实时合成水滑石分离模拟放射性核素锶的研究

采用实时合成水滑石的方法从高放废液中分离模拟放射性核素锶,通过单因素实验并借助XRD分析确定了最佳分离实验条件,同时,运用FTIR、SEM等技术手段对合成的含锶水滑石的结构、形貌进行了分析.结果表明,当Sr2+初始浓度为70mg.L-1、pH值为10.5、n(Mg+Sr)/n(Al)为3时,锶的去除率最高可达95%以上;XRD和SEM分析结果表明,锶嵌入了水滑石的晶格中,合成的含锶水滑石形貌为层状六边形;含锶水滑石煅烧产物主要为尖晶石,且煅烧产物中未见氧化锶,表明嵌入到水滑石晶格中的锶在煅烧后存在于尖晶石的晶体结构中.     

曹妃甸采暖期和非采暖期PM2.5中不同重金属元素污染特征及健康风险评价

为探讨曹妃甸采暖期和非采暖期PM_2.5中Cr、Pb、As和Cd元素的污染特征、来源及健康风险,以华北理工大学曹妃甸校区为研究地点,于2017年12月—2018年10月采集98份PM_2.5样品.利用重量法测定空气中PM_2.5浓度,使用电感耦合等离子体质谱仪分析PM_2.5中4种重金属元素(Cr、Pb、As和Cd)的浓度;采用Wilcoxon Mann-Whitney U检验比较采暖期与非采暖期,以及PM_2.5超标日与非超标日各元素含量的差异,利用Kruskal-Wallis H检验法比较不同PM_2.5浓度分级下4种金属元素浓度差异,用PMF(正定矩阵因子分解)模型对4种重金属元素的来源及贡献率进行解析,并用美国环境保护局推荐的人体暴露健康风险评价模型进行健康风险评估.结果表明:①曹妃甸采暖期PM_2.5及Pb、As和Cd浓度均高于非采暖期,而Cr浓度略低于非采暖期.②PM_2.5超标日Pb、As和Cd浓度均高于非超标日,不同PM_2.5浓度级别下Pb、As和Cd浓度有所差异,且Pb、As和Cd浓度随PM_2.5浓度的增加而增加.③PMF模型源解析表明,燃煤源及交通源是曹妃甸采暖期PM_2.5金属元素主要来源,二者贡献率分别为50.4%和31.7%;工业源及交通源是非采暖期PM_2.5金属元素的主要来源,二者贡献率分别为47.4%和37.0%.④健康风险评价结果表明,采暖期和非采暖期4种重金属元素的非致癌风险值均小于1.采暖期3种致癌性重金属(Cr、As和Cd)对成年男性、成年女性和儿童青少年的致癌风险均高于人类可接受风险水平(1×10-6);非采暖期Cr和As对成年男性、成年女性和儿童青少年的致癌风险均高于人类可接受风险水平;重金属非致癌风险(Cr、Pb、As和Cd)和致癌风险(Cr、As和Cd)指数高低均呈成年男性>成年女性>儿童青少年的特征.研究显示,在采暖期和非采暖期曹妃甸PM_2.5中Pb、As和Cd浓度随PM_2.5浓度的增加而增加,燃煤源和工业源是其主要来源,Cr、As和Cd对人群存在一定的致癌风险.      

念青唐古拉山西段小冰期以来冰川变化

小冰期是指15世纪到20世纪早期之间一系列相对寒冷的气候波动阶段,研究小冰期以来的冰川规模变化,对于了解百年尺度上冰川变化及其气候指示意义具有重要意义。利用Google Earth和Arc GIS10.3研究了念青唐古拉山西段的现代冰川和小冰期冰川,统计了冰川的基本信息和小冰期以来的变化情况,分析了面积、高程、坡度和坡向因素对冰川变化的影响,探讨了平衡线高度变化的气候指示意义。结果表明:念青唐古拉山西段共发育现代冰川847条,总面积约689.71 km~2,共识别出小冰期冰川306条,总面积约746.12 km~2。小冰期以来冰川面积减少约31%,平衡线高度平均上升约58 m,冰川的面积、坡度和高程对冰川面积变化的解释率为71%,平衡线高度变化与印度季风关系密切。     

Is selenium deficiency really the cause of Keshan disease?

Keshan disease (KD) is a dilated cardiomyopathy closely related with a diet deficient in the mineral selenium. It is named for the northeastern Chinese county Keshan, where the disease prevalence is high because of selenium-deficient soil. KD is a gene–environment interaction disease. Here, we used stepwise multiple regression analysis to analyze the risk factors of the disease and the main clinical features in 71 KD patients and 290 controls. The variables analyzed included age, sex, family history of KD, blood selenium level, glutathione peroxidase-1 (GPx-1) activity, variance at codon198 in GPx-1 gene, residence in an endemic area, abnormal electrocardiography (ECG) findings, and cardiothoracic (CT) ratio. The main risk factors found were low GPx-1 activity, family history of KD and living in an endemic area. The main clinical features were increased cardiac load on ECG and increased CT ratio and Tei index. Public health and clinical prevention efforts could focus on increasing GPx-1 activity to address KD. Is selenium deficiency really the certain cause of KD? This is not at all a settled question. And further study is promptly required to investigate the etiology of KD.     

Toxicity and mechanisms of action of titanium dioxide nanoparticles in living organisms

Titanium dioxide nanoparticles(TiO_2 NPs) are one of the most widely used nanomaterials in the consumer products, agriculture, and energy sectors. Their large demand and widespread applications will inevitably cause damage to organisms and ecosystems. A better understanding of TiO_2 NP toxicity in living organisms may promote risk assessment and safe use practices of these nanomaterials. This review summarizes the toxic effects of TiO_2 NPs on multiple taxa of microorganisms, algae, plants, invertebrates, and vertebrates. The mechanism of TiO_2 NP toxicity to organisms can be outlined in three aspects: The Reactive Oxygen Species(ROS)produced by TiO_2 NPs following the induction of electron–hole pairs; cell wall damage and lipid peroxidation of the cell membrane caused by NP-cell attachment by electrostatic force owing to the large surface area of TiO_2 NPs; and TiO_2 NP attachment to intracellular organelles and biological macromolecules following damage to the cell membranes.     

Low-temperature plasma induced phosphate groups onto coffee residue-derived porous carbon for efficient U(VI) extraction

For the continuous utilization of nuclear energy and efficient control of radioactive pollution, low-cost materials with high efficient U(VI) removal are of great importance. In this study, low temperature plasma method was applied for the successful modification of O-phosphorylethanolamine (O-PEA) on the porous carbon materials. The produced materials (Cafe/O-PEA) could adsorb U(VI) efficiently with the maximum sorption capacity of 648.54 mg/g at 1 hr, T=298 K, and pH=6.0, much higher than those of most carbon-based composites. U(VI) sorption was mainly controlled by strong surface complexation. From FTIR, SEM-EDS and XPS analyses, the sorption of U(VI) was related to the complexation with -NH₂, phosphate and -OH groups on Cafe/O-PEA. The low temperature plasma method was an efficient, environmentally friendly and low-cost method for surface modification of materials for the effective enrichment of U(VI) from aqueous solutions.     

地下水修复系统中释氧材料的改进及pH调控

在采用释氧材料的地下水污染修复系统中,释氧材料提供溶解氧的同时,往往造成体系pH的升高。针对这一问题,将过氧化钙(CaO2)、水泥、河沙、膨润土和KH2PO4按一定比例混合在一起制作了3种释氧材料,并在柱实验中观测了不同释氧材料对水体溶解氧(DO)及pH值的影响。实验数据表明,水泥对释氧材料的缓释作用明显,有助于保证释氧速率平稳,避免由于释氧材料反应过快所带来的高pH问题;在释氧材料中添加一定量KH2PO4(质量分数小于10%),可以起到缓冲体系pH值的作用,并且不会造成修复系统磷污染;电气石具有降低溶液高pH值的作用,以粒径为1～2 mm的电气石作缓冲介质可以将体系pH值由11.3降至10.2。     

多介质渗透反应格栅中氨氮的转化与存在形态

在利用渗透反应格栅技术修复地下水氨氮污染过程中,掌握氨氮在不同介质环境中的转化规律及存在形态对多介质渗透反应格栅中各介质作用及氮转化过程的控制十分重要.针对进水氨氮浓度约10 mg/L的模拟地下水,以天然河沙、释氧材料、斜发沸石及海绵铁为反应介质,设计了一套多介质渗透反应格栅模拟氨氮在各介质环境中的转化及归宿.结果表明,在天然河沙层,氨氮优先被河沙吸附固定,但去除量有限(△C＜1.5 mg/L),氨氮主要以离子态溶于模拟地下水.在好氧沸石层,氨氮经沸石吸附及生物硝化协同作用几乎被完全去除,该层出水氨氮浓度低于0.01 mg/L,且氮主要存在形态为硝酸盐氮(C=10～26.6 mg/L).在铁厌氧层,部分硝酸盐氮经海绵铁化学还原和生物反硝化作用,分别被转化为氨氮(△C=2～9.5 mg/L)和氮气(△C＜8 mg/L),其余硝酸盐氮以离子态继续存留于模拟地下水.     

基于改进DPSIR模型的京津冀地区优先回补地下水水源地筛选方法

京津冀地区地下水水源地超采问题严重,引发了地下水水位持续下降等一系列问题,南水北调中线输水贯通为该地区地下水水源地的回补涵养提供了契机;然而,京津冀地区众多地下水水源地在回补条件和回补需求等方面各异,在有限回补水源条件下,亟需建立该地区地下水水源地回补优先性评价和分级方法,从而筛选出可优先回补的水源地.借助DPSIR(驱动力—压力—状态—影响—响应)评价模型理念,在综合分析地下水水源地产生资源环境问题的根本原因、存在压力、不利状态、对人类社会的影响以及地下水回补工程产生的响应基础上,解析影响地下水回补的关键因素,并以此为依据进行专家咨询和评分,建立了涵盖5个准则和21个指标的综合评价指标集.在阈值确定和数据标准化基础上,依据评分数据确定各准则和指标权重,最后通过综合指数法构建基于DPSIR模型的地下水水源地回补优先性评价体系,并对京津冀地区具有代表性的76个浅层地下水水源地进行了评价和分级.结果表明:以南水北调中线工程为轴,分布在山前冲洪积扇的32个浅层地下水水源地为优先和较优先回补等级,从山前至中部平原地下水水源地回补优先性逐渐变差;回补水源类型、浅层含水层储水空间、区域浅层地下水质量、浅层含水层防污性能是影响评价结果的最重要指标.研究显示,位于京津冀山前的冲洪积扇地区的地下水水源地应最优先考虑回补,中部平原地下水水源地大多为一般或暂不考虑,东部平原区地下水水源地普遍不适宜回补.该评价方法指标选取和权重计算科学客观,可为京津冀地下水水源地的涵养提供标靶和决策的理论支撑.