5种天然矿物修复铅污染沉积物的实验研究

以重金属离子Pb2+为研究对象,通过吸附解吸实验,研究了沸石、方解石、钾长石、钙基和钠基膨润土等5种天然矿物材料对水体中Pb2+的吸附固定效果,它们的吸附等温线都符合Langmuir等温吸附模型。结果表明试验所用方解石对Pb2+的饱和吸附量约为185mg/g,是其他几种材料的2～3倍,而且方解石对Pb2+具有明显的不可逆吸附现象,使得吸附后的Pb很难解析下来,说明方解石对水溶液中Pb2+的固定能力非常强。利用模拟自然水体性质的电解液对方解石吸附后Pb的生物有效性进行评价,结果表明被方解石固定后Pb的生物有效性非常低。最后结合方解石作为原位活性覆盖材料的经济可行性和生态风险性分析,说明方解石作为重金属污染沉积物修复的原位活性覆盖材料具有较强的实际可操作性,为后继的重金属污染沉积物的原位活性覆盖技术提供理论支持。     

内陆输送过程中沙尘单颗粒类型及其非均相反应

采用单颗粒分析方法对2004 年2~3 月发生在北京的3 次沙尘暴的样品中沙尘颗粒物的化学成分进行了测定.3 次沙尘暴的反向轨迹图显示,它们主要来自于中国北部、西北部和蒙古的戈壁沙漠地区,且这些沙尘颗粒主要通过高空长距离输送到下游区域.使用带能谱的扫描电镜对481 个沙尘颗粒进行分析,并根据成分特征,把这些沙尘颗粒划分为8 种类型,主要类型有“富Si”、“富Ca”、“富S”、“富Fe”.将北京样品分析结果与呼和浩特、塔克拉玛干和敦煌的结果进行对比,结果显示,长距离输送的沙尘颗粒表面发生了SO₂ 的非均相化学反应,导致部分颗粒局部的表面发生化学修改作用,且“富Ca”的碱性矿物为非均相化学反应提供了更有利的反应界面.     

中国内陆流域地表水体光电化学特征研究

太阳辐射是自然界中最主要的能量来源.目前人们对自然界利用太阳能途径的认识主要集中于具有生物光采集系统(如叶绿体)的光合作用,而对于非生物光采集系统是否广泛存在于地表水体中仍不清楚.本研究通过测定全国范围内151个地表水样光生电子的能力,绘制了中国内陆流域地表水体光电化学特征图谱.通过利用XPS、XRD和EEM等手段表征水样悬浮态和溶解态物质组成,揭示了地表水体光电化学活性来源及其影响因素.结果显示,我国地表水体普遍存在光电化学活性.按生物质换算,我国地表水体光生电子每年可转化生物质当量约为1.4×10³～1.1×10⁴万t葡萄糖,相当于光合作用固碳总量的0.51%～4.02%.地表水体的光电流大小与光强和光敏物质浓度呈正相关,相关系数分别达到0.99和0.99.水体的光电化学活性主要来源于悬浮态物质,其贡献度大于60%,与含Ti或含S的半导体矿物丰度呈正相关;而溶解态物质贡献较小(<40%),其光电化学成分主要为溶解性有机质,并与腐殖酸类或富里酸类物质浓度呈正相关.本研究为自然界微生物光电能营养作用的发生提供线索,同时也为量化自然地表水...     

福州地区垃圾焚烧飞灰中矿物组分和重金属污染特征

采集福州某焚烧发电厂飞灰,分析和对比不同地区矿物组分和重金属污染特征。结果表明:此飞灰主要矿物组分除CaCO₃和SiO₂外,还包含可溶性氯盐(NaCl、KCl)和不可溶氯盐(AlOCl)。重金属总量顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cd＞Cr＞Ni。与全国不同地区的飞灰一致,Zn和Pb总量均较高;Pb超出GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染物控制标准》的浸出毒性标准限值。形态分析结果表明,Cd(83.3%)和Cu(66.2%)的不稳定态占比高,Zn(47.0%)和 Pb(36.6%)的不稳定态也具有一定占比。相比于短期浸出和浸提剂种类(纯水、醋酸和盐酸),5 mol/L盐酸长时间重金属浸出效果显著,Zn和Pb浸出浓度明显增强,且Zn最大;受形态和总量影响,Cu、Cd、Cr和Ni浸出浓度相对较低。因此,飞灰长期堆积在环境中仍具有较高的潜在风险。不同区域飞灰的矿物相及其重金属污染特征存在一定普遍规律,并具有地域特征。该研究成果可为后期飞灰固定稳定化方法提供数据支撑。     

矿物掺合料混凝土的性能与环境效益综合评价方法

混凝土是建筑工程和海岸工程中使用量最大、应用范围最广的建筑材料。将矿物掺合料作为辅助胶凝材料加入混凝土中,既能废物利用提高环境效益,还可以提升混凝土的部分性能。为准确评估矿物掺合料混凝土安全性、耐久性和环境友好性,提出了一种矿物掺合料混凝土综合评价方法。基于环境影响生命周期评估(LCA)理论,通过实景数据与资料调研建立了粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、煤矸石粉、赤泥、玻璃粉5种矿物掺合料的环境影响清单和矿物掺合料混凝土对于7种环境影响指标的计算方法。采用社会支付意愿法(WTP),以环境保护税、资源税为框架,将不同环境影响指标统一货币化,并结合混凝土的强度和耐久性指标提出矿物掺合料混凝土的性能与环境效益综合评价方法,以期为发展环境友好高性能混凝土提供定量评价依据。     

城市表土磁学特征对污染源的指示

分析徐州市城市表层土壤样品的磁学参数(磁化率、频率磁化率、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁磁化率、热磁曲线和磁滞回线)变化特征,结果表明,徐州城市表土主要由单畴(SD)和多畴(MD)的亚铁磁性矿物控制,但也存在一定量的赤铁矿。人类活动导致徐州城市表土磁化率显著增加,交通区、居民区、绿地区的平均磁化率分别为:273.06×10~(-8)、111.02×10~(-8)和65.24×10~(-8)m~3/kg。交通运输是市中心交通区和居民区表土磁化率增加的主要来源,工业区附近道路表土中磁性矿物浓度大于远离工业区的交通道路和居民区,绿地区磁性矿物浓度较低。     

磷灰石在废水治理中的应用

由于具有特殊的晶体化学特点,天然磷灰石可以作为一种新型环境功能矿物材料用于对含重金属废水的处理。对Cd^2 ,Pb^2 ,Fe^2 ,[UO2]^2 ,Cu^2 ,Zn^2 ,Cr^6 ,和Hg^2 等离子的吸附实验结果表明,磷灰石对绝大多数重金属离子去除效果很好。在室温和pH为3、作用时间为60min的实验条件下,Pb^2 去除率可达99．4％,饱和吸附容量超过1100mg/g。主要的去除机理包括吸附、表面络合、溶解－沉淀以及重金属离子与晶格中之间的离子交换作用。一般而言,被吸附的重金属离子可固化在晶格中而不出现解吸,因此不会产生二次污染。影响去除效果的因素包括磷矿石的类型、磷灰石的矿物成分、介质pH值、温度、吸附时间、离子的初始浓度、样品的粒度和用量等。通常,羟基磷灰石的效果优于氟磷灰石的,硅质磷块岩的效果优于钙质磷块岩的,结构碳酸根的存在能量增加比表面积从而增加反应活性。对于不同离子,最佳pH值条件不同。温度的升高有利于反应的快速进行,但一般地说60－180min即可达到平衡。     

黏土矿物复合材料固化电解锰渣中Mn的研究

该文对黏土矿物基础材料进行改性,并优选黏土矿物改性材料与腐殖酸钠、酚醛树脂进行复合,制备出黏土矿物复合材料,探究不同黏土矿物材料对电解锰渣中Mn的固化效果以及它们在水相中的Mn²⁺吸附特性。在黏土矿物材料添加量为10%时,高岭土、蒙脱石和伊利石对锰渣中Mn的固化效率最高仅为24.5%;对黏土矿物基础材料进行亚硫酸钠或硝酸改性后,固化效率可提高到38.1%;将黏土矿物改性材料与腐殖酸钠、酚醛树脂复合制备的材料施加到电解锰渣后,Mn固化效率最高可达67.1%,相比黏土矿物改性材料的固化效率有明显的提升。吸附实验表明,相比Freundlich吸附模型,黏土矿物复合材料对Mn²⁺的吸附特征与Langmuir吸附模型的特征更加匹配,且Mn²⁺饱和吸附量达到14.458 mg/g,明显优于腐殖酸类材料。     

Improved source assessment of Si, Al and related mineral components to PM10 based on a daily sampling procedure

Samples obtained from an industrialized valley in the East Alpine region were collected daily for a half year and analyzed using X-ray fluorescence to examine the elements Si,Al,Fe,Ca,Mg,Na,K,Zn,P,S and Cl.Some factors affecting the changes of these elements were considered,including time,elemental correlations,weekday,weekend and seasonal changes.Diagnostic analysis provided an insight into a decoupling behavior that occursin siliceous and carbonates minerals.A decrease in Si and Al and an increase in carbonates,Na,K,Zn and P were observed during the cold season.However,a consistently high correlation of Si and Al was observed in all seasons.It was established that such high levels originated from street surface abrasion.The increase in variability and absolute levels of carbonates during the cold season was demonstrated by adding carbonates to the street surface as gritting material to increase the grip on snowy surfaces.A marked increase in Na and Cl was observed in winter which may have been caused by thaw salt that is widely used in winter in Austria.This was associated with a significant increase in K,Zn,and P in the cold season that was the result of domestic space heating with wood.PM10 levels in December were 12 μg/m3 and were higher than levels detected in July.It was established that such high levels originated from mineral oxides,wood smoke,and inorganic ionic material(s).     

氧化铁矿物在微波修复多环芳烃污染土壤中的作用机制

多环芳烃(PAHs)是焦化污染场地中常见的污染物. 微波修复具有加热均匀、能耗低、耗时短的特点,在土壤修复中有较好的应用前景. 该研究选择氧化铁矿物含量低的污染土壤作为试验对象,分别添加10%的针铁矿、赤铁矿和磁铁矿,对添加前后土壤的吸波性能、升温特性及PAHs去除率进行研究,评价氧化铁矿物在微波修复PAHs污染土壤中的作用. 结果表明:土壤中加入氧化铁矿物能够改善其吸波性能,提高复介电常数、复磁导率的实部值和复磁导率的虚部值,最大增幅分别为31.79%、12.24%和73.91%. 氧化铁矿物的加入使得土壤产生自由基,促进土壤极化现象,增强吸波能力. 氧化铁矿物还能够改善土壤的升温特性,当微波功率为600 W时,添加了针铁矿、赤铁矿、磁铁矿的土壤所达到的最高温度分别是原土壤的1.23、1.10和1.07倍. 随着温度的升高,PAHs去除率随之升高,分别是原土壤的1.45、1.31和1.48倍. 研究显示,氧化铁矿物的添加能够提高微波修复PAHs的效能.