场地重金属污染土壤固化及MICP技术研究进展

冶炼场地土壤重金属污染是亟待解决的重要环境问题.固化修复技术因其修复时间少、成本低、处理效率高已成为污染场地重金属修复的主流技术之一.总结了近10年来有关固化修复场地重金属污染的最新研究进展,从重金属固化修复机制入手,对比分析了不同固化方式[无机材料固化、有机材料固化、机械球磨和微生物诱导碳酸盐成矿（MICP）]的优缺点及其适用范围.随后,根据文献计量学分析所呈现的研究重点及发展趋势,从MICP在重金属修复中的应用、MICP复合材料在污染场地中的应用和MICP技术应用的影响因素这3个方面对微生物诱导碳酸盐沉淀技术固化场地重金属污染的应用前景及限制因素进行了总结和阐述.最后提出了土壤固化研究的前景和挑战,以期为场地土壤固化技术的未来发展提供借鉴参考.     

碳酸盐体系中pH对Cu2+诱导结晶过程的影响

在流化床中,以含Cu2+废水为处理对象,考察了碳酸盐体系中pH的改变对Cu2+诱导结晶过程的影响. 结果表明:当进水ρ(Cu2+)为200 mg/L、沉淀剂pH为10.2时,经回流系统拦截,微晶产率可降低0.5%~1.0%,Cu2+的去除率可达99.0%以上. 经XRD(X射线衍射)分析表明,结晶产物以碱式碳酸铜为主,晶型呈短杆状,尺寸较为均一;当沉淀剂pH升至12.2时,Cu2+的去除率降至95.0%,系统出水结晶产物晶型特征不明显,尺寸不均,XRD结果显示为氢氧化铜、碱式碳酸铜、碳酸钙等混合结晶产物,晶体衍射峰多存在宽化现象,表明高pH下结晶产物晶化程度较低.      

基于PLIF的混合气温度和浓度测量及其应用

缸内混合气温度和浓度分布,对发动机稳定运行,保障行车安全、避免发生路上人身伤亡或财物损失有重要影响。为了测量发动机缸内混合气的温度和浓度分布,建立了利用单波长激光诱导双示踪剂产生双荧光的测试系统,并拍摄了不同混合气温度、压力和浓度下的荧光图像,获得了不同示踪剂的荧光强度及其比值随温度、压力和浓度的变化关系,并将标定结果用于光学发动机缸内混合气的温度和浓度测量。结果表明,荧光强度及荧光比值均受到环境的压力、温度和混合气浓度的影响。利用PLIF方法得到的片光源穿过的缸内水平截面内的平均温度与用气缸压力计算的同一曲轴转角下的缸内平均温度变化趋势相同,两者之间的差值随着活塞上行而逐步减小。     

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%.     

改进的产业碳关联系数及应用 ——以上海为例

投入产出分析中重要的影响力系数和感应度系数被引入到我国的产业环境关联研究中,但采用的计算方法却多是存在缺陷的传统公式,对指标的政策意义解读也有待深入.在梳理2项指标前沿发展的基础上,以部门最终产品构成系数为权数,改进了表征产业碳关联的碳影响力系数和碳影响诱导系数(代替原碳感应度系数)的计算公式,并指出前者主要对应产业政策,对部门划分水平较不敏感,而后者主要对应节能减排政策,对部门划分水平较敏感.将改进的指标应用于2010年上海市,结果表明,其产业政策应扶植服务业和先进制造业,鼓励重化工业和专用设备制造业转型,逐步淘汰多数传统中低端制造业,节能减排政策的重点实施部门则应扩大到部分高能耗服务业.     

光周期对油桃芽休眠诱导及呼吸代谢的影响

以‘曙光’(Prunus persica var.nectariana cv.Shuguang)油桃为试材,研究光周期对油桃芽休眠诱导进程以及对芽内底物水平的呼吸代谢运行的影响.结果表明:短日照使油桃芽提前进入休眠诱导,并促进休眠迅速加深,而长日照使休眠延迟.整个休眠诱导期内,叶芽和花芽的总呼吸速率先升高后降低.在底物水平上,随着休眠诱导的进行,三羧酸循环(TCA)略有下降,但仍维持高位运行,磷酸戊糖途径(PPP)在总呼吸中比例持续上升.短日照诱导相关的呼吸代谢变化提前出现,而长日照对相关呼吸代谢的变化具有推迟作用.     

诱导结晶反应中介稳区的研究

CaCl₂-Na₂CO₃溶液体系中c(Ca2+)和c(CO₃2-)处于介稳区中,是该体系诱导结晶反应能够进行的前提条件.临界值点是介稳区的边界点,应用电导率法测定CaCl₂-Na₂CO₃溶液体系的临界值点,对影响临界值的温度,pH,反应时间和搅拌强度等因素进行了研究,绘制了不同条件下CaCl₂-Na₂CO₃溶液体系的介稳区.结果表明,降低温度,增加溶液的pH,搅拌强度适中能够降低出现临界值时的电导率,增加介稳区的面积.考虑到试验的可操作性和成本等因素,确定CaCl₂-Na₂CO₃溶液体系诱导结晶反应的最佳条件:温度为25 ℃,pH为9.0,反应时间为10 min,搅拌强度为200 r/min.在最佳反应条件下,c(Ca2+)和c(CO₃2-)满足3.496×10-10［Ca2+］-1.182 6<［ CO₃2-］<4.96×10-9［Ca2+］>/sup>-1时,诱导结晶反应能够在介稳区中进行.      

基于纳米压痕技术的页岩土MICP结石体微观力学特性研究

目前对于微生物诱导碳酸盐沉淀技术(MICP)土体加固技术的研究大多数集中在宏观力学性能上,对微观力学特性的研究较少。为了探究页岩土 MICP 结石体的微观力学特性,在不同峰值荷载下对页岩土 MICP 结石体进行纳米压痕测试,并基于能量法中弹性参数计算模型及塑性断裂力学理论计算页岩土 MICP 结石体中胶结体区域及土颗粒区域的硬度、弹性模量和断裂韧度。结合激光显微镜及 X 射线衍射试验,探讨测点处碳酸钙胶结体状态及矿物组分对页岩土 MICP 结石体各相材料微观力学特性的影响,建立页岩土 MICP 结石体弹性模量、硬度及断裂韧度三者之间的线性关系。结果表明,利用纳米压痕技术测试页岩土 MICP 结石体材料的弹性模量、硬度及断裂韧度具备可行性。由于 MICP 技术诱导生成的方解石晶体质地不均匀,导致页岩土 MICP 结石体中胶结体的弹性模量、硬度及断裂韧度存在较大离散性。矿物组分中石英矿物的存在能够强化页岩土颗粒的微观力学特性,使部分页岩土颗粒的力学参数提高。各区域的断裂韧度变化趋势与弹性模量、硬度相同,三者之间具有简单线性关系。 纳米压痕技术打破了常规力学试验对试样尺寸的限制,为测定页岩土 MICP 结石体的细观力学参数提供借鉴。     

同步脱氮除磷新工艺处理校园生活污水

针对国内现行工艺氮磷去除不能兼顾的现实,采用活性污泥、生物膜组合系统(活性污泥、生物膜培养采用原水→配水→待处理废水逐级诱导培养获得单池相对纯净的生物相.避免了硝化菌与聚磷菌的泥龄矛盾,利用反硝化聚磷"一碳两用"缓解了碳源竞争问题),并采用独特的聚磷污泥回流方式使全部聚磷菌污泥经历释磷、聚磷循环,克服了水体中氮磷去除不能兼顾的问题.运行结果表明,该工艺对校园生活污水有良好的处理效果.当进水的CODCr、NH 4-N、TN、PO3-4-P的平均浓度为349.84mg·L-1、32.28mg·L-1、35.76mg·L-1、6.45mg·L-1时,出水平均浓度为14.77mg·L-1、1.46mg·L-1、5.48mg·L-1、0.63mg·L-1,平均去除率分别为95.7%、95.12%、84.45%、92.01%.长期的运行表明此工艺对氮磷有稳定的去除效果,出水水质满足国家<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB18918-2002一级B标准)要求.