地球化学工程与环境保护

地球化学工程指应用地球化学过程来改善环境 ,它是一个有着广泛分支的新领域。环境保护是地球化学工程的重要组成部分。详细介绍了地球化学工程中的环境技术问题 ,例如中和、集中、分散、固定和隔离 ,并给出了相关的例子。     

施灰田土壤及所产蔬菜铀、钍和钾、钼、镁、锌含量变化及影响评价

U和Th是放射性元素,K、Fe、Mo、Mg和Zn是植物生长需要的必要营养元素。粉煤灰中U、Th、Fe和Mo的含量略高于空白土壤中Fe和Mo的含量,K、Mg和Zn的含量低于空白土壤中K、Mg和Zn的含量。掺施粉煤灰并没有引起施灰土壤及所产蔬菜中各元素含量的明显变化。与国家土壤环境质量标准及食品、卫生标准的限值相比,施灰土壤及所产蔬菜的U、Th、K、Fe、Mo、Mg和Zn的含量均在正常范围内波动。     

Trace elements, organochlorines, polycyclic aromatic hydrocarbons, dioxins, and furans in lesser scaup wintering on the Indiana Harbor Canal

During the winter of 1993-94, male lesser scaup (Aythya affinis) were collected on the heavily polluted Indiana Harbor Canal (IHC), East Chicago, IN, USA, and examined for tissue contaminant levels. Lesser scaup collected on the IHC had higher concentrations of cadmium (Cd), mercury (Hg), selenium (Se), polychlorinated biphenyls (PCBs), selected organchlorine pesticides, polychlorinated dibenzodioxins, polychlorinated dibenzofurans, polycyclic aromatic hydrocarbons, and aliphatic hydrocarbons than reference birds. Of the scaup collected on the IHC, 44% had Cd concentrations in the liver considered above background for freshwater waterfowl (>3 microg/g dry wt.), 50% had Se concentrations in the liver above a level possibly harmful to the health of young and adult birds (>33 microg/g dry wt.), and 88% of the scaup carcasses exceeded the PCB human consumption guidelines for edible poultry in the USA (>3.0 microg/g lipid wt.). The ratio of pristane:n-heptadecane concentrations in 47% of lesser scaup collected on IHC was elevated above 1.0, which is indicative of chronic exposure to petroleum hydrocarbons.     

Particulate matter pollution in Kunshan High-Tech zone: Source apportionment with trace elements, plume evolution and its monitoring

Particulate matter(PM) in the Kunshan High-Tech zone is studied during a three-month campaign. PM and trace elements are measured by the online pollution monitoring, forecastwarning and source term retrieval system AS3. Hourly measured concentrations of PM_(10), PM_(2.5) and 16 trace elements in the PM_(2.5) section(Ca, Pb, Cu, Cl, V, Cr, Fe, Ti, Mn, Ni, Zn, Ga, As, Se, Sr, Ba)are focused. Source apportionment of trace elements by Positive Matrix Factorization modeling indicates that there are five major sources, including dust, industrial processing, traffic,combustion, and sea salt with contribution rate of 23.68%, 21.66%, 14.30%, 22.03%, and 6.89%,respectively. Prediction of plume dispersion from concrete plant and traffic emissions shows that PM_(10) pollution of concrete plant is three orders of magnitude more than that of the traffic. The influence range can extend to more than 3 km in 1 hr. Because the footprint of the industrial plumes is constantly moving according to the local meteorological conditions, the fixed monitoring sites scattered in a few hundred meters haven't captured the heaviest pollution plume at the local scale of a few km~2. As a more intensive monitoring network is not operationally possible, the use of online modeling gives accurate and quantitative information of plume location, which increases the spatial pollution monitoring capacity and improves the understanding of measurement data. These results indicate that the development of the AS3 system, which combines monitoring equipment and air pollution modeling systems, is beneficial to the real-time pollution monitoring in the industrial zone.     

垃圾衍生燃料灰渣中主要元素变化的研究

以垃圾衍生燃料(RDF)为研究对象,在600~1100℃条件下灼烧RDF灰渣,对灰渣中的主要元素变化情况进行分析.研究结果表明,RDF灰渣中主要元素包括硅、氧、铝、钙、镁、钾、钠、碳、硫、氯、磷、钛、锌等;灰渣中的可溶盐倾向富集在≤0.3 mm的灰渣颗粒上;在600~1000℃范围内,其总量处于动态平衡,在1100℃则大幅度减少.随着温度的上升,碳转化为二氧化碳气体;硫元素转化为硫酸盐,随后部分再转化为二氧化硫气体;氯元素转化为以氯化钠和氯化钾为主的氯化盐,在达到一定温度时发生相变转化为气体.硅、氧、铝、钙、镁、磷等元素留存于废渣中,随着温度提高,发生复合化学反应,相互键接形成复合硅酸盐物质.     

苏州澄湖湖底硬粘土地球化学特征及其成因意义

位于太湖平原的苏州澄湖,湖底十分平坦,主要由硬粘土组成。在湖底获得18.00m长的柱样,0～6.00m为长江三角洲东部平原区的第一硬粘土层。通过AMS14C测年、元素含量测定及物源判别函数DF、n(Na)/n(K)与CIA指数计算和A-CN-K三角模型图等分析,探讨了该硬粘土的成因及堆积后的后期改造作用。研究结果表明,该硬粘土形成于大约29～10kaB.P,为晚更新世晚期的风成堆积物。湖底硬粘土自堆积后至澄湖形成,长期暴露于地表,经历了强烈的风化成土作用,为中等风化强度。且3.50m上下段化学风化过程明显不同,3.50m以下硬粘土段为早期去Na、Ca阶段;3.50m以上硬粘土段已经进入中期去K阶段,经历了比前期更加强烈的化学风化和成土作用。反映了对全球气候变化及区域气候条件的响应。与典型风成堆积物相比,化学风化强度从洛川黄土→洛川古土壤、西峰红粘土→镇江下蜀土→澄湖SC6硬粘土→宣城风成红土依次增强。     

地质地球化学特性对四川名优茶品质的影响

通过对四川名优茶产区地质、地球化学特征的研究,认为茶园海拔高度、土壤结构、土壤元素组合等对茶叶的品质具有深刻的影响。进一步研究了茶叶的感官指标:外形、汤色、香气、滋味、叶底与茶产地地质地球化学特征的关系,认为营养元素和有毒有害元素的丰缺不仅关系到茶叶的长势和饮用健康性,更是从口味上造成了影响。     

铜矿尾矿库修复植物香根草及其根际尾矿砂中重金属形态研究

香根草是一种能在极端环境中生长的草本植物。对安徽铜陵冬瓜山铜矿水木冲尾矿库生态修复植物香根草及其根际尾矿砂中重金属Cu、Zn、Mo和Cd进行了赋存形态分析。香根草根际尾矿砂中四种元素形态绝大部分是残渣态,但Cu和Cd的有效态含量远高于香根草正常生长所需,是主要胁迫元素。香根草的生物富集系数(BCF)和转运系数(TF)均小于1,表明它严格限制这四种重金属元素在根-茎叶中的迁移。乙醇提取态和去离子水提取态是植物体中活性较高的重金属形态。香根草地下部分Cu、Zn、Mo和Cd的乙醇提取态和去离子水提取态之和占各形态总和的比例分别为10%、23%、51%和16%;地上部分相应的比例为24%、26%、47%和12%。不同重金属元素表现出不同形态分布特征,这与香根草对它们的吸收和转运方式有关。香根草根际尾矿砂及其体内重金属形态决定了它对重金属的耐受性,表明香根草是有色金属矿山尾矿库理想的生态修复植物。     

模拟酸雨条件下垃圾填埋的重金属地球化学迁移模型——以徐州为例

为研究酸雨沉降条件下垃圾中重金属迁移过程,以重金属浓度变化为基础,建立了生物反应器填埋场重金属浸出和淋出的地球化学迁移过程模型和地球化学迁移的数学预测模型。研究表明,重金属的浸出顺序为As、Ni、Cr、Co、Cd、Mn、Cu、Zn、Sn、Hg、Pb、Fe,淋出顺序为Mn、Co、Ni、Cr、Cu、Cd、As、Fe、Zn、Hg、Pb、Sn;对生活垃圾重金属浸出所建立的数学模型大多为指数函数、幂函数、二次函数,对模拟酸雨条件下的生物反应器填埋场重金属的淋出建立的数学模型大多为二次函数、幂函数,数学模型的相关系数在0.9以上,模型拟合效果较为理想;通过引进重金属元素释放系数建立了生物反应器填埋场重金属淋出累积总量的模型,修正后的模型的计算结果和实测值的误差在千分之一以内,可用于预测填埋场内重金属溶出总量。     

海南岛地表水的区域地球化学特征及其影响因素

始于2004年的海南岛多目标生态地球化学调查,对全岛的地表水进行了区域调查取样,分析测试了24项指标(部分样品增加测试12项)。测试结果表明,大多数指标优于国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)中III类水体水质标准,只有Hg和总氮存在区域性的超Ⅲ类水体水质。经对样品的聚类分析研究表明,全岛地表水样品主要分为4类,分别反映了地表植被、海水入侵、灌溉水田排水、矿山废水排放对地表水化学成分的控制作用。在此认识的基础上,依地表水样品所处的土地利用方式的不同,按一定顺序对样品进行编号赋值(沿海的土地视为"海洋利用方式"),该赋值与聚类分析所得到的样品类别值之间存在极显著的正相关性,相关系数达0.8280,表明海南岛的土地利用方式是控制地表水地球化学特征的关键因素,从而为海南岛地表水环境质量的保护和提高指出了方向。