Cu同位素示踪技术应用于环境领域的研究进展

精准鉴别重金属污染来源是重金属污染防治研究中的关键问题。在污染来源交错复杂的环境中,传统以多元统计分析重金属污染种类、浓度、形态及空间分布特征的方法无法正确评估其污染来源与迁移途径。采用稳定同位素源解析的分析手段是对重金属污染进行源解析的最佳手段之一。文章系统介绍Cu同位素源解析的示踪原理与方法,进一步阐述其相关理论与研究进展,并在单一同位素无法判别污染来源的情况下,补充论述Cu同位素与其他非传统稳定同位素联用的源解析应用实例,最终提出现今同位素源解析的研究趋势与未来展望,对当前环境领域内的重金属污染防治工作具有重要意义.     

草甘膦在高指{201}二氧化钛表面的吸附去除

有机磷农药草甘膦(PMG)的广泛使用和环境残留严重威胁人体健康,其去除治理是环境领域面临的一大挑战.本文研究了草甘膦在高指{201}晶面二氧化钛(TiO_2)上的吸附行为,探讨了吸附时间、溶液pH和草甘膦浓度对吸附效率的影响,并通过Zeta电位表征和电荷分布多位点络合(CD-MUSIC)模型考察了草甘膦在二氧化钛上的络合结构.结果表明,{201}TiO_2对草甘膦的吸附在40 min内即可达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级动力学方程.吸附等温线符合Langmuir方程,说明其吸附过程主要是近似单分子层的化学吸附.pH对吸附效率影响较大,酸性条件有利于草甘膦的吸附去除.Zeta电位的表征结果表明,草甘膦吸附后TiO_2表面等电点从5.6向左偏移至4.2,说明形成带负电的内层配合物,进一步的红外光谱结果表明草甘膦以P—O—Ti的络合形式与TiO_2表面结合.CD-MUSIC模型拟合结果表明草甘膦与TiO_2表面可能形成单齿单核或双齿双核的内层络合结构.本研究结果对深入理解草甘膦的微观界面行为及去除具有重要意义.     

中国村镇生活垃圾特性及处理现状

为了系统充分了解现阶段我国村镇生活垃圾特性、处理模式及方式,概述了全国各区域村镇生活垃圾特征,介绍了村镇生活垃圾的处理现状,包括收运、分类回收、处理模式以及处置方式.以青岛农村地区为例,分析了垃圾产量主要相关因素影响程度大小,并预测了垃圾产量.可为各地村镇生活垃圾的特性分析及处理方式选用提供一定的支撑.     

低温等离子强化复合钙基吸附剂脱汞实验研究

在固定床吸附实验台上对低温等离子改性前后的复合钙基吸附剂进行脱汞实验,深入探究SO₂和O₂对具有较高孔隙率和比表面积的复合钙基吸附剂脱汞性能的影响.并通过多种表征手段和方法分析复合钙基吸附剂对Hg⁰的吸附机理.实验结果表明,由于等离子改性提高了吸附剂表面的含氧官能团的相对含量,经等离子改性的复合钙基吸附剂的脱汞效率有明显提高.在N₂+0.07% SO₂+6% O₂气氛下,吸附剂脱汞效率相比于无氧气氛由23.7%增至91.2%,吸附剂脱汞效率明显提高.此时吸附剂表面的羟基、酯基官能团作为主要反应活性位点,而羰基官能团的作用不明显.O₂的存在促使活性炭表面由碳原子不饱和键形成的活性位增加,促进了Hg⁰的吸附,同时生成多种汞化合物.随着SO₂浓度升至0.15%,改性复合钙基吸附剂表面活性位再次出现不足,此时SO₂抢夺Hg⁰的吸附位点,脱汞效率降至23.3%.     

600MW燃煤电厂痕量元素排放特性实验研究

使用USEPA Method 29方法对600MW燃煤电厂SCR、ESP和WFGD前后4个测点进行烟气痕量元素同时取样,研究了12种痕量元素（Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Cd、Sb、Ba、Pb）的排放特性.结果表明：整个电厂系统、锅炉、SCR、ESP和WFGD中痕量元素的质量平衡率都在可接受范围内,实验结果准确可靠.这12种痕量元素主要分布于ESP飞灰中,相对分布率为69.97%~98.79%.底渣中痕量元素的相对富集指数在0.04~0.51之间,ESP飞灰中痕量元素的相对富集系数在0.3~1.23之间.ESP飞灰中的As、Cd和Pb以及WFGD废水中的Mn、Co和Ni可能会对土壤和地下水产生污染,需要引起关注.12种痕量元素向大气中的排放浓度位于0.02~12.57μg/m³之间,排放因子位于的0.01~2.13g/10¹²J之间,Ni、As、Cd和Pb这4种元素的排放浓度分别达到2.04、0.13、0.02和3.35μg/m³,都远超欧盟空气质量标准中的排放限值,需要加以重视进行限制.     

海底重燃油对海胆繁殖及其子代发育的影响

利用室内流水式粘油砾石柱模拟实际环境中的海底重燃油,研究了重燃油污染的孔隙水对成年海胆繁殖力、配子质量及子代胚胎发育的影响.结果表明,暴露结束后（7d）,暴露组海胆的排配子率显著降低（P=0.033）,同时雌海胆繁殖力也显著降低（P=0.036,（1957917±811471）个卵细胞）;卵细胞的直径和精子的受精能力并未受到海底重燃油的影响.子代继续暴露48h,发现亲代暴露加剧了子代胚胎畸形程度,表明亲代暴露的毒性可传递给子代.进一步利用整合毒性指数（ITI）检测毒性传递的性别差异发现,与母本效应相比（24和48h子代的ITI分别为0.54~1.45和1.1~2.57）,父本效应（24和48h子代的ITI分别为0.82~1.95和1.89~4.04）在毒性传递过程中起着关键作用.     

固沙植被黄柳、小叶锦鸡儿蒸腾耗水尺度提升研究

论文以科尔沁沙地主要固沙植被黄柳、小叶锦鸡儿为研究对象,基于生长季典型枝条茎流的逐日动态观测数据,以黄柳茎干截面积和小叶锦鸡儿叶面积实测数据为扩展纯量,实现了由枝条茎流向灌丛群落蒸腾耗水的尺度提升。结果表明：生长季黄柳和小叶锦鸡儿群落的蒸腾耗水量分别为287.26 mm和197.23 mm,黄柳的耐旱性相对较低。采用FAO Penman-Monteith公式计算出同时期两种植被群落的蒸散量分别为328.70 mm和233.15 mm。日蒸腾耗水量与日蒸散量变化趋势基本一致,两种植被的决定系数分别为0.717 3和0.678 7。论文所建立的尺度提升方法在荒漠化灌木植被蒸腾耗水估算方面行之有效,可为科学选育和管理固沙植被、确定合理造林密度等提供参考依据。     

添加剂对蜈蚣草燃烧过程中砷迁移规律的影响

蜈蚣草是砷（As）的超富集植物,为了研究CaO、MgO以及白云石对蜈蚣草燃烧过程中砷迁移规律和赋存形态的影响,利用管式炉装置进行了一系列的实验,结果表明：3种添加剂在400~700℃温度区间固砷效果明显,MgO的固砷效果最佳、CaO其次、白云石最差.CaO和MgO的最佳固砷温度为500℃,最佳固砷效率分别为17%和14%;白云石的最佳固砷温度为700℃,最佳固砷效率为10%.燃烧温度在400~500℃时,掺混添加剂会使底灰中可溶砷的比例提高约5%,这是由于温度较低时,这3种添加剂主要是通过物理吸附对砷进行固定;而当温度超过800℃时,底灰中可溶砷的比例降低约10%,这是由于添加剂影响了底灰对砷的自固定,减少了可溶性砷化合物的形成.当温度低于700℃时,掺混添加剂会使底灰中出现少量As³⁺.     

特征雷达图的设计及其在大气污染成因分析中的应用

为了更好地利用环境监测数据进行污染成因分析,提出数学算法,对多种污染物进行百分比成分谱化,并除以一定时期（或一定区域）的平均值,从而得到标准化特征谱,以消除污染物浓度变化的影响以及不同污染物间浓度值差异的影响;通过设计特征雷达图的方式,直观和快速地展现大气污染特征在时间序列和空间上发生的变化特征,为环境管理部门利用空气质量常规监测数据开展动态决策提供便利.该方法既可利用单点历史数据开展历史特征雷达图分析,也可基于区域多站点数据开展区域特征雷达图分析.该方法在时间序列上可以判断出偏沙尘污染型、偏燃煤污染型、偏二次颗粒物污染型、偏机动车污染型、偏烟花污染型等多个污染类型;在区域分布中可以判断出偏燃煤污染区、偏机动车污染区、偏钢铁污染区等多个区域类型.该方法除可应用于空气质量常规监测数据外,也可应用于其他组分数据如碳质组分、水溶性离子组分及元素组分等数据的分析.      

郑州市PM2.5化学组分的季节变化特征及来源解析

为了解析郑州市PM_2.5的污染特征和来源,同时为了研究不同季节以及市区和市郊之间的差异,本研究于2018年四季在郑州市环境保护监测中心站（市区）和郑州大学（市郊）点位共计采集环境PM_2.5有效样品1284个.通过离子色谱仪、碳分析仪和X射线荧光光谱仪分别测试得到9种无机水溶性离子、两种碳组分和27种元素浓度,分析了郑州市城郊PM_2.5中化学组分的季节变化特征,使用富集因子法、地累积指数法、化学质量平衡模型、后向轨迹法和潜在源贡献因子法,研究了郑州市城郊不同季节PM_2.5的来源差异.结果表明,市区和市郊点位年平均PM_2.5浓度达到（59.7±24.0）μg ·m^-3和（74.7±13.5）μg ·m^-3,郊区点位（除冬季外）季节平均浓度均高于市区点位,季节均值呈现冬季 > 秋季 > 春季 > 夏季的变化.市郊春季受地壳物质的影响较大,夏秋两季全部组分浓度均高于市区;冬季市区受燃煤源和机动车源影响更大.Cu、As、Zn、Pb和Sb受到人为源的影响强烈,市区富集程度更大,Zn、Cu、As和Pb存在一定的潜在生态风险.源解析结果显示,两点位春夏秋冬四季均分别受到扬尘源、二次硫酸盐、二次硝酸盐和燃煤源的较大影响,此外,市区四季受二次污染源和机动车源的影响较大,而市郊秋冬季受生物质源影响较大.来自山东的气团、西北方向的气团（除夏季外）、南方气团（除冬季外）对郑州市PM_2.5的污染水平影响较大,其潜在来源区域主要为省内及与邻省的交界处.