煤气化渣结构组成及其主要金属元素赋存形态

煤气化渣的减量化、资源化和无害化是目前煤化工行业的研究热点,对其物理化学特性及重金属含量与环境风险的研究是实现以上目标的基础。以宁东基地某煤化工生产企业的煤气化渣为研究对象,研究了粗渣和细渣的结构组成及主要金属元素赋存形态与环境风险。结果表明,煤气化渣由残炭和灰分(主要成分为SiO_(2)和Al_(2)O_(3),质量分数分别为50%和15%左右)组成。粗渣灰分含量高(质量分数>90%)且颗粒致密光滑,细渣残炭含量高(质量分数约20%)且孔隙丰富。含量高于500µg/g的金属元素主要富集在粗渣中,低于200µg/g的金属元素在细渣中富集。细渣中金属元素稳定性较低,特别是Cd,其非稳定态占比高于70%,且风险评价指数为34.16,环境风险高。本研究旨为煤气化渣的资源化和无害化处理提供基础数据。

昭通褐煤氨解可溶化转化及热溶物中氧和氮的赋存形态

褐煤碳含量高且富含氧、氮等杂原子,是制备炭材料的重要原料。但由于褐煤可溶有机碳含量低,杂原子分配无规律,导致以褐煤为原料制备炭材料面临诸多挑战。因此,亟需实现褐煤的可溶化转化。本研究以氨水为溶剂,旨在温和条件下,同步实现昭通褐煤的可溶化和褐煤热溶物中氧和氮的调控。实验结果表明,在氨水质量分数15%、温度160℃条件下反应3 h,热溶物收率最高为76.66%,昭通褐煤表现出良好的热溶效果。基于对热溶物的表征和分析,发现氨解在一定程度上改变了煤中的大分子结构,表现为氨基与羟基置换,或与部分羧基、羰基直接反应生成有机态氮。对比发现,原煤中氮元素赋存形态以季氮和吡咯氮为主,而可溶物中氮元素赋存形态以氨基氮和吡啶氮为主,表明褐煤氨解热溶过程产生了氨基或酰胺基。

甘肃北山新场深部地下水中铀的赋存形态及其影响因素的地球化学模拟研究

核能的快速发展产生了大量的高水平放射性废物(简称高放废物),对生态环境和人类健康构成了巨大的威胁,其安全处置已成为国际放射性废物管理的重难点问题。深部地质处置被普遍认为是高放废物最安全可靠、技术上非常可行的处置方法。目前,我国已启动了甘肃北山新场高放废物地质处置地下实验室的建设,放射性元素铀在深部地下水中的形态分布及其影响因素从微观层面能为北山深地质处置性能评价提供基础数据,但尚不明晰,亟需开展相关地球化学模拟研究。基于PHREEQC中的llnl.dat数据库,添加NEA-TDB和ThermoChimie数据库中U(Ⅵ)的热力学数据,使用地球化学模拟软件PHREEQC.v3和PhreePlot.v11对铀在我国甘肃北山新场高放废物地质处置地下实验室场址BS28孔深部地下水中的赋存形态及分布进行了模拟计算,旨在厘清铀在北山深部地下水中的赋存形态,探讨pH、pE以及Ca^(2+)与HCO_(3)^(-)浓度比对铀在北山深部地下水中形态分布的影响。模拟结果表明,在该深部地下水环境下,铀主要以六价的形式存在,Ca_(2)UO_(2)(CO_(3))_(3)(aq)和CaUO_(2)(CO_(3))_(3)^(2-)是主要的赋存形态,其占比分别为84.14%和15.16%。受氧化还原氛围的影响,铀的价态在pE<1时逐渐由U(Ⅵ)转变为U(Ⅳ),且在pE=-1~1时,UO_(2)(s)和可溶性碳酸铀酰络合物可同时存在。Ca^(2+)与HCO_(3)^(-)的浓度比低倾向于形成CaUO_(2)(CO_(3))_(3)^(2-),浓度比高易于形成Ca_(2)UO_(2)(CO_(3))_(3)(aq)。Ca^(2+)-UO_(2)^(2+)-CO_(3)^(2)三元体系很大程度上会影响铀在北山深部地下水的溶解度和迁移能力。本研究结果将有助于查明铀在北山花岗岩裂隙中的迁移和吸附机理。

钾修饰铁锆氧载体制备及煤化学链燃烧中钾元素赋存形态探究

考察了制备条件对载氧体性能的影响,并通过HSC Chemistry考察了温度与还原度(R_(ox))对钾元素赋存形态的影响。结果表明,最佳制备条件为:ZrO_(2)的添加量为30%,K_(2)CO_(3)的添加量为5%,载氧体的煅烧温度为800℃。煤过量或较高时钾元素的赋存形态主要为气态钾单质K(g)。而在系统中载氧体含量足量或过量时,在高温时钾元素的主要赋存形态转变为了KFeO_(2)。并且只有在反应温度较低且载氧体还原程度较深时,钾元素才能保持以K_(2)CO_(3)的原形式存在。

黔西北玄武岩中铜矿赋存形态与成矿机制研究

黔西北地区是我国重要的铜矿资源富集区,玄武岩中的铜矿是该地区主要的矿产类型。本研究通过对黔西北玄武岩中铜矿的赋存形态与成矿机制进行系统研究,旨在揭示该地区铜矿的形成过程和探索可能的找矿方向。研究结果表明,黔西北玄武岩中的铜矿主要以矽卡岩型和斑岩型为主,黔西北玄武岩中铜矿的形成与岩浆活动和流体作用密切相关。本研究结果对于该地区的找矿工作具有重要的指导意义,为进一步开发利用该地区的铜矿资源提供科学依据。

含有机质土抗剪强度再认识——基于土壤有机质赋存形态的认知

有机质通常以结合态、自由态形式赋存于土中,不同赋存形态有机质物理、化学性质差异很大。一直以来,土力学领域主要关注有机质含量对土的宏观工程性质的影响,其赋存形态差异有何影响还鲜有报道。通过人工调配不同有机质含量土样,并基于傅积平法测试了土样中不同赋存形态有机质的含量;分别在排水、不排水条件下对土进行了抗剪强度试验,在明确其抗剪强度随有机质含量w_(u)变化规律的同时,也厘清了有机质赋存形态与抗剪强度之间的关联。试验结果表明:(1)不排水条件下,内摩擦角随着w_(u)增大发生大幅度下降,变化过程大致可以分为显著下降段、过渡段及平稳变化段3个阶段;显著下降段结束点对应的w_(u)和阈值w_(u,2)比较接近,即内摩擦角随w_(u)显著下降主要发生在结合态有机质为主的土中;平稳变化段大致发生在w_(u)>25%后。(2)在排水条件下,内摩擦角随着w_(u)增大有一定下降趋势,但与有机质赋存形态无关。(3)无论排水条件如何,黏聚力和有机质赋存形态间无明显的联系。机制分析表明:不排水条件下,结合态有机质的存在会起到润滑作用,减弱土颗粒间的摩擦性;而当自由态有机质含量达到一定量时,土体宏观性质由摩擦型材料向胶体材料转变;排水条件下,由于有机质极易被压缩,无论有机质含量及赋存形态如何,构成土体骨架的均为矿质土颗粒。

南京市某闭库尾矿库区土壤重金属赋存形态及生态风险评价

通过采集该尾矿库区的表层土壤样品,分析检测样品中重金属元素As、Pb、Cd、Cr、Cu和Zn的总量及其不同形态含量,运用潜在生态风险指数法、风险评估编码法、次生相与原生相比值法以及蚯蚓回避行为试验来分析该矿区土壤的生态风险。结果表明:1)重金属As、Cd和Cu的含量最小值均超过南京地区土壤元素背景值,且平均值分别是南京地区土壤元素背景值的3.5倍、6.7倍和9.3倍;2)潜在生态风险指数统计结果显示轻微、中等、较强和强潜在生态风险所占比例分别为14.29%、50%、28.57%和7.14%,闭库尾矿库区整体呈中等生态风险;3)6种重金属的RAC值均大于1%,存在一定风险,综合RAC与RSP来看,Cd具有极高的释放风险,是最主要的风险因子;4)强潜在生态风险点位的土壤中蚯蚓回避率达到100%,该污染土壤不适合蚯蚓生存,生态风险较高,其余点位蚯蚓回避率均小于80%,生态风险较低。

废弃流化催化裂化催化剂中重金属的赋存形态、浸出特性及其健康风险评价

随着炼油行业产生的废弃流化催化裂化催化剂(SFCCC)不断增加,含有大量重金属(主要是V、Fe、Ni和Sb)的SFCCC所造成的生态环境和人体健康风险已不容忽视。为分析SFCCC中重金属的污染特性,采用硫酸硝酸法和改进的BCR连续提取法分别对SFCCC中重金属的浸出毒性和赋存形态进行研究,考察SFCCC粒径、浸出时间、pH和液固比等浸出条件对SFCCC中V、Fe、Ni和Sb浸出行为的影响,评价不同浸沥液环境下SFCCC对人体的健康风险。结果表明:①SFCCC中V的浸出浓度为4.955 mg/L,高于美国通用处理标准(UTS)的限定值(0.2 mg/L),具有浸出毒性。②V、Fe、Ni和Sb四种重金属主要以残渣态的形式存在,V的弱酸提取态和可还原态含量均高于其他3种重金属,环境迁移能力最强。③V的浸出浓度与SFCCC的粒径成正比,Fe、Ni和Sb的浸出浓度均与SFCCC的粒径成反比;4种重金属浸出浓度均与时间成正比,其中V显示出更长的浸出周期;酸性环境促进重金属的浸出,而V和Sb在强碱性环境下也容易浸出;4种重金属的浸出浓度均随液固比的增加呈现先上升后下降的趋势,并最终达到平衡。④健康风险评价结果表明,SFCCC在地表水、酸雨和垃圾渗滤液浸沥环境下的非致癌风险值(HQ)均大于1,对人体存在较高的非致癌风险。其中Sb在3种浸沥液环境下的HQ分别为2.264、1.637和1.744,是主要的非致癌风险元素。因此需要对SFCCC进行固化处置,限制重金属的溶出,减少其对环境和人体的危害。

刺参中铝的赋存形态分析

目的明确刺参中铝的赋存形态。方法以黄渤海最负盛名的刺参为研究对象,采用海水、饲料两种染毒途径对刺参不同组织中铝赋存形态分布进行分析,并基于不同地区鲜活刺参、刺参制品以及饲料粉与饲料海泥中铝赋存形态数据对刺参中铝的蓄积特征进行解析。结果优化条件后选择浸提液体积10 mL、浸提时间2.0 h、浸提液浓度(盐酸溶液1.0 mol/L,氢氧化钠溶液0.5 mol/L)进行检测;刺参体壁、纵肌、呼吸树和消化道中铝均以难溶态为主,消化道和呼吸树是刺参吸收铝的主要器官,消化道和呼吸树中水溶态铝、酸溶态铝、碱溶态铝的含量占比高于纵肌和体壁;不同地区刺参中总铝含量差距较大。结论饲料是刺参体内铝的主要来源;可溶态的铝在刺参水煮、浸泡等加工过程中损失较多,同时难溶态铝含量也有所下降,因此评价刺参中铝的食用安全性时需考虑刺参的食用方式。本研究可为保障刺参的质量安全,促进刺参产业的健康可持续发展,保障人民的身体健康提供技术支持。

菜用紫云英中硒赋存形态及含硒有机化合物提取工艺研究

针对现蕾前菜用紫云英中硒的赋存形态不明确及含硒有机化合物的提取工艺不成熟的问题,以氢氧化钠溶液作为提取溶剂,研究了硒在菜用紫云英中的赋存形态。以有机硒提取率为指标,采用响应面分析法,考察了提取富硒菜用紫云英粉末中有机硒化合物的影响因素,并优化了主要含硒有机化合物的提取工艺。实验表明,紫云英中有机硒含量占总硒的92.49%,其中碱溶蛋白硒占总硒的69.45%;有机硒的最佳提取工艺条件是:氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.15 mol/L,氢氧化钠溶液用量为样品体积的20倍,提取时间为2 h,提取次数为2次。结果说明,紫云英中的硒以有机结合态为主,有机结合态硒在碱性溶液中提取效果最好,在对紫云英中有机硒进行提取时,主要应考虑提取溶液的酸碱性、提取溶液的用量、提取时间及提取次数等因素。该结果可为菜用紫云英的进一步开发利用提供科学依据。

富硒猴头菇中硒含量分布和赋存形态研究

研究了富硒猴头菇中硒的含量分布和赋存形态,结果表明,猴头菇中总硒含量为205.98μg/g,其中有机硒含量占总硒的91.39%,而有机硒中最主要的赋存形态为蛋白硒,含量占有机硒的66.18%,其次是多糖硒和其他有机硒,占比分别为18.90%和14.30%,另有少量的核酸硒。

仁怀市茅坝镇高粱基地土壤硒地球化学分布特征及赋存形态

以贵州省仁怀市茅坝镇有机高粱基地为研究对象,开展了土壤硒的地球化学分布及赋存形态特征研究。结果表明,高粱基地土壤全硒含量范围为0.24~1.35 mg/kg,平均为0.50 mg/kg,为全国土壤背景值的1.72倍。研究区富硒土壤分布较广,富硒土壤占总面积的50%;土壤硒的化学形态以有机物-硫化物结合态及元素态硒为主,占比为57.14%,铁-锰氧化物结合态硒、可交换态及碳酸盐结合态硒、残渣态硒含量相近,占比分别为14.21%、14.19%和12.70%,水溶态硒含量最低,占比为1.76%;水溶态硒与可交换态及碳酸盐结合态硒占比之和较高(15.95%),说明土壤硒的生物有效性较强,容易被植物吸收利用,有利于富硒农作物的种植和生产。土壤全硒、各形态硒含量与有机质含量呈正相关,表明有机质的增加有利于硒在土壤中的积累;土壤pH与水溶态硒含量呈显著正相关(P<0.01),而与全硒和其他形态硒含量呈负相关,证实碱性条件下硒主要以硒酸盐形式存在,而使硒的生物有效性得到提高。由此可知,研究区高粱基地富硒水平较高,分布面积较大,且硒的生物有效性较强,为提高茅台酒酿造原料红缨子高粱的品质和发展地方富硒特色农产品提供了良好的土地资源条件。

硅改性生物炭对土壤中镉赋存形态分布的影响研究

针对土壤中的Cd污染,采用硅酸钠浸渍法制备不同硅负载比例的生物炭,通过土壤培养试验,考察了四个理化因子和Cd形态变化以及相关性。结果表明:硅改性生物炭显著提高土壤电导率、阳离子交换量、有机质和pH,均可降低可交换态Cd的含量,增加残渣态Cd的含量。施加4∶1 SiBC的土壤中可交换态Cd的含量与理化因子呈极显著或显著负相关,残渣态Cd的含量与理化因子呈极显著或显著正相关。硅改性生物炭可影响Cd赋存形态分布,提高对土壤中Cd的稳定化效果。

不同提取法对比研究水稻土中重金属赋存形态

为对比不同提取法对水稻土中重金属的提取效果,分别用HCl、CaCl_(2)和EDTA提取-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析测定九龙江流域水稻土中重金属的含量。结果表明:不同提取法所得到的水稻土中重金属的提取量、提取率和污染评价结果均具有较大差异。不同提取法对水稻土中7种重金属的提取量和提取率大小顺序均为HCl>EDTA>CaCl_(2)。不同提取法得出的水稻土中重金属的污染评价结果存在较大差异,亟需确定一种用于研究水稻土中重金属赋存形态的标准方法。

中国不同种类土壤氟化物的赋存形态研究现状

为了深入探索不同种类土壤氟化物的的赋存形态,对我国25个省(市、自治区)的48种土壤和母质的氟化物总量、水溶态、交换态、铁锰态、有机态和残余态等赋存形态的浓度分布及来源进行综合分析。结果表明:各地土壤氟化物赋存形态的浓度分布差别较大,不同种类土壤赋存形态的浓度也不尽相同,同类土壤在不同地区不一样。因此,土壤氟化物赋存形态的浓度与母质关系、与周边工农业生产污染的关系以及与土壤的理化性质的关系均有待于深入研究。而有机氟化物尤其是新污染物在土壤中赋存形态的分布及迁移转化过程,更应引起关注。

牡蛎壳粉对土壤中铅赋存形态的影响及其钝化效果分析

为探明牡蛎壳粉钝化修复土壤中铅(Pb)污染的效果,以及在受染耕地安全利用上的应用前景,本研究以受Pb污染的弱酸性水田土壤为材料,采用盆栽试验及通过监测分析每盆(2.0 kg土壤)添加牡蛎壳粉0(OSP0,CK)、0.40 g(OSP4)、0.80 g(OSP8)、1.20 g(OSP12)、1.60 g(OSP16)后,不同添加量对土壤pH及土壤中Pb赋存形态的分布特征、生物有效性的变化及其纯化效果。结果表明,处理60 d后OSP4、OSP8、OSP12、OSP16与OSP0比较,土壤pH分别增加了0.50个、0.83个、1.10个和1.31个单位;土壤中赋存形态Pb的分配系数水溶态均下降≥0.36%(P<0.05),弱酸提取态分别下降了2.86%、6.97%、7.74%和8.23%(P<0.05),还原态分别提高了0.83%、1.84%、1.88%和2.37%,可氧化态分别提高了0.17%、1.25%、1.45%和1.23%,残渣态分别提高了1.86%、3.88%、4.41%和4.64%,这表明添加适量的牡蛎壳粉具有降低土壤中有效态Pb,并提高不可利用态、潜在有效态Pb的效果(P<0.05)。OSP4、OSP8、OSP12、OSP16对土壤中Pb污染的钝化效果分别为28.78%、70.09%、77.76%和82.64%(P<0.05),同时添加量(x)与钝化效果(y)具有“y=-5.8171x^(2)+56.329x-53.144”抛物线型变化关系,相关系数(r)为0.9895(P<0.01)。因此,施用适量的牡蛎壳粉对钝化修复酸性水田土壤中Pb污染有良好的效果,值得在大田生产上进一步验证后进行示范与推广应用。

南四湖消落带底泥有机磷赋存形态及分布特征

研究南四湖消落带底泥有机磷赋存形态及分布特征,有利于全面揭示湖区各形态磷迁移转化规律,对南四湖富营养化防控及南水北调东线调水水质保障具有重要的科学意义。以南四湖消落带底泥为研究对象,采用改进Hedley连续分级提取法测定底泥中各形态有机磷含量,通过紫外可见分光光谱与三维荧光光谱技术表征底泥有机分子结构特征及稳定性,反映消落带有机磷结构及稳定性差异,运用Pearson相关性分析及主成分分析解析底泥各形态磷与其他理化指标的相关性。研究结果表明,南四湖消落带底泥总磷含量均值为679.90 mg/kg,其中有机磷(OP)占比20.03%~45.69%。各赋存形态有机磷含量及相对比例大小依次为:残渣态有机磷(67.58%)>钙结合态有机磷(16.61%)>铁/铝结合态有机磷(7.62%)>碳酸氢钠提取态有机磷(5.97%)>水提取态有机磷(2.22%)。南四湖消落带底泥OP含量及形态主要受内源影响,主要来自内源性微生物代谢。南四湖消落带西岸底泥磷释放风险高于东岸和南岸消落带。相关性分析发现,消落带底泥pH与磷含量显著负相关,表明随着底泥碱性的增强可能导致底泥磷向水体中释放的风险更高;底泥有机质与OP显著正相关,表明有机质可能是OP的重要载体;主成分分析发现底泥各形态磷呈正相关性,表明消落带底泥各形态磷具有同源性。研究结果可为南四湖湖区内源磷释放控制及富营养化风险防控提供科学依据。

不同规格双齿围沙蚕对沉积物氮磷赋存形态影响分析

沉积物作为养殖系统中氮磷的蓄积库,对养殖水体氮磷水平调控发挥着重要作用,氮磷赋存形态影响其在沉积物中的吸附和释放。为研究双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis Grube)对海水养殖池塘沉积物氮磷赋存形态的影响,以400 g/m^(2)生物量设计不同规格双齿围沙蚕养殖实验,分别为小规格[(0.7±0.3) g]、中规格[(2.5±0.3) g]和大规格[(4.3±0.3) g]处理组,不放养沙蚕设为对照组,实验周期为45 d,分别于实验初、末期采集不同深度的沉积物,测定其中氮磷各赋存形态的含量。结果显示,不同规格双齿围沙蚕均显著提高了沉积物上、中层离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)和强碱可浸取态氮(SAEF-N)含量(P<0.05),中、小规格处理组显著降低了沉积物中强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)含量(P<0.05);不同规格双齿围沙蚕均显著提高了沉积物上、中层非磷灰石无机磷(NAIP)含量(P<0.05),中、小规格处理组显著降低了沉积物中有机磷(OP)含量(P<0.05)。本研究表明,中、小规格的双齿围沙蚕可以加速沉积物中有机氮磷的矿化,促进沉积物其他形态氮磷向上迁移,使其更容易分解和释放,进而被水体浮游植物所利用。

镉在甲壳类水生生物中的蓄积现状及赋存形态研究进展

镉(Cd)在联合国环境规划署提出的12种具有全球性意义的危害化学物质中居于首位,此类物质的污染危害主要表现在水环境中。与有机污染物不同的是,水环境中的镉不能通过水生生物降解,但会在其体内蓄积并通过食物链逐渐富集,进而对水产品质量和安全造成隐患,以及引起水环境污染和人类健康等问题,因此镉对水环境及水生生物的污染和危害引起全球范围内的广泛关注。本文整理归纳了目前镉在甲壳类水生生物中的蓄积现状及富集规律研究进展,并围绕梭子蟹和虾蛄这2种典型镉蓄积的甲壳类水生生物,论述其不同部位组织间镉蓄积的差异性问题,同时对目前关于镉形态的提取方法、定性分析和毒理学效应等相关研究进展进行了综述、分析和展望,可为甲壳类水产品中镉的形态甄别、定量分析以及不同形态镉的毒理学研究提供参考依据。

富钠液化残渣CO_(2)气化过程煤焦结构演化及钠赋存形态迁移规律

本研究采用N2吸附-脱附、FT-IR、XRD、SEM和Raman分析,考察了富钠液化残渣CO_(2)气化过程煤焦结构演化和钠赋存形态变迁规律。实验结果表明,富钠液化残渣钠离子高温下易诱导液化残渣孔结构发生变化,拓展了介孔结构,介孔体积由0.05 cm^(3)/g增加至最大0.16 cm^(3)/g。随气化反应进行,煤焦中相继出现不同晶体化合物,XRD分析显示多数晶体矿物质为含钙矿物质,没有明显含钠矿物质的衍射峰,是钠离子高温下易挥发及含钠化合物晶体存在缺陷所致。与含钠矿物质相比,含钙矿物质更易与液化残渣中铝硅酸盐反应,从而使含钠矿物质气化过程保持了催化活性。煤焦(GR+VL+VR)/D的比率先升高后降低,分别与芳香族的解离及小芳香环结构重排成大芳香环结构有关。此外,钠离子释放率与气化反应时间密切相关,液化残渣中大部分钠离子在气化初期挥发至气相,与负载水溶性钠盐液化残渣相比,富钠液化残渣钠离子高温释放率较低。