某铁矿安全避险六大系统建设实例研究与分析

对所负责参与的某铁矿安全避险六大系统建设的实例进行研究与分析。针对系统运行期间发现的问题和不足,提出相关的应对改进措施。     

改性纤维素负载零价铁去除三氯甲烷的研究

以接枝改性后的纤维素SCB为载体,采用液相还原法制备改性纤维素负载零价铁吸附剂ZVI-SCB,利用XRD、ESEM进行表征,并研究其对三氯甲烷(TCM)的去除性能.系统探讨了不同材料、ZVI-SCB投加量、TCM的初始质量浓度、pH值和氯离子质量浓度对TCM去除性能的影响.在ZVI-SCB投加量为5g/L,TCM的初始质量浓度为36.7mg/L,pH值为3.1时,TCM的去除率高达84.4%.采用准一级方程和准二级方程对ZVI-SCB去除TCM的过程进行拟合,准二级动力学方程相关系数R的范围为0.996~0.999,证明ZVI-SCB对TCM的去除过程符合二级动力学模型.     

高氟病区茶园土壤氟形态及其分布特征

采用连续化学提取法,测定了黔西北高氟病区茶园土壤样品氟含量及氟的形态.结果表明:供试土壤全氟含量为314~3558mg/kg,平均为945mg/kg,高于全国土壤全氟平均含量(453mg/kg).不同类型供试土壤中全氟含量高低顺序为:棕壤和褐土(分别为1118和1114mg/kg)>黄棕壤(908mg/kg)>黄壤(681mg/kg).供试土壤中不同形态氟含量以残余态最高,其平均含量为940mg/kg;其次为有机束缚态氟,平均含量为7.82mg/kg,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响;铁锰结合态氟也较高,平均含量3.99mg/kg;水溶态氟和可交换态氟均较低,其平均含量分别为:1.98,1.14mg/kg.由此可见,土壤中氟形态大部分均以残余态形式存在于土壤中,可被茶树叶吸收的水溶态氟和可交换态氟含量均不高.相关性分析表明:可交换态氟只与水溶态氟呈显著正相关关系(r=0.459**),而水溶态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟均呈正相关关系(r分别为0.240*, 0.226*, 0.229*), 有机束缚态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟也呈正相关关系(r分别为0.757**, 0.312**, 0.320**),水溶态氟与土壤交换性盐基含量之间也呈极显著正相关关系,而土壤氟形态与有机质的相关性不明显,仅有机束缚态氟与土壤有机质呈弱负相关.本研究可为该区域土壤氟污染防治提供科学依据,也为土壤氟的迁移转化及其对生态和环境的影响研究奠定一定的理论基础.     

光助纳米铁还原Cr(VI)的研究

采用液相还原法制备了纳米铁,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构、形貌特征进行了表征.以Cr(Ⅵ)为模拟污染物,中压汞灯作为光源,考察了不同投加量、不同pH值等条件下光照对纳米铁还原Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:制备的纳米铁具有很高的反应活性,粒径约为7.6nm,呈球形,可在空气中自燃.在25℃、Cr(Ⅵ)浓度为20mg/L、pH=7±0.5,加入0.1g的纳米铁,光照60min后Cr(Ⅵ)的还原率达到62.3%,而无光照时Cr(Ⅵ)的还原率仅为27.6%,说明光照对Cr(Ⅵ)的还原具有明显的促进作用.当纳米铁投加量较大时,纳米铁对Cr(Ⅵ)的还原速率大于光照对其产生的影响.反应液pH值对Cr(Ⅵ)还原速率的影响较光照对其产生的影响显著.在紫外光的照射下,纳米铁中电荷可能在诱导下作受迫振荡,与吸附分子发生电荷传递是光照促进纳米铁还原Cr(Ⅵ)的主要原因.     

土壤溶液性质对Zn的形态变化及其微生物毒性的影响

采集了我国具有代表性的12种不同性质土壤,利用基础诱导硝化(SIN)方法测定了不同土壤中锌的微生物毒性阈值,同时利用850离子色谱仪与WHAM6.0模型,测定了溶液不同阴离子组成及自由Zn2+含量,建立了基于不同土壤性质与溶液离子的土壤中Zn毒性预测模型.结果表明,基于SIN测定的不同土壤Zn微生物毒性阈值在不同土壤间有显著差异,其中EC50从196mg/kg至1310mg/kg;EC10值从48mg/kg增加至682mg/kg,不同土壤EC50与EC10的最大值与最小值的比例分别达到了6.68及14.3倍,表明土壤性质对Zn的微生物毒性有非常显著的影响;基于SIN的Zn的毒性阈值ECx(x=10,50)与溶液自由Zn2+浓度的负对数p(Zn2+)间呈正相关关系,表明随着土壤溶液中自由Zn2+值的升高,Zn的毒性逐渐增加.土壤pH值、OC、CEC、F-、Cl-、Ca2+及Mg2+与Zn的毒性阈值ECx(x=10,50)及p(Zn2+)呈正相关关系,其中土壤pH值为最重要的影响因子,偏相关系数均达到极显著水平(P<0.01),其次为OC、CEC及F-,ECx与溶液中NO3-, SO42-呈负相关关系.基于不同主控因子的土壤中Zn毒性阈值(ECx)及P(Zn2+)的预测模型表明,pH值、OC、CEC、F- 四个变量因子分别解释了log(EC50)、log(EC10)及p(Zn2+)预测模型变异的89.9%、81.2%和92.3%.     

重庆渝北地区土壤重金属形态特征及其有效性评价

结合渝北地区土壤重金属全量及形态分析,对区内主要土壤类型(紫色土、石灰土、黄壤、水稻土)中的As、Cd、Cr、Pb形态构成特征、影响因素及有效性进行研究. 结果表明:不同土壤类型重金属形态构成差异明显,Cr、Pb在各土壤类型中均以残渣态为主;Cd在黄壤、紫色土中以离子态、残渣态为主,其中离子态平均构成在2类土中分别高达37.44%、29.97%. w(可利用态As)和w(可利用态Cr)在紫色土中的平均值分别为0.04和0.96mg/kg,w(可利用态Cd)在水稻土和紫色土中的平均值分别为0.13和0.09mg/kg,w(可利用态Pb)在黄壤中的平均值为1.94mg/kg,表现出较高生物有效性;石灰土中各重金属可利用态总体较低. w(可利用态As)、w(可利用态Cd)分别与As全量(以w计,下同)、Cd全量呈显著正相关;w(可利用态Cd)和w(可利用态Pb)与pH,w(可利用态Cr)与w(有机质)均呈显著负相关. 紫色土中w(可利用态Cd)、w(可利用态Cr)和w(可利用态Pb)与各重金属全量、pH和w(有机质)三者显著服从多元非线性对数回归,通过该回归可对研究区紫色土这3个元素的可利用态含量进行预测.      

基于总物流分析的我国钢铁工业生态效率分析

近年来我国钢铁产量快速增长且钢铁工业规模庞大,因此有必要对我国钢铁工业的生态效率进行研究. 采用总物流分析方法对我国钢铁系统的总物流进行分析,得到了钢铁系统的总物流分析指标;对1995—2011年我国钢铁工业的生态效率(包括资源效率、能源效率、脱钩指数等)进行了分析. 结果表明:2004年资源效率(粗钢产量与铁矿原矿消耗的比值)和资源经济效率(钢铁工业增加值与铁矿原矿消耗的比值)均达到最大值,二者分别为0.54 t/t和827.66元/t;2011年能源效率(粗钢产量与钢铁工业能耗的比值)和能源经济效率(钢铁工业增加值与钢铁工业能耗的比值)均达到最大值,分别为1.53 t/t和2 976.65元/t. 基于我国钢铁系统的总物流分析结果进行了脱钩指标分析,结果显示,D_DEU(国内开采量的脱钩指数)为0.189,大于DMI(直接物质投入量)、TMR(总物质需求)及DPO(国内排放量)的脱钩指数(分别为0.115、0.084和0.061),即国内开采量的脱钩情况在该阶段达到最佳,这与我国铁矿石产量不足、钢铁生产更多依赖于进口资源密切相关. 最后提出了提高矿产资源综合利用率和重视废钢资源回收利用等相应的对策建议.      

阴/非离子表面活性剂强化微米Cu/Fe对水及土壤泥浆中有机氯农药的降解

选择氯丹、硫丹和灭蚁灵为目标污染物,以实际污染场地土壤为对象,研究了表面活性剂强化微米Cu/Fe双金属对水和土壤泥浆中有机氯农药的降解效果。结果表明,非离子表面活性剂Triton X-100(TX-100)强化效果优于阴离子的十二烷基磺酸钠(SDS)。TX-100强化微米Cu/Fe体系能实现水中有机氯农药的快速高效降解,最佳TX-100浓度为0.1 mmol·L-1。处理12 h后,γ-氯丹、硫丹和α-氯丹的降解率接近100%,灭蚁灵的降解率达到85.2%。对于土壤泥浆体系,偏酸性p H值对微米Cu/Fe的还原活性有重要作用。加入TX-100显著促进了微米Cu/Fe双金属对土壤中有机氯农药的还原降解(P0.05)。Cu负载量的提高增强了污染物的降解去除效果。当m(土)∶V(水)为1∶5、土中Fe投加量w为10%、Cu负载量为5.0%、TX-100浓度为5.0 mmol·L-1、p H值为4~5时,处理72 h后,γ-氯丹、硫丹、α-氯丹和灭蚁灵的降解率分别为83.5%、68.1%、86.8%和70.1%。TX-100强化微米Cu/Fe双金属还原降解是一种有效的有机氯农药污染土壤修复技术。     

老化过程中铜形态变化的X射线吸收精细结构谱的(XAFS)初步研究

利用X射线吸收精细结构谱(XAFS)对老化过程中土壤中铜的分子形态进行初步表征。以硫酸铜、氧化铜和硫化铜的X射线吸收扩展边结构(EXAFS)谱为参比,对土壤样品中Cu的EXAFS谱进行拟合,得到不同老化阶段与参比物质相对应的结合态Cu的百分含量,并与连续提取法表征进行比较。XAFS分析结果表明,老化阶段土壤样品中铜的主要结合形态是CuSO_4,同时还有部分CuS,基本不含有CuO。随着时间的推移,土壤中CuSO_4百分含量呈现出下降的趋势,CuS百分含量呈现出上升的趋势。这与连续提取法研究结果中其可交换态的百分比下降,残渣态上升的趋势相似。     

Applications of nanomaterials in water treatment and environmental remediation

Nanotechnology has revolutionized plethora of scientific and technological fields; environmental safety is no exception. One of the most promising and well- developed environmental applications of nanotechnology has been in water remediation and treatment where different nanomaterials can help purify water through different mechanisms including adsorption of heavy metals and other pollutants, removal and inactivation of patho- gens and transformation of toxic materials into less toxic compounds. For this purpose, nanomaterials have been produced in different shapes, integrated into various composites and functionalized with active components. Nanomaterials have also been incorporated in nanostructured catalytic membranes which can in turn help enhance water treatment. In this article, we have provided a succinct review of the most common and popular nanomaterials （titania, carbon nanotubes （CNTs）, zero-valent iron, dendrimers and silver nanomaterials） which are currently used in environmental remediation and particularly in water purification. The catalytic properties and functionalities of the mentioned materials have also been discussed.