神木煤矿区土壤重金属污染特征研究

通过对神府煤田开采区3个煤矿区周围土壤Cu、Cd、Cr、Mn、Ni质量分数进行测定及分析,评价了煤田开采对周围土壤的污染程度。结果表明,长期的煤炭资源开发、运输等活动,已导致周围土壤受到重金属不同程度的累积性污染,土壤中Cd、Ni质量分数高于陕西省土壤背景值,且Cd污染程度较高,Ni污染程度较低,而Cu、Cr、Mn基本不受污染。3个煤矿表层土壤各重金属元素质量分数均表现出污染区大于对照区,但这种变化幅度存在一定差异;Cu、Cr、Mn 3种重金属元素虽没有超出背景值,但已表现出一定程度的累积;煤矿周围土壤重金属污染受到开采年限、土壤质地、风向等因素的影响。3个煤矿污染区土壤剖面样品中,5种重金属元素质量分数基本上随着土壤深度的增加呈现降低的趋势,且这种趋势具有波动性。     

不同农作物秸秆原料制备生物炭特性及重金属浸出行为

采用水稻秆、大豆秆、小麦秆和玉米秆为原料在550℃缺氧条件下制备生物炭,考察不同原料生物炭理化性质及热解后重金属(Cr﹑Ni、 Cu﹑As﹑Cd和Pb)迁移转化特征,及其在不同浸出液中的浸出行为.结果表明,4种原料制备的生物炭的理化特性和元素组成基本一致,其中玉米秆生物炭微孔体积(0.006 cm³·g^-1)和比表面积(110.120 m²·g^-1)低于其他原料生物炭.秸秆热解后重金属(除Cd外)含量增加了14.04%～410.81%,且大部分重金属(除Cd和Pb外)化学形态由不稳定态(弱酸提取态和可还原态)向稳定态(可氧化态和残渣态)转化.制备的生物炭中的重金属在超纯水和缓冲盐溶液中无浸出或浸出量较少,在乙酸溶液和腐殖酸溶液中浸出量较高.其中Cu在乙酸溶液中浸出量较高,为2.601～4.224 mg·kg^-1,As在腐殖酸溶液中浸出量较高,介于0.074～0.166 mg·kg^-1.热解后,各种重金属的环境质量指数(PI_i)和内梅罗...     

黑臭水体治理Ⅰ：水体氧状态对沉积物中重金属形态及生物有效性的影响

黑臭水体治理会逐步恢复上覆水中溶解氧浓度,基于这一过程构建了室内模拟装置,模拟上覆水不同氧状态,探究由此引发的氧化还原体系变化,及6种重金属元素(Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb)的形态和生物有效性变化.结果表明,上覆水氧化还原电位为-109.60～+136.40 mV,主要受铁锰体系控制,好氧和厌氧阶段沉积物氧化还原电位分别为-160.40～-116.40 mV和-370.10～-250.30 mV,分别由铁锰体系和硫体系控制.上覆水中溶解氧浓度上升会引起沉积物中有效态S和Fe减少,上覆水和浅层沉积物中有效态Mn减少,而有效态Fe和Mn浓度在溶解氧浓度降低后会逐步升高,说明上覆水氧状态改变能触动上覆水和沉积物中氧化还原体系变化.但上覆水氧状态改变不足以引起上覆水和沉积物中重金属总量变化(除Sb),上覆水中Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb总量分别为0.94～1.69、2.23～3.06、0.62～1.43、0.48～0.98、0.89～5.64、0.14～0.26μg·L^-1,沉积物中分别为17.74～18.65、26.82～29.45、54.64～57.33...     

某燃煤电厂周边农田土壤重金属污染特征及源解析

为探究某燃煤电厂污染物排放中重金属对周边农田土壤环境的影响,采用辐射环形法,以电厂烟囱为中心,布设31个农田土壤采样点.使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定土壤中10种重金属含量,分析土壤中重金属含量特征及潜在生态风险,基于地统计空间插值和AERMOD扩散模型对重金属空间分异情况和污染特征进行探究,并运用PMF受体模型对重金属进行源解析.结果表明：①燃煤电厂周边农田土壤重金属ω（Pb）、ω（Mn）、ω（Zn）、ω（Cr）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（As）、ω（Co）、ω（Hg）和ω（Cd）的平均值分别为414.46、286.38、155.22、69.54、55.77、53.48、31.73、19.86、0.78和0.71 mg·kg^-1,其中Hg、Pb、Cd、As、Zn、Cu、Co、Cr和Ni的含量均超过陕西省土壤背景值,分别为背景值的26、19.36、7.88、2.83、2.23、2.49、1.87、1.11和1.93倍,元素Cd、Cr、Ni和Zn的高值区出现在电厂西北方向.②燃煤电厂周边农田土壤重金属潜在生态风险指数（RI）的均值为714.53,整体处于很强的生态风险水平,并在千河火车站、石油天然气公司附近出现高值富集区,Hg元素的单项潜在生态风险指数（E_i）为520.92,处于极强的生态风险水平.③燃煤电厂周边农田土壤重金属主要来源为煤炭燃烧的降尘源（32.16%）、工农业活动源（19.78%）、自然源（26.25%）和交通源（21.81%）.土壤重金属含量较高值均分布在距电厂1~2 km范围内,重金属含量在距离电厂1 km范围内较小,在1~2 km范围逐渐增大,大于2 km后又呈逐渐减小趋势.研究得出的电厂周边农田土壤重金属空间分异情况及富集特征,可为开展土壤污染治理提供理论及数据支撑.     

基于PMF模型的九龙江流域农田土壤重金属来源解析

选取九龙江流域农田土壤为研究对象,运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和原子荧光光谱(AFS)测定了土壤中重金属含量,通过正定矩阵因子分析模型(PMF)解析农田土壤中重金属的主要来源.结果表明,研究区域农田土壤中大部分金属相对福建省土壤环境背景值已存在一定程度的富集,部分土壤中Cd、Zn、Pb和Cu含量超过农用地土壤污染风险筛选值(GB15618-2018),且各金属在研究区不同区域(北溪流域、西溪流域和河口区)分布存在中等变异.Cr、Ni、Cu、Zn和Cd的含量在北溪流域的龙岩区域较高,Pb的含量在西溪流域较高,而Co、Hg和As的含量在河口区域较高.正定矩阵因子分析模型(PMF)得出的源成分谱和源贡献率具有非负性质,土壤中重金属实测值与模型预测值拟合曲线呈现较好相关性,结果相对合理,能满足研究需要.正定矩阵因子分析模型(PMF)解析得出:研究区农田土壤中重金属主要来源有自然源、农业活动、燃煤释放和工业活动,其对农田土壤中重金属的综合贡献率分别为37. 0%、26. 7%、17. 6%和18. 7%.     

三峡库区支流汝溪河沉积物重金属空间分布及生态风险

为了解三峡库区支流沉积物重金属空间分布、来源及生物毒害效应,选择典型入库支流汝溪河,分4个区域12个采样点采集沉积物柱状样和沿岸土壤样品,分析了Cr、 Ni、 Cu、 Mn、 Zn、 Cd、 Pb和Hg这8种重金属的空间和垂向分布特征.结果表明,沉积物中Cr、 Ni、 Cu、 Mn、 Zn、 Cd、 Pb、 Hg平均含量分别为(79.60±11.87)mg·kg~(-1)、(41.340±4.999)mg·kg~(-1)、(32.69±8.70)mg·kg~(-1)、(823.34±125.76)mg·kg~(-1)、(122.11±22.82)mg·kg~(-1)、(0.393±0.140)mg·kg~(-1)、(29.122±6.811)mg·kg~(-1)和(74.84±39.50)μg·kg~(-1), 8种重金属含量均超过长江水系沉积物背景值,空间上总体表现为受汝溪场镇生活影响河段回水区自然河段,回水区河道沿岸沉积物及土壤中重金属含量均远低于沉积物中,说明河道沿岸沉积物和土壤并不是汝溪河回水区沉积物重金属的主要污染来源.在垂向分布上,受汝溪场镇生活影响河段重金属(除Pb外)含量最大值均出现在8cm处,而自然河段和回水区重金属含量随深度的增加呈下降的趋势.除Ni外,其他几种重金属之间具有显著相关(P0.01),说明汝溪河重金属存在一定的同源性.地累积指数评价得出汝溪河整体呈现Cd和Zn的轻度至偏中度污染.生物毒性效应评价得出,Ni有10%～75%可能对生物造成毒害效应,Cd、 Zn、 Hg、 Cu、 Pb和Cr有10%的可能会出现生物毒害效应.综合效应系数表明汝溪河沉积物重金属的生物毒害风险为低级至中低级.     

不同构型富氮生物炭对Pb (II)和Cr (VI)的作用机制

为了明确不同构型富氮生物炭对重金属的作用机理,本研究以玉米秸秆为生物质,通过尿素改性结合高温热解制备了3种不同氮构型的富氮生物炭（以吡咯氮为主的Pr-NBC、吡啶氮为主的Pd-NBC和石墨氮为主的Gp-NBC）,考察其对典型重金属的作用行为.吸附动力学和吸附等温线等实验结果显示：富氮生物炭对Pb （II）和Cr （VI）的吸附均以化学吸附为主,且存在明显的差异;对Pb （II）的吸附容量与溶液离子强度成正比,吸附可能以形成内层络合物为主,对Cr （VI）的作用则包含吸附和还原两个过程;对两种重金属的吸附容量受pH影响较大,静电吸引作用可能是主要驱动力.吸附前后的材料表征显示：富氮生物炭主要通过静电吸引作用、阳离子交换、沉淀作用和阳离子-π键作用吸附Pb （II）,通过静电吸引作用吸附Cr （VI）,同时能将Cr （VI）还原为Cr （III）.不同构型氮与重金属作用机理存在差异,其中,石墨氮主要通过与Pb （II）形成阳离子-π键作用促进吸附,吡咯氮和吡啶氮具有还原性,可将Cr （VI）转化为Cr （III）,实现减毒.因此,在考察自然环境中富氮生物炭对重金属的作用机制时,应当充分考虑氮构型的影响.     

抚河南昌段重金属空间分布特征及来源分析

为分析抚河南昌段流域水体中重金属空间分布特征及可能来源,2019年08月在抚河南昌段共采集了23个地表水样及8个地下水样,对水体中的重金属V、Mn、Ba、Fe、Sr、Zn及类金属元素As进行了测定.结果表明,水体中不同重金属空间分布特征总体趋势一致,即中下游地区高于上游地区,污染特征空间差异性为中等及以上.地表水中V、Fe、Mn的平均浓度超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）集中式生活饮用水特定项目标准限值;地下水中类金属元素As平均浓度超过《地下水质量标准》（GBT14848-2017）Ⅲ类水质标准.多元统计分析表明Sr、Ba、Mn可能主要来源于人类生产、生活污染物的排放,Fe、V、Zn可能主要来源于农业渔业及交通污染,类金属元素As主要来源于沿岸及河流底部淤泥及岩石碎屑.     

氯化剂对超细颗粒物与重金属共生成特性的影响

以循环流化床反应器为实验平台,研究了焚烧温度为850℃下添加剂（NH₄Cl和KCl）对超细颗粒物与重金属共生成特性的影响.结果表明：NH₄Cl和KCl的存在均会降低超细颗粒物的数量浓度,但KCl的效果更佳,发挥的是阶梯式或者协同式作用.此外,添加比例为3%时对超细颗粒物数量浓度的降低最为明显.重金属Cr,Mn,Ni主要通过夹带方式形成超细颗粒物;而重金属Pb,Cu,Zn则主要通过蒸发、冷凝和吸附方式累积在超细颗粒物中.无机氯在焚烧过程中可以作为颗粒之间良好的粘合剂,促进超细颗粒物之间的成长和团聚,同时促进其表面形态的生长.此外,K的存在会促进细模态颗粒物之间的凝聚成长,使得细模态颗粒物的峰值增大,而NH₄⁺的存在会降低粗模态颗粒物的峰值.本研究可为污泥等废物热处理过程中重金属与超细颗粒物的协同控制提供借鉴.     

Co-metabolic and biochar-promoted biodegradation of mixed PAHs by highly efficient microbial consortium QY1

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), typical representatives of the persistent organic pollutants (POPs), have become ubiquitous in the environment. In this study, a novel microbial consortium QY1 that performed outstanding PAHs-degrading capacity has been enriched. The degradation characteristics of single and mixed PAHs treated with QY1 were studied, and the effect of biochar on biodegradation of mixed PAHs and the potential of biochar in PAHs-heavy metal combined pollution bioremediation were also investigated. Results showed that, in single substrate system, QY1 degraded 94.5% of 500 mg/L phenanthrene (PHE) and 17.8% of 10 mg/L pyrene (PYR) after 7 days, while in PHE-PYR mixture system, the biodegradation efficiencies of PHE (500 mg/L) and PYR (10 mg/L) reached 94.0% and 96.2%, respectively, since PHE served as co-metabolic substrate to have significantly improved PYR biodegradation. Notably, with the cooperation of biochar, the biodegradations of PHE and PYR were greatly accelerated. Further, biochar could reduce the adverse impact of heavy metals (Cd²⁺, Cu²⁺, Cr₂O₇^2?) on PYR biodegradation remarkably. The sequencing analysis revealed that Methylobacterium, Burkholderia and Stenotrophomonas were the dominant genera of QY1 in almost all treatments, indicating that these genera might play key roles in PAHs biodegradation. Overall, this study provided new insights into the efficient bioremediation of PAHs-contaminated site.