水泥在铜污染事故应急处理中的应用

采用水泥对含铜废水应急快速处理进行了研究,考察了投加量、时间、pH等条件对去除铜的影响,从铜与水泥的结合形态探讨水泥抗酸冲击性,并开展了水泥应急处理含铜废水的方法学研究。结果表明铜浓度为100 mg/L,最佳投加量为0.8 g/L,此时出水铜浓度已达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准,去除率达99.41%,其在3⁵ min即可快速去除铜离子且在pH 45 min即可快速去除铜离子且在pH 4⁵时无明显差别。水泥处理酸性重金属溶液后pH值升高,利于天然水体pH值的稳定。和氢氧化钠沉淀相比,水泥抗酸冲击性较强,这是由于处理后水泥和铜以碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态居多。因此,水泥高效、快速、抗酸冲击的处理特点及其廉价易得的优点使其在突发铜污染事故的应急处理中具有较好的应用前景。     

浒苔绿潮灾害损失调查与评估方法构建

本文借鉴了自然灾害相关损失评估方法和思路,立足于浒苔绿潮的影响对象,以科学性、全面性、可行性和实用性为原则,从海水养殖、滨海旅游、海上交通、工业取排水、灾害应急管理和海洋生态影响几方面构建损失调查与评估方法,为浒苔绿潮防灾减灾决策提供理论支撑和数据参考。     

基于FPP-Grey的地铁车站火灾安全灰色聚类评价

针对地铁车站火灾安全评价指标的模糊灰色性,从消防设计、消防设备、环境因素、管理因素4个维度建立地铁车站火灾安全评价指标体系,界定地铁车站火灾的安全等级,提出了基于FPP-Grey的地铁车站火灾安全灰色聚类评价模型。首先借助三角模糊数让专家对指标的表达更贴近实际,构建模糊判断矩阵,通过模糊优先规划得到指标权重并验证指标权重的科学性;然后运用灰色白化权函数解决指标的灰色性、不透明性问题,实现信息的透明化,聚类分析出地铁车站火灾的安全等级;最后将其运用于郑州地铁2号线柳林站火灾的安全评价,结果表明该车站火灾安全等级属于很安全状态,但需要重点关注防火分类和耐火等级状况、消防系统、车站内部环境、日常安全管理4个评价指标。该研究丰富了地铁车站火灾安全评价方法,可为地铁车站火灾安全管理提供依据。     

贵州砂页岩母质黄壤镉吸附及表面络合模型研究

重金属在土壤中的吸附行为受土壤表面酸碱性质的影响. 贵州酸性黄壤镉(Cd)污染形势严峻,研究黄壤中Cd的吸附特征及形态变化对镉的防控和治理具有重要意义. 本文以贵州省百花湖镇不同深度的砂页岩母质黄壤为供试土壤,基于连续酸碱电位滴定试验,利用1-site/2-pK_a表面络合模型(SCM),探讨土壤表面酸碱性质;基于不同pH下黄壤Cd吸附试验,运用SCM模拟Cd的吸附行为及其形态分布;同时解析黄壤组成与表面酸碱性质的相关性. 结果表明:①SCM计算所得腐质层(0~45 cm)、淋溶层(>45~57 cm)、淀积层(>57~81 cm)、风化层(>81~110 cm)、母质层(>110~183 cm)土壤表面位点浓度(H_s)随深度的增加大致呈下降趋势,各层H_s分别为0.120、0.090、0.097、0.056、0.055 mol/L,而电荷零点(pH_pzc,SCM)变化趋势与之相反,分别为4.83、4.71、4.61、4.96、4.98,pH_pzc,SCM与试验测定数据(pH_pzc,M)接近且变化趋势一致,说明1-site/2-pK_a SCM适用于黄壤的表面酸碱性质研究. ②Cd吸附试验表明,随pH的增加,Cd从溶解态逐渐转向吸附态,并在pH=7附近达到完全吸附;SCM拟合得到的不同pH下Cd的溶解态和吸附态浓度与吸附试验数据吻合良好(相关系数R≥0.995),且Cd的吸附行为与不同pH下黄壤表面位点3种形态(≡SOH₂+、≡SOH、≡SO?)分布的模拟结果一致,≡SOH₂+、≡SO?分别为pHpzc、pH>pH_pzc时的主要形态,揭示了黄壤表面酸碱性质对Cd吸附行为的影响机制,进一步说明SCM适用于描述Cd随土壤pH变化的吸附特征. ③相关性分析表明,有机质、游离氧化铁对H_s起主要作用,不同深度土壤的电荷零点(pH_pzc)则主要由土壤中的黏土矿物、石英等无机胶体控制. 研究显示,利用1-site/2-pK_a SCM可以准确描述贵州省酸性黄壤的表面酸碱性质以及Cd的吸附特征及其形态分布,可为重金属在土壤中的迁移转化行为研究提供新思路.      

施锌对碱性土壤-小麦幼苗体系累积镉的影响

锌(Zn)肥应用在降低小麦镉(Cd)富集方面具有一定潜力,但其作用机制不甚明确.以北方碱性土壤为研究对象,通过盆栽试验,在土壤-小麦幼苗体系中,探究施加不同含量锌肥后,Zn-Cd交互关系的变化,及其对小麦幼苗累积Cd的影响.结果表明,施Zn不能显著降低各处理组小麦幼苗地上部Cd含量,但在高Zn用量下,地下部Cd含量较对照显著下降41.5%,中用量组中施Zn量为150 mg·kg-1,可同时显著降低地上部(55.2%)及地下部Cd含量(53.5%).当土壤锌镉比(Zn/Cd)为28.9,施Zn后土壤Zn/Cd发生改变(变化范围在50.2～222.5),Zn-Cd交互作用对小麦富集转运Cd效应随之发生变化,当土壤Zn/Cd＜150时,Zn-Cd表现为拮抗作用,此时地上部ω(Cd)平均值为0.949 mg·kg-1,且随Zn/Cd增加拮抗作用逐渐增强;当土壤Zn/Cd＞150,此时地上部ω(Cd)平均值为0.839 mg·kg-1,Zn-Cd表现为协同作用,若继续增加施Zn量会促进地上部累积更多Cd.根据Zn-Cd交互特性,科学合理利用Zn肥可有效降低小麦Cd污染风险.     

不同铁氧化物对小麦幼苗镉积累的影响

小麦富镉(Cd)问题受到广泛关注,铁氧化物具备降镉潜力.通过盆栽小麦幼苗实验,分析了三氧化二铁(Fe2O3)、氢氧化铁[Fe(OH)3[及拜耳法赤泥(B-RM)3种铁氧化物的降镉能力.结果显示3种铁氧化物中,Fe(OH)3可显著降低小麦幼苗茎叶Cd含量,与对照相比降幅为16.3％～27.7％,投加量为0.5％时降Cd效...     

原油对土壤团聚体粒径及稳定性的影响

为探究原油对土壤团聚体粒径和稳定性的影响,以模拟污染土壤为研究对象,研究了在不同原油污染量(2%、5%、10%)和污染时间(2,15,30 d)条件下,土壤机械稳定团聚体和水稳定团聚体的粒径和含油量等参数的变化。结果表明:原油提升了土壤粒径＞2 mm的机械稳定团聚体和水稳定团聚体含量,降低了粒径＜0.25 mm的机械稳定团聚体和水稳定团聚体含量。随着污染时间增加,粒径＞2 mm的团聚体含量显著增加,粒径＜0.25 mm的团聚体含量显著降低。相同粒径团聚体的含油量随着土壤总原油量的增加而增加,原油量为10%的土壤各粒径团聚体的含油量最高;原油在不同粒径团聚体中的分配顺序为:2 mm以上>0.25~2 mm>0.25 mm以下,且粒径＞2 mm的团聚体中分配的原油量占原油总量的60%以上。总体来说,原油污染改变了土壤团聚体的粒径分布,增加了团聚体的稳定性,促进了土壤中粒径＞2 mm的大团聚体的形成,而原油主要赋存在大团聚体中。     

基于机器学习方法的小麦镉富集因子预测

应用机器学习方法解析区域土壤-小麦系统镉(Cd)富集特征有助于风险决策的准确性和科学性.基于区域调查,构建了Freundlich-type转移方程、随机森林(RF)模型和神经网络(BPNN)模型对小麦Cd富集因子(BCF-Cd)进行预测,验证不同模型的预测精度并评估其不确定性.结果表明,RF(R²=0.583)和BPNN(R²=0.490)模型预测性能均优于Freundlich转移方程(R²=0.410).重复训练结果显示RF和BPNN平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)较为接近,但RF(R²为0.527～0.601)较BPNN(R²为0.432～0.661)模型精度和稳定性更高.特征变量重要性分析显示多重因素的共同作用导致小麦BCF-Cd的异质性,其中土壤磷(P)和锌(Zn)是影响小麦BCF-Cd变化的关键变量.参数优化可进一步提高模型精度、稳定性和泛化能力.     

垄作对降低黄土高原南部冬小麦田氨挥发风险的影响

为研究黄土高原南部冬小麦田NH₃挥发对垄作的响应,揭示其释放机制及污染风险,于2011—2013年冬小麦生长季,按照随机裂区试验设计布置田间试验,采用通气式田间原位酸吸收方法测定NH₃挥发. 主区为常规栽培及3种垄作,副区为2种施N(氮)处理——未施N(0 kg/hm2,以N计)和施N(180 kg/hm2). 结果表明:不同施N处理下,各耕作模式NH₃挥发通量在施肥后10 d均达到峰值,在施肥后30 d稳定在较低水平. 垄作单季NH₃累积挥发量(以N计)平均值为5.748 kg/hm2,比常规栽培降低4.9%;施N处理下NH₃累积挥发量平均值为6.512 kg/hm2,比未施N处理提高26.8%. 氮肥NH₃挥发损失率为0.47%~1.38%,其中垄作平均损失率比常规栽培降低60.1%. 不同施N处理下,各耕作模式NH₃挥发通量与土壤w(NH₄+)、含水量呈正相关;与25 cm深度处土壤温度、pH在冬前(施肥播种至土壤结冰阶段)呈正相关,而在冬后(土壤解冻至小麦收获阶段)则呈负相关. 土壤w(NH₄+)和土壤温度是控制NH₃挥发的两大主要因素. 冬前垄作降低NH₃挥发通量主要是由于垄作集中深施肥会增加NH₃挥发扩散阻力所致. 可见,旱作冬小麦种植区采用垄作可降低NH₃挥发风险.      

北方小麦田土壤-小麦系统镉综合健康风险评估

精确评估土壤-小麦系统镉(Cd)暴露健康风险对于区域健康风险防范措施制定具有重要意义.基于区域大面积调查和Monte Carlo随机模拟方法,通过构建综合健康风险评估(CHRA)模型对华北平原某小麦主产区土壤-小麦系统Cd暴露健康风险开展案例研究.结果表明,研究区73％的土壤样品Cd含量超过农田土壤筛选值(GB 15618-2018),57.8％的小麦样品Cd含量超过国家食品安全限量标准(GB 2762-2017).手-口摄入途径是区域成人和儿童土壤Cd暴露的主要途径,该途径下34.7％的成人和57.4％的儿童致癌风险高于USEPA推荐的安全阈值(1E-06).综合健康风险评估显示,区域土壤-小麦系统成人和儿童非致癌和致癌风险均高于安全域值,成人的概率分别为26.4％和100％,儿童的概率分别为62.5％和100％.综合非致癌风险和致癌风险总趋势均表现为儿童高于成人.综合健康风险评估模型与不确定性随机模拟方法的联合应用有助于提升风险决策的精确性.