不确定背景值下浅水湖泊沉积物重金属生态风险评价

基于安徽某湖泊沉积物柱状样重金属实测含量,研究了各类重金属的垂向变化趋势及来源;采用拉丁超立方抽样方法随机产生已知范围内的重金属背景值,计算沉积物重金属综合潜在生态风险水平,研究其结果不确定性,评价湖泊沉积物重金属污染程度.结果表明,沉积物重金属的含量及综合潜在生态风险水平沿深度方向呈逐渐降低的趋势,上层沉积物存在较高的综合潜在生态风险;不确定性评价方法可以在沉积物垂向上得到沉积物重金属综合潜在生态风险水平的包络面,不确定性的结果可以给出综合潜在生态风险超出风险阈值的可信度和特定置信度下的综合潜在生态风险指数置信区间;90%置信度下两个沉积物采样点上层重金属综合潜在生态风险指数（RI）的置信区间分别为340.08~412.89和271.61~327.67,处于重度综合潜在生态风险水平阈值附近的评价结果让不同风险偏好的决策者在面临修复、清淤等决策时可以做出符合自身预期的决策.     

PM2.5中类腐殖质表面活性测定方法与实例分析

建立了大气细粒子中类腐殖质（HULIS）表面活性的动态表征方法,并以华北平原乡村站点冬季大气PM_2.5样品为例,对PM_2.5中HULIS的表面活性进行表征.HULIS碳质组分（HULIS-C）浓度为2.0~4.6μg C/m³,占水溶性有机碳和总有机碳的比例分别为31%~40%和20%~26%.浓度为88~200mg C/L的HULIS水溶液,其表面张力相对于纯水降低了18%~22%.HULIS-C浓度在低于70mg C/L时表面张力降低显著,在88~320mg C/L之间降低相对缓慢.动态表面张力随着时间变化逐渐降低,在液滴形成后200s以内表面张力下降迅速,之后趋于平缓,说明表面活性分子在液滴中扩散趋于稳定需要一定的时间,该特征时间可能影响表面活性物质在云凝结核活化时的作用.证实了在污染地区的大气PM_2.5中含有一定量的表面活性物质,这些物质可能对颗粒物活化为云滴、雾滴过程产生显著影响;表面活性物质的存在可能在外界湿度变化过程中导致颗粒物发生液-液相分离现象,在颗粒物表面形成有机膜,影响活性分子摄取以及半挥发性物质的气-粒分配过程,从而影响大气非均相反应过程.     

酸化赤泥吸附环丙沙星的特征、机理及过程优化

为提高赤泥的资源化利用及抗生素有机废水的深度处理,以酸化赤泥为吸附剂、环丙沙星为目标污染物,研究了酸化赤泥吸附环丙沙星的条件、特征和机理.采用响应面法中Box-Behnken设计方法,以吸附温度、溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为自变量,吸附量为响应值建立4因素3水平优化模型,确定了最佳吸附条件,并对吸附过程的动力学模型、等温线模型、热力学特性及吸附机理进行了研究.结果表明,溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为影响吸附量的显著因素.酸化赤泥吸附环丙沙星的最佳条件为：温度45℃、pH=3.04、环丙沙星初始浓度29.20mg/L,酸化赤泥投加量3.40g/L,预测最大吸附量为7.30mg/g.酸化赤泥吸附环丙沙星的过程遵循伪二级反应动力学模型及Langmuir-Freundilich吸附等温线模型,经过拟合最大吸附量分别为7.90和7.35mg/g.根据Van Tehoff公式计算吸附热力学状态函数ΔG⁰为-82.13~-94.37kJ/mol、ΔS⁰为0.61J/（mol·K）、ΔH⁰为100.25KJ/mol,吸附为自发进行的吸热反应.FTIR表明环丙沙星分子中-COO与酸化赤泥的Al-O键发生络合反应,C=O与Fe-O键发生微弱的静电或内球面键合作用.研究表明,酸化赤泥是一种极具潜力的廉价吸附剂,可用于处理抗生素污染废水.     

滇西北剑湖沉积物钒空间分布特征和生态风险

用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测定剑湖表层及柱状沉积物钒（V）含量,采用改进BCR连续提取法提取V各形态,并对V空间分布特征和生态风险进行了分析,揭示了粒度对剑湖沉积物V及形态含量的影响.结果表明,剑湖表层沉积物和柱状沉积物颗粒均以粉砂粒和细砂为主,细颗粒V含量更高.表层沉积物V含量为（117.82±63.31）mg/kg,其水平空间分布差异较大.V可交换态、可还原态、可氧化态和残渣态含量分别为（8.91±8.91）,（18.36±10.53）,（7.67±7.67）,（80.22±58.71）mg/kg,主要以残渣态形式存在,且黏粒和粉砂粒对V可还原态和残渣态影响较大.V垂直分布差异大,底层V含量高于表层,少部分区域受黏粒和粉砂粒影响.剑湖沉积物V污染程度小,大部分地区潜在生态风险较低,底层沉积物污染程度和潜在生态风险都高于表层.     

草海湖沉积物中重金属污染现状及生态风险评价

贵州草海湖是典型的高原天然淡水湖泊,属于长江上游金沙江支流的上源湖泊,研究其沉积物中重金属分布特征及生态风险评价对该区域及下游的水质监控与污染防治具有重要意义. 2017年7月采集贵州草海湖柱状沉积物,采用电感耦合等离子发射光谱仪法和双道原子荧光光度计法分析沉积物中Zn、Cd、Ni、Fe、V、Cr、Pb、Cu、As等9种重金属元素的质量分数,并利用地累积指数法、富集系数法和潜在生态风险指数法进行重金属污染评价.结果表明:草海湖表层沉积物各重金属质量分数平均值表现为w（Fe）（31 400.00 mg/kg）> w（Zn）（219.18 mg/kg）> w（V）（59.76 mg/kg）> w（Cr）（56.16 mg/kg）> w（Pb）（54.01 mg/kg）> w（Ni）（33.58 mg/kg）> w（Cu）（20.35 mg/kg）> w（As）（15.41 mg/kg）> w（Cd）（0.84 mg/kg）.表层（0~10 cm）沉积物中w（Fe）、w（Cr）、w（V）、w（As）、w（Cu）、w（Ni）分布较均匀,其元素主要来源于岩石风化、土壤侵蚀等自然源;w（Zn）、w（Cd）、w（Pb）分布相对离散,主要来源于农业、炼锌业和交通运输等人为源;在垂直（0~25 cm）方向上,w（Pb）、w（Cu）、w（V）、w（Ni）以波动型为主,w（Zn）、w（Cd）、w（As）主要为稳定型,w（Cr）和w（Fe）为富集型.重金属污染评价结果显示,草海湖沉积物中元素Zn、Pb均为偏中度污染、Cd为中度污染,其潜在生态风险高低表现为下游 > 上游 > 中游.研究显示,草海湖下游区域为中等潜在生态风险,Cd为主要的潜在生态风险因子,重金属的质量分数主要受土法炼锌和农业施肥等人为活动的影响.      

微生物-生物促生剂协同修复河道底泥——促生剂投量对修复效果的影响

采用5个110L的模拟河道反应器,在投加菌剂的基础上（底泥稳定后向底泥和水中分别注射浓度为0.09%和0.03%的菌剂）,生物促生剂投量分别设计为0.08,0.09,0.10和0.11g/L,单独投加菌剂组作为空白实验.通过为期四十余天的实验研究微生物与促生剂协同作用时的修复效果.结果表明,促生剂投量为0.10g/L时,上覆水COD去除率69%高于其余各组;各协同修复组上覆水中NO₃^--N基本无积累,且促生剂投量为0.11g/L时NO₃^--N去除率最高,可达96%;40d内各组底泥TOC,TN含量变化不显著,延长反应时间至84d,各协同修复组底泥TOC,TN去除率均有明显提升.各协同修复组脲酶活性均波动下降,蛋白酶活性在15d左右时达到峰值,增幅可达106%~237%.通过高通量测序技术发现,43d时Desulfuromonas,Pseudomonas,Treponema_2,Blvii28_wastewater-sludge_group等主要功能菌群的相对丰度与空白实验组相比均增加,且促生剂投量为0.10g/L可使微生物群落向更适宜降解去除氮素及有机质的方向演替,有效改善底泥环境.协同修复对底泥,上覆水水质及微生物群落有良好改善效果,且促生剂投量为0.1g/L时整体修复情况更为理想.     

阳澄湖沉积物重金属空间分布及生物毒害特征

为了解阳澄湖沉积物重金属含量空间分布及污染特征,选取阳澄湖柱状沉积物样为研究对象,采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、原子荧光光谱仪（AFS）和Hydra-c型全自动测汞仪于2018年2月对阳澄湖15个采样点沉积物柱状样中8种重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg进行测定,分析重金属元素含量在水平及垂向的分布特征和污染状况.结果表明,阳澄湖表层沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg平均含量分别为101.28,68.72,66.54,187.33,15.85,0.45,34.02,0.09mg/kg,是各自背景值的1.34,2.09,2.89,2.88,1.69,4.99,1.54,3.00倍.垂向上重金属的含量随着深度的增加呈现出下降的趋势.对8种重金属进行相关分析和聚类分析,除As、Ni和Hg外,不同重金属之间存在着显著相关关系（P<0.05）,这说明阳澄湖沉积物重金属之间存在着一定的同源性.采用沉积物质量基准（SQG）对阳澄湖沉积物中重金属生物毒性效应进行了评价,结果表明,阳澄湖沉积物中Ni有75%以上的可能性出现生物毒害效应,Cr、Cu、Zn、As则有10%~75%的可能性产生生物毒害效应,而Cd、Pb和Hg造成的生物毒害效应的可能性较小.ERMQ评价结果表明,阳澄西湖沉积物中重金属造成生物毒害的风险较大,其余湖区发生重金属生物毒害的风险较小.     

Fe(VI)/CaO2双氧化体系降解水环境中的DMP

研究了高铁酸盐（Fe（VI））/过氧化钙（CaO₂）联合处理对邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的降解性能及机理,分析了共存离子的影响.基于响应面方法中的Box-Behnken实验设计进行了多因素实验,采用二次多项式和逐步回归法拟合了DMP去除率与Fe（VI）投加量、CaO₂投加量和反应时间之间的关系,对实验条件进行了优化分析.结果表明,在初始pH值为中性条件下,Fe（VI）/CaO₂可以有效去除DMP,降解过程符合准一级动力学模型.当Fe（VI）/CaO₂/DMP物质的量比为1.1/4.4/1时,模型预测DMP最大降解率为95.57%,和验证实验得出的降解率90.14%相近,表明该响应面模型具有较好的模拟和预测能力.HCO₃^-和Mg²⁺对DMP的降解有一定抑制作用.自由基清除实验结果显示,羟基自由基（HO·）和超氧自由基（O₂^-·）对DMP的降解具有重要贡献,表明Fe（VI）和CaO₂可形成类芬顿试剂协同降解污染物.DMP的主要降解途径包括酯基水解、侧链氧化和苯环的羟基化;主要降解产物为邻苯二甲酸单甲酯,2,5-二羟基苯甲酸,间苯二甲酸,草酸等.     

Response of the sediment geochemistry of the Changjiang River (Yangtze River) to the impoundment of the Three Gorges Dam

Based on the measurement of major and trace elements in suspended sediments in the low reaches of the Changjiang River during throughout a whole hydrologic year, the origins, seasonal variations, and fluxes of multielements and the human impacts on multielements transport processes have been analyzed along with the influence of weathering in the Changjiang River basin. The results show that most element contents were high in both autumn and winter and low in summer, which was largely caused by the dilution of discharge. Weathering detritus in the Changjiang River basin is the main source of most elements in suspended sediments. However, riverine pollution could bring more loadings of Cd, Pb, As and Zn into river water than it did a few decades ago. The annual average fluxes of Cd, Pb and Zn, which are major contamination elements, to the sea were 179 ± 21 tons/year, 7810 ± 675 tons/year, and 12,000 ± 1320 tons/year,respectively, in which approximately 8.7%, 11.9% and 2.7% of their loadings, respectively,were contributed by pollution inputs. Element exports mainly occurred in the summer(44.4%–57.4%) in the lower part of the Changjiang River. A general relationship between sediment retention and element content suggests a positive feedback mechanism for the decreased number of particles, in which element riverine loadings are reduced due to the enhanced trapping effect by the Three Gorges Dam(TGD). Compared to those in 1980,current element shares of the Changjiang River compared to the global budget have declined due to the construction of the TGD.     

Application of interface material and effects of oxygen gradient on the performance of single-chamber sediment microbial fuel cells (SSMFCs)

Single-chamber sediment microbial fuel cells(SSMFCs) have received considerable attention nowadays because of their unique dual-functionality of power generation and enhancement of wastewater treatment performance. Thus, scaling up or upgrading SSMFCs for enhanced and efficient performance is a highly crucial task. Therefore, in order to achieve this goal, an innovative physical technique of using interface layers with four different pore sizes embedded in the middle of SSMFCs was utilized in this study.Experimental results showed that the performance of SSMFCs employing an interface layer was improved regardless of the pore size of the interface material, compared to those without such layers. The use of an interface layer resulted in a positive and significant effect on the performance of SSMFCs because of the effective prevention of oxygen diffusion from the cathode to the anode. Nevertheless, when a smaller pore size interface was utilized, better power performance and COD degradation were observed. A maximum power density of 0.032 mW/m~2 and COD degradation of 47.3% were obtained in the case of an interface pore size of 0.28 μm. The findings in this study are of significance to promote the future practical application of SSMFCs in wastewater treatment plants.