水泥窑共处置废白土的环境效益分析

以废白土为研究对象,应用生命周期评价法(LCA)对水泥窑共处置和焚烧炉处置系统3个类别的环境影响[人类健康(HH)、生态系统质量(EQ)和资源(R)]进行研究和对比分析.结果表明,水泥窑共处置废白土有利于环境的可持续发展,焚烧炉处置对环境的影响较大.水泥窑共处置和焚烧炉处置功能单位废白土的总环境负荷分别为-1.03,0.273Pt,前者的环境负荷比后者减少了477%,相应各指标的减少率为:HH 413%, EQ 479%, R 36.9%. EQ在2种处置方式的LCA中均为最敏感的影响指标.水泥窑系统中,避免了贡献率占97%以上的矿山开采阶段的环境影响,是降低整个系统环境影响的关键环节;焚烧炉系统中,电力消耗是造成环境破坏的重要阶段,对各影响指标都有很高的贡献率.二 、苯、重金属的排放是水泥窑共处置废白土的主要影响因子;粉尘和重金属排放对焚烧处置系统的影响较大.     

可吸入性超细石英粉尘在模拟人体体液中溶解特性

为研究石英颗粒被吸入人体后在体内的溶解行为,以Gamble溶液模拟人体体液环境,研究了粒径中值d50为2.8μm的石英粉尘在3个酸度的Gamble溶液中溶解特性.结果表明,石英颗粒中Si的溶出量随溶解时间的延长,不断增大,但在较强的酸性环境下,存在一定程度的溶解抑制.SEM观察发现,超细石英颗粒在Gamble溶液中表面被溶蚀,表面和边壁均出现了不同程度的凹蚀、脱皮现象,但颗粒内部溶蚀现象不明显.FTIR结果表明,超细石英颗粒表面经Gamble溶液溶蚀后其Si-O-Si反对称伸缩振动发生一定程度的改变.XRD物相表征显示超细石英颗粒溶蚀前后物相特征无明显变化,但Rietveld结构精修结果表明溶解后超细石英颗粒晶胞参数和晶胞体积均有压缩,可见颗粒表面硅可能由结晶的有序结构转化为无定形结构,后溶解于体液中.超细石英颗粒在模拟人体体液中溶蚀现象显著,但未引起整个颗粒晶体结构的崩塌,颗粒表面溶解于体液中,引起pH值增大并趋于稳定于偏碱性环境,可吸入性超细石英颗粒溶蚀后暴露出的新鲜表面以及溶解于体液中的硅对人体健康造成潜在的严重威胁.     

韶关矿产资源开采地区土壤生态系统的微生物生态效应研究

韶关地区大宝山铁多金属矿产资源的开采给环境带来了严重的危害。采选冶产生的废液及固体废弃物堆积的淋滤酸水,携带浸滤出的大量重金属离子排入下游河道,严重影响矿区及酸水流域的生态环境。通过对该铅锌矿区土壤重金属分布、土壤微生物数量与植物重金属积累特征进行采样分析研究,结果表明：铅锌矿区土壤各重金属元素质量分数均高于对照土壤,矿区土壤均受到不同程度的污染;五节芒（Miscanthusfloridulus）植物中的元素质量分数表现为Zn〉Pb〉Cu〉Cd,Zn与土壤元素的相关性最为显著,其次为Pb;与对照土壤相比,矿区土壤微生物总数下降了68．43％-80．32％,各主要生理类群数量均呈下降趋势。矿区土壤生态系统处于不利于有益微生物的繁殖和活动的境地,从而大大削弱了土壤中C、N营养元素循环速率和能量流动。     

矿物微尘对人体肠道大肠杆菌和嗜酸乳杆菌的体外作用研究

研究了采集自居住环境的矿物微尘对人体肠道菌群主要代表性菌株大肠杆菌(Escherichia coli)和嗜酸乳杆菌 (Lactobacillus acidophilus)的体外作用.测定了矿物微尘对培养基pH值的影响,微尘与菌体共同作用后培养基pH值的变化,并用活菌计数法检测了矿物微尘对大肠杆菌和嗜酸乳杆菌生长的影响.结果表明微尘对大肠杆菌的生长起抑制作用.培养基中矿物微尘质量分数达3%时即对大肠杆菌生长有显著抑制作用,微尘质量分数达20%时,大肠杆菌生长受到完全抑制.微尘质量分数在3%～20%这一较宽幅度内,大肠杆菌虽受抑制但能生长,说明大肠杆菌耐受矿物微尘影响的能力较强.矿物微尘对嗜酸乳杆菌生长影响复杂,培养基中矿物微尘质量分数低时起促进作用,质量分数较高时起抑制作用.微尘质量分数达5%时,嗜酸乳杆菌生长即受到完全抑制.嗜酸乳杆菌耐受矿物微尘影响的能力较弱,远小于大肠杆菌.结果还表明矿物微尘影响大肠杆菌与嗜酸乳杆菌生长的主要因素是微尘本身的化学成分与物理性质,微尘的碱性因素对大肠杆菌和嗜酸乳杆菌有一定影响,但不是主要影响因素.     

黏土絮凝沉降铜绿微囊藻的动力学及其作用机理

研究了26种天然黏土矿物凝聚沉降铜绿微囊藻的动力学过程在投加量为0.7 g·L^-1时按平衡除藻率和除藻速率将26种黏土分成3类.第1类矿物(滑石、三氧化二铁、海泡石、四氧化三铁、高岭土等)的8 h平衡除藻率大于90%,去除50%藻细胞所需时间t₅₀＜30 min,去除80%藻细胞所需时间t₈₀＜2.5 h第2类黏土(轻质页岩、陶土、凹凸棒、累托土、伊利土等7种)的8 h平衡除藻率为50%～80%,t₅₀＜2.5 h,t80＞5 h.第3类黏土(铁矾土,云母,沸石、浮石、硅藻土、高钾长石和石英等14种)的8 h平衡除藻率低于50%,t₅₀>>8 h.当投加量逐步降低到0.2～0.1 g·L^-1时,25种黏土矿物的8 h平衡除藻率均降到60%以下,只有第1类黏土中的海泡石仍接近90%.与黏土相比,在0.02～0.2 g·L^-1投加量下单独使用聚合氯化铝(PAC)时的8 h平衡除藻率均低于40%.进一步对海泡石进行电性改性后发现,虽然黏土颗粒表面电位的提高(pH 7.4时,Zeta电位由-24.0 mV提高到+0.43 mV)可以显著加快海泡石的除藻速率,但其平衡除藻率并没有显著提高.在分析了本研究中的凝聚机理后提出:架桥网捕作用可能在黏土-藻凝聚过程中发挥了十分关键的作用,增强黏土对藻细胞的架桥网捕作用可能是今后进一步提高除藻效率、大幅度降低投加量的一个重要方向.     

典型非金属矿物制造工艺过程源成分谱特征

鉴于我国缺乏非金属矿物制品工艺过程源成分谱(源谱)现状,采用稀释通道系统于2017年2～6月采集了玻璃制造、陶瓷制造和砖瓦制造共6个非金属矿物制品企业排放的PM_(10)和PM_(2.5)样品,对样品中的50种化学组分进行分析,构建相应的源谱,并对其特征进行研究.结果表明,玻璃制造源谱中以Na元素为主(质量分数介于9. 2%～18. 5%之间),陶瓷制造源谱中以Al、Si、Ca和Fe等地壳元素为主(质量分数在1. 7%～8. 7%之间),耐火砖和页岩砖源谱则是以SO_4~(2-)、NH_4~+等水溶性离子为主,SO_4~(2-)和NH_4~+质量分数分别介于36. 9%～48. 1%和7. 7%～17. 0%之间.不同企业因燃料类型、脱硫脱硝除尘方式不同会对源谱中的化学组分产生影响.源谱之间的分歧系数(CD)显示除页岩砖制造外,其余源谱2种粒径之间均较为相似,同粒径不同源谱间均存在差异,浮法玻璃与药用玻璃之间和2个陶瓷企业之间的CD值相对较小.使用R/U值比较源谱间不同组分的差异识别出Na和As元素可作为玻璃制造的标识组分,陶瓷制造可用Al和Ti来识别,NO_3~-和NH_4~+区分耐火砖,SO_4~(2-)和NH_4~+识别页岩砖.     

铁改性杭锦土吸附剂对水中砷的去除研究

为提高天然杭锦土对水溶液中砷的吸附性能,采用氯化铁（FeCl₃·6H₂O）浸渍天然黏土矿物杭锦土（HJ）,制备表面负载铁氧化物的铁改性杭锦土除砷吸附剂（FHJ）.通过比表面积（BET）和扫描电镜（SEM）分析技术对材料进行表征以观察其微观形貌特点,通过X射线光电子能谱分析（XPS）和傅里叶红外光谱（FTIR）技术测定材料组成及化学基团,以初步探究材料吸附除砷机理.通过批试验考察FHJ投加量、初始pH、共存离子及腐殖酸浓度对FHJ除砷效能的影响.结果表明:①当铁负载比在0~50wt%范围内时,FHJ对溶液中As（Ⅴ）吸附容量随着铁负载比的增加而增加,最佳铁负载比为33wt%,此时铁与杭锦土的理论质量比为1:3.②BET分析结果表明经铁改性后,杭锦土比表面积显著增加,由71.14 m2/g增至158.50 m2/g;SEM分析显示,经改性后杭锦土表面形貌发生明显变化,结合Mapping图表明铁被有效负载到杭锦土表面.③批试验结果表明,As（Ⅴ）去除率随着FHJ投加量的增加而升高;溶液pH对As（Ⅴ）去除率有较大的影响,pH的降低有利于FHJ对砷酸盐的吸附.④FHJ除砷性能受溶液中共存离子CO₃2-、SiO₃2-影响较大,但受Cl-、SO₄2-、NO₃-及腐殖酸影响程度比较小.⑤吸附动力学过程符合准二级动力学模型,Freundlich等温吸附模型可更好地描述FHJ吸附除砷行为（R2=0.999）.⑥XPS分析结果显示,铁氧化物主要以FeOOH和Fe₂O₃的形态负载于杭锦土表面,FTIR表明FeOOH的羟基基团同As（Ⅴ）发生吸附作用,在FHJ除砷过程中,化学吸附是主要的吸附除砷机理.研究显示,铁改性杭锦土除砷效果良好,具有一定的应用潜力.      

采煤影响下峰峰煤炭矿区岩溶地下水水动力环境的演变

采煤影响后的岩溶地下水,强径流区的水动力特征虽未根本改变,但仍发生了明显的变化。采煤后,岩溶水的水流速率明显变慢,水力梯度加大,含水层间水力联系加强,因溶解矿物的差异也造成了水化学场的异同。因处于煤矿开发利用的不同阶段,不同径流区岩溶水水动力特征也存有明显的差异。     

纳米伊/蒙黏土对水体中重金属的吸附去除效果

为明确纳米伊/蒙黏土(下称伊/蒙黏土)作为修复材料在去除水体重金属方面的应用潜力,研究了伊/蒙黏土对水体中Ni2+、Cu2+和Cd2+的去除效果与吸附规律,并通过小麦水培试验分析伊/蒙黏土降低水体重金属在小麦地上部分的累积和缓解重金属对小麦的毒害效应等效果. 结果表明:伊/蒙黏土可以吸附去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,当水体中ρ(Ni2+)、ρ(Cu2+)和ρ(Cd2+)分别为5、10、2 mg/L时,添加2%(以w计)的伊/蒙黏土对3种重金属的去除率均达到95%以上. 伊/蒙黏土对重金属的吸附等温线符合Langmuir方程,对Ni2+、Cu2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为2.13、8.52和1.56 mg/g. 在培养液中添加2%伊/蒙黏土可降低小麦对Ni2+、Cu2+和Cd2+的累积富集,缓解重金属对小麦生长的毒害效应. 研究显示,纳米伊/蒙黏土可有效去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,并缓解其对小麦的毒性,因此其在修复水体重金属污染、恢复水环境生态功能方面具有潜在的应用前景.      

西南碳酸盐岩石质山地土壤-植被系统中矿质养分不足问题的思考

本文提出了矿质养分不足可能是西南石漠化喀斯特山地植被生产力低和植被修复困难重要原因的观点。桂西北环江喀斯特农业生态站和黔中清镇王家寨小流域碳酸盐岩石灰土坡地的平均土壤质量厚度(<2mm),分别为21.95kg/m2和16.04kg/m2。以地上部分生产力4.8t/ha.a,灰分含量9.5%计,植被每年要从土壤中吸取45.6g/m2.a的矿质养分,相当于两地土壤总量的约千分之二。土壤总量少导致的西南碳酸盐岩石质山地土壤矿质养分不足,可能是植被生产力低下的重要原因。纯碳酸盐岩硅酸盐矿物含量低,成土速率低。长期不断的收获植物,不可避免地要带走矿物质,导致喀斯特山地土壤矿质养分的减少,进而抑制植物生长.施用矿质肥料可能是促进喀斯特石质山地植被修复的重要措施。