Occurrence and infection risk of waterborne pathogens in Wanzhou watershed of the Three Gorges Reservoir, China

The Three Gorges Reservoir (TGR), formed by China’s Yangtze Three Gorges Project, is the largest lake in the world, but there is too little information available about fecal contamination and waterborne pathogen impacts on this aquatic ecosystem. During two successive 1-year study periods (July 2009 to July 2011), the water quality in Wanzhou watershed of the TGR was tested with regard to the presence of fecal indicators and pathogens. According to Chinese and World Health Organization water quality standards, water quality in the mainstream was good but poor in backwater areas. Salmonella, Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), Giardia and Cryptosporidium were detected in the watershed. Prevalence and concentrations of the pathogens in the mainstream were lower than those in backwater areas. The estimated risk of infection with Salmonella, EHEC, Cryptosporidium, and Giardia per exposure event ranged from 2.9 × 10 -7 to 1.68 × 10-5 , 7.04 × 10-10 to 2.36 × 10-7 , 5.39 × 10-6 to 1.25 × 10-4 and 0 to 1.2 × 10-3 , respectively, for occupational divers and recreational swimmers exposed to the waters. The estimated risk of infection at exposure to the 95% upper confidence limit concentrations of Salmonella, Cryptosporidium and Giardia may be up to 2.62 × 10-5 , 2.55 × 10-4 and 2.86 × 10-3 , respectively. This study provides useful information for the residents, health care workers and managers to improve the safety of surface water and reduce the risk of fecal contamination in the TGR.     

利用稳定同位素202Hg稀释技术判定不同来源有机肥施用对外源汞在土壤中形态分布的影响

有机肥施入土壤后,是否会对土壤重金属的活性及植物吸收造成影响是人们关心的问题.本研究应用稳定同位素²⁰²Hg稀释技术,通过培养实验和改进的Tessier连续提取法,探索不同来源有机肥(秸秆、杨树叶、油枯、酒糟、猪粪、鸡粪)施用对外源汞在天津潮土中形态分布及有效性的影响.结果表明,在连续提取法中结合同位素²⁰²Hg稀释技术,通过同位素比值R_Hg(²⁰²Hg/²⁰⁰Hg)的变化对Hg进行形态分析,相比传统的对Hg形态直接进行含量测定,可以更精确直观地反映出Hg形态分布的变化.在潮土中加入外源²⁰²Hg和有机肥后,同位素比值R_Hg最为显著的变化集中在交换态(含水溶态)、胡敏酸结合态、富里酸结合态及有机质结合态,且不同来源有机肥对Hg形态的影响也主要集中在这部分形态,对碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态的影响较小.与未加入有机肥的对照处理相比,猪粪及鸡粪的施用使外源示踪²⁰²Hg显著向活性较强的交换态(含水溶态)、富里酸结合态转移,而在胡敏酸结合态中比例降低,下降幅度约为55%(猪粪)和58%(鸡粪).油枯及酒糟的施用,使外源示踪²⁰²Hg显著向活性较低的胡敏酸结合态转移,其同位素比值R_Hg分别增长了约90%(酒糟)和85%(油枯),而在活性较高的交换态(含水溶态)和富里酸结合态中分布比例降低.秸秆和杨树叶对于污染土壤Hg形态分布的影响并不显著.研究结果表明,不同来源的有机肥对Hg污染潮土中Hg的形态分布有显著影响,因此,在Hg污染农田土壤上施用有机肥料需要格外谨慎.     

Mercury transportation in soil via using gypsum from flue gas desulfurization unit in coal-fired power plant

The mercury flux in soils was investigated, which were amended by gypsums from flue gas desulphurization (FGD) units of coal- fired power plants. Studies have been carried out in confined greenhouses using FGD gypsum treated soils. Major research focus is uptakes of mercury by plants, and emission of mercury into the atmosphere under varying application rates of FGD gypsum, simulating rainfall irrigations, soils, and plants types. Higher FGD gypsum application rates generally led to higher mercury concentrations in the soils, the increased mercury emissions into the atmosphere, and the increased mercury contents in plants (especially in roots and leaves). Soil properties and plant species can play important roles in mercury transports. Some plants, such as tall fescue, were able to prevent mercury from atmospheric emission and infiltration in the soil. Mercury concentration in the stem of plants was found to be increased and then leveled off upon increasing FGD gypsum application. However, mercury in roots and leaves was generally increased upon increasing FGD gypsum application rates. Some mercury was likely absorbed by leaves of plants from emitted mercury in the atmosphere.     

水浴消解－原子荧光法同时测定污水处理厂污泥中的汞和砷

本文主要介绍了应用双道原子荧光光谱法,采用水浴消解法同时测定污水处理厂污泥中汞和砷的原理和过程。结果表明,该方法具有操作简单、快速省事、灵敏度高、准确度好、节省试剂等优点,是较好的测定方法。     

松花江上游夹皮沟金矿土壤与大气汞污染特征

在松花江上游夹皮沟金矿开采区内,混汞法提金工艺已使用180余年,导致严重的环境介质汞污染问题.为研究土壤和大气汞污染特征,使用塞曼效应汞分析仪(Zeeman RA915+)测定了大气汞含量,使用冷原子吸收分光光度法(GB/T17136-1997)测定了土壤汞含量,使用动态通量箱法测定了老金厂、二道沟、二道岔和夹皮沟镇小区四处土/气间汞交换通量;对土壤汞含量和大气汞含量进行了线性回归分析;并对土/气间汞交换通量与气象因子进行了相关性分析.结果表明:①区域大气汞含量均值为(71.08±38.22)ng.m-3.②区域土壤汞含量均值为(0.913 1±0.040 8)mg.kg-1;土壤汞含量与大气汞含量显著正相关.③各采样点土/气间汞交换通量为:老金厂(129.13±496.07)ng.(m2.h)-1,二道沟(98.64±43.96)ng.(m2.h)-1,二道岔(23.17±171.23)ng.(m2.h)-1,夹皮沟镇小区(7.12±46.33)ng.(m2.h)-1.④太阳辐射是老金厂、二道岔和夹皮沟镇小区土/气间汞交换通量主要影响因子,太阳辐射、大气温度和土壤温度共同控制二道沟土/气汞交换通量过程;地形条件的干扰,形成三类迥异的土/气间汞交换通量日变化特征形态.     

腐殖酸定向修饰Ce-Co铁基生物焦汞吸附机理

使用腐殖酸对铁基改性生物焦进行定向修饰,并借助固定床吸附装置考察改性后生物焦汞吸附性能,探究了不同腐殖酸负载量下的铁基改性生物焦的汞吸附能力.采用BET、XPS、FTIR表征手段,考察了定向修饰后生物焦的孔隙结构、表面元素价态及表面功能基团的组成,通过SEM扫描电镜探究生物焦微观形貌,并利用EDS能谱分析生物焦表面活性金属成分分布.结果表明,使用腐殖酸对铁基改性生物焦定向修饰后的生物焦汞脱除性能大幅提高,使用5%质量分数包裹后的生物焦汞脱除性能最高,3h单位累积汞吸附量为18025ng/g,相较于未被修饰的铁基改性生物焦汞吸附性能提高65%;负载腐殖酸后的生物焦以介孔为主,表面活性金属种类丰富,有利于单质汞的氧化;样品表面羧基、醇羟基等含氧官能团数量增加,定向修饰后生物焦表面出现大量氨基等利于重金属吸附的含氮官能团;定向修饰后的生物焦表面出现团聚现象,包裹量过高会将生物焦表面活性位点完全包裹,阻碍了氧化还原反应的进行,不利于汞的进一步氧化;汞在生物焦表面的吸附过程同时存在化学吸附与物理吸附.     

基于U-D分解卡尔曼滤波地下水污染源溯源辨识

采用基于U-D分解的卡尔曼滤波与非线性规划优化模型相结合,溯源辨识出地下水污染源的个数、位置与释放强度.基于一个假想例子,建立地下水污染质数值模拟模型,运用灵敏度分析筛选出对模型影响较大的参数作为模型中的随机变量.然后,应用基于U-D分解的卡尔曼滤波辨识出污染源的个数与位置.在此基础上建立辨识污染源释放强度的优化模型,应用克里格插值法建立地下水污染质运移数值模拟模型的替代模型,代替模拟模型,作为约束条件嵌入优化模型中,运用遗传算法求解优化模型辨识出地下水污染源源强.结果表明：采用基于U-D分解的卡尔曼滤波方法能够保证滤波的稳定性,有效识别出污染源的个数和位置;非线性规划优化模型,可以辨识出污染源释放强度.在优化模型的求解过程中,应用克里格方法建立模拟模型的替代模型嵌入优化模型,能在保证一定精度的情况下,大幅度减少计算负荷和计算时间.     

中国大气汞排放变化的社会经济影响因素

基于投入产出模型,从生产和最终需求角度计算了1997~2017年中国大气汞排放量;并结合结构分解分析方法,定量分析了各种社会经济因素对大气汞排放变化的相对贡献.结果表明：生产端大气汞排放较多的行业主要是水泥、石灰和石膏制造业（135t）、有色金属冶炼及压延加工业（86t）等重工业;消费端对大气汞排放贡献较多的行业主要是建筑业（219t）、汽车制造业（16t）等.各种社会经济因素对不同排放源和不同行业的相对贡献存在差异.人均最终需求水平提高是大气汞排放增加的最大驱动因素,其中,有色金属冶炼及压延加工业,电力、热力的生产和供应业,水泥、石灰和石膏制造业是其推动排放增加的主要行业.排放强度降低是大气汞排放减少的最大驱动因素,对有色金属冶炼及压延加工业,电力、热力的生产和供应业,水泥、石灰和石膏制造业的减排贡献最大.生产结构、最终需求行业结构和最终需求类别结构变化导致大气汞排放略有增加,但1997~2017年间因这3种结构性因素变化而减少汞排放的排放源和行业数量增多.根据研究结果,本文从生产全过程管控、优化社会经济结构等角度提出相关政策建议.     

汞污染地块风险全生命周期管控技术体系研究

风险全周期管理是推进汞污染地块风险管控,有效实现地块安全可控的重要方式.在《关于汞的水俣公约》全球履约背景下,为有效提升汞污染地块的风险预防与管控能力,该文对汞污染地块风险管控技术体系进行了深入研究.在深入分析污染地块健康风险全生命周期特征的基础上,围绕地块风险源头-暴露途径-环境受体3个核心风险要素,并结合国内外技术研发与工程示范经验,构建出适用于此类污染地块的风险全周期分类管控技术体系.该体系根据土壤与地下水风险管控标准评价地块污染水平,并结合地块敏感目标和暴露途径等暴露情景对地块进行分类管控决策.通过对工程修复、风险管控、制度控制等进行多技术有机耦合,可实现对汞污染地块全方位、多角度、系统化的风险管理,即在风险产生、风险发展与风险消褪的各个环节,分别施以源头预防、过程控制及长期管理措施,有效遏制地块新增风险的基础上,实现污染地块风险的安全可控.该技术体系存在如下特征:1)基于风险的管理决策可以反映地块管理的科学内涵;2)分类风险管控策略可以有效节约成本,实现最大的管控净效益;3)以全生命周期管理为基本理念,实现“源头-过程-末端”的全流程风险控制.     

硒和生物炭联合施用降低稻米甲基汞累积的研究

汞矿区土壤汞污染是造成水稻及其他作物中汞累积的主要原因,尤其是稻米中甲基汞的累积已成为当地居民甲基汞暴露的重要途径之一。本文针对含汞废水排放所造成的稻田汞污染情形,分别进行了模拟实验和盆栽试验,探究无机硒、生物炭、硒和生物炭联合施用对降低稻米甲基汞累积的作用效果。结果表明,无论向土壤中添加无机硒,还是生物炭,抑或是两者的组合均能有效降低土壤中甲基汞含量,且随着硒添加量的增加,其相应处理组土壤甲基汞含量不断降低。盆栽试验表明稻米中甲基汞含量因硒或生物炭的添加降低62%～73%（硒处理）、88%（生物炭处理）和90%～91%（硒+生物炭处理）,表明了硒和生物炭共同施用的作用效果要好于单独施用硒的作用效果。这种效果可能与生物炭降低了土壤中甲基汞的生物可利用性有关。总之,本研究为原位修复控制稻田汞污染风险提供了可能途径。