实现绿色清洁经济必须引起足够的国际重视

2008年世界环境日的主题是"改变传统观念,推行低碳经济".如果我们要在全球范围内实现绿色清洁经济、大幅减少低效矿物燃料使用、开发新型可再生能源的目标,必须引起足够的国际重视.     

改性黏土矿物修复重金属污染底泥的稳定化试验研究

为控制河流污染底泥中重金属的迁移和生物有效性,将膨润土、硅藻土和海泡石分别进行改性得到有机膨润土、Mn-硅藻土和酸改性海泡石,按照10%的比例添加至污染河流底泥中,进行稳定化实验。结果表明:在2种浸提剂作用下,有机膨润土和酸改性海泡石对Cu、Pb、Cr的释放皆具有抑制效果,Mn-硅藻土对Pb和Cr的释放皆具有一定控制作用。重金属形态分布结果显示,3种稳定化剂对Pb具有良好的修复效果,分别使其稳定态增加92.85%、75.62%、71.02%,提升了Pb的稳定性;有机膨润土和酸改性海泡石使弱酸提取态Cu降低了39.05%和10.35%,Mn-硅藻土和酸改性海泡石则对含Cr底泥具有一定修复作用,使其不稳定态降低了22.25%和35.71%,二者的生物有效性均得到控制。     

模拟土壤团聚体中金属离子的吸附-还原解吸

通过高分子水凝胶包裹技术,研究了不同的团聚体模拟体系中金属离子的吸附-生物还原解吸机制。结果表明:无定形铁矿物模拟团聚体对于金属离子的吸附量高于针铁矿模拟团聚体,且交联密度1.0%包裹组金属离子吸附量小于0.3%包裹组。在希瓦氏菌的作用下,凝胶包裹的铁矿物体系中亚铁浓度先升高后下降,而铁矿物上吸附的Cu2+和Mn2+则随着生物还原作用而解吸释放;针铁矿组的解吸量低于无定形铁矿物,而交联密度高的1.0%包裹组金属离子解吸量高于0.3%包裹组。在凝胶包裹的水稻土团聚体体系中,生物还原作用同样会引起铜/镍/钴/锰离子的溶出,从而影响土壤环境中重金属污染的迁移转化。     

施氏矿物协同Cu（II）活化过硫酸盐去除水中土霉素的效果

畜禽粪污排放致使水体遭受土霉素（OTC）及重金属污染已成为环境领域的热点问题.本研究考察了施氏矿物协同Cu（II）活化过硫酸盐去除水中OTC的效果及施氏矿物循环利用效果.结果表明,在施氏矿物（Sch）加入量为0.8 g·L^-1,过硫酸钠（PS）浓度为180 μmol·L^-1,Cu（II）浓度为40 mmol·L^-1的条件下作用3 h,水中OTC（60 μmol·L^-1）去除率为74.3%.当用100 W功率紫外灯照射OTC+Cu（II）+PS+Sch处理体系,OTC在3 h时的去除率为98.5%,TOC去除率达到78.2%.施氏矿物循环第4批与首批结果相比较,体系OTC与TOC去除率无明显差异,OTC+ Cu（II）+PS+Sch体系在暗反应条件下首批与循环利用第4批对OTC的去除率分别为74.3%、78.4%,相应TOC的去除率分别为39.1%、39.8%;当用100 W功率紫外灯照射该体系,首批与循环第4批对OTC的去除率分别为98.5%、98.6%,相应TOC的去除率分别为78.2%、80.7%.本研究结果可为含有抗生素及铜离子废水的高级氧化处理提供一定的参数支撑.     

3种填料A.ferrooxidans挂膜效果及对模拟酸性矿山废水中Fe2+生物矿化能力比较

氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）介导的生物矿化方法可促使酸性矿山废水（Acid Mine Drainage,AMD）中Fe离子向次生铁矿物转变. 采用固定化的方式来提高A.ferrooxidans密度有助于强化Fe²⁺的生物矿化能力.选取流化床19孔填料、弹性填料、悬浮球填料作为挂膜对象, 通过多批次的连续培养来考察3种填料的A.ferrooxidans挂膜能力及稳定挂膜所需周期,继而比较3种挂膜填料对模拟AMD中Fe²⁺的生物矿化能力,并估算A.ferrooxidans有效生物量.结果表明,3种填料（5.00 g）的A.ferrooxidans挂膜能力依次为弹性填料（1.76 g）＞流化床19孔填料（0.90 g）＞悬浮球填料（0.78 g）（干重）,且挂膜启动至稳定状态至少需要4批次.X射线衍射分析（X-ray diffraction,XRD）表明,3种填料表面 含矿生物膜均为施氏矿物和黄钾铁矾的混合物.以游离态A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化速率作为参比,估算出流化床19孔填料、弹性填料、悬浮球填料生物膜中A.ferrooxidans有效生物量依次为1.67×10⁸、8.52×10⁸、1.92×10⁸ cells·g^-1 （干基）.研究还发现,等同Fe²⁺生物氧化速率下, A.ferrooxidans挂膜填料比游离态A.ferrooxidans具有更强的AMD矿化驱动能力.     

铁基硅盐对土壤环境镉砷赋存形态及转化影响

为探明铁基硅盐对土壤镉砷赋存形态影响及各形态间转化规律,采用室内长期淹水培养吸附实验,研究不同比例铁硅材料对土壤离子态镉砷活性影响;筛选适宜铁基硅盐(FS)配比同时添加腐殖酸(FSC)和金属氧化物(FSCa),明确复配处理土壤中镉砷分级形态转化程度.结果显示,铁:硅比值增加10%,土壤pH值平均降低0.35;F₂-S₈处理土壤离子态镉降幅71%;F₁₀-S₀处理土壤离子态砷降低59.9%,离子态镉砷含量与硅酸盐-铁盐施用量互呈反比;处理F₄-S₆和F₆-S₄之间镉、砷钝化率产生交点,约为25%~30%.土壤中镉主要以可溶态为主,占比58%;砷主要以铁铝氧化态和钙结合态为主,占比40%和23%.铁硅比例为5:5或5.5:4.5左右复配能有效将铝结合态砷和铁铝氧化态砷转变为钙结合态砷和残渣态砷,可溶态镉转化为碳酸盐结合态镉以及铁锰氧化态镉,同步降低土壤中镉砷的活性.     

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。     

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。     

异丙甲草胺在氧化铝界面的亲核置换转化动力学及其影响因素

采用批处理实验的方法研究γ-Al2O3界面上亲核试剂硫化钠作用下异丙甲草胺的转化动力学及其影响因素。结果表明,硫化钠作为一种亲核试剂,能促使异丙甲草胺发生亲核置换转化,且可以进一步提高异丙甲草胺在氧化铝多相反应体系中的转化速率。结果还表明,随着硫化钠浓度的升高,异丙甲草胺降解动力学常数k值也相应增加(当硫化钠浓度为5 mmol·L 1时,k值为0.043 h 1;而当硫化钠的浓度为100 mmol·L 1时,k值上升到0.974 h 1),以速率常数k值与硫化钠初始浓度作图,发现速率常数k与硫化钠浓度成正相关线性关系,其相关系数达到0.985;多相体系中反应溶液的pH会影响异丙甲草胺的转化速率,在含有10 mmol·L 1硫化钠的γ-Al2O3体系中(温度为25℃),溶液pH值由6.0上升到10.0,异丙甲草胺降解动力学常数k由0.046上升到0.195 h 1;异丙甲草胺的转化速率与多相体系中的反应温度呈显著正相关关系,转化速率取决于体系的反应温度,温度越高,转化速率越大;热力学Arrhenius经验式求得异丙甲草胺的活化能Ea=49.9 kJ.mol 1。转化速率与温度的关系为:lnk=6.005 4×103/T+17.868。