同步辐射光谱技术在有机固废污染控制与资源化研究中的应用

有机固废中碳、磷、硫及重金属等元素赋存形态是决定其环境行为、反应活性及资源化再利用的关键因素.同步辐射光谱技术可以在分子水平、微纳米尺度原位表征有机固废中碳、磷、硫、重金属等元素赋存形态、结合位点、微观结构,为深入阐明有机固废环境行为、反应机制提供直接的证据.概述了X射线吸收光谱、微束X射线荧光光谱等同步辐射光谱技术在...     

改良剂与植物联合修复对汞铊矿废弃物重金属淋溶释放行为及微生物群落结构的影响

为探究改良剂赤泥(富铁铝的工业废弃物)与鱼粪(富氮磷的有机质)作为改良剂结合2种典型先锋速生植物(巨菌草和黑麦草)对汞铊矿废弃物中典型重金属(Hg、As、Sb、Tl等)淋溶释放的原位控制效果,通过150 d淋滤实验,考察了单一改良剂、混合改良剂及改良剂联合植物对汞铊矿废弃物和淋滤液理化特征、重金属淋溶释放规律及微生物群落结构的影响。结果表明,添加鱼粪和赤泥结合植物种植能显著抑制汞铊矿废弃物中As、Tl和Sb的释放,同时显著促进废弃物中Hg的溶出(P<0.05)。随着淋溶时间的延长,5个批次淋滤液中As、Tl和Sb的质量浓度分别降至对照组的21.28%~56.56%、33.21%~63.15%、32.23%~56.62%。经处理后汞铊矿废弃物中养分有所提高,相较于对照组,各处理组废弃物pH由3.87升至5.56~6.78,速效钾(AK)含量是对照组的5.60~8.75倍,有机质(OM)由对照组的0.64 g·kg⁻¹增至2.50~3.14 g·kg⁻¹。同时,改良剂与植物联合修复改善了汞铊矿废弃物微生物群落丰富度和多样性,其中以黑麦草组的细菌群落丰富度最高。综合考虑重金属淋溶释放控制和微生物群落结构改善,选择鱼粪和赤泥混合改良并种植巨菌草对汞铊矿废弃物的修复效果最佳,以上研究结果可为汞铊矿废弃物中重金属释放的原位控制与无土快速生态修复提供技术支持。     

适用于我国农村地区的低温空气源热泵采暖技术

基于我国农村特点提出采用清洁能源利用技术——低温空气源热泵采暖方式替代农村传统的散煤燃烧取暖方式。低温空气源热泵采用较为成熟可靠的补气增焓技术。研究表明:在蒸发温度为-30 ℃、冷凝温度为45 ℃、补气比为0.6的模拟工况下运行,低温空气源热泵理论制热性能系数(COP)大于2.25,系统能效比(EER)高于1.90。在实际应用过程中,低温空气源热泵机组可解决不同场合下需依靠不同介质(热风或热水)采暖的问题,预计全面推广后,我国农村地区每年可减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘排放分别约3.86亿、0.115亿、0.057亿和1.05亿t,其可作为淘汰农村传统采暖方式的优先选择。     

垃圾填埋场污泥坑原位修复工程实践

垃圾填埋场内污泥坑的存在严重影响填埋场竖向扩建和填埋堆高。对某垃圾填埋场内污泥坑进行现场勘察取样、原位测试与室内实验,获得污泥的分层及沿深度变化的物理、力学特性,并针对不同分层的污泥,提出表层垃圾清除、污水抽排、泥水混合污泥土工管袋脱水、流塑、软塑污泥原位固化综合处理方法。对污泥坑抽排污水过程中垃圾堆体边坡进行渗流稳定分析,发现渗滤液水位快速下降将导致污泥坑垃圾边坡滑移失稳,在污泥坑治理过程中应采取相应措施。根据污泥坑上覆80~120 m垃圾堆体沿原位固化污泥滑移稳定分析,获得污泥坑原位固化处理强度指标,不排水抗剪强度Cu为40 kPa。     

电絮凝法处理重金属底泥清淤尾水

采用电絮凝法处理湘江霞湾港重金属底泥清淤尾水,研究了电极转换方式、起始pH值和电流密度对尾水中各污染物去除效果的影响。实验结果表明,采用先由铁作为阳极反应20 min,然后转换铝作为阳极反应10 min的组合方式,当起始pH值为6,电流密度为100 A·m-2时,Cd、Zn、Cu、Pb、Hg、As、NH4+-N和TP的去除效率分别可以达到99.2%、98.6%、99.3%、98.4%、99.5%、99.7%、84.8%和95.9%。电絮凝法去除尾水中重金属的主要机制是分布于悬浮物中的重金属主要通过疏松态铝的絮凝以及氢气的气浮作用去除,而分布于过滤液中的重金属主要以其氢氧化物沉淀去除。     

TiO2/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒的制备及吸附As(Ⅲ)

用化学混合法将采用Hummer方法制备的氧化石墨烯加载到了二氧化钛/壳聚糖基复合微粒中,并用于水中As（Ⅲ）的去除。通过扫描电镜、Zeta电位仪和BET比表面积分析仪对微粒进行了表征。结果表明,经改性后的二氧化钛/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒在紫外光照下最大吸附容量可达12.43 mg·g-1,而二氧化钛/壳聚糖微粒的最大吸附量仅为4.97 mg·g-1。吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线可用Langmuir模型描述。随pH值的增加,吸附剂对As（Ⅲ）的吸附量逐渐减小。该新型复合微粒吸附剂制备方式、合成条件简单,具有吸附容量较高和易于固液分离再生的优点,因此对水中除As（Ⅲ）有较好的应用前景。     

石漠化治理区小尺度土地利用变化及其驱动机制分析——以花江石漠化治理区为例

研究石漠化治理区小尺度土地利用变化,将有助于深入分析和研究喀斯特地区土地利用变化的时空变化规律、驱动力及资源环境效应。运用逐步多元回归方法,分析石漠化治理区小尺度土地利用变化及其驱动机制。研究表明:(1)2005~2012年,研究区石漠化面积有所减少,由2 824.23 hm2减少到2 777.60 hm2,减少了46.63 hm2,占2005年石漠化面积的1.65%;石漠化程度呈现从重变轻的趋势,无石漠化和中度石漠化面积分别增加12.68%和3.08%,潜在石漠化、轻度石漠化和强度石漠化分别减少5.11%、2.07%和5.24%。其中,稳定型石漠化区域面积最大,占喀斯特面积的95.40%;土地利用变化面积比重为1.15%,土地利用较为稳定。恢复型石漠化区域面积占喀斯特面积的3.95%;土地利用变化面积比重为40.64%,土地利用变化剧烈。退化型石漠化区域面积最小,仅占喀斯特面积的0.65%;土地利用变化面积比重为22.21%,土地利用变化较明显。(2)土地利用变化以园地减少为主要特征,其变化主要由农户的劳动力文化程度变化、劳动力比重变化、本地务工收入变化和外出务工收入变化等4个因子驱动产生。其中,园地变化与本地务工收入变化指数呈显著的正相关关系,回归系数为0.691;与劳动力文化程度变化指数、劳动力比重变化指数和外出务工收入变化指数呈显著的负相关关系,回归系数分别为-0.472、-9.735和-0.443。劳动力比重变化指数是引起园地发生变化的最主要驱动因子。(3)国家因生态文明建设需求而施行退耕还林(草)政策和工业化、城镇化战略,农户因脱贫致富需要而提高文化素质和调整从业行为,分别从宏观和微观两个层面促进石漠化治理区的劳动力转移和产业转型,进而共同驱动了石漠化治理区的土地利用变化。     

灰色预测法在南宁市可持续发展趋势分析中的应用

本文运用灰色系统理论 ,建立灰色预测模型 ,对南宁市社会、经济及生态环境发展趋势进行了分析 ,并针对南宁市发展中的不合理状况 ,提出相应的调控对策。     

基于生态系统服务簇评价的长沙市生态修复优先区识别

为快速有效地划分长沙市生态修复优先级,构建了“生态系统服务簇—城市化强度”体系的生态修复优先区识别研究框架,运用生态系统服务价值计算模型、聚类分析、线性回归模型、空间统计等方法,识别研究区生态系统服务簇,对生态系统服务簇综合服务能力演变和城市化强度变化进行空间统计,进而识别出研究区生态修复优先区,并提出生态修复和保护策略。结果表明：城市扩张大量侵占城市周边土地,致使长沙市主城区4个生态系统服务簇在2000—2020年,有1 821个网格(占比为20.15%)发生了服务簇类型的改变;城市扩张破坏原有生态环境和景观格局,致使城市化发展对生态系统服务簇发展的影响始终是负面的,且随着城市化速度加快,其负面影响愈加明显;生态修复优先区被划分为5个等级,2 609个网格(占比为28.87%)需要进行生态修复,其中Ⅰ级生态修复优先区占比为13.53%,Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级占比分别为0.58%、12.53%、2.23%。Ⅰ级和Ⅲ级生态修复优先区应注重关键生态系统服务能力的提升,Ⅱ级和Ⅳ级生态修复优先区和生态保护区则应注重现有生态系统服务功能的保持。该方法能够快速定位高速城市化与生态系统受损同时发生的区域,并为不同分区修复策略的制定提供参考,在提升生态系统服务能力的同时,降低城市化对生态系统的负面影响。

     

永定河怀来段水体富营养化评价

为了解海河水系水污染防治重点区域永定河怀来段污染特征,于2016年11月—2017年10月进行了为期一年的监测。选择6个采样点的6项监测指标,阐述河流氮、磷的时空变化特征,并采用氮磷比和对数型幂函数普适指数公式法分析水体氮、磷营养盐结构时空变化规律,评估水体富营养化程度,解析富营养化风险。结果表明:永定河怀来段水体污染较为严重,其中TN浓度超过《国家环境保护标准“十三五”发展规划》中地表水环境功能区划分Ⅲ类水体浓度限值的13.25倍,有机氨(ON)和N O 3 - -N为TN的主要存在形式;TP浓度均值为0.64 mg/L;各指标具备农业面源污染特征。水体中氮、磷时空分布特征明显:在时间尺度上,水体中氮、磷浓度呈现季节性变化规律;在空间尺度上,水体中氮、磷分布特征相似。永定河怀来段氮磷比年均值为32.78,水体浮游植物总体处于磷限制状态。平水期表现出磷为限制性营养元素,枯水期、丰水期氮磷比适合藻类大量的生长繁殖。永定河怀来段水体时空变化大多处在富营养化阶段,水体富营养化评价综合指数(EI)枯水期最大,为228.11;丰水期最小,为213.06;平水期居中,为218.30。永定河怀来段河流动力学过程良好,河流流态具有连续性,河流干流流速为0.43~1.45 m/s,远大于水华爆发的临界流量,干流大面积蓝藻水华现象的风险较低。