基于气体扩散电极的电芬顿技术去除水中抗生素的研究进展

最大限度地减少抗生素对环境的负面影响是一项巨大的挑战,而高效产H_(2)O_(2)的气体扩散电极(gas diffusion electrodes,GDEs)在电芬顿技术去除水中抗生素中具有很大的需求.GDEs作为电芬顿阴极对H_(2)O_(2)的电合成有更高的氧利用率、低能耗和高成本效益,已在抗生素废水处理的关键基础研究中得到了很好的发展.在本文中,介绍了电芬顿-H_(2)O_(2)法的基本原理,重点关注了GDEs作为电芬顿阴极的研究现状,并着重分析改性方式.同时,对GDEs与反应器装置组合的H_(2)O_(2)合成效率进行总结.此外,研究了通过GDEs高效合成H_(2)O_(2)的电芬顿体系对水中磺胺类、喹诺酮类、β-内酰胺类和四环素类等四大类抗生素的去除效果和降解机制,为GDEs应用于电芬顿体系的深入研究提供参考.最后,分析和展望了GDEs在H_(2)O_(2)生产和水处理的应用前景.

典型工业城市大气降尘中重金属分布特征及其来源解析---以济南市为例

污染源解析是城市大气环境精准防治的重要基础。为探究典型工业城市大气降尘中重金属污染分布特征和污染源解析,本研究在济南市域内采集了35个大气降尘样品,分析了样品中重金属浓度及其空间分布特征,采用正定矩阵因子分析模型(Positive Matrix Factorization,PMF)解析降尘中重金属来源。研究结果表明,降尘中Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As和Pb浓度平均值分别为501.4、29884.6、8.2、24.8、44.3、153.9、12.5、40.1 mg·kg^(-1),其中Zn、Cu和Pb的地累积指数(Geoaccumulation Index,I_(geo))分别为1.17、1.06和1.01,属于中度污染;钢铁冶炼较为发达的钢城区降尘中Mn、Fe、Co、Cu和As浓度显著高于其他区县,其浓度平均值分别为1172.4、73577.3、17.0、139.7、32.3 mg·kg^(-1),而Zn和Pb在历下区、槐荫区等人口密集区域最高浓度可达351.5 mg·kg^(-1)和114.0 mg·kg^(-1);PMF分析结果表明,济南市降尘重金属主要存在4个贡献源,分别为土壤源、工业源、交通源和混合源,贡献率分别为46.8%、26.6%、15.2%和11.4%。其中,重金属Co、Cu、Fe主要来自土壤源,Mn主要来自于土壤源和工业源的贡献,Ni主要来自于土壤源和混合源,交通源对降尘中Pb和Zn的贡献率较高,As则主要来自于工业源。本研究结果可为济南市大气环境精准防控政策的制定提供理论依据。

济南市大气降尘中Co、Ni、Cu和As赋存形态分布特征及其风险评估

为探究济南市大气降尘中Co、Ni、Cu、As的污染特征及其人体健康风险,采用改进的BCR四步连续提取法分析重金属赋存形态特征,通过体外消化模型表征其生物可给性,并评估大气降尘中重金属的人体健康风险。结果表明:(1)济南市大气降尘中Co、Ni、Cu和As均值分别为7.32、23.1、35.6、11.2 mg/kg,主要赋存形态为残渣态。(2)各重金属在胃肠阶段的生物可给性均较低,这主要与重金属赋存形态中残渣态所占比例较高有关;Co、Ni和As在胃阶段的生物可给性显著高于小肠(p<0.05),但Cu在胃阶段的生物可给性则低于小肠(p<0.05)。(3)济南市大气降尘中重金属元素的非致癌风险指数均小于1,处于可接受水平,但Ni和As存在较高致癌风险。因此,在环境政策制定中应考虑Ni和As的减排措施,以期降低它们对人体健康的影响。

济南市2010～2015年农业源氨排放量估算及分布特征

通过收集济南市农业源氨排放的活动水平数据,采用排放因子法,估算了济南市2010~2015年农业源氨排放量,并分析了农业源氨排放的年际变化和分布特征。结果表明,2010~2015年间济南市农业源氨排放总体上呈现降低的趋势。全市农业源氨排放量年平均为11.24万t,其中氮肥的氨排放量最多,年平均排放量为7.10万t,占农业源总排放量的63.1%;畜禽养殖的年平均排放量为3.81万t,占农业源总排放量的33.9%,其中猪、牛、家禽是畜禽氨排放的主要贡献源;生物质燃烧、农作物释放、农村人口年平均氨排放量分别为0.05、0.09、0.19万t,贡献比例分别为0.5%、0.8%、1.7%。

北方农牧交错区不同土地利用方式下土壤呼吸动态特征

研究不同土地利用方式下土壤呼吸的动态特征,对于深入认识北方农牧交错区生态系统碳循环有重要意义。为此以河北沽源农牧交错区为例,选择自由放牧草地(FG)、围封草地(UG)、莜麦农田(AN)三种土地利用类型,于2015年生长季(6—9月)采用LI-8100A(Li-COR,Lincoln,NE)对土壤呼吸速率、表层土壤温度及含水量进行了同步测定。结果表明,三种土地利用类型土壤呼吸速率的动态变化一致,即7—8月较高,6月和9月较低。生长季期间,FG、UG、AN土壤呼吸平均速率分别为3.41、4.06、3.58μmol·m^(-2)·s^(-1),土壤呼吸速率的日动态呈现出单峰型曲线,并且AN的土壤呼吸速率在9月30日凌晨出现负值;观测期间,UG(766 g·m-2)土壤呼吸累积量显著高于AN(661 g·m^(-2))和FG(644 g·m^(-2))。在生长季,土壤温度是土壤呼吸的主要影响因子,AN的Q10值(表示土壤呼吸对温度的敏感性)高于UG和FG,表明在未来气候变暖的背景下,北方农牧交错区草地开垦为农田后可能会加速土壤有机碳的损失。

小清河污灌区农田土壤重金属形态分析及风险评价

选取小清河污灌区农田为研究区域,采集31个表层土壤样品,测定了土壤重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、As和Pb)含量,采用改进的BCR顺序提取法对土壤重金属的形态进行分析,并基于潜在生态风险指数法和风险编码法(RAC)对土壤中重金属的生态风险进行评估.结果表明,小清河污灌区土壤中Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、As、Pb平均含量分别是0.37、51.61、32.62、68.49、34.12、40.77、32.26 mg·kg^(-1).土壤中Cr、Zn、Ni、As以残渣态占绝对优势,Cu以残渣态和可氧化态为主,Pb则以可还原态为主,而Cd表现出了形态多样的分布特征;重金属生物活性大小排序为:Cd> Pb> Cu> Zn> As> Ni> Cr;潜在生态风险指数法的评价结果表明,Cd处于中度-很强风险水平,As处于轻微-中度风险水平,其他重金属为轻微风险水平.综合潜在生态风险指数RI值在51.23—199.33,处于轻微-中等风险水平,Cd、As是土壤重金属的主要风险源,其对综合潜在生态风险指数的贡献率分别为57%、31%;RAC评价结果表明,土壤Cd处于中度-高风险水平,Zn处于低-中度风险水平,其他重金属为低风险水平.