利用DGT高分辨率研究沉积物孔隙水中重金属的浓度和释放通量

2006年5月采集了大辽河河段3个柱状沉积物,测定了沉积物的理化性质和重金属元素的含量,并利用常规离心方法和DGT方法测定了柱状沉积物孔隙水中重金属元素的含量.研究发现沉积物中Cd、Co、Cr和Cu元素含量高低的顺序依次是Cr>Cu>Co>Cd.用DGT方法测定的孔隙水中Cd、Co、Cr和Cu的浓度比用离心方法测定的浓度要低.DGT测定的孔隙水中Cd、Co、Cr和Cu的浓度c_DGT与离心方法测定的孔隙水浓度c的平均比值R分别为0.389、0.328、0.863和0.403,这说明沉积物中这几种金属从固相到液相的再补给速率大小遵循如下规律：Cr>Cu>Cd>Co.沉积物中Cd、Co、Cr和Cu元素的释放通量分别为1.12×１０^{-7～3.28×10-7　nmol/(cm2·s)、2.48×１０-7～10.40×10-7　nmol/(cm2·s)、8.80×１０-6～12.65×10-6 nmol/(cm2·s)和6.14×１０-6～13.93×10-6　nmol/(cm2·s).相关分析结果表明,Cd和Cu元素的迁移转化主要受有机质影响;而Cr元素的迁移转化除了受有机质影响外,还受铁锰氧化物影响比较显著;而Co元素可能受氧化还原电位影响较大.}     

基于层次分析的方差赋权法的理论及其应用

权重确定的精确度和科学性将直接影响多指标综合评价的结果。当评价指标较多时,层次分析法有时需要经过多次调整才能通过一致性检验。方差赋权法具有概念清晰、计算简便、客观性强等特点,但不能反应决策者的主观要求。文章尝试把这两种方法结合起来,利用层次分析法求各准则对总体目标的权重,利用方差赋权法求各指标对准则层的权重,然后求组合权重。结果表明基于层次分析的方差赋权法具有评价结果合理,计算过程简单,能同时满足多指标综合评价的主、客观要求,具有一定的推广应用价值。     

沉积物中重金属铅的释放动力学模拟

采用扩散通量模型(DIFS)模拟了沉积物中Pb从固相向液相释放的动力学过程.模拟结果表明,对于扩散梯度膜(DGT)测定的Pb浓度CDGT与孔隙水Pb浓度比值(R)接近1的S1样品,靠近DGT的液相Pb被消耗后,固相吸附态Pb迅速补给消耗;其解吸速率常数k-1较大,而且非稳态Pb含量较大,在放置时间(t)内,DGT表面孔隙水Pb浓度一直维持在初始浓度.而对于R接近0的S2样品(无补给情况),靠近DGT孔隙水Pb被消耗后,固相的补给很少,反映在相关参数上便是非稳态Pb含量较低,而且解吸速率常数k-1很小,DGT表面处孔隙水Pb浓度随放置时间的增加而降低.对于R值等于0.39的S3样品(部分补给情况),非稳态Pb含量和解吸速率常数k-1介于S1和S2样品之间,固相的补给能力介于S1和S2之间.由以上模拟结果可知,沉积物中重金属释放动力学过程受到非稳态Pb含量和释放动力学参数共同影响.     

大辽河水系表层沉积物中Cd的迁移动力学及生物有效性

为了研究大辽河水系表层沉积物中Cd的迁移特征及生物有效性,在大辽河水系采集了8个表层沉积物样品.测定了沉积物的理化性质、Cd的总含量和可交换态含量,利用DGT方法和离心方法测定了沉积物孔隙水中Cd的浓度.在试验的基础上采用DIFS模型计算了沉积物中Cd从固相到液相释放的动力学参数Tc和解吸速率常数k-1.结果表明,表层沉积物中Cd的总含量为0.16～4.86mg·kg-1,高于中国土壤和辽宁省土壤背景值.离心法测定的孔隙水中Cd的浓度为0.28～3.88ng·mL-1,而DGT测定的浓度为0.08～0.72ng·mL-1.DGT测定的浓度CDGT比离心方法测定的孔隙水浓度低,体现了平衡分配方法和动力学方法在预测生物有效性方面的差异.DIFS模拟结果表明,沉积物中Cd的响应时间Tc和解吸速率常数k-1跨度非常大,分别为10.16～9.999×106s和0.01×106～558.16×106s-1,体现了沉积物中Cd在固/液相之间反应的动力学差异,此外,吸附态和液相之间的平衡分配系数Kd也是影响沉积物中Cd从固相到液相的再补给能力和生物有效性的重要因素.     

大辽河水系表层沉积物中重金属的迁移特征及生物有效性研究

为了研究大辽河水系表层沉积物中重金属的迁移特征和生物有效性,采集了9个表层沉积物样品,测定了沉积物的理化性质、重金属Cu、Pb、Zn和Ni的总量及化学形态,并利用DGT方法和离心方法测定了沉积物孔隙水中Cu、Pb、Zn和Ni的浓度.结果表明,沉积物中Cu、Pb、Zn和Ni的总含量分别为16.8～49.2、 12.9～55.8、 38.7～152.8和18.1～39.0 mg/kg;DGT测定的孔隙水中重金属的浓度c(DGT)与离心方法测定的孔隙水中重金属浓度的比值低于0.5,表明沉积物中重金属从固相到液相的再补给能力和生物有效性比较低.相关分析表明,碳酸盐结合态Cu对DGT测定的Cu的浓度c(DGT)的贡献较大(r=0.633,p<0.05);对于Pb,可交换态含量对c(DGT)的贡献较大（r=0.617,p<0.05）;而对于Ni,可交换态、锰氧化物结合态、有机质结合态和铁氧化物结合态对c(DGT)浓度的贡献都比较大(r>0.650,p<0.05).此外,pH也是影响重金属元素从固相到液相的释放重要因素.     

生物炭原位覆盖对重金属铜的污染控制

研究了温度、pH、生物炭覆盖量及扰动强度等因素对氨基修饰生物炭原位覆盖沉积物重金属铜释放的影响。结果表明:温度对铜的释放影响较小,pH、生物炭覆盖量和扰动强度对铜的释放影响显著。随着pH的升高和覆盖量的增加,铜的释放量呈下降趋势,扰动大大增加了铜的释放量。动力学方程拟合结果表明:未覆盖生物炭的样品较其他样品更符合一级动力学方程,原位覆盖后沉积物中铜的释放更符合二级动力学方程,说明随着生物炭覆盖量的增加,铜的释放除了受扩散控制外,还受化学吸附过程控制。     

用静电选的方法从废弃电路板中回收金属富集体的研究

对废弃电路板的特点进行了简要的概括 ,对金属在电路板中的存在状态进行了分析 ,并根据电路板的特点采用高效冲击破碎机实现金属与非金属的有效解离 ,通过调节滚筒静电分选机的参数 ,实现废弃电路板中金属富集体的有效回收。试验结果表明 :插槽中的铝和铜在 5mm左右已经解离 ,电路板基板上的铜在 0 5mm左右基本获得解离 ;通过静电选 ,得到 - 2 +0 5mm粒级的金属富集体中 ,铜和铝的回收率分别达到 95 %和 90 %。