锑矿开采条件下矿井水酸化过程分析

矿山开采过程产生的酸性排水及其携带的重金属对生态环境造成了严重的危害,其防控的关键在于控酸,因此矿井水酸化过程的解析可为矿山酸性排水的源头防控提供理论依据。本文以独山半坡锑矿为研究区,采集矿井内部不同区域水体样品32件,通过对水体酸化的矿物端元解析和重金属的共氧化过程、离子水解过程以及不同类型矿井水的混合过程分析,揭示了矿井水的酸化过程。结果表明,矿井内辉锑矿与黄铁矿的氧化使流经的矿井水具有低p H和高硫酸根的特征,与未受矿业活动影响的地下水具有明显差异。在矿井水流动过程中,Sb(Ⅲ)与Fe(Ⅱ)的共氧化过程消耗了氢离子,不同水体混合过程中碳酸氢根对酸的缓冲作用明显,以上过程延缓了矿井水的酸化;由于水体酸化使Al、Mn、Fe等离子溶出,而这些离子可能发生的水解过程加速了矿井水的酸化。     

黄河干流宁蒙段溶解性有机物组分特征及其与金属离子的相关性

溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)是天然水体的重要组成部分,由于化学极性及所含的官能团不同,其在水体中的化学行为也不同.本研究以黄河干流宁蒙段为研究对象,于2015年4月采集了下河沿至头道拐沿程7个断面的水样,采用XAD系列树脂将DOM分为疏水性酸(hydrophobic acid,HOA)、疏水性碱(hydrophobic base,HOB)、弱疏水性酸(weak hydrophobic acid,WHOA)和亲水性物质(hydrophilic matter,HYI)这4个组分,探讨了DOM组分含量、荧光峰值及其与Pb、Zn、Cu、Cr、As这5种金属离子之间的相关性.结果表明,黄河宁蒙段DOM总量由下河沿至头道拐沿程逐渐增加.各断面DOM腐殖化程度较低,以亲水性的蛋白质类小分子物质(HYI)为主,疏水性酸(HOA)次之,这与黄河沿岸排污导致内源作用增强有关.三维荧光光谱中类腐殖质和类蛋白质荧光峰型显著,且类腐殖质峰沿程逐渐增强,进一步证实了内源污水输入的影响.SPSS相关性分析结果表明,DOM与5种金属离子呈现出不同程度的相关性,其中与Cu离子显著相关;4种组分中HYI与Cu离子的相关性最强,说明二者在迁移转化过程中存在显著相互作用.进一步研究发现,芳香蛋白类物质荧光峰强度随Cu离子浓度的升高而降低,这可能是Cu与亲水性组分中的芳香类蛋白质发生络合产生荧光淬灭效应,从而导致荧光强度降低.     

海域高温油田1株耐高温耐盐硫酸盐还原菌的筛选与生理特性及活性抑制

油田中硫酸盐还原菌(SRP)的生长代谢能产生大量H_2S,会引起油藏酸化和微生物腐蚀等严重的生产和环境问题,而关于油田环境中SRP微生物多样性与生理活性的研究仍十分缺乏.为了深入了解我国渤海湾海域高温酸化油藏中SRP代谢特点并探究其潜在危害控制方法,本研究采用厌氧纯培养技术从渤海湾某高温油田采出水中分离筛选到1株耐高温、耐盐的SRP菌株BQ1,研究了其生理特性,并评价了不同杀菌剂和代谢抑制剂对其产H_2S活性的影响.结果表明,菌株BQ1的细胞呈短杆状,大小为(1.2~2.5)μm×(0.5~0.8)μm,有运动性.尽管BQ1与普通脱硫弧菌(Desulfovibrio vulgaris Hildenborough)的16S rRNA基因序列相似性达99%,但两者生理特性具有明显差异.BQ1可在温度为14~70℃(最适30℃)、p H 6.0~9.0(最适7.0)、盐度为0%~10%条件下生长代谢.BQ1可利用甲酸钠、乳酸钠、乙酸盐等多种碳源,能以硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐或单质硫为唯一电子受体产生H_2S.次氯酸钠(600 mg·L~(-1))、苄基三甲基氯化铵(300 mg·L~(-1))或NaNO_3(800 mg·L~(-1))对BQ1产H_2S活性无明显抑制效果.戊二醛(50 mg·L~(-1))、溴硝醇(30 mg·L~(-1))、二氧化氯(50 mg·L~(-1))或NaNO_2(70 mg·L~(-1))可抑制BQ1产H_2S活性达30 d以上,是控制渤海湾高温油田微生物酸化的潜在有效抑制剂.     

1株耐盐异养硝化-好氧反硝化菌Zobellella sp.B307的分离及脱氮特性

从胶州湾沉积物中分离出1株异养硝化-好氧反硝化菌株B307,采用16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定,采用单因素实验对其进行条件优化和耐盐特性研究,并在最优条件下考察其在单一和混合氮源中的脱氮效果.结果表明,该菌为Zobellella sp.,其最佳碳源为丁二酸钠,最适C/N为5,最适初始p H为9,最适温度为35~40℃.该菌株在混合氮源体系中12 h对NH_4~+-N和NO_3~--N的去除率分别为98.35%和99.75%;在盐度为75 g·L~(-1)(以NaCl计)条件下24 h对NH_4~+-N和NO_3~--N去除率仍分别保持在97.67%和94.39%.表明该菌株具有高效的异养硝化-好氧反硝化能力和较强的耐盐特性,在高盐废水脱氮等领域具有广泛的应用前景.     

典型异味源的感官特性及特征污染物筛选

为研究不同异味源的感官特性以及不同行业特征污染物的排放差异,以卷烟厂、烘培坊、烤漆厂为研究对象,采用愉悦度9级度量法,测定源样品不同稀释倍数（5~6个浓度梯度）下的愉悦度等级,绘制3种典型异味源愉悦度-臭气浓度指数特征曲线,并进行回归分析,同时筛选出3个典型异味源的特征污染物（烤漆厂的特征污染物为乙酸乙酯、对二乙苯、乙苯、间二甲苯、乙酸丁酯,卷烟厂为乙醇、萘、2-丁酮、柠檬烯、丙烷,烘培坊为乙醇、柠檬烯、α-蒎烯、甲苯、丙酮）,并建立了异味评价干扰潜力的数学模型.结果表明:3种典型异味源的愉悦度与臭气浓度指数之间的关系均符合二次多项式模型,卷烟厂和烤漆厂异味源的愉悦度均为负值,并且厌恶程度随臭气浓度的增大而增强;而烘焙坊异味源的愉悦度为正值.当愉悦度等级为-2时,卷烟厂和烤漆厂对应的臭气浓度分别为30和26.干扰潜力的强弱是由臭气浓度和愉悦度2个因素直接决定的,烤漆厂的干扰潜力为-14.48,卷烟厂为-14.17,烘培坊为11.77.研究显示,愉悦度与臭气浓度指数间量化关系模型以及异味源干扰潜力评估模型的建立,可为异味源的分类分级以及异味源环境影响标准的制订提供科学依据.      

济南市水域鱼类功能群结构及其季节性变化

鱼类对于维护河流生态系统的稳定具有重要作用,季节性变化在一定程度上影响鱼类的群落结构.为了解济南市水域鱼类的功能群结构及其季节性差异,于2014年春季（5月）、夏季（8月）和秋季（11月）选取济南市水域的40个采样点对鱼类群落和水环境理化因子,通过单因素方差分析、多响应置换过程以及典范对应分析等方法,分析鱼类功能群在不同季节的差异性.结果表明:①春季共鉴定出鱼类5目7科26种,夏季为5目9科32种,秋季为5目7科20种.将鱼类按栖息水层、产卵类型、对环境的耐受性以及营养结构4个方面分为4种功能类群共11亚类.春季主要以植食性、底层与敏感种功能群为主,夏季主要以肉食性、中下层、耐污种、特殊产卵与粘性卵功能群为主,秋季主要以杂食性、浮性卵、中上层、耐污种功能群为主.②典范对应结果显示,影响粘性卵功能群、肉食性功能群、底层功能群以及敏感种功能群分布的驱动因子是ρ（DO）,电导率则是影响植食性功能群的驱动因子.研究显示,鱼类功能群的季节性变化受到内源性和外源性的共同影响,即鱼类自身生活习性和水环境因子季节性变化的共同影响.      

阴山北麓草原生态功能区防风固沙服务受益范围识别

风蚀是北方干旱与半干旱农牧交错带面临的严峻问题。论文以阴山北麓草原生态功能区为例,利用HYSPLIT模型模拟了当地生态系统提供的防风固沙服务流动路径,通过空间插值获得了功能区防风固沙服务的受益范围及其获得效益的相对大小,确定了受益范围内的土地覆被、受益人口及GDP。研究结果显示：1）2010年阴山北麓草原生态功能区的防风固沙服务大部分发生在春季,其流动路径主要往功能区东部和东南部区域延伸;2）防风固沙受益土地面积占全国土地面积的46%,主要位于功能区东部和南部地区;3）功能区受益的人口占当年全国总人口的75%,受益GDP占当年全国GDP总量的67%。未来可以根据受益区获得防风固沙效益的相对大小确定受益区不同区域横向生态付费金额,以补偿当地采取防风固沙措施导致的经济损失和投入,实现地区间公平,促进区域可持续发展。     

北江汛期清远段多环芳烃的污染特征与风险评估

2016年7月于北江清远段采集21个水和表层沉积物样品,采用气相色谱质谱（GC-MS）法测定了样品中的PAHs（多环芳烃）含量,分析了北江水环境中PAHs的污染水平,并对其生态风险进行了评价.结果表明,水中ρ（∑PAHs）介于0.4~110.2 ng/L,表层沉积物中w（∑PAHs）（以干质量计,下同）在54.4~819.8 ng/g之间,平均值分别为41.7 ng/L和424.9 ng/g.与国内水体PAHs污染状况相比,北江清远段水中PAHs污染状况处于中低水平,而表层沉积物污染状况处于中等水平.运用特征比值法对PAHs来源进行分析表明,PAHs主要来源为石油泄漏、化石燃料燃烧.采用商值法对水中PAHs进行生态风险评价,∑PAHs和个别单体的最低风险浓度风险商值大于1.0而最高风险浓度风险商值小于1.0,处于中等污染水平;采用效应区间低、中值法对表层沉积物PAHs进行生态风险评价,仅个别点位表层沉积物中苊烯、蒽和二苯并[a,h]蒽超出生态效应低值,对生态环境潜在负面效应较小.研究显示,北江水和沉积物中PAHs潜在风险处于较低水平.      

Performance and mechanism of Cr(VI) removal by zero-valent iron loaded onto expanded graphite

Zero-valent iron (ZVI) was loaded on expanded graphite (EG) to produce a composite material (EG-ZVI) for efficient removal of hexavalent chromium (Cr(VI)). EG and EG-ZVI were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy and Brunauer–Emmett–Teller (BET) analysis. EG-ZVI had a high specific surface area and contained sub-micron sized particles of zero-valent iron. Batch experiments were employed to evaluate the Cr(VI) removal performance. The results showed that the Cr(VI) removal rate was 98.80% for EG-ZVI, which was higher than that for both EG (10.00%) and ZVI (29.80%). Furthermore, the removal rate of Cr(VI) by EG-ZVI showed little dependence on solution pH within a pH range of 1–9. Even at pH 11, a Cr(VI) removal rate of 62.44% was obtained after reaction for 1 hr. EG-ZVI could enhance the removal of Cr(VI) via chemical reduction and physical adsorption, respectively. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to analyze the mechanisms of Cr(VI) removal, which indicated that the ZVI loaded on the surface was oxidized, and the removed Cr(VI) was immobilized via the formation of Cr(III) hydroxide and Cr(III)–Fe(III) hydroxide/oxyhydroxide on the surface of EG-ZVI.