不同生物炭的制备及其对重金属和抗生素的吸附性能

选用咖啡渣、核桃壳、水葫芦和椰壳为原材料,在不同热解温度下制备生物炭,并对含Cu、Zn、土霉素(OTC)、环丙沙星(CIP)和多西环素(DOX)的模拟废水进行净化处理。结果表明,700℃为生物炭的最佳热解温度,水葫芦生物炭(SBC700)对单一重金属Cu和Zn的吸附效果最好,椰壳生物炭(YBC700)对单一抗生素OTC、CIP和DOX具有较强的吸附效果,4种生物炭对单一重金属或抗生素的吸附行为均为化学吸附。以水葫芦和椰壳为原材料在700℃下制备复合生物炭,并研究其对Cu、Zn和1种抗生素复合污染物的吸附效果。复合生物炭有利于提升对复合污染体系中Cu和抗生素的吸附效果;停留时间越长,复合生物炭对Cu和Zn的去除效果越好,对3种抗生素去除效果影响不显著;综合考虑经济效益和去除效果,复合生物炭的最优投加量为2.5 g/L;随pH增加,复合生物炭对Cu、Zn的吸附量也逐渐增加,在pH=6时最大吸附量分别达到1.90、8.40 mg/g,pH对OTC、CIP和DOX吸附量无明显影响,平均去除率都高于88%。在热解温度700℃下制备的水葫芦和椰壳复合生物炭综合性质较佳,为生物炭吸附重金属和抗生素复合污染提供了新思路。

荧光碳点的制备及其在重金属离子检测中的应用研究进展

碳点是一种新型荧光碳纳米材料,具有光致发光、荧光稳定、无光漂白和水溶性好等特点,被广泛应用于环境监测、分析检测及光电元器件等领域。介绍了荧光碳点的制备方法,如电化学合成法、激光烧蚀法、水热法、超声波法、微波法和模板法等,分析了荧光碳点在检测重金属离子过程中出现荧光淬灭的主要原因,综述了荧光碳点在重金属离子检测中的应用,并对其未来发展方向进行了展望。

洛河洛阳段沉积物重金属空间分布及潜在生态风险

为明晰洛河洛阳段沉积物重金属分布、风险及来源,以洛河洛阳段为研究对象,采集入城区段、主城区段和出城区段13个点位的表层沉积物,分析重金属(Pb、Cd、Cr、Mo、Cu和Zn)的空间分特征,并利用地累积指数(I geo)法、潜在生态风险指数(RI)法和主成分分析等方法评价重金属污染程度、潜在生态风险及来源解析,结果显示:洛河洛阳段沉积物重金属平均质量分数Pb(42.90 mg·kg^(-1))、Cd(2.41 mg·kg^(-1))、Cr(76.86 mg·kg^(-1))、Mo(9.31 mg·kg^(-1))、Cu(35.15 mg·kg^(-1))及Zn(145.60 mg·kg^(-1))分别为黄河流域河南段重金属元素土壤背景值的1.7、14.2、1.1、13.7、1.5和2.2倍.Pb、Cr和Cu质量分数均表现为入城区段显著高于出城区段,Cd、Mo和Zn表现为主城区段显著高于出城区段,这6种重金属质量分数在入城区段与主城区段间无显著差异.入城区段和主城区段多数点位的Cd为偏重污染程度及以上,Mo为中度污染或偏重污染程度,其余为轻度或低污染程度.源解析显示,Pb、Cd、Mo、Cu和Zn主要为人为源,Cr以自然源为主.潜在生态风险指数法结果显示,入城区点位达到强生态危害水平(Ⅲ级)及以上,主城区段所有点位均达到很强生态危害水平(Ⅳ级),出城区段所有点位均达到强生态危害水平(Ⅲ级),其中,Cd对RI的贡献最大,占比64.10%,其次是Mo(32.67%).洛阳市应重点关注由钼产业可能引起的环境风险,并进一步降低Cd污染水平,方能降低洛河沉积物重金属的污染及潜在生态风险.

1981-2020年陕西省暖季不同历时强降水时空变化特征

利用1981—2020年陕西省暖季(5—9月)95个国家气象观测站小时降水量资料,结合多种数理统计方法分析4个历时(1h、3h、6h、12h)强降水的时空变化。结果表明:(1)陕西省短历时强降水主要集中在7—8月,4个历时强降水高发区均位于陕南秦巴山区,稀发区位于关中平原中部和陕北长城沿线。(2)各历时降水极值的空间差异均较大,历时越短,极值分布的局地性越强。(3)近40a,陕西省各历时强降水均呈增多增强趋势,尤以3h强降水的增加最为显著。(4)各历时强降水的趋势变化在空间上表现为非均一性,陕北黄河沿线和陕南中南部强降水呈增多趋势,陕北南部和关中平原中部呈减少趋势,且历时越短,强降水呈增多趋势的范围越大。(5)强降水日变化南北不同,历时越短,强降水的日变化越明显,特别是陕北短历时强降水日变化最为突出,且在傍晚或夜间易发生强降水事件,其危害更大。

特稠油绿色冷采实验

针对稠油热采存在油汽比低、能耗大、CO_(2)排放高以及稠油冷采采出液难处理等问题,采用自制的降黏驱油剂ODA1配制驱替液,对其进行了静态降黏评价、性能分析以及特稠油冷采物理模拟实验研究。结果表明:提高驱替液中ODA1的质量分数和矿化度,均能有效降低稠油黏度;当驱替液中ODA1质量分数为2%、矿化度为100 g/L时,特稠油与驱替液以质量比为0.5混合后的降黏率达到了70.62%;特稠油在驱替液表面自发扩散,油水自动分相,完全不乳化。在渗透率约为1 000×10^(-3)μm^(2)、地层温度为40℃、特稠油黏度为11 600 m Pa·s条件下进行模拟驱油实验,驱替液驱的采出程度较模拟地层水驱采出程度提高了6.31百分点;水驱后驱替液依次进行转驱、第1次闷井和第2次闷井,采出程度分别提高了7.48、11.70和7.83百分点,合计较水驱提高了27.02百分点,采出稠油在40℃条件下的黏度降至3 553 m Pa·s,降黏率达61.37%,驱替液具有边驱油边降黏的特点。同时在冷采过程中无碳排放,采出水无污染,可循环利用。研究成果为特稠油绿色冷采提供了一种新的技术思路。

用废弃混凝土处理重金属污水

本文建立了从废弃混凝土中分离水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的新方法,利用C-S-H凝胶的大比表面积和高孔隙率来治理重金属污水。考察了在C-S-H凝胶吸附重金属的过程中,反应温度、反应时间、搅拌强度等参数对重金属去除效果的影响。结果表明,C-S-H凝胶去除工业废水中重金属元素的最佳条件为:反应温度60℃,反应时间30min,搅拌强度300r·min^(-1)。在此条件下,C-S-H凝胶对重金属元素Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb的吸附容量,分别为20.0、22.5、15.0、20.0、17.5、12.5mg·g^(-1),在最佳反应条件下,所有重金属元素的去除率均大于98%。本方法为巨量废弃混凝土的大规模资源化再利用,实现工业废水中重金属元素的无害化处理开辟了新思路,达到了以废治废的目的。

基于APCS-MLR模型和UNMIX模型的农田土重金属源解析

为探明某堆浸场下游农田土壤重金属的空间分布特征、污染现状及来源,共采集0.2m和0.5m深度76个采样点的152个土壤样本,测定Cu、Zn、Cr等8种金属元素含量,运用单因子污染指数法和内梅罗污染指数法评价其污染水平,进而采用主成分分析、绝对主成分-多元线性回归(APCSMLR)模型和UNMIX模型分别解析污染源,并使用地统计学分析法进行验证。结果表明,土壤中Cr、Pb、As和Hg的含量平均值超过云南省土壤背景值,其中,As含量高于背景值和筛选值的点位比例分别超过90%和70%。UNMIX模型解析结果显示重金属污染源主要有4个,源1为矿业开发和交通源,对As和Pb的贡献率分别为65%和56%;源2为农业活动源,对Cd的贡献率为91%;源3为自然母质源,对Cu、Zn、Cr、Ni的贡献率分别为63%、61%、62%和55%;源4为燃煤源,对Hg的贡献率为94%。APCS-MLR模型解析结果与UNMIX模型基本一致,但未单独识别出自然母质源。上述结果可为农田生态环境管理精准施策提供技术支撑,为矿山污染防治及改善采矿工艺流程提供理论依据。

广西某高速公路沥青路面车辙病害影响因素分析

对实体依托工程的现场调研、室内试验和建立模型进行分析,从重载交通、路面结构、抗压强度、压实度等因素分析了对广西高速公路沥青路面车辙病害的影响,提出加强对重载、超载的管制,进行针对性路面结构设计,提高沥青路面施工质量稳定性的对策建议。

基于复杂网络的土壤重金属污染评价研究

城市土壤重金属污染严重影响生态环境,防治土壤重金属污染是生态文明建设的重要组成部分。基于2013年黄骅市土壤采样点重金属元素含量数据,利用复杂网络方法构建了采样点共异常网络和元素共异常网络,并采用社团划分算法分析了土壤污染的空间集聚特征。采样点共异常网络结果表明,黄骅市污染情况普遍,重污染集中在北部吕桥镇;黄骅市污染采样点可分为社团进行共同治理,其中骅中街道与吕桥镇污染情况最为相似,应考虑共同治理污染。元素共异常网络结果表明,Cu元素是黄骅市污染情况最为严重的元素,它与Cr元素的污染分布在黄骅市的相似区域。研究结果可为黄骅市表层土壤污染治理提供重要参考。

关键参数对缓圆点波磨区段轮轨力的影响分析

以探究重载线路运行参数对车辆通过缓和曲线低轨侧波磨区轮轨力的影响规律为目的,基于Simpack多体动力学软件搭建了C80车辆-轨道耦合多体动力学模型,利用Matlab生成美国五级轨道随机不平顺,叠加缓圆点前钢轨波磨时域激励作为模型输入,仿真得到在缓圆点处不同波长、波深波磨状态下,缓和曲线长度、曲线半径、超高、行驶速度等关键参数对轮轨力的影响。通过分析一位轮对的轮轨力变化趋势和其最大增长率,发现波磨侧的轮轨力受波磨影响较大;无波磨一侧轮轨横向力受波磨的影响比垂向力大;曲线参数中,各指标最大增长率均随速度的增加而下降;除高轨侧轮轨横向力外,其余指标均随曲线半径的增大而减小;缓和曲线长度和超高的变化,对各指标最大增长率没有明显的降低作用,甚至随着运行参数的增加,指标最大增长率反而增加。

单宁酸复合海藻酸钠微球富集U(Ⅵ)的性能

随着核能的大力发展,开发环境友好型生物基吸附剂对放射性核素污染控制具有重要意义。采用混合交联法制备一种新型单宁酸复合海藻酸钠(TA/SA)微球,考察了TA和SA质量比、溶液pH、U(Ⅵ)初始浓度、接触时间和温度等因素对TA/SA吸附U(Ⅵ)行为的影响,并进行了吸附动力学和热力学研究,探讨了TA/SA微球对U(Ⅵ)的吸附机理。结果表明,TA和SA的最佳质量比为1∶2,pH对TA/SA微球吸附U(Ⅵ)效果的影响较小。在U(Ⅵ)质量浓度为50 mg/L,TA/SA微球投加量为0.1 g/L,溶液pH=4,温度为323 K,吸附时间为2 h时,TA/SA微球对U(Ⅵ)的最大吸附量为263.42 mg/g。TA/SA微球对U(Ⅵ)的吸附行为符合准二级反应动力学模型和Freundlich等温吸附模型,TA/SA微球对U(Ⅵ)的吸附是一个自发吸热过程,且反应可分为表面吸附、中孔内扩散和微孔内扩散3个阶段。TA/SA表面呈不规则沟壑状,内部是大量开孔的三维网状结构,还原反应在TA/SA微球对U(Ⅵ)的吸附中起主导作用。

环境水样及核电厂液态流出物中γ核素的快速富集方法研究

本文针对核电厂液态流出物排放的关键放射性核素进行了富集研究,制备了一种含六氰铁钴酸银钾和二氧化锰的复合型富集柱,通过实验研究了样品种类、流速、pH值、温度等因素对富集柱富集效率的影响,利用环境水样作为参考样品进行分析,结果良好。该方法可有效快速富集核电厂液态流出物中关键人工放射性核素,吸附效率可达90%以上,有效降低液态流出物中γ核素探测限;可缩短环境水样富集时间,适用于应急情况下环境水样监测。

Cu^(2+)污染下农作物叶片特征光谱探究

为探究重金属胁迫下农作物污染响应的敏感叶型及谱段,设计了室外温室环境下的不同铜胁迫梯度玉米花盆试验。以玉米叶片为探究对象,利用仪器测定了出穂期玉米叶片的高光谱反射率数据以及叶片中重金属含量数据,为研究提供了基础数据。从频率域角度,结合时频分析的方法设计了叶片光谱探测法(LSDM),获得了重金属铜胁迫下敏感叶型及谱段,为农作物重金属监测提供技术支撑。根据玉米的生长过程,从老叶(O)、中叶(M)、新叶(N)光谱350~1300 nm的全谱段和子谱段角度进行探究。(1)对铜胁迫下玉米叶片的高光谱反射率数据进行双微分(SOD)和包络线移除(CR),转换到频率域上,结合时频分析的方法进行Daubechies小波6层分解。(2)根据信号异常点、小波高值点和SODCR曲线高值点,定义玉米叶片的光谱异常参数(SAP)。异常变化反射率ACR(异常反射率与其后一个相邻波段反射率差值的绝对值);异常小波系数AWC(异常小波系数与其后一个相邻波段小波系数差值的绝对值);异常SODCR值ASV(异常点SODCR值与其后一个相邻波段SODCR值差值的绝对值)。通过光谱异常参数与玉米叶片重金属含量的相关关系,探究对铜污染响应敏感的叶型及谱段。结果表明,叶片光谱探测法LSDM能高效地对玉米叶片弱信息进行增强,并准确定位出重金属铜胁迫引起的光谱异常谱段位置,异常变化范围集中在350~800 nm内;光谱异常参数能定量地衡量玉米叶片在重金属铜胁迫下的光谱异常;在不同铜胁迫梯度下,玉米新叶(N)为敏感叶型,敏感谱段为蓝边、绿峰、黄边、红谷。该研究有望为其他谷类农作物及其冠层尺度重金属监测提供技术支撑。

重金属暴露对儿童支气管哮喘的影响

支气管哮喘(哮喘)的原因复杂、诱因众多。重金属在人类生产生活中的应用不断增加,人类暴露于重金属的机会也随之增多。本文总结了近年来的研究,重金属暴露对儿童哮喘的影响主要是通过促进活性氧(ROS)产生,诱导氧化应激,造成免疫紊乱,增加炎性因子水平,促进气道炎性反应及气道重塑,加重哮喘的发生和发展。深入研究重金属对儿童哮喘的影响及相关机制,能够为哮喘管理提供一定的指导。

观赏植物修复城市铅污染土壤技术分析与展望

重金属铅(Pb)污染土壤问题威胁着城市土壤生态功能的发挥和人体健康,开展城市铅污染土壤治理具有重要意义。相较于物理和化学修复法的局限性,利用观赏植物修复城市铅污染土壤可在实现土壤铅减量化、恢复土壤生态功能的同时具备较好的景观效果,更适用于城市铅污染土壤的修复治理。本文论述了植物修复铅污染土壤的机制以及影响因子,并分析了观赏植物作为铅富集植物的优势及其应用于城市铅污染土壤修复可能存在的生长势弱、铅提取效率低等问题。为进一步强化植物修复效果,分别从植物-纳米材料、植物-化学药剂、植物-微生物和植物-基因工程4个方面比较了观赏植物联合修复铅污染土壤技术的主要优缺点及应用方式。本文展望了观赏植物修复城市铅污染土壤技术面临的挑战和未来研究方向,提出利用分子育种技术筛选与改良超富集观赏植物、研发联合修复技术并探索协同修复机制以实现可持续修复城市铅污染土壤的建议;此外,还应加大实地修复力度,打造修复成功案例,为城市铅污染土壤的修复提供科学依据。

基于风廓线雷达的四川盆地西部强降水过程风场特征

根据暖区暴雨的分型(西南涡型、副热带高压边缘型、西南急流型和东南风型),选取四类天气背景下四川盆地西部(成都地区)的暴雨过程,利用风廓线雷达新资料,详细分析了青藏高原-四川盆地特殊地形下,不同类型暖区暴雨中典型强降水发生、发展时的风廓线特征。研究表明:(1)风廓线雷达资料可以很清楚地表现出对流层及边界层存在的中小尺度系统,不同类型强降水过程的风场演变特征同特殊地形与区域环流及天气系统的相互作用密切相关,除副高边缘型外,其他三种类型暖区暴雨典型过程发生前或发生时都出现了边界层东北风或偏东风;(2)垂直速度变化梯度大,直观地体现了这几次过程时间短、对流强的特征,降水开始后,向下的垂直速度明显减弱甚至转向的突变时期,代表气层中上升运动的明显增强,这种垂直速度的突变对于强降水的预测有指示意义;(3)垂直速度极值在强降水发生前或发生时会明显增大,并伴随有极值层降低的现象,水平风速极值和极值层有同步的增减趋势,大部分强降水过程发生前,中层都出现了中尺度急流,并伴随急流层的降低;(4)在这四种类型的暴雨过程中都有低空急流的参与,其中副高边缘型和西南涡型暴雨过程中,低空急流指数第一次增大都对降水的开始有1~2 h的预报提前量,而在东南风型和西南涡型过程中低空急流指数的突增预示了降水强度的增大。

重金属污染土壤烧结制备陶粒研究进展

陶粒是重金属污染土壤资源化利用有效途径,不仅附加值高,还具有广泛的应用前景。通过文献调研,首先对比分析了中国一些地区的重金属污染土壤原料的化学成分,对重金属污染土壤制备陶粒进行可行性分析;然后阐述了重金属污染土壤制备陶粒的工艺及影响因素,并以铬为例分析了陶粒固化重金属的机理;最后阐述了重金属污染土壤陶粒当前应用方向及未来可能应用的方向,并提出了当前重金属污染土壤陶粒存在的一些问题和展望。结果表明,重金属污染土壤烧结陶粒具有可行性,其烧结过程会受到原料配比和烧结机制等因素的影响,且烧结后的陶粒重金属固化效果好,其陶粒产品当前被运用于建筑领域,而水处理滤料和陶粒支撑剂等也是其未来可能的应用方向。

EDXRF分析废水溶液中Cd元素的检测条件的MC模拟

工业废水排放是造成水系中重金属元素Cd污染的重要因素,如排放不当可能会造成严重的环境污染,人长期食用Cd污染环境中的农作物或者水生生物,会引起各类疾病,对身体造成严重的伤害,所以及时检测重金属元素Cd含量对工业废水的处理与排放十分重要。与传统检测方法比,能量色散X射线荧光(EDXRF)分析具有速度快、不损坏样品、操作简单、仪器体积小等优点,更加适合应用在工业废水处理现场,实现对工业废水中重金属元素的快速检测,为工业废水的处理提供依据。开展EDXRF法现场快速检测工业废水中Cd元素含量影响因素的研究,检测对象是未经处理流动的工业废水,为了不影响工艺流程,废水样品将流过一段工艺管道,EDXRF检测装置将安装在工艺管道外部,推导了管道为方形管道,X射线源和探测器分别垂直位于方形管道两个相邻平面时,X射线荧光分析的数学模型,仿真分析了不同管道几何参数和“源-样-探”几何位置对待测元素Cd特征X射线照射量率的影响,通过蒙特卡罗方法模拟验证理论分析的准确性,并得出方形管道样品的最佳激发-探测装置及其优化参数。文中根据建立的数学模型进行MATLAB仿真研究,工业废水溶液设定为Cd元素浓度为100000μg·mL^(-1),介质为浓度为1.09 mol·L^(-1)的HNO3的溶液,设定入射光射线能量为40 keV,带入参数计算,得到管道壁材料、管道壁厚、探测器高度、X射线源水平距离对标样中待测元素Cd特征X射线照射量率变化趋势的影响。同时建立蒙特卡罗模型,模拟研究了源出口到样品侧面水平距离与准直器直径、“源-样”距离、“样-探”距离、探测器高度、管道壁厚度和管道壁材料对样品中待测元素Cd特征峰净峰面积和峰背比的影响,得到管道壁厚度在工艺允许的条件下尽可能的薄,常见管道材料选择聚丙稀酸脂塑料作为管道材料更佳,“样-探”距离为1mm,“源-样”距离和探测器高度在客观条件,比如器件几何尺寸,器件固定条件等允许的情况下,越小越好,当源出口到样品侧面水平距离为2.8 mm,准直器直径为2 mm,Cd的特征峰的峰背比和净峰面积会有一个最佳值。

垃圾飞灰与粉煤灰协同熔融制备CAS体系微晶玻璃的研究

将水洗预处理后的生活垃圾焚烧飞灰(WFA)与粉煤灰(CFA)协同处置,通过“熔融-热压成形”一步法热处理制备CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)体系微晶玻璃。结果表明:添加15 g辅料、3 g晶核剂(TiO_(2))和6 g碳粉,当WFA、CFA和SiO_(2)用量分别为35 g、35 g和25.5 g,m(CaO)/m(SiO_(2))为0.54时,在1 050℃下热处理1 h,得到晶相分布均匀、相对结晶度为93.66%的微晶玻璃,其密度为2.79 g/cm^(3)、吸水率为0.04%、耐酸度为99.71%、耐碱度为99.83%、抗压强度为350.87 MPa、维氏硬度为6.52 GPa。经毒性浸出测定,该微晶玻璃符合国家标准,为垃圾飞灰的高值化利用提供了技术保障。

制备条件对生物炭/PNPG复合材料吸附Sb(Ⅲ)的影响研究

以小麦秸秆生物炭(BC)作为载体,采用原位聚合法,通过控制BC热解温度和N-苯基甘氨酸/生物炭(NPG/BC)质量比等合成条件,制备了一系列生物炭/聚(N-苯基甘氨酸)(BC/PNPG)复合吸附剂,研究合成条件对Sb(Ⅲ)吸附性能的影响,并通过SEM、FT-IR和XPS等表征手段揭示吸附机理。结果表明,BC对Sb(Ⅲ)的吸附量随热解温度的升高而增大,最大为7.55mg/g。热解温度为800℃、NPG/BC质量比为5∶5、合成环境为酸性条件下,制备的BC_3/PNPG-5∶5-S对Sb(Ⅲ)的吸附量为17.65mg/g,是BC的2.3倍。该复合吸附剂对Sb(Ⅲ)的吸附机制包括苯胺基与Sb(Ⅲ)的螯合作用、带正电荷的质子化双极化子对Sb(Ⅲ)的氧化作用和带正电的PNPG与Sb(OH)_(6)^(-)之间的静电相互作用。