溶解性有机质在岩溶水系统中的迁移转化及影响因素分析

溶解性有机质(DOM)的荧光物质是一种较好的示踪剂,用于鉴别DOM的来源及其在水文系统中的地球化学行为.该物质在岩溶水系统中的研究较少,并且要作为潜在示踪剂,系统中有很多因素影响其光谱信息.实验选取一典型岩溶流域,通过三维荧光光谱技术(EEMs)和平行因子分析(PARAFAC),结合水化学数据分析,揭示DOM荧光物质在不同岩溶含水空间的组成和转化关系,刻画流域尺度DOM的来源,探讨水化学因素对DOM荧光物质转移的影响机制.结果表明,流域外源地表水和岩溶地表水中的DOM以类蛋白色氨酸为主,浅层岩溶水和深层岩溶水以类蛋白色氨酸和酪氨酸为主.荧光指数(FI)、生物指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)的综合分析认为,浅层岩溶水和深层岩溶水的DOM主要来自于内源微生物分解,岩溶地表水和外源地表水的DOM既有陆源输入又有内源微生物分解,且内源贡献占有较大比例.受岩溶水化学参数的影响,3种荧光物质具有明显的分异特征:类酪氨酸物质对Ca~(2+)和HCO_3~-具有较强的适应性,在岩溶水中存在的比例比较大.类色氨酸物质则相反,类富里酸物质则与TDS、浊度、Cl~-、SO_4~(2-)等呈现极显著正相关关系.流域上游浅层岩溶水中的DOM主要来自内源.出露地表以后,其有机质同时来自内源和外源输入.在流域下游渗入深层岩溶地下水以后,DOM逐渐向低芳香烃有机质化合物转化,大分子DOM逐渐减少,荧光强度减弱.主成分分析(PCA)提取出3个主成分,分别为反映岩溶水渗滤、转化、水流条件的水体矿化指标,反映土壤淋滤和自然渗滤关系的TOC、NO_3~-及类蛋白质指标,以及反映岩溶水系统水化学、生物化学过程的Ca~(2+)、HCO_3~-、荧光指数和类富里酸指标.此外研究还认为,总荧光强度,类富里酸物质和类蛋白物质可以分别作为岩溶水快速渗流、转化及岩溶含水层脆弱性的示踪剂.研究结果有助于认识岩溶地下水DOM的生物地球化学循环,进行岩溶系统有机污染控制,为岩溶水系统中物质的地球化学过程表征提供一种新的工具.     

冬季南京城市大气气溶胶吸湿性观测研究

气溶胶吸湿性不仅影响颗粒物非均相化学反应过程和大气能见度,且对云凝结核形成起决定性作用.本研究运用加湿串联拆分迁移分析仪(H-TDMA)对冬季南京城市大气气溶胶吸湿性进行外场观测研究.结果表明:吸湿增长因子概率分布函数(GF-PDF)呈双峰分布,峰值分别为1.000±0.010(弱吸湿峰)和1.400±0.035(强吸湿峰);在85%相对湿度条件下,不同粒径段(40、80、110、150、200 nm)弱吸湿组粒子数目占比(NFLH)随粒径的增大从40%降低至20%,而强吸湿组粒子数目占比(NFMH)却从60%增加到80%.弱吸湿组GF-PDF离散程度(σLH)在0.04~0.05之间,而强吸湿组GF-PDF离散程度(σMH)0.1,说明强吸湿组粒子化学成分较复杂,外混合程度较高.对比各粒径段气溶胶吸湿性日变化规律发现,平均吸湿增长因子(GFmean)和NFMH均呈双峰特征,峰值分别出现在7:00和17:00左右.受夜晚边界层降低、强吸湿性组分非均相转化生成等影响,GFmean和NFMH夜间数值整体大于白天;受降水等气象条件影响,污染时段所有粒径段气溶胶的GFmean和NFMH均高于清洁时段.     

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

吉兰泰盐湖盆地地下水Cr6+、As、Hg健康风险评价

选取西北干旱区吉兰泰盐湖盆地为研究对象,系统采集71个地下水样品,测定重金属Cr⁶⁺、As、Hg,以及主要化学成分的含量,以地质统计学插值绘图揭示盐湖盆地地下水中Cr⁶⁺、As、Hg的空间分布特征,以单因子指数法、内梅罗指数法和US EPA健康风险评价模型解析地下水中Cr⁶⁺、As、Hg的污染及健康风险状况,以统计相关检验进行Cr⁶⁺、As和Hg的源分析.结果表明：盐湖盆地地下水中普遍含有Cr⁶⁺、As、Hg,Cr⁶⁺在盐湖上游及东北部含量较高,As在西南台地含量较高,Hg在西北部巴音乌拉山出现高值区域,其分布与变化受到天然因素和人类活动的双重影响;Cr⁶⁺、As出现局部区域超标,超标率分别为8.45%和2.82%;Cr⁶⁺主要超标区域在盐湖西南侧呈条块状分布,并在盐湖附近Cr⁶⁺含量较高;As以点状超标,分布于西南部和东北部;盐湖盆地地下水87.3%处于安全清洁状态,仅5.6%轻度污染出现在西南部,不存在中度和重度污染;通过饮用水途径的化学致癌物的健康风险值远高于非化学致癌物的健康风险值,西南部图格力高勒沟谷区域化学致癌物Cr⁶⁺超过了US EPA最大可接受风险,但整个盐湖盆地Cr⁶⁺的平均健康风险值低于US EPA最大可接受风险;As和Hg均低于US EPA最大可接受风险;盐湖盆地总致癌风险特征与Cr⁶⁺基本一致,Cr⁶⁺平均健康风险占总致癌风险贡献率的89%;Cr⁶⁺超标原因包括盐湖盆地高锰酸盐指数偏高,促使Cr³⁺氧化成为Cr⁶⁺,As与Cr存在一定的同源关系.     

喀斯特山区水库底泥养分与重金属的含量特征——以阿哈水库为例

为摸清喀斯特山区阿哈水库底泥的养分情况和重金属污染状况,评价底泥农业资源化利用潜力,根据水库地形地貌、入库河流和出库口分布等特点,采集0~100 cm深度的底泥样品12个,分析和评价了阿哈水库底泥的养分状况及重金属污染水平。结果表明:底泥的有机质、总氮、总磷和总钾平均质量比分别为92.25 g/kg、3.35 g/kg、0.76 g/kg和14.18 g/kg,对照全国第二次土壤普查有关标准,有机质和总氮处于很高水平,总磷处于中上水平,而总钾处于中下水平,各养分指标的变异系数为25.49%~41.06%,空间差异较强;底泥Cr、Cd、Pb、As、Hg、Cu和Zn的平均质量比分别为104.86 mg/kg、1.12 mg/kg、75.87 mg/kg、26.68 mg/kg、0.27 mg/kg、59.53 mg/kg和164.65mg/kg,均高于贵州省土壤重金属背景值、贵州表生沉积物背景值和全国水系沉积物平均值,各重金属元素的变异系数为31.41%~132.34%,具有很强的空间变异性;以《食用农产品产地环境质量评价标准》为评价标准,底泥重金属內梅罗综合污染水平和潜在生态危害程度均为中等,且Cd的贡献最大。综上,阿哈水库底泥养分丰富,但污染较严重,不适于耕地利用,可考虑用于园林绿地。     

苏里格气田钻井液不落地技术的应用

为有效保护环境和提高钻井液的重复利用率,苏里格气田在开发过程中形成了一套成熟的钻井液不落地处理技术。通过对现场应用效果的分析,此技术减少了修建泥浆池的工作量,实现了钻井过程中废弃钻井液的不落地处理,减少了对环境造成的影响,同时还提高了钻井液的循环利用率,节约了大量水资源,实现了环保清洁型生产的目标。     

构建湿地系统水力学参数的设计模型研究

构建湿地污水处理系统的水力学参数对于其功能的发挥起着非常重要的作用。在探讨构建湿地主要水力学设计参数的基础上,根据描述构建湿地污染物去除的几类机理模型:一级动力学模型、连续完全混合反应器模型、Monod动力学模型、Ergun公式以及对流-弥散模型,分别导出了相应的构建湿地污水处理系统水力学设计参数的计算模型并分析了不同设计模型的特点。     

竹炭吸附去除糖蜜酒精废水中COD的研究

通过实验研究了竹炭类型、粒度、投加量、吸附时间以及初始浓度等因素对竹炭吸附去除糖蜜酒精废水中COD效果的影响。结果表明,高温竹炭的吸附效果优于中温竹炭;竹炭粒径越小,废水COD去除效果越好;废水COD去除率随着吸附时间的增大而增加;废水的初始COD浓度越小,COD去除率越大。正交实验表明,废水中COD的去除的最佳条件为,在选用粒度为65～80目的高温竹炭条件下,投加量为1.5g/50mL,水样稀释1倍,振荡时间为1.5h。     

羧甲基壳聚糖絮凝剂的研制及其应用研究

用氯乙酸对壳聚糖进行化学改性,制备了羧甲基壳聚糖(CMC),探讨了原料用量、反应温度及反应时间等因素对羧甲基取代度(羧化度DS)的影响,并用红外光谱(IR)对其结构进行了表征。海水的絮凝实验结果表明羧甲基壳聚糖能有效去除海水的浊度和化学需氧量(COD),最佳条件下浊度去除率可达到95%,COD去除率为55%左右。羧甲基壳聚糖在海水的絮凝处理中有良好的应用前景。     

重金属Pb(Ⅱ)污染原水的应急处理工艺研究

采用2种常用混凝剂--聚合硫酸铁(PFS)和聚氯化铝(PACl),以水中Pb(II)浓度突增为背景,研究了混凝剂投加量、目标物初始浓度以及调节pH值和高锰酸钾(KMnO4)预氧化等措施对混凝除Pb(II)效果的影响,同时比较了粉末活性炭(PAC)吸附 混凝和硅藻土吸附 混凝等工艺对Pb(Ⅱ)的去除效果.结果表明,单独投加混凝剂时,投加PFS对Ph(Ⅱ)的去除效果优于投加PACI.2种混凝剂的投加量为10 mg/L时,对Ph(Ⅱ)的去除效果基本达到最好水平,并且Pb(Ⅱ)初始浓度对混凝效果影响最小.在此投加量下调节pH值到9,2种混凝剂对应Pb(Ⅱ)的去除率都在95%以上.KMn04预氧化只在以PACI为混凝剂时对除Pb(Ⅱ)起到一定促进作用.以PFs为混凝剂时,投加10 mg/L的PAC或投加25 mg/L的硅藻土会取得相同的除Pb(Ⅱ)效果,即水中Pb(11)浓度从402 μg/L降至10 μg/L以下;而混凝剂为PACl时,活性炭投加量为20 mg/L或硅藻土投加量为50 mg/L时,水中剩余Ph(Ⅱ)的浓度也可以达标;通过硅藻土与KMnO4联用试验发现,高锰酸钾氧化会削弱硅藻土对Pb(Ⅱ)的吸附作用.综合考虑得出,硅藻土吸附 混凝才是原水应急除Pb(Ⅱ)简单、经济和有效的方法.