈缓慢升高和缓慢下降的趋势.当Cl-、Ca2+和HA共存时,Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的去除率分别达到99.71%和97.95%.在Cl-、Ca2+、HA单独存在和共存时,ZVI去除Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的过程均符合准一级反应动力学特征;Pb(Ⅱ)的去除速率常数以5 mg·L-1HA单独存在时最大(0.0240 min-1),而Hg(Ⅱ)以0.80 mmol·L-1Ca2+单独存在时最大(0.0169 min-1).