天山北坡经济带土壤重金属来源及污染评价

为定量识别与评价天山北坡经济带中奇台、吉木萨尔、阜康等地区土壤重金属来源与生态风险,对该区域171个表层土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg、As和Cd7种常见重金属的含量进行测定.运用统计学方法、主成分分析、正定矩阵因子分解（PMF）与潜在生态风险指数进行重金属污染程度评价以及来源分析.结果表明,研究区土壤Zn、Cu与Cr之外,Pb、Hg、As和Cd分别超过了新疆土壤背景值4.1、2.0、8.0和48.0倍;与国家土壤重金属风险筛选值相比,Zn、Cr和Hg浓度在安全范围内,Cu与Pb有少部分样点污染较严重,超出筛选值,As与Cd平均值分别超出筛选值的3.09倍与19.17倍.污染来源分析结果显示研究区土壤中的重金属元素主要来自于燃煤源、交通运输、大气降尘、农工业排放和自然因素.生态风险评价结果分析表明,Zn、Cu、Cr和Pb处于轻微风险状态;Cd处于极高风险水平;73.68%的Hg处于中等风险,18.71%处于高风险;43.86%的As生态风险处于中等风险,51.46%处于高风险.综合潜在生态指数介于472~2575.69,Cd对综合潜在生态指数贡献率达到了89.24%,其次是As与Hg,表明研究区Cd对土壤生态环境危害很大,As与Hg也需要特别引起重视.     

尾矿库重金属污染土壤电动-植物模拟修复方法研究

尾矿库重金属污染土壤的修复过程复杂且缓慢。为缩短修复周期,促进土壤修复技术的智能化和精细化发展,灵活运用电动修复+植物萃取法的机理与规律,建立修复变量评价指标体系,融合随机森林分类器和GRA模拟算法,建立土壤模拟修复GRA-RF模型,并进行了模拟修复与实验修复对比。结果表明:1）修复变量中电压梯度（0.092）重要度等级值最高,其后是电流大小（0.078）、土壤湿度（0.074）、通电时间（0.069）、土壤动态pH值（0.066）、电极间距（0.063）、电极布置方式（0.06）、添加剂种类（0.057）和电极材料（0.053）,其余变量等级值小于平均值。按照变量重要度次序改变修复变量大小,直到获得最优修复效果;2）8个修复样本的模拟修复效率高于实验修复效率,修复环境A1~A4的相对误差分别为2.22%、4.72%、8.75%和3.89%,B1~B4分别为9.91%、8.28%、6.74%和5.63%,环境A下Cd、Cu和Pb的修复效果优于环境B,而Zn的修复效果则相反;3）通过对比算法错误率,GRA-RF模型的修复效果优于Random-RF。该方法真实模拟了污染土壤强化修复过程,通过优化修复变量指标提高土壤修复效率,为制定和改进土壤修复方案提供了参考。     

基于微尺度技术精准评估2种覆盖剂对砷的钝化效果

为探究原位覆盖材料对表层沉积物砷（As）的钝化效果,选择可推广应用的锁磷剂（LMB）和增氧剂（CaO₂+CaCO₃）,通过室内培养实验,应用微电极技术和高分辨率平衡式间隙水采集技术（HR-Peeper）,研究覆盖材料对沉积物中砷（As）钝化的影响机制。实验设置锁磷剂组、增氧剂组和对照组共3个处理组,分为4个实验阶段（分别以加入覆盖剂后的第4,30,90,150天为节点）。结果表明:锁磷剂与增氧剂可有效去除沉积物中的As。锁磷剂覆盖最高可降低50.86%的溶解态As,影响深度可达到-100 mm,有效期150 d。增氧剂覆盖最高可降低55.52%的溶解态As,影响深度为-100 mm,90 d后效果减弱。锁磷剂与增氧剂覆盖显著降低了溶解态As的释放通量。锁磷剂上的镧离子对砷酸盐有很强的亲和力,可去除溶液中的砷酸盐。此外,锁磷剂和增氧剂增加了沉积物-水界面中的Eh值,使Fe （Ⅱ）被氧化成Fe （Ⅲ）,吸附As从而降低As浓度。此外,溶解态As与Fe （Ⅱ）在沉积物剖面上同步变化且显著正相关（P<0.001）,证实了Fe和As的耦合释放机制。研究结果可为淡水生态系统中As污染的控制和治理提供支撑。     

高空间分辨率环境数据库及其应用

高空间分辨率环境数据库的构建和应用对于解决日益突出的环境问题至关重要。高空间分辨率数据能够在精细尺度上体现研究对象的具体分布和特点,识别环境污染重点地区,有助于制定因地制宜的环境管控政策。国内外学者已构建大量的高分辨率环境数据库并将其应用于解决多种环境问题。然而,目前尚未有学者对高空间分辨率环境数据库的类型和应用进行系统性阐述。因此,从尺度和物质类型2个方面总结了常见的高空间分辨率环境数据库,并对这些数据集在排放源分析、环境影响评估和经济影响因素分析3个方面的应用进行疏理,并对未来研究提出了进一步提高分辨率、提高数据质量、拓宽应用研究范围的建议。     

机械厂遗留场地重金属污染特征及健康风险评价

以西南某机械厂遗留场地为研究对象,利用主成分分析法和克里金插值法分析了5种重金属(Ni、Pb、As、Co、V)的污染特征及来源,并在健康风险评价中引入蒙特卡罗模拟进行了不确定性分析。结果表明:研究区表层土壤中Ni、Pb、As和Co存在富集现象,V分布相对均匀。污染主要来源包括厂区内工业活动人为源、土壤母质自然源和周边工业活动大气沉降污染源。非致癌风险主要危害因子为As和Co,As为主要致癌因子。成人和儿童主要的暴露途径分别为皮肤接触和经口摄入。成人和儿童非致癌风险超过阈值的概率分别为11.60%和60.88%,致癌风险超过阈值的概率为4.36%和2.31%,对于成人和儿童最敏感参数分别为皮肤黏附系数和体重。研究结果可为重金属污染场地土壤风险管控或修复工作提供科学指导和技术支撑。     

壳聚糖改性沸石对多金属污染土壤稳定化处理效果及影响因素研究

以壳聚糖改性后的沸石作为稳定化材料,对实际污染土壤中铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)进行稳定化处理,采用扫描电子显微镜等表征手段及TCLP毒性浸出实验对改性材料物质组成及多金属稳定化效果进行分析,探究改性材料投加量、土壤含水率与pH对多金属污染土壤稳定效果的影响。结果表明:改性材料表面具有清晰的纤维状结构和均匀的突触状结构,且在结合能400 eV左右处增加了N1s的特征峰,证实壳聚糖已负载到沸石表面且硅酸钙粒子起到修饰作用;最大投加量为10%时,稳定化效果最好;随着含水率的增加,浸出浓度小幅增加,不同含水率下,Zn、Cd对Pb的稳定化无明显竞争;当土壤环境为弱酸碱或中性时,Zn、Cd对Pb的稳定化无竞争优势,但在强酸或强碱环境下,Zn、Cd竞争优势较强,从而抑制Pb的稳定化。此种新型、高效的土壤稳化材料可为多金属污染场地修复提供新的技术方案。     

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。     

基于建筑废弃物的轻石制备及其对重金属的吸附性能

利用废弃玻璃和水泥块制备一种新型轻石,研究了其对Cr3+、As3+、Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附效果及吸附竞争影响。采用吸附动力学模型、吸附等温模型和傅里叶红外光谱研究其吸附作用,并考察了轻石的循环使用性能。结果表明:轻石对Cr3+、As3+、Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附量分别为64,110,79,161,161 μg/mg;轻石吸附重金属主要与其表面的官能团和化学键有关,吸附过程更符合准二级动力学模型,吸附等温线均可由Langmuir和Freundlich模型较好模拟;当5种重金属共存时,吸附竞争性。5种重金属离子的去除率顺序为Cr3+＞Cu2+＞Zn2+＞As3+＞Pb2+;使用0.1 mol/L的HCl作为解吸剂,轻石经过6次循环使用后,5种重金属的去除率仍在50%以上,说明新型轻石具有良好的吸附性能和循环使用性能,所制备的新型轻石吸附剂符合当下"以废治废"的治理趋势,具有广阔的应用前景。     

城市绿地不同管理方式土壤重金属污染及生态风险评价

土壤重金属污染是威胁城市生态环境的关键问题,为探究城市绿地不同管理措施下土壤修复效果,以城市不同管理措施绿地土壤为研究对象,测定复垦土地不同管理措施土壤中的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb含量,并通过单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数、地质累积指数法、潜在生态风险评价法定量分析了不同管理方式下土壤重金属污染及生态风险程度。结果表明:1)不同管理方式下土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb含量均高于陕西省背景值,不同管理方式下土壤重金属含量顺序为自然生长＞灌溉＞施肥;2)各重金属含量随土壤深度增加的变化趋势为逐渐减小或先减小后增加,且在20~40 cm深度取得最小值;3)Cd是造成该地区生态风险的主要元素,为轻污染,且是污染程度最高的元素。灌溉和施肥措施对土壤重金属污染修复效果优于自然生长,合理布设城市绿地措施有利于城市绿地土壤重金属污染修复、城市生态环境质量改善。     

硫氨磷基阻滞剂对飞灰特性的影响及对二噁英的阻滞效果

阻滞剂技术由于操作简单、成本低和效率高等优点,被广泛应用于实际生活垃圾焚烧炉,逐渐成为控制二噁英生成的重要技术之一。选取某台典型循环流化床生活垃圾焚烧炉为研究对象,通过高精度给料设备向余热锅炉两侧喷射硫氨磷基阻滞剂,研究阻滞剂对飞灰物化特性影响及其对二噁英的阻滞效果。结果表明:硫氨磷基阻滞剂对飞灰中的PCDD/Fs有很好的阻滞效果,喷射阻滞剂后飞灰中PCDD/Fs毒性当量从2.31 ng I-TEQ/g降至0.23 ng I-TEQ/g,阻滞率达到90.0%;阻滞剂主要通过减少氯源、改变飞灰粒径及表面特性等实现飞灰中二噁英的高效阻滞。此外,阻滞剂对飞灰中部分重金属有一定的固化作用,其中对Pb固化效果最好,达到49.02%。该成果可为后续硫氨磷基阻滞剂的工业化应用提供技术支撑。