生物炭的土壤环境效应及其机制研究

近年来,随着土壤污染的逐渐加重以及食品安全问题的频出,生物炭作为重要的土壤改良剂以及对污染土壤修复表现出的巨大潜力引起人们的广泛关注.本文首先对国内外生物炭的土壤环境效应方面的研究以及成果进行分析总结.生物炭具有疏松多孔的性质以及巨大的表面积和阳离子交换量(CEC),可以改善土壤理化性质,能强烈吸附土壤中的污染物,降低其生物有效性和迁移转化能力;生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜力;生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所,有利于微生物对污染物的降解,但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解,对不同的微生物影响不同;生物炭可以对蚯蚓等土壤动物的生存产生影响.在此基础上,依据生物炭的基本理化性质,对其土壤环境效应机制进行了分析.最后,从当前工作中存在的不足对今后的研究重点和方向进行了展望.     

办公室地面灰尘中PAHs污染的时间变化规律及人体健康风险

为探究室内地面灰尘中15种多环芳烃(PAHs)污染的时间变化规律,于2012年3—7月对北京市一座办公楼内的某办公室进行了每周一次的连续高密度灰尘样品采集。利用高效液相色谱-荧光检测器检测15种PAHs含量。结果表明,该办公室内灰尘样品中∑PAHs浓度范围为1 180~24 300 ng·g~(-1),平均浓度为8 960 ng·g~(-1)。总体上,检出的PAHs以3环PAHs为主,其中菲占PAHs总量的59%以上,其次是4环和5环PAHs,4环PAHs中占的比重最高,约占4环PAHs总量的34%。该办公室内灰尘中∑PAHs的浓度存在显著的时间变化差异,总体表现为∑PAHs浓度随气温升高而降低的趋势。源解析结果显示,机动车排放源、石油源、木材与煤燃烧是北京市室内灰尘中PAHs的主要来源。健康风险评估结果显示,ILCR皮肤接触ILCR手口摄入,且CR均值大于10-6,说明该采样点的PAHs污染存在"潜在致癌风险"。     

矸石基X型分子筛对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+的去除

以煤矸石为原料,采用碱熔后水热合成法制备X型分子筛并进行XRD、SEM、BET和Zeta电位分析。研究其对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+4种离子的吸附性能,包括吸附等温线、吸附动力学以及初始金属离子浓度、pH值对吸附性能的影响。所合成的矸石基X型分子筛的BET比表面积为676.02 m2/g,微孔孔容为0.263 cm3/g。吸附实验表明,矸石基X型分子筛能有效去除上述4种离子,同时实现煤矸石的资源化和金属离子的去除。4种离子的平衡吸附量均随初始浓度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量的大小顺序为Cd2+>Cr3+>Cu2+>Co2+。准二级动力学模型能很好地描述4种离子的吸附动力行为。Langmuir模型对Co2+、Cu2+和Cd2+吸附的拟合较Freundlich模型高,说明其主要表现为物理吸附过程。4种离子的吸附速率均由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

杨柳街矿区地下水水化学特征及矿井涌水来源分析

杨柳街矿区随意排放的酸性废水对当地生态环境带来严重破坏,为查明矿区地下水水化学特征及矿井出水的来源,系统采集了20个水样。综合运用Piper三线图、相关性分析、离子比值法和系统聚类对常规水化学组分进行了分析。结果表明:煤系地层含硫矿物的氧化作用是矿井酸性废水形成的主要原因;岩溶区碳酸盐岩的溶解作用是形成低总溶解性固体的HCO_3型地下水的主要水文地球化学过程;煤系砂岩水和岩溶水在石炭系含水层发生了混合作用,对茶园水库构成潜在威胁。矿井渗水的直接补给来源为煤系基岩含水层和上覆泥质灰岩含水层,间接来源为地表河水入渗,潜在来源为西部岩溶含水层沿断层补给。     

OH自由基降解二英OCDD的反应机理及动力学研究

采用量子化学计算研究了OH自由基降解八氯代二苯并对-二英（OCDD）的微观反应机理,计算分析了微观反应进程,结果表明该反应存在两条途径：①α-氯取代：1,4,6,9位置氯取代,该路径反应活化能较高,反应难以进行,并以中间产物积聚,无法使OCDD的毒性消失;②β-氯取代：2,3,7,8位置氯取代,该路径的反应能相对较低,且能使OCDD的毒性消失,是有效降解OCDD的主要途径.结合过渡态理论,计算获得动力学参数：反应活化能为8.32 kJ·mol^-1（B3LYP/6-311G++（d,g）//B3LYP/6-31G（d））,阿仑尼乌斯表达式为k=1.29×10¹⁴exp（-1049.6/T）（cm³·mole^-1·s^-1）.这与文献实验结果取得了很好的吻合,说明本文对OH自由基降解OCDD的反应机理及动力学研究是合理且可靠的.本文的计算结果可为催化氧化降解二英的进一步研究提供理论参考.     

北运河上游合流制管网溢流污染特性研究

以北运河沙河水库周边合流制管网为研究对象,选取浊度为主要指示指标,通过监测典型溢流排口,考察了2019年4次合流制管网溢流污染物的变化过程,研究了降雨事件之间的干旱天数和降雨强度对溢流污染的影响,并分析浊度和典型污染物之间的相关性.结果表明,汛期降雨强度较大、历时较长,是溢流事件发生的主要时期.当单场次累积降雨量达到15 mm和单场次平均降雨强度达到1.4 mm·h^-1时,溢流开始发生.其中,4月24日（第一次溢流）和汛期7月22日（干旱天数为23 d,降雨强度最强）的初期溢流污染最为严重,这两次溢流污水中TN、TP、TCOD都与浊度显著相关（p<0.01）;5月26日（非汛期典型降雨）的溢流污染物与浊度相关性不显著（p>0.05）,污染负荷较低.这说明北运河上游沙河水库周边合流制管网溢流污染主要受降雨强度和干旱天数的影响.因此,以年总溢流污染负荷为控制目标时,应优先控制年度初次溢流和主汛期初次溢流的初期溢流污染.     

活性污泥合成聚羟基烷酸酯代谢机制研究进展

聚羟基烷酸酯(PHAs)是生物制备型环境友好塑料,具有广阔的应用前景.活性污泥合成PHAs可降低生产成本,实现废水处理厂剩余污泥的减量化和资源化.研究微生物合成PHAs的代谢机制,有利于优化PHAs的工业化生产,目前其代谢研究多集中在以纯菌种合成PHAs,而以活性污泥合成PHAs的研究尚不成熟.资料表明,DO变化对活性污泥合成PHAs的代谢途径有显著影响,进而改变其PHAs产物的产量和单体组成.综述了活性污泥合成PHAs在厌氧/好氧工艺、微氧/好氧工艺、缺氧/好氧工艺、好氧动态底物投加工艺条件下的代谢机制,分析了现有PHAs合成代谢模型中存在的问题,展望了PHAs合成代谢机制研究的发展方向.     

电子制冷预浓缩仪-气相色谱-质谱法测空气中含硫化合物

建立电子制冷预浓缩仪-气相色谱-质谱法测定空气中10种含硫化合物的方法。经考察不同采样容器、优化预处理条件、研究样品保存等获得了最佳实验条件,并通过实际样品的测定,考察了方法的适用性。结果表明:硫化氢、甲硫醇和乙硫醇3种高活性含硫化合物校准曲线线性回归系数在0.990以上,另外7种含硫化合物在0.995以上;高、中、低空白加标样品相对标准偏差均为9.5%以内,乙硫醇由于具有高活性和吸附性,低浓度空白加标回收率为63%,其余组分回收率范围为83%~110%;当进样体积为400 mL时,各目标化合物的方法检出限为0.2×10^-3~1.1×10^-3 mg/m³。分析污水处理厂无组织排放监控点的空气结果显示,该方法具有较低的检出限及较强的抗干扰能力,能较好地满足目前监测工作的要求。     

贵州高瓦斯低渗透难抽采煤层的细观特征试验研究

为了探究贵州煤层高瓦斯低渗透难抽采的原因,以其细观特征为切入点,以贵州富煤区4个高瓦斯低渗透难抽采煤层为研究对象,就煤样的孔隙度、孔径大小、比表面积及孔的连通性等参数对煤层的细观特征进行了分析,分析结果表明:(1)4个试验煤样孔隙度较大,有利于瓦斯的赋存,瓦斯大部分储存在粒间的孔隙内;(2)微孔主要以半封闭孔和封闭孔为主且连通性较差不利于瓦斯的解吸和扩散;(3)煤的微孔比表面积较大,相应的a值也相对较大;煤的微孔孔体积较大,相应的b值也较大。     

汞矿山废弃地土壤汞污染研究

中国是世界上第3大产汞国,而主要的供应源是汞开采,尽管多数矿山开采活动已经关闭,但大规模遗留下来的矿山废弃地会引发许多生态环境问题,尤其是矿山废弃地土壤中汞污染已经成为严重的环境问题之一.文章通过对矿山废弃地的环境污染特征、土壤汞污染途径、迁移方式进行系统综述,介绍了土壤汞污染修复技术,并在此基础上提出了存在的问题以及有待进一步研究的方向.