应用相平衡分配法建立湘江衡阳段沉积物重金属质量基准

采集湘江衡阳段29个站点的表层沉积物样品,测定沉积物中4种重金属(Cu、Pb、Zn和Cd)含量及赋存形态、以及孔隙水中重金属含量,根据相平衡分配法的基本理论,考虑参与沉积物-水相平衡分配的重金属组成,实测法计算重金属的沉积物-水相平衡分配系数(Kp),分别引用美国EPA制定保护水生生物不受重金属慢性毒性影响的基本连续浓度(CCC)和我国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)Ⅰ类水质标准,建立两种湘江衡阳段沉积物重金属质量基准(SQC)进行对比分析,其中基于美国CCC建立的湘江衡阳段沉积物重金属质量基准与国内外研究成果相比可比性较好,4种重金属(Cu、Pb、Zn和Cd)的SQC值分别为64.62、55.57、1 360.40和2.34μg.g-1,此SQC具有保护长期生活于沉积物中的底栖生物不受重金属慢性毒性影响的意义.通过单因子评价法将湘江衡阳段沉积物中重金属总量与沉积物质量基准值(SQC)进行比较,结果表明,湘江衡阳段沉积物中Cd和Pb含量水平对底栖生物具有较大的慢性毒性影响,Cd污染不容忽视.     

模拟排水沟渠非点源溶质氮迁移实验研究

农田排水沟渠是由水-底泥-植物组成的复合生态结构,其间非点源溶质的迁移转化对研究沟渠拦截、控制和管理农业非点源污染具有重要意义.本研究以模拟排水沟渠静态实验为基础,以典型非点源溶质氮素为例,分析了实验期内水体、底泥及芦苇不同介质内氮含量变化过程,分析了底泥吸附与解析、芦苇生长与衰败等年内不同时期对水体中氮素浓度的影响,探讨了水-底泥-芦苇复合生态体内氮迁移及对水体中氮浓度的影响机制.结果表明,底泥的吸附与解吸、芦苇生长的吸收和同化对水体中氮素浓度均有影响,10月之前这种影响表现为促使水体中氮素浓度降低,是水体的氮净化过程;10月之后这种净化作用开始降低,11月之后表现为促使水体中氮素浓度升高.同时,模拟沟渠水-底泥-芦苇生态体内氮迁移联系密切,任一介质内或介质间氮素迁移转化都会引起水体中氮素浓度相应调整.     

城市分散式粪便颗粒化有机肥用作叶菜肥的肥力及环境影响

城市分散式粪便的处理已经成为现代化城市管理的一个难题.本研究在将城市分散式粪便经收集、除渣、絮凝脱水后制成颗粒肥;通过盆栽小青菜试验,评价了不同施肥量对小青菜的增产效果以及对土壤、淋溶水性质的影响,探讨了颗粒肥用于叶菜施肥的可行性.结果表明,施用颗粒肥可显著提高小青菜产量,试验条件下未对小青菜叶片造成大肠杆菌、大肠菌群等病原菌污染;在适当比例的施肥水平下,颗粒肥施用后淋溶水中的病原菌浓度低于对照组.施用颗粒肥能显著提高土壤氮、磷、钾、有机质等营养物质含量,提高土壤孔隙度水平,降低土壤容重,改善土壤理化性质;同时颗粒肥施用不会对土壤和淋溶水造成重金属离子污染,且能有效降低土壤氮、钾的淋溶.     

三峡库区消落带土壤邻苯二甲酸二丁酯静态释放特征

为了解特大型水库消落带优先有机污染物迁移转化规律,以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为代表性优先污染物,采用静态淹水法研究了土壤中DBP浓度、上覆水离子强度、有机质含量等因素对三峡库区消落带土壤中DBP静态释放规律的影响.结果表明,消落带土壤中DBP在淹水前期由土壤向上覆水中迁移释放,该过程分为短暂但是释放速率较快的快速释放阶段和释放时间较长但释放速率较慢的慢速释放阶段,此过程可以很好地用二室一级动力模型拟合.随着土壤中添加的DBP浓度的增大,DBP向上覆水快速释放速率加快,而快速释放比例则减小;慢释放速率和慢速释放比例则正好相反.随着上覆水离子强度的增加,快速释放比例增加,使DBP向上覆水释放量增加.上覆水高浓度的DBP在淹水初期会抑制土壤DBP的释放而且使DBP释放达到最大值的时间延迟.上覆水添加腐殖酸后,快速释放速率、慢速释放速率和快速释放比例均增大,从而使DBP向上覆水的释放量也增加.     

膨润土调质对污泥堆肥的脱毒及重金属钝化和雌酮消除作用

利用干基添加比例为0~10%钙基膨润土对污泥进行了调质,通过52 d的好氧堆肥研究了调质对堆体温度、pH、水溶性盐分(EC)、有机碳、总氮、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)的影响,并进一步分析了其对污泥脱毒(种子萌发)和重金属(Zn、Cu、Pb、Cd)钝化及雌酮(E1)消除的影响.结果表明,污泥经外加膨润土调质后,可以促进堆肥物料的热灭活无害化,能使有机碳矿化率达到15.27%~19.71%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高,最终稳定在6.76~7.05之间,但膨润土调质堆肥pH的波动变缓;添加膨润土的堆肥EC显著低于对照处理(1 132μS·cm~(-1)),整个堆肥过程EC值随着膨润土添加比例的增加而稍有降低.堆肥过程中的总氮含量逐渐增加,但对照处理在堆肥初期存在一定的氮素损失,而污泥经过调质可减少堆肥初期氮素损失;整个堆肥中NH_4~+-N含量先增加后降低,各处理NO_3~--N均呈现出逐渐增加的趋势,表明污泥调质促进NO_3~--N的转化.虽然调质对种子发芽产生一定的抑制作用,但均不影响堆肥的腐熟,且能显著促进重金属的钝化,同时添加膨润土处理显著降低堆料E1含量,添加比例5%处理使E1含量由90.48μg·kg~(-1)降低至28.27μg·kg~(-1).研究表明,膨润土不高于5%的添加比例是适合的污泥调质措施,在污泥堆肥物料的安全化、脱毒及重金属钝化和雌酮消除方面具有较好的应用潜力.     

某废渣填埋场周边土壤-蔬菜重金属污染研究

为了掌握广西某废渣填埋场对周边环境产生的不利影响,该研究以其周边主要村庄作为研究区域,采用电感耦合等离子体发射光谱仪、原子吸收分光光度计、原子荧光光度计测定所有样品(2份废渣、1份填埋土、9份土壤、36份蔬菜、34份大米)中的Pb、Cr、Cd、As、Hg、Cu、Mn、Zn、Ni含量。结果表明,土壤中Cd污染严重;蔬菜中Cr污染严重;大米中Pb污染严重。相关性分析表明,土壤中Pb与Cd、Zn,Cd与Cu、Mn之间存在显著相关关系(p≤0.05);Pb与Cu,Zn与Cd、Cu,Cr与Mn之间存在极显著相关关系(p≤0.01);蔬菜中Pb和As有协同效应,具有一定的同源性(p≤0.05);土壤-蔬菜中Pb、Cr、Cd、As、Hg的相关性均未达到统计上的显著水平。废渣填埋场周边的居民(成人和青少年儿童)重金属健康风险(THQ、TTHQ)1,说明通过蔬菜、大米等食物摄入途径导致的重金属健康风险不明显,但是儿童通过食物(蔬菜、大米)摄入重金属的健康风险高于成年人,说明研究区域内儿童健康更易受到重金属的影响。     

洞庭湖表层沉积物中重金属污染评价与分析

为了解综合治理后洞庭湖表层沉积物中重金属的分布及污染程度,2015年12月对洞庭湖沅江市南嘴等31个点位采集0~20 cm沉积物,测定了沉积物中Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg的含量,基于地积累指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属的污染状况进行了分析与评价。结果表明,洞庭湖重金属污染有所改善,但仍比较严重,以Cd最为严重,其次是Pb和As,且三大湖区重金属污染程度顺序为南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖;地积累指数法显示洞庭湖表层沉积物中7种重金属元素的污染程度顺序为Cd>Pb>As>Zn>Cu=Cr>Hg;潜在生态风险指数法显示洞庭湖表层沉积物中7种重金属元素的潜在生态风险因子的大小顺序为Cd>Hg>As>Pb>Cu>Zn=Cr。对洞庭湖沉积物中重金属的分布及来源分析发现,湘江、沅江、资江入口为重金属Cd污染最严重的3个点位,Cd主要来源于湘江、资江、沅江;Pb含量最高的点位为东洞庭湖龙口村,达到138.7 mg/kg,为工业企业集中区;Hg含量最高的点位依次为沅水入口、目平湖中与南,Hg的污染分别主要来源于沅水和周边27家污染企业;As含量最高的点位依次为澧水入口、湘江入口、资水入口和大通湖渔场内湖,说明澧水、湘江、资水给洞庭湖带来了As的污染,而大通湖渔场内湖的As来源于附近工农业污染。因此,治理湘江、沅江、资江流域重金属污染是控制洞庭湖Cd、Pb、As和Hg污染的重点途径。研究结果为洞庭湖水资源保护与有效利用、经济可持续发展及合理规划提供了指导作用。     

钱塘江沉积物重金属污染源解析及生态风险评价

在钱塘江(杭州段)水系的13个采样点采集沉积物样品,分析重金属(Zn、Cr、Cd、Cu、Pb、As、Mn和Fe)的来源并进行了生态风险评价。结果显示,各重金属的浓度平均分别为:Zn 223.76 mg/kg,Cr 73.16 mg/kg,Cd 2.50 mg/kg,Cu 103.73 mg/kg,Pb 46.58mg/kg、As 11.91 mg/kg、Mn 736.4 mg/kg、Fe 2.71×10~4mg/kg。除Mn、Fe以外,其他6种重金属平均含量均超出世界沉积物中重金属的背景值。相关性分析,主成份分析和聚类分析结果显示,Cr、Pb、Cu、As、Zn和Cd主要来源是工业废水排放和化石燃料燃烧。Mn和Fe主要来源是自然环境。地积累指数结果显示各重金属污染程度排序:Cd>Cu>Pb>Zn>As>Cr>Mn>Fe,其中Zn,Pb和As的污染程度为1级(轻度污染),Cu的污染程度为2级(偏中度污染),Cd的污染程度为4级(偏重污染)。单因子潜在生态风险指数结果显示各重金属对生态风险构成危害的顺序为Cd>Cu>As>Pb>Zn>Cr,综合潜在生态风险指数等级显示为强生态风险。人类活动特别是工业生产是造成钱塘江底泥污染的主要原因。     

大冶湖表层水和沉积物中重金属污染特征与风险评价

于2014年4月采集大冶湖表层水和表层沉积物,用原子吸收分光光度法测定其重金属含量,并基于健康风险评价模型和潜在生态风险指数法开展表层水和沉积物重金属污染的潜在健康风险和生态风险评价.结果表明,表层水和沉积物重金属(Ni、Cd、Cu和Pb)含量平均值分别为49.27、2.19、12.18、12.13μg·L~(-1)和78.46、77.13、650.13、134.22 mg·kg~(-1).富集系数显示,Cd、Cu和Pb均为重度富集,尤其是Cd累积最为明显.与国内典型湖泊重金属污染相比,表层水和沉积物中重金属元素含量均相对较高.表层水和沉积物重金属元素均表现为湖湾处含量较高,中部含量较均匀的分布规律,其来源主要受多种人为活动污染.环境风险评价显示,重金属类化学物质通过饮水途径产生健康风险范围为9.77E-08~1.63E-05 a-1,Ni和Cd是水环境健康风险的优先管理对象.沉积物重金属的潜在生态风险高低为CdCuPbNi,其中Cd是生态风险的贡献元素.     

新型重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺的优化制备

为提高含铜废水的处理效果及简化处理流程,以聚丙烯酰胺(PAM)、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸(TGA)为原料,先经羟甲基化反应制备中间产物羟甲基聚丙烯酰胺(MPAM),再通过酰胺化反应将巯基接枝到MPAM分子链上,制备出新型重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺(MAMPAM).以水样中Cu(Ⅱ)的去除率为考察目标,采用Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验和响应面法中CCD实验优化MAMPAM的制备条件.结果表明,MAMPAM最优制备条件为:MPAM浓度0.31%、MPAM与TGA物质的量比为1∶3.2、反应介质p H值为4.76、反应温度为25℃、反应时间为2 h,在此条件下制备的MAMPAM对Cu(Ⅱ)的去除率为95.30%,与模型的理论预测值94.47%接近,相对偏差仅为0.83%,模型合理可靠.红外分析表明MPAM分子链上成功接上了巯基.MAMPAM对不同初始浓度的含Cu(Ⅱ)水样具有很好的去除效果,Cu(Ⅱ)去除率均能达到90%以上.MAMPAM有望成为一种有效的含铜废水处理剂,具有一定的应用前景.