铁锰双金属材料对砷和重金属复合污染土壤的稳定化研究

由于矿产资源的共生、伴生现象及历史上采选冶技术的相对落后,我国矿区附近的重金属污染场地多存在复合污染的情况,而稳定化技术是解决该问题的有效措施.本文通过室内模拟培养实验和静态吸附试验,研究了人工合成的铁锰双金属材料(FMBO)对矿区复合污染土壤中As、Pb、Cd等重金属的稳定化作用和机制.毒性浸出实验结果表明,在3种不同的As和重金属复合污染土壤中,FMBO材料能够对As和Pb等重金属起到较好的稳定化作用,在5%的最大添加量下,FMBO对As、Pb的稳定化效率分别能够达到95.2%~100%和95.5%~97.5%,同时不会引起Cd、Zn和Cu等重金属的活化.由连续提取实验结果可知,FMBO能够使土壤中As和Pb由酸可提取态向可还原态转变,稳定性增强.微观特征分析结果表明,FMBO材料对As的稳定化主要通过表面羟基(—OH)基团的吸附作用,而对Pb、Cd等金属离子则通过吸附、沉淀等多种方式起作用.总体看来,FMBO材料适用于As、Pb等重金属复合污染土壤的治理.     

Dairy Manure Treatment,Digestion and Nutrient Recovery as a Phosphate Fertilizer

A combined approach of biological treatment, solids digestion and nutrient recovery was tested on dairy manure. A sequencing batch reactor (SBR) was operated in three modes, in order to optimize nutrient (nitrogen and phosphorus) removals. The highest average removal efficiencies of 91% for NH₄-N, 59% for PO₄-P and 80% for total chemical oxygen demand (COD) were achieved. Staining experiments suggested the coexistence of glycogen and phosphorus accumulating organisms. Anaerobic digestion of wasted bio-solids was able to produce a PO₄-P concentration of 70 mgL^?1 in the supernatant. A pilot-scale experiment, designed to recover phosphorus in the supernatant as struvite (magnesium ammonium phosphate), was able to remove 82% of soluble PO₄-P.     

南京地区典型霾天气个例特征的比较分析

利用2011年南京大学城市大气环境观测站气象因子及污染物浓度资料、58238站点气象探空资料及NCEP再分析资料、CALIPSO卫星资料,比较分析了南京地区4类典型霾天气(烟花爆竹、沙尘、秸秆燃烧及不利气象条件污染)的污染特征.结果表明:烟花爆竹个例污染物排放集中,以细颗粒物为主,除夕和初五的PM2.5小时浓度分别达到0.46 mg·m-3和0.34 mg·m-3,受逆温层影响,能见度持续降低,最低达到1.16 km;受北方沙尘暴南下影响,沙尘个例以粗颗粒为主要污染物,PM10小时最高浓度为0.78 mg·m-3,PM2.5/PM10平均值为0.39,粒子形状不规则,体积偏退比为0.17;秸秆燃烧个例为重霾污染,能见度最低值为0.97 km,后向散射系数为0.0039 km-1獉sr-1,PM10和PM2.5最高小时浓度达到0.80 mg·m-3和0.49 mg·m-3,颗粒物主要来自南京东南地区秸秆的集中燃烧;不利气象条件导致的污染过程在冬季比较常见,下沉气流活跃,出现双层逆温,近地面静小风造成污染物积累,PM2.5与能见度的相关系数达到0.86,细颗粒物为主要污染物.可见,南京市霾天气可分为两类,分别是由不利气象条件导致的累积性污染和由高强度排放源造成的暴发性污染,具有不同的气象和污染特征.     

西安一次霾重污染过程大气环境特征及气象条件影响分析

利用西安区域8个气象站点的气象观测资料及西安市13个环境质量监测站点的空气污染物浓度监测资料,对2013年12月16—25日西安地区一次长时间重污染霾天气过程的污染特征及成因进行了分析.结果表明此次霾重污染天气过程主要是一次在不利气象条件下形成的高浓度颗粒物污染事件,其中有54.6%的霾属于干霾,其余属于湿霾.气压场偏弱,气压梯度力小,风速小,弱冷空气形成的下冷上暖的稳定性层结等天气形势有利于霾重污染的形成与维持;弱的降温与相对湿度增大叠加,有利于气溶胶吸湿增长而加重霾的强度.关中盆地特有的喇叭口地形通风不畅,造成外来输送与当地排放的大量污染物堆积,为此次长时间霾发生提供了增强条件.低的混合层厚度抑制了垂直方向上的对流输送,严重削弱了大气垂直扩散能力,造成了大气中各类污染物浓度的大量积聚,是造成此次霾重污染过程的重要原因之一.城市污染加重热岛效应、热岛效应反过来通过热岛环流改变城市污染物传播扩散规律并加重污染,二者相互作用、互为增强条件.     

不同水分条件下铁基氧化物对土壤砷的稳定化效应研究

应用等温吸附试验及室内模拟培养的方法,研究了Fe2O3、Nano-Fe2O3和铁锰双金属氧化物(FMBO)等铁基氧化物对砷的吸附特性和对不同含水量土壤中砷的稳定化效应.从等温吸附试验结果来看,3种铁基氧化物对As(V)和As(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学方程,12 h后基本达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir方程,FMBO对As(V)和As(Ⅲ)的吸附容量显著大于Fe2O3和Nano-Fe2O3,且对As(Ⅲ)的饱和吸附容量大于As(V),能够起到氧化和吸附的双重作用.从对不同含水量土壤中砷的稳定化效果来看,Nano-Fe2O3和FMBO在风干和田间持水量土壤中均能达到90%以上的稳定化效率,显著高于Fe2O3;在土壤水分饱和条件下,FMBO的稳定化效率仍保持在93.5%以上,且能够将土壤中As(Ⅲ)氧化成As(V),而Fe2O3和Nano-Fe2O3分别仅为29.4%、81.4%.3种铁基氧化物的添加会使土壤中砷的结合态发生变化,Fe2O3、NanoFe2O3主要使砷由F1非专性吸附态和F2专性吸附态向F4结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变,添加FMBO主要向F3无定形或弱结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变.总体看来,在非饱和状态的土壤,Nano-Fe2O3和FMBO均为良好的稳定化材料,而对于长期淹水的稻田或地下水位较高的地区,或者由于降雨造成土壤滞水等情况,FMBO可以作为一种优良的稳定化材料用于土壤砷污染修复.     

组配改良剂对土壤-蔬菜系统铅镉转运调控的场地研究

以组配改良剂LS(石灰石∶海泡石=2∶1)为试验材料,通过对湘南某矿区附近铅镉复合污染旱地土壤进行现场改良钝化,研究施加不同量的LS(0、2、4、8 g·kg-1)对茄子和苋菜植株吸收累积Pb和Cd的影响以及对Pb和Cd在2种蔬菜植株各部位间转运的调控.结果表明:1施加LS能够显著提高土壤p H,降低土壤中交换态Pb和Cd的含量.2施加LS能显著降低2种蔬菜植株各部位中Pb和Cd的含量.LS施加量为2~8 g·kg-1时,茄子果实中Pb和Cd的含量分别降低44.7%~78.6%和36.0%~78.7%;苋菜植株茎叶中Pb和Cd的含量分别降低45.8%~59.1%和40.0%~87.2%.3LS的施加降低了2种蔬菜植株各部位间Pb和Cd的转运系数.2种蔬菜植株在根-茎-果实间或根-茎叶间转运Cd的能力大于Pb,且施加LS各处理下,同种蔬菜相同部位对Pb和Cd的转运能力大小关系保持不变.     

降雨期间岩溶地下河溶解态多环芳烃变化特征及来源解析

2014年6月降雨期间在重庆南山老龙洞地下河出口处进行连续采样监测,利用GC-MS定量分析地下河溶解态中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量,研究了降雨期间地下河溶解态PAHs变化特征及来源.结果表明,地下河溶解态PAHs对降雨反应迅速,ΣPAHs出现4个峰值,有2个出现在流量上升阶段,另外两个分别出现在流量最大值处和流量下降阶段.ΣPAHs范围为101~3 624 ng·L-1,平均值578 ng·L-1,7种致癌性PAHs变化较大,含量变化为ND~336 ng·L-1,平均值31.1 ng·L-1,PAHs的组成以低环(2、3环)为主,占水体ΣPAHs的86.17%;降雨对ΣPAHs影响较大,主要表现为雨水对大气污染物的清除及地表径流对地表污染物的冲刷.降雨期间水体中PAHs主要来源于石油类产品、煤炭等化石燃料的不完全燃烧、天然成岩过程,降雨期间老龙洞地下河水体中PAHs污染大部分为中等到重污染水平.     

濒危植物厚朴SSR引物筛选及反应体系优化

探索适宜厚朴(Magnolia officinalis)简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)-聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的最佳条件.在SSR引物筛选基础上,利用正交试验设计对影响PCR反应的5个因素(模板DNA、引物、Mg2+、dNTPs和Taq酶催化活性浓度)进行4个水平的优化,并通过温度梯度试验优化引物退火温度.在厚朴及其近缘物种的70对引物中,筛选出13对扩增条带清晰、多态性丰富的SSR引物.PCR各因素在不同水平下对反应体系的影响由大到小依次为引物浓度、Taq酶催化活性浓度、Mg2+浓度、dNTPs浓度和模板DNA浓度.PCR最佳优化体系:25 μL体系中,模板DNA质量浓度为2 ng·μL-1,引物浓度为0.6μmol·L-1,Mg2+浓度为2.0 mmol·L-1,dNTPs浓度为0.5 mmol·L-1,Taq酶催化活性浓度为0.03 U·μL-1(1U=16.67 nkat).最佳扩增程序:94℃预变性4 min,94℃变性30 s,48.0～59.0℃(退火温度随引物不同而定)退火30 s,72℃延伸1 min,35个循环后72℃延伸10 min.上述结果可为利用SSR-PCR技术研究濒危厚朴群体遗传学和分子生态学提供技术参数.     

广州地区SO42-、NO3-、NH4+与相关气体污染特征研究

本文获得了2009年12月1日至2011年12月31日广州二次无机离子(SO2-4、NO-3、NH+4)及相关反应性气体(NOx/SO2/HNO2/HNO3等)的小时浓度数据,并分析了其污染特征.研究结果表明:PM2.5的浓度季节变化特征为冬秋春夏,SO2-4的浓度季节变化特征为秋冬春夏,NH+4的为冬秋春夏,NO-3则为冬春秋夏,SO2-4、NO-3和NH+4之和占PM2.5的比重大小为秋夏春冬;硫氧化率(SOR)均大于0.1,秋冬季节的值高于春夏季节,与SO2-4的浓度变化趋势一致;氮氧化率(NOR)日变化呈单峰形式,最大值出现在06时,最小值出现在14时,春冬季节的值高于夏秋季节,与NO-3的浓度变化趋势一致;广州地区NH3/NH+4除10—12月外,其月均值均大于1;在典型过程中,SO2-4、NO-3、NH+4、SOR、NOR和NH3/NH+4与能见度的变化都存在较好的对应关系,说明广州地区低能见度与二次离子(SO2-4、NO-3、NH+4)的生成有关.     

单壁碳纳米管致昆明小鼠脑组织的氧化损伤

单壁碳纳米管(single walled carbon nanotubes,SWCNTs)是纳米材料研究关注的焦点之一.尽管如此,关于其神经毒性的研究相对较少.本研究将SWCNTs以不同的浓度(0 mg·kg-1·d-1,3.125 mg·kg-1·d-1,6.25 mg·kg-1·d-1,12.5 mg·kg-1·d-1),通过腹腔注射于Kunming小鼠体内.神经行为学实验(旷场实验)结果表明,在一定浓度的SWCNTs作用下,小鼠的情绪受到一定的影响,具有抑郁症的特征,出现移动能力下降,紧张等现象.同时小鼠脑部组织的活性氧族(reactive oxygen species,ROS)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平升高(p0.05),还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)水平降低(p0.05),炎症因子白介素-1β(interleukin-1 beta,IL-1β)的水平升高(p0.05).组织学观察显示,随着染毒浓度的升高,脑海马锥体细胞的空泡化程度愈加明显,着色不均,锥体细胞顶状树突逐渐消失,细胞排列松散,尼氏小体消失.结论:一定浓度的SWCNTs可以导致小鼠脑组织发生病变,产生一定的神经毒性.