北京大气降尘中微量元素的空间变异

在北京市六环内均匀布点采集了城市核心区、城市扩展区、近郊区的大气降尘.对降尘中14种稀土元素(Y、Pm除外)以及Cr、Co、Mo、Cd、Pb等5种重金属元素的化学特征进行统计分析,并结合判别分析和Spearman相关分析方法阐释了影响各区域空间变异的主要元素.最后利用三角图解法揭示空间差异的成因.结果表明,各元素含量在空间上具有明显的阶梯变化,Cr、Mo、Cd、Pb含量沿城市核心区向近郊区方向呈递减趋势,Co与14种稀土元素含量的梯度变化特征则恰好相反,由市中心向外围郊区呈递增趋势.轻稀土富集程度表现为城市核心区>城市扩展区>近郊区,Eu亏损程度相反.Mo、Co、Pb元素可用来表征区域降尘的空间差异(68.2%).LaCeSm三角图解表明北京降尘主要来源于壳源物质.PbCoMo和CrCoMo三角图解可以很好地解释不同污染源贡献程度的差别是造成降尘中微量元素在空间尺度上的差异的原因.近郊区降尘受到土壤扬尘、燃煤的影响较大.城市核心区降尘主要受到交通排放的影响.城市扩展区处于过渡带,降尘受到交通、燃煤、土壤扬尘等的影响作用居中.     

长三角典型区土壤重金属有效态的协同区域化分析、空间相关分析与空间主成分分析

以昆山市为典型区,采集了126个表层土壤样品,通过多元统计学、地统计学与GIS技术相结合,采用基于协同区域化理论的因子克立格法探讨了长三角多个土壤重金属有效态的区域分异,并在剖析不同空间尺度有效态重金属的空间结构特征基础上,应用空间相关分析和空间主成分分析来揭示引起这种分布格局的成因和污染来源,结果表明,昆山土壤有效态重金属服从正态或对数正态分布,变异系数较大,有效态Cd污染最重.重金属有效态在空间上可划分为块金尺度、小空间尺度（15 km左右）和大空间尺度（40 km左右）,它可用3个尺度的实验（交叉）变异函数的协同区域化模型线性拟合.空间相关分析中,Cd和Zn在3个尺度中的相关性均极显著,且元素在小尺度和大尺度的相关性比块金尺度更强,大尺度的负相关特征较其它尺度明显.空间主成分分析表明,不同尺度的空间污染来源不同.重金属有效态第一、二主成分的空间分布格局结果表明重金属有效态含量与工业活动、污水灌溉和土壤性质密切相关.     

福建九龙江流域重金属分布来源及健康风险评价

为研究九龙江流域水体重金属污染水平,在其主要干流及支流采集27个表层水样,分析了Zn、Cu、As、Cr、Pb、Ni和Cd共7种重金属的含量及空间分布特征,利用因子分析方法分析重金属污染物的主要来源,并采用美国环保局推荐的健康风险评价模型对其所引起的健康风险作了初步评价.结果表明,流域水体中Zn的平均浓度最高,为154.893μg/L;As超过地表水Ⅲ类水质标准,超标率为14.81%,超标区域集中位于九龙江下游及河口区.因子分析表明,As、Cr、Cu和Ni的来源主要受各种人为活动影响,Cd、Pb和Zn的来源与成土母质、地球化学作用和农业生产活动有密切的关系.健康风险评价表明,化学致癌物对人体健康危害的个人年均风险远远超过非致癌物的年风险,儿童比成人更易于受到重金属污染的威胁.致癌物Cr和As的个人年均风险值都大于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平5.0×10-5a-1,其中Cr>As;非致癌有毒化学物质通过饮水途径所引起的健康危害的个人年均风险大小为Cu>Pb>Zn>Ni,四者风险水平在10-9~10-10a-1之间,均低于ICRP标准4~5个数量级.     

水中Cu~(2+)、Ni~(2+)与腐殖酸、膨润土的相互作用研究

研究了Cu2+、Ni2+与腐殖酸以及膨润土与腐殖酸的共存吸附剂的相互作用,考察了相互作用时间、初始pH、温度对相互作用的影响.结果表明,金属离子的去除率随时间增加而增大,吸附量随温度升高而增大.初始pH对Cu2+、Ni2+的去除率影响很大,pH在中性范围附近Cu2+、Ni2+的去除率可以达到最大.吸附动力学实验表明,Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合伪二级吸附速率模型,并得到Cu2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为17.01和38.49 kJ.mol-1,Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为15.15和13.35 kJ.mol-1,表明吸附过程以物理吸附为主.Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合Langmuir等温线模型.得到的ΔH0、ΔS0和ΔG0表明金属离子在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附是一个吸热、熵增、自发的过程.     

北京地区冬季典型PM2.5重污染案例分析

对2013年1月10—14日发生的持续性PM2.5重污染过程从污染过程演变、气象条件影响、与气态污染物关系、区域污染背景、PM2.5浓度空间分布演变及其与地面风场的关系、PM2.5组分特征等多个方面进行全面的分析,较为完整地还原了该次重污染案例的形成原因以及主要影响因素。主要结论包括:该次重污染过程是稳定气象条件下导致的局地污染物积累,再叠加华北区域性污染的影响共同造成,其中10、12日北京地区PM2.5浓度的快速增长反映了周边污染传输的显著影响;逆温不但造成污染物难以扩散,且不同的逆温类型对PM2.5浓度水平有显著影响,同时还发现逆温的破坏导致近地面高浓度污染物向上扩散,造成百花山出现峰值高污染浓度现象;NO2与PM2.5浓度水平的高相关性反映交通污染二次转化对PM2.5浓度水平的影响,在较高湿度条件下,SO2浓度水平对湿度敏感且表现为负相关性;该次污染过程中OM、SO2-4、NO-3、NH+4等组分在PM2.5质量浓度中的占比超过70%,说明燃煤、机动车等仍是北京地区最主要的污染来源,同时SO2-4占比最高也说明区域污染传输对该次重污染的显著贡献。     

电絮凝去除废水中多种重金属影响因素研究

目的以铁作为电极,研究电絮凝法处理含多种重金属废水的影响因素及效果。方法通过控制pH、停留时间、电流密度、电导率、废水初始浓度等因素至不同水平,考察处理效果、能耗及极板消耗的变化。结果随着停留时间、pH值及电流密度的升高,处理效果越好,但升高至一定程度后,处理效果提升并不明显;电导率对处理效果影响并不显著,但过低的电导率会增加能耗;废水初始浓度越高,要达到处理目标所需的能耗及极板消耗均越高。结论当pH为8.5~9.0、进水电导率为1500~2000μs/cm、停留时间为3~4 min、废水初始质量浓度20 mg/L、电流密度为13.2~19.8 A/m2时,处理效果最理想,对总铜、总镍、总铅、总锌、总镉及总铬的去除率达到99%以上,且能耗与极板消耗均为最低,电絮凝法更适合于重金属废水的深度处理。     

氯化剂对超细颗粒物与重金属共生成特性的影响

以循环流化床反应器为实验平台,研究了焚烧温度为850℃下添加剂（NH₄Cl和KCl）对超细颗粒物与重金属共生成特性的影响.结果表明：NH₄Cl和KCl的存在均会降低超细颗粒物的数量浓度,但KCl的效果更佳,发挥的是阶梯式或者协同式作用.此外,添加比例为3%时对超细颗粒物数量浓度的降低最为明显.重金属Cr,Mn,Ni主要通过夹带方式形成超细颗粒物;而重金属Pb,Cu,Zn则主要通过蒸发、冷凝和吸附方式累积在超细颗粒物中.无机氯在焚烧过程中可以作为颗粒之间良好的粘合剂,促进超细颗粒物之间的成长和团聚,同时促进其表面形态的生长.此外,K的存在会促进细模态颗粒物之间的凝聚成长,使得细模态颗粒物的峰值增大,而NH₄⁺的存在会降低粗模态颗粒物的峰值.本研究可为污泥等废物热处理过程中重金属与超细颗粒物的协同控制提供借鉴.     

垃圾焚烧飞灰熔融过程中重金属分离效果影响因素研究

采用重庆同兴垃圾焚烧发电厂产生的焚烧飞灰,在感应炉上进行熔融处理实验研究,探讨了熔融温度、熔融时间、碱度等因素对熔融过程中重金属分离效果的影响.结果表明,重金属的挥发率按其熔沸点高低区分明显,Pb、Zn和Cd的挥发率较高,分别为80%、60%和95%左右;Cr、Mn的挥发率均低于10%.随着熔融时间、熔融温度和碱度的增加,Pb、Zn、Cd、Mn、Cr的挥发率变化趋势不明显;铁浴熔融方式可进一步促进Zn、Pb、Hg的挥发,有利于Cr、Cu从熔渣中分离出来,与生铁形成合金.对熔渣的浸出毒性测试结果表明,重金属元素的浸出毒性均可达标(GB5085.3-1996).     

重金属污染土壤接种丛枝菌根真菌对蚕豆毒性的影响

采用盆栽实验的方法,研究了重金属(包括Cu、Zn、Pb和Cd)复合污染和接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)Glomus mosseae对蚕豆(Vicia faba)生长及DNA损伤的影响.结果表明,虽然接种菌根真菌对蚕豆生物量的影响并不显著,但是却显著影响植物对重金属的吸收,接种菌根真菌对蚕豆吸收4种重金属元素的作用有差异.采用单细胞凝胶电泳(single cell gel electrophoresis,SCGE)法研究接种菌根真菌对蚕豆叶片的DNA损伤的影响,与重金属吸收的结果相吻合.结果表明,接种处理可显著增加蚕豆叶片的DNA损伤程度,这与接种处理可提高植物的重金属吸收相一致.     

金华市义乌江沉积物磁性特征与重金属污染

对浙江省金华市义乌江采集的边滩沉积物柱样,进行了系统的环境磁学、粒度、地球化学分析,以探讨环境磁学方法诊断河流沉积物重金属污染的可行性.结果表明,柱样磁性特征由亚铁磁性矿物主导,其垂向变化受到粒度和早期成岩作用的一定影响.柱样中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb含量及其富集因子除底部外,自下而上呈增加趋势,指示了柱样上部存在人为来源的重金属污染.柱样沉积物磁性特征与重金属含量及其富集因子的垂向变化存在相似性,其中磁化率(χ)、频率磁化率(χfd%)和硬剩磁(HIRM)与Cr、Cu、Zn、Cd、Pb的含量具有显著的正相关关系,反映了磁性矿物与重金属具有相同的来源,或者细颗粒磁性矿物对重金属的吸附作用.上述结果表明,磁学方法可用于指示义乌江的重金属污染.但由于义乌江属于开放性的河流环境系统,磁性特征变化受多重因素影响,增加了利用磁学手段定量诊断重金属污染的复杂性.