高寒干旱区地表水与地下水水化学特征及转换关系：以大通河流域为例

全球气候变暖和区域极端气候会导致高寒干旱山区平原降雨失衡、冰川融化和冻土退化,进而改变区域水文循环.其中,地表水与地下水转化关系是高寒干旱区水文循环气候响应的重要科学问题之一.以祁连山南麓大通河流域为研究区,基于119组基本水化学参数和38组氘氧同位素数据,利用多元统计分析和同位素技术,研究了流域地表水与地下水的水化学特征及其相互转化过程.结果表明,流域地表水以HCO₃-Mg·Ca型水为主,受控于岩石风化作用;地下水以HCO₃-Mg·Ca型和Cl·SO₄-Na型水为主,受岩石风化作用和蒸发浓缩共同控制.上游地下水存在少量钙、镁长石的溶解,中游地下水化学组分主要为碳酸盐岩的风化溶解,下游地下水中各离子组分蒸发富集使地下水溶解性总固体升高.风化溶滤、人为活动、原生沉积环境、阳离子交替吸附及其他因素对研究区地表水和地下水化学组分的贡献率依次为39.1%、 15.0%、 12.6%、 13.8%和19.5%.δD和δ¹⁸O同位素测试结果表明,沿地下水流向大通河河水氘氧同位素含量呈富集到贫化的变化趋势,大通河...     

双表面活性剂修饰下纳米零价铁对水中Cr(Ⅵ)污染去除研究

为解决纳米级零价铁(nZVI)在环境中易团聚、易氧化的问题,强化其去除水中Cr(Ⅵ)的能力,选择非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阴离子表面活性剂油酸钠(NaOA)同时对nZⅥ进行修饰.同时,通过对比不同pH值、材料干湿状态、初始浓度及共存离子条件下的反应效果,结合材料的XRD和XPS表征、动力学实验和25℃等温线的拟合进行机理分析.结果表明:酸性条件有利于Cr(Ⅵ)的去除;材料的干湿状态对去除效率影响较大;材料去除水中Cr(Ⅵ)可在3 h内达到反应平衡,去除效率在90%以上,实验条件下最大去除量为183.1 mg·g~(-1),反应过程符合准二级动力学模型及Langmuir模型;反应过程中Cr(Ⅵ)大部分转化为Cr(Ⅲ).     

某废弃焦化场地原位燃气热脱附污染排放及控制

原位热脱附在国内场地修复的应用尚处于发展阶段,目前研究多针对影响修复效果的各项工艺参数,而对修复过程中产生的"二次污染"排放及防治措施研究较少。以某焦化场地规模化燃气热脱附修复工程为例,系统分析了修复全过程的产污环节、处理工艺、排放浓度及达标情况。结果表明:热脱附废气采用"尾气回烧+活性炭吸附"工艺,废水采用"芬顿氧化+混凝+活性炭吸附"工艺,能够实现污染物达标排放,固体废物处置率为100%。该工程的污染物的管控措施能够满足环境管理要求。     

中国自然背景地区臭氧浓度时空变化特征分析

为揭示中国自然背景地区臭氧浓度变化特征,并以其为自然背景值指导人为活动导致的臭氧污染控制工作,该研究通过汇总统计中国15个典型自然背景地区与337个地级及以上城市2016—2020年环境空气臭氧自动监测数据,比较分析中国自然背景地区臭氧浓度的年度、季节、日内变化规律与空间分布规律. 结果表明:2016—2020年,中国自然背景地区臭氧年均浓度明显高于城市区域,但臭氧日最大8小时平均浓度的第90百分位数(简称“臭氧年90百分位浓度”)明显低于城市,自然背景地区和城市区域臭氧年均浓度同步快速提升,年均增长分别为1.5和2.0 μg/m3. 中国自然背景地区臭氧浓度季节性变化规律与城市区域存在较大差异,自然背景地区臭氧平均浓度最高值出现在春季,夏、秋、冬三季臭氧平均浓度差异不明显,与东亚环太平洋背景地区臭氧浓度季节性变化规律(春季最高、夏季最低)存在明显差异. 部分自然背景地区受人为活动排放的影响较小,臭氧浓度不存在明显的日内峰谷差,全天臭氧浓度基本保持相同水平;部分自然背景地区可能受邻近城市人为活动排放的臭氧前体物影响,臭氧浓度日内变化规律与邻近城市较为一致,存在明显的日内峰谷差. 研究显示,中国自然背景地区臭氧浓度变化规律与城市区域存在显著差异,臭氧浓度年均值升高迅速,部分自然背景地区臭氧浓度变化规律可能受邻近城市人为活动排放的臭氧前体物传输的影响.      

土著微生物原位修复石油污染土壤试验研究

利用当地土著微生物优势菌群,辅以物理和化学的方法,结合当地地质微环境特点,开展了陕北某油井旁的石油污染黄土土壤修复研究。设置两个试验区、一个空白区和一个对照区,在两个试验区中分别加入3%的土著优势菌群制剂,选择优化出的土著菌群经鉴定,主要有：假单胞菌属（Pseudomonas）、微球菌属（Micrococcus）、放线菌属（Actinomayces）、真菌类的青霉属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）等。试验结果显示：土著优势菌剂一般需要3-7d的延滞期（lag phase）,然后进入对数期（logarithmic phase）;两个试验区土壤中人为添加石油含量分别为1542、1886mg·kg^-1时,经过11-32d原位土著优势微生物菌剂的修复,土壤中的石油污染物降解率可达69.52%-88.11%,而对照区土壤中人为添加的石油含量变化不大,降解率基本在10%以内,说明在自然条件下土壤中石油降解是缓慢的。谷糠黍糠、麦麸两种添加剂对优化菌液的修复效果的作用基本相同。试验过程中对土壤温度、水分、氧和营养物质等影响因素进行了调控,起到了良好的作用。     

生态毒理数据筛查与评价准则研究

化学品生态风险评价和水质基准研究需要大量生态毒理数据,由于目前关于化学品毒性效应的研究较多,不同文献对同一测试终点的报道常常存在一定的差异,数据选择不当会直接影响最终评价结果。为了降低专业人员在数据筛选过程中的主观影响,有必要制定一套科学合理、操作性强的数据筛查与评价准则。本文整理比较了美国、荷兰、德国和澳大利亚等4个国家的5个毒理数据筛查与评价方法,并以荷兰的CRED方法为主,结合另外4个筛选方法以及现有的水质基准推导指南和生态风险评价技术导则,从可靠性、相关性、精确性三个方面详细阐述了数据质量评价标准与使用规范。其中数据质量评价包括五个方面:(1)实验设计,包括测试标准、操作规程、数据有效性、对照组设置;(2)实验试剂的纯度及其杂质的物理化学性质;(3)受试生物的基本信息和来源;(4)暴露条件,包括试验系统、暴露浓度设置及变化、暴露时间、生物负荷;(5)数据分析,包括平行样、统计分析方法、浓度-效应关系、原始数据;数据使用规范主要考虑受试生物、测试终点和暴露场景与评价目标的相关性,以及生态风险评价和水质基准推导对数据精确性的要求。这些均可为我国从事生态风险评价和水质基准研究的工作人员提供有益借鉴,使数据筛选过程更加客观、统一,同时还可以作为毒理实验论文撰写依据,提高数据报道质量。     

砷浓度、形态及碳酸氢盐对蜈蚣草吸收砷的影响

为了探讨超富集植物蜈蚣草在处理高砷地下水方面的可行性,研究了水培条件下砷的浓度、形态和碳酸氢盐(HCO-3)对超富集植物蜈蚣草吸收砷的影响。实验中使用了浓度为0.1～100mg·L-1的As(III)和As(V)溶液。HCO-3处理中,HCO-3浓度范围为0.5～20mmol·L-1,As(III)或As(V)的浓度为5mg·L-1。结果表明,在水培条件下,蜈蚣草具有明显的耐高砷特征。当介质砷含量高达100mg·L-1时,砷的去除率可达到80%,且对As(III)的吸收效率高于As(V)。植物体内砷形态研究表明,蜈蚣草体内2种形态砷的含量与外源砷形态有一定的关系,As(V)处理条件下,植物体中的As(V)比例较As(III)处理高。高浓度的HCO-3(20mmol·L-1)处理对蜈蚣草地上部分生物量没有明显影响,但是抑制了地下部分的生长,并且对砷的吸收表现出明显的抑制作用。     

地下水硝酸盐污染生物修复中的亚硝态氮积累研究

针对地下水硝酸盐污染生物修复过程中出现的亚硝态氮积累问题,试验分析在以硝酸盐和亚硝酸盐为主要电子受体的两个体系中,硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的去除速率以及磷源对二者的影响,从而探究硝酸盐生物修复过程中亚硝态氮积累的因素。结果表明:在碳源不足的情况下,硝酸盐还原菌对碳源的竞争能力强于亚硝酸盐还原菌,此时将会出现亚硝酸盐的积累。碳源充足时,亚硝酸盐为主要电子受体的体系中亚硝酸盐氮的还原速率约为以硝酸盐为主要电子受体的体系中硝酸盐氮还原速率的1.7倍。磷浓度也是影响反硝化过程中亚硝酸盐积累的重要原因。在其他条件不变的情况下,添加磷源后,硝酸盐为主要电子受体的体系中硝酸盐氮的还原速率约为未添加时的1.16倍;亚硝酸盐为主要电子受体的体系中亚硝酸盐氮的还原速率约为未添加时的1.23倍。     

电化学氧化垃圾渗滤液生化出水过程中溶解性有机物形态及可生化性

以垃圾渗滤液生化出水为研究对象,利用Ti/RuO_2阳极和Cu-Zn阴极进行电化学氧化去除溶解性有机物机理研究.应用三维荧光光谱对垃圾渗滤液生化出水溶解性有机物组成、结构变化和官能团变化进行分析,并对反应过程中垃圾渗滤液生化出水可生化性变化进行研究.结果表明,垃圾渗滤液生化出水中溶解性有机物主要由类富里酸类物质、类胡敏酸类物质和可溶性微生物降解产物为主,类色氨酸类物质和类酪氨酸类物质含量较低;反应过程中溶解性有机物的腐殖化程度降低,芳香性减弱,苯环上连接的极性基团率先被氧化去除;Ti/RuO_2-Cu/Zn电化学氧化体系降解垃圾渗滤液生化出水有机物,主要依赖生成次氯酸的间接氧化作用.电化学氧化过程中垃圾渗滤液生化出水可生化性增强.     

云南断陷盆地高原面典型小流域土壤元素含量特征

岩溶断陷盆地是中国西南岩溶地区典型的生态脆弱区。其特殊的盆-山共存的地质分异构造制约着断陷盆地地貌演化过程和水土岩植的空间分异格局。为探明断陷盆地高原面土壤元素全量及有效态含量特征,以云南蒙自市断陷盆地高原面典型封闭落水洞小流域为研究对象,探讨了铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、钠(Na)、磷(P)、铝(Al)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、镉(Cd)、铅(Pb)等15种常量与微量土壤元素的含量及微量元素有效态含量特征。结果表明,(1)石漠化较为严重地区的元素全量和有效态含量均较为离散,这与石漠化区土壤空间异质性有较大关系;受裸露岩石的"聚集效应"影响,石漠化较严重地区元素全量和有效态含量平均值均较高。(2)pH值仅与Co和Pb的有效态含量呈正相关关系,与其他元素的相关关系不显著,这可能与土壤元素的溶解度随pH值上升而逐渐下降,而元素的固定和吸附却随土壤pH值的上升而增加有关。SOC和TN与9种微量元素的有效态含量之间的关系一致,除与Cr的有效态含量相关关系不显著之外,与其余8种元素的有效态含量之间均呈极显著正相关关系,这主要是因为微量元素能与有机化合物结合成分子量小、呈离子态、简单而可直接为植物所吸收的络合态。该研究结果可为阐明断陷盆地石漠化与地质环境分异协同演变的关系提供基础数据。