西藏拉萨河流域河水主要离子化学特征及来源

为掌握拉萨河流域水化学的时空变化特征、来源以及主要控制因子,于2014年8月~2015年7月在拉萨河拉萨水文站断面定点采集水样,并对其主要的化学离子进行分析.结果表明:HCO_3~-是主要的阴离子,占离子总量的68.73%,SO_4~(2-)含量其次,Ca~(2+)是主要的阳离子,占离子总量的67.75%,其次为Mg~(2+),拉萨河流域四季的pH值介于8.31~8.90,平均值为8.59,整体偏碱性,其中夏季的pH平均值最高,主要是因为水生植物光合作用以及浮游植物生长的影响.EC值介于155.0~257.0μS·cm-1之间,平均值为210.5μS·cm-1,TDS均值为181.35 mg·L-1,高于世界河流平均值.这是因为高原构造抬升活动频繁,造成岩石机械风化加强,从而加速岩石溶解.拉萨河流域的主要离子浓度大小表现为冬季春季秋季夏季的变化规律.离子来源分析表明,HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来源于碳酸盐岩的风化,Cl-、SO_4~(2-)、NO_3~-离子主要来源于大气和岩石风化.此外,由于降雨和冰川融水的稀释作用,河流中的主要离子浓度与河流径流量呈现负相关的关系.     

Ca2+与CO32-协同作用对MAP结晶法去除污泥厌氧消化液中磷的影响

以模拟厌氧消化液为处理对象,进行了磷酸铵镁(MAP)结晶实验,考察了p H值、CO2-3、Ca2+以及CO2-3和Ca2+共存对磷酸铵镁结晶反应的影响;利用扫描电子显微镜(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对产物进行了表征.结果表明,随着p H值升高,磷的去除率显著提高,并在p H值为9.5时得到具有良好沉降性能的针状MAP晶体;CO2-3的存在会使磷去除率降低,在实验设定CO2-3浓度最大的条件下,磷去除率降低约17%,同时CO2-3会削弱Ca2+对MAP结晶反应的贡献,但并不改变MAP晶体形态和纯度;Ca2+存在则可以提高P去除率,但对MAP结晶反应抑制作用显著,当体系中n(Ca)/n(Mg)0.65,产物主要以无定形磷酸钙盐为主;在Ca2+与CO2-3共存的体系中,Ca2+可有效地消除CO2-3对除磷效果的影响,随着两者浓度的增加,产物Ca CO3含量增多,磷酸盐则主要以MAP形式沉淀.     

软锰矿浆烟气脱硫资源化利用新工艺

首次建立了"软锰矿浆烟气脱硫制取电解锰、高纯碳酸锰及硫酸铵的废气脱硫资源化利用"工艺,通过对该工艺的实验研究,确定出较优的工艺流程和工艺条件,制得符合(GB3418-82)的电解锰产品和符合(GB10503-89)的高纯碳酸锰产品并回收硫酸铵,实现了从烟气中回收硫资源和提高软锰矿综合利用附加值的目的,并为该法的工业化提供了理论依据和设计参数。研究结果表明,该工艺路线是可行的,开辟了一条既经济又环保的软锰矿烟气脱硫吸收液资源化利用的新途径。     

巴里富碳酸盐硫化物尾矿中重金属的赋存状态

本文以广西大厂锡石-硫化物矿区巴里尾矿库的富碳酸盐尾矿(堆放了20余年)作为研究对象,采用BCR三步提取法研究Zn、Cd、Pb和As的化学形态分量以及其总含量在该尾矿铅垂剖面中的分布,并结合尾矿的结构构造、次生和原生矿物成分及其变化等分析,探讨在氧化/酸化条件下富碳酸盐尾矿中重金属的释放机制。研究结果表明:(1)尾矿下层原尾矿中重金属主要以稳定或较稳定的残渣态(As、Pb、Zn、Cd)、氧化物结合态(Pb)及硫化物结合态(Zn、Cd)形式赋存。在酸水淋滤作用下,原尾矿中重金属的释放顺序为Cd≈ZnPbAs;(2)尾矿上部厚层状氧化硬层(厚度1~1.5m)中,Zn、Cd以酸可溶态大量富集,具有较强的迁移性;As、Pb主要以残渣态以及氧化物结合态赋存,其迁移性较差。因此,富含碳酸盐的硫化物尾矿经过氧化作用具有释放多种重金属的潜能。由于这类尾矿中各重金属的赋存状态存在差异性,因此对其迁移性及环境效应须具体分析。     

Difference in calcium ion precipitation between free and immobilized Halovibrio mesolongii HMY2

Biomineralization has become a research focus in wastewater treatment due to its much lower costs compared to traditional methods. However, the low sodium chloride (NaCl)-tolerance of bacteria limits applications to only water with low NaCl concentrations. Here, calcium ions in hypersaline wastewater (10% NaCl) were precipitated by free and immobilized Halovibrio mesolongii HMY2 bacteria and the differences between them were determined. The results show that calcium ions can be transformed into several types of calcium carbonate with a range of morphologies, abundant organic functional groups (C-H, C-O-C, C=O, etc), protein secondary structures (β-sheet, α-helix, 3₁₀ helix, and β-turn), P=O and S-H indicated by P2p and S2p, and more negative δ¹³C_PDB (‰) values (-16.8‰ to -18.4‰). The optimal conditions for the immobilized bacteria were determined by doing experiments with six factors and five levels and using response surface method. Under the action of two groups of immobilized bacteria prepared under the optimal conditions, by the 10^th day, Ca²⁺ ion precipitation ratios had increased to 79%-89% and 80%-88% with changes in magnesium ion cencentrations. Magnesium ions can significantly inhibit the calcium ion precipitation, and this inhibitory effect can be decreased under the action of immobilized bacteria. Minerals induced by immobilized bacteria always aggregated together, had higher contents of Mg, P, and S, lower stable carbon isotope values and less well-developed protein secondary structures. This study demonstrates an economic and eco-friendly method for recycling calcium ions in hypersaline wastewater, providing an easy step in the process of desalination.     

雪硅钙石诱导结晶法同步去除与回收污水中磷的研究

通过水热法合成雪硅钙石晶体,利用扫描电镜、X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱对晶体进行表征;以模拟厌氧消化液为处理对象,分析合成雪硅钙石作为晶种诱导磷酸钙结晶法去除污水中磷的效率,并对该晶种减轻反应过程中CO₃ ²⁻影响的作用进行研究。结果表明,合成的雪硅钙石纯度较高,且具有较强的pH和钙离子析出能力,在超纯水和自来水中分别投加2 g/L晶种后,溶液pH最终达到11.7和9.1,Ca²⁺浓度达到43和30 mg/L;体系中含有CO₃ ²⁻时,合成雪硅钙石诱导磷酸钙结晶反应符合晶体生长界面控制模型,且结晶反应仍符合二级方程（n=2）;CO₃ ²⁻的存在会抑制磷酸钙结晶反应过程中的除磷效率;但投加合成雪硅钙石晶种后,CO₃ ²⁻的抑制作用减轻,磷酸钙结晶反应效率和速率大幅提高,在试验设定CO₃ ²⁻浓度最大条件下,磷的去除率由4.6%大幅升至76.7%,速率常数（k）由0.76 L/(mol·min)提高至67.74 L/(mol·min);合成雪硅钙石重复利用4次之后,对磷的去除效果仍然高于未投加合成雪硅钙石时磷的去除效果,表现出良好的可重复利用性。     

农耕驱动西南喀斯特地区坡地石质化的机制

论文介绍了西南喀斯特地区坡地岩土组构与产流产沙的特点,系统阐明了农耕促进土壤地表、地下流失和生物流失,间接驱动坡地石质化的机制,和犁耕运移土壤,直接驱动坡地石质化的机制。分析了石质坡地和土质坡地的农耕驱动土地石质化的主要方式,并给出了相应的防治对策。坡腰土石质土地是西南喀斯特丘陵坡地加速石质化发生的主要地段,要痛下决心,彻底改变坡腰土石质土地的农业利用方式,尽可能退耕还林、还灌、还草,尽量避免犁耕运移土壤和扰动土壤。     

微生物诱导碳酸盐沉淀及其在固定重金属领域的应用进展

生物矿化已受到化学、物理、生物、材料、医学、生命及环境等多学科的广泛关注,其中,以尿素为底物的MICP（微生物诱导碳酸盐沉淀）技术是生物矿化领域的研究热点之一.在分析MICP过程中的酶解机理和生物大分子在微生物矿化过程中的作用基础上,通过对重金属离子的矿化产物和碳酸盐矿化菌的成矿因素分析,揭示MICP矿化产物的特征及形成条件.碳酸盐矿化菌主要产生脲酶分解尿素,增加土壤CO₃2-饱和度,其代谢产生的胞外聚合物具有多种功能团组合和键能连接,起着调控生物矿化的作用.MICP技术可用于固定土壤和水体中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属,重金属主要以共沉淀的形式被固定,阴阳离子型重金属以类质同象置换方式分别占据方解石中的CO₃2-位和Ca2+位,从而促使污染土壤中的可交换态重金属向碳酸盐结合态转移.但是,MICP技术主要针对减少重金属的生物可利用性,不能满足以全量来计算的现行土壤环境质量标准,且MICP技术在长期有效性、生物安全性和土壤理化性质等方面存在诸多隐患.因此,由试验条件转向实际应用具有一定挑战.建议寻找更稳定的方法以阻止碳酸盐矿物中的重金属溶出,且有必要将开发高效的土著微生物复合菌剂作为未来MICP研究的方向之一.      

贵州喀斯特地质背景异常区农产品中氟镉暴露水平及健康风险评估

研究贵州喀斯特高地质背景对农产品中F、Cd含量水平的影响,评价农产品F、Cd暴露对不同人群的健康风险。以7个市州为研究区域,采集255个样品(110个水稻、130个玉米、15个马铃薯),分别采用氟离子选择电极法及电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定样品中F、Cd含量。参照靶标危害系数(THQ)和危害系数(HI)对儿童及成人的健康风险进行评价。结果表明,大米、玉米及马铃薯中Cd含量为0.003～0.629、0.000～0.556、0.016～0.153 mg/kg;F含量分别在0.130～1.970、0.357～4.717、0.557～1.058 mg/kg之间。大米、玉米及马铃薯分别有19.09%、23.08%、26.70%的样品Cd含量超过阈值(0.2、0.1、0.1 mg/kg,GB2762-2017)。大米中氟镉含量呈正相关(r=0.376,p＜0.01),玉米中呈负相关(r=-0.391,p＜0.01)。不同作物的THQ和HI显示,儿童和成人摄食大米的风险大于玉米和马铃薯。儿童及成人摄食大米后THQ_Cd、THQ_F、HI分别为:0.965、 0.073、0.970;0.799、0.060、0.859,儿童及成人摄食玉米后THQ_Cd、THQ_F、HI分别为:0.430、0.185、0.422;0.121、0.052、0.173,儿童及成人摄食马铃薯后THQ_Cd、THQ_F、HI分别为:0.020、0.069、0.024;0.008、0.019、0.028。研究结果表明贵州省农产品受不同程度氟镉污染,食用当地生产的农作物具有潜在的健康风险,且儿童风险大于成人。     

Ca and OH release of ceramsites containing anorthite and gehlenite prepared from waste lime mud

Lime mud is a kind of solid waste in the papermaking industry, which has been a source of serious environmental pollution. Ceramsites containing anorthite and gehlenite were prepared from lime mud and fly ash through the solid state reaction method at 1050°C. The objective of this study was to explore the efficiency of Ca^2 + and OH⁻ release and assess the phosphorus and copper ion removal performance of the ceramsites via batch experiments, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results show that Ca^2 + and OH⁻ were released from the ceramsites due to the dissolution of anorthite, gehlenite and available lime. It is also concluded that gehlenite had stronger capacity for Ca^2 + and OH⁻ release compared with anorthite. The Ca^2 + release could be fit well by the Avrami kinetic model. Increases of porosity, dosage and temperature were associated with increases in the concentrations of Ca^2 + and OH⁻ released. Under different conditions, the ceramsites could maintain aqueous solutions in alkaline conditions (pH = 9.3–10.9) and the release of Ca^2 + was not affected. The removal rates of phosphorus and copper ions were as high as 96.88% and 96.81%, respectively. The final pH values of both phosphorus and copper ions solutions changed slightly. The reuse of lime mud in the form of ceramsites is an effective strategy.