纳污湿地植物对底泥重金属吸收特性研究

对武河湿地两种主要植物——芦苇和菖蒲不同组织及其底泥中Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属元素的含量进行了测定,结果表明:4种重金属元素在两种植物中的含量表现为Cu(628.51 mg/kg)>Zn(578.05 mg/kg)>Pb(32.01 mg/kg)>Cd(11.71 mg/kg),但同一种元素在植物体不同组织中的含量有较大的差异;芦苇对于4种重金属元素的转移能力表现为Zn>Cu>Pb>Cd,富集能力表现为Zn>Cu>Cd>Pb,菖蒲对于4种重金属元素的转移能力表现为Zn>Cd>Pb>Cu,富集能力表现为Zn>Cd>Cu>Pb;芦苇处理Cu、Zn复合污染及Cd污染的污水效果较好,菖蒲净化Zn污染及Cd污染的水体效果较好,二者对于Pb元素的净化能力有限;相关分析表明,芦苇茎部对于碳酸盐结合态Pb元素的吸收效果良好,芦苇根部对于残渣态Pb吸收效果较好,但有机结合态Pb可能会抑制芦苇根部对于Pb元素的吸收,离子态的Pb可能会抑制菖蒲根部对其的吸收。

武河人工湿地沉积物中镉砷累积和空间分布特征及其生态风险评价

本文研究采用四酸消解法(HCI-HNO3-HF-HCIO4)和Tessier五步法对样品进行处理,测定了武河人工湿地沉积物中Cd、As两种重金属元素的总量及赋存形态,分析了Cd、As的累积及空间分布特征,并对其污染程度和潜在生态风险进行了评价,结果表明:表层沉积物中Cd、As的平均含量分别为3.18 mg·kg-1、35.41 mg·kg-1,分别超出环境背景值238%、18.03%,具有明显的累积效应;Cd、As主要以残渣态形式存在,其平均含量分别为82.59%、76.31%;湿地Cd、As的Igeo平均值分布为1.62、0.44,说明Cd、As除自然的土壤来源外,还叠加了工农业污染的影响;空间分布特征分析表明,Cd、As质量分数、Igeo、RI最大值均出现在南涑河流域来水处;潜在生态风险评价表明湿地沉积物中潜在生态危害指数RI为501.20,属III较强生态危害。

纳污湿地表层沉积物中重金属形态研究

采用Tessier法提取了武河湿地表层沉积物中重金属元素Cu、Zn、Pb、Hg、Cd,对其形态分布特征和相关性进行了分析,并利用潜在生态风险指数法对武河湿地表层沉积物中重金属污染进行了综合性评价分析,结果表明:各元素主要以残渣态形式存在,其平均含量均在80%以上;Hg活性态含量为0.098 mg/kg,低于环境背景值,环境危害轻微;相关分析表明碳酸盐结合态的Cu、Zn、Pb、Cd的污染源相似,有机结合态的Cu、Zn、Cd污染源相近,残渣态Cu、Zn、Pb污染源相近,残渣态Pb和Cd污染源相似或相近;各重金属元素迁移能力表现为Cd(5.40)>Pb(5.22)>Zn(2.31)>Cu(0.94);各元素的潜在生态风险表现为Cd>Cu>Zn>Pb,且Cd、Pb属于生物毒性显著的元素,对于其引起的污染更应该加倍重视。

基于生命周期评价的本土化水足迹影响评价模型构建

水足迹作为评价水资源消耗和污染情况的综合性指标,能够对水环境面临的环境风险进行科学系统的量化、评估和管理。针对传统水足迹影响方法未进行环境影响评估等问题,研究构建了一个符合ISO 14046国际标准的基于生命周期评价的通用型本土化水足迹影响评价模型。研究通过多介质逸度模型模拟了多介质污染物排放在环境中的迁移转换,从而剔除最终未进入到水介质的部分,同时仅考虑了与水环境有关的经口摄入途径,首创了集水稀缺影响、水污染生态与健康风险量化为一体的且适用于我国国情的水足迹评价模型。模型的构建可帮助实现水系统优化,有效控制二次污染及污染转移,实现精准管控。同时由于模型具有普适性,其也可为其他国家或区域开展生命周期水足迹影响评价提供理论支持和实践经验。此外,研究以某企业镍铁合金生产的水足迹影响评价为例,对模型的应用进行了示例研究。研究发现为该企业镍铁合金生产的水足迹影响主要来源于交通运输、焦炭生产、发电、压缩空气以及电极糊制备等间接过程。同时,为降低其环境负荷,需控制氮、磷、二氧化硫及铬、砷、汞、铜等重金属的排放。

生命周期评价方法研究进展

生命周期评价方法因可针对产业活动的物质流、能量流及其环境效应进行系统地量化与优化,已成为国际公认的进行环境管理、可持续发展评估和生态设计的必备工具。受制于尚未完善的生命周期清单和生命周期影响评价模型,当前中国生命周期评价研究存在应用面狭窄、溯源困难、结论冲突、源头减量化难控制等诸多问题。针对上述问题,本文指出基于过程的、快速的生命周期清单构建方法可实现"微观-中观-宏观-动态"多层次研究;统一完整的、动态的、适用于中国国情、较高数据质量、可共享的本土化生命周期清单数据库构建仍需进一步推进;生命周期影响评价模型的选用和修正对科学、精准的生命周期评价研究是十分必要的;具有时空属性的生命周期影响评价模型亟需进一步提升。最后,基于中国生命周期评价方法研究现状的梳理和分析结果,本文对未来生命周期评价的研究方向进行了展望。

基于生命周期评价的造纸废水的水足迹

造纸工业正面临着环境污染严重、资源消耗高等难题,同时缺少量化潜在环境影响的有效方法。水足迹分析法被应用于多种污水处理方案,开展清单和环境影响层面的量化分析。结果显示,污水未处置方案的水足迹影响最大,达到36.4 m^3。污水处理技术改进前后,水足迹影响变化明显。技改前的水足迹影响为4.82 m^3,技改后减少到1.52 m^3。其中,技改后的污水处置与污泥热解气化方案的水足迹值最低(0.87 m^3)。在技改后方案中,直接水足迹流程对水生富营养化和水稀缺影响贡献显著。下水污泥处置环节是致癌性影响非致癌性影响和淡水生态毒性影响的关键流程。此外,化学药品、电、盐酸的消耗等流程水足迹产生一定影响。优化淡水资源的利用、提高化学药品的使用效率有助于减少造纸行业水足迹。

铅酸蓄电池全生命周期的水足迹

为量化铅酸蓄电池从原料开采到综合回收利用的全生命周期过程产生的水足迹影响,基于生命周期评价理论的水足迹分析方法对周期过程产生的水足迹进行综合分析。使用SimaPro 8.4软件对铅酸蓄电池制备、运输、使用、所消耗电力的生产和废旧电池回收利用过程进行水足迹影响分析,结果表明铅酸蓄电池生产制备和消耗电力的生产是两个最主要的水足迹影响过程,电池生产制备对水体富营养化、致癌性影响、淡水生态毒性和水稀缺影响显著,电力生产对酸性化和非致癌性影响有显著贡献。铜、铬、排入水体的磷酸盐和排入大气的二氧化硫等关键物质也主要来自于这两个过程。优化这两个主要过程有助于有效地减少铅酸蓄电池全生产链条的水足迹。