长江中下游底泥重金属污染特征、潜在生态风险评价及来源分析

为探究长江中下游底泥重金属污染状况,对长江中下游主干河流及湖泊的27个断面的底泥进行采集并测定镉、铅、铬、铜、锌、砷和汞的浓度。运用潜在生态风险指数法对重金属污染进行评价,并采用相关分析和主成分分析对重金属的污染来源进行分析。结果表明:Hg、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn和As的含量分别为0.010～0.55 mg/kg、0.016～0.17 mg/kg、13.04～110.03 mg/kg、42.03～121.03 mg/kg、21.70～75.10 mg/kg、48.01～750.01 mg/kg和6.03～82.95 mg/kg。重金属浓度较高的地方位于较为发达的城市(武汉和南京)、采矿业发达的地区(安庆、大通和芜湖)、港口城市(城陵矶)以及湖泊(鄱阳湖和东洞庭湖)。由潜在生态风险评价可知,7种重金属污染程度的大小顺序为:HgAs PbCdCuCrZn。相关分析和主成分分析结果表明Pb、Cd、Zn、Cu、Hg和Cr主要来源于煤炭燃烧、农业活动及生活污水,As主要来源于采矿业和航运业。长江中下游及湖泊底泥所有点位的Pb、Cu、Cr、Zn和Cd均处于轻微潜在生态风险状态,As和Hg在部分点位具有较高潜在生态风险。结合所有重金属元素来说,长江中下游以及湖泊底泥的潜在生态风险水平较低。     

基于EDTA淋洗离心—硫酸盐还原菌固化法去除污泥中重金属镉的研究

为研究如何分离和去除污泥中重金属镉（Cd）,采取二氨基乙烷四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA)淋洗离心与硫酸盐还原菌( sulfate-reducing bacteria, SRB)固化相结合的方法进行了污泥试验并统计分析了污泥中重金属Cd的形态分布和含量变化。结果表明：在离心力100g、淋洗时间12 h、淋洗2次和离心温度30 ℃的条件下采用EDTA对污泥原样进行淋洗离心,污泥中Cd含量由6.793 mg/kg降至5.241 mg/kg,去除率达22.8%。然后采用SRB对淋洗离心后的污泥试样进行固化,不稳定态Cd含量由2.589 mg/kg降至1.103 mg/kg,固化后污泥中的Cd含量低于《绿化种植土壤》（CJ/T 340-2016）中重金属要求的Ⅳ级标准2 mg/kg。与传统单一修复方法相比,该联合方法有效地降低了污泥中活性大、污染程度高形态Cd的含量,减轻了其环境危害性。     

矿山废水影响下武江及其支流底泥重金属污染评价

乐昌铅锌矿废水经排污沟进入霜降河并最终流入武江。对该三段水域底泥进行样品采集和化学分析,应用地积累指数Igeo对底泥中重金属污染情况进行评价。结果表明,研究区水体底泥重金属Pb、Zn、Cu背景值含量分别为5.82 mg/kg、63.5 mg/kg和2.59 mg/kg;据此计算的地积累指数Igeo结果表明,研究区域水体底泥重金属Pb达到极强度污染,Zn和Cu均为强度污染。从元素的污染频率分析(Igeo>0各级所占的百分比之和)来看,Pb的污染频率较小,Zn和Cu都达到100%;但是,值得注意的是,Pb达到极强度污染的频率却高达67%,明显比Zn和Cu要高。总体上,霜降河底泥重金属污染程度稍强于排污沟,而显著强于武江段。     

北运河底泥污染物评价及资源化利用研究

为了解北运河底泥物理性质和污染程度,采用柱状取样设备,在北运河断面开展现场底泥采集,测定底泥物理性质、营养盐及重金属含量。结果表明:有机质、总氮和总磷平均值分别为30.39 g/kg、0.161%和0.174%,参照评价标准,分别为一级断面、三级断面和四级断面。重金属Cd、Cr、Ni、Zn、Cu、Pb、As平均值分别为0.39、86.55、29.09、199.82、52.27、33.86、8.26 mg/kg,均超过北京市土壤重金属背景值,地累积指数法评价结果表明,上游段重金属偏中度污染,其中Cd和Zn为中度污染;中下游段为轻度污染。重金属平均含量处于轻度污染以下,污染程度不严重。底泥满足农用地回用和筑堤材料要求,开拓了资源化利用途径。     

北京市中心城河流表层沉积物重金属污染评价

为了解北京市中心城河流表层沉积物中重金属污染现状,采用地累积指数法、主成分分析法、潜在生态风险指数法评价和分析了沉积物中汞、砷、铅、铬、镉、锰、铜7种重金属的污染程度、污染来源及潜在生态风险。结果表明,重金属平均含量为Hg 0.670 mg/kg,As 6.01 mg/kg,Pb 31.1 mg/kg,Cr 63 mg/kg,Cd 0.29 mg/kg,Mn 277mg/kg,Cu 45mg/kg;平均地累积指数排序为Hg(1.49)Cr(0.34)Cu(0.24)Cd(0.14)Pb(-0.77)As(-1.41)Mn(-2.30),沉积物主要受Hg、Cr、Cu、Cd的污染,Hg处于中等污染程度,Cr、Cu、Cd处于轻度-中等污染程度,污染主要来源于三方面:交通、汽配(修)及供暖燃煤。重金属平均潜在生态风险系数排序为Hg(357)Cd(80)Cu(13)As(9)Pb(7)Cr(4)Mn(2),中心城沉积物潜在生态风险指数平均值为472,总体上具有较强生态危害。     

基于EKG电动脱水去除稻田土壤 重金属Cd的试验研究

为研究基于EKG电动脱水去除稻田土壤重金属镉(Cd)的效果,进行了土壤淋洗-电动脱水室内模拟试验,重点考察了FeCl₃淋洗后在不同电压梯度(1,2,3,4,5 V/cm)和不同电极间距(20, 30, 40, 50 cm)下,土壤各截面pH值的变化特点和电动脱水去除土壤Cd的效果。结果表明:电动脱水前后土壤各截面pH值均在2.2~2.5之间波动;土壤Cd的电动脱除率随电压梯度增大而增大,随电极间距增大而减小,脱除率最大可达47%;单位电动脱除率的能耗均与电压梯度和电极间距的大小呈正相关。试验结果说明以EKG为电极材料进行电动脱水,能有效地控制土壤各截面pH值,促进土壤孔隙水中可移动态Cd的高效脱除。     

竺山湖及太湖西沿岸北段的重金属分布特征及其生态风险评价

对竺山湖及太湖西沿岸北段底泥沉积物中6种重金属Cd、As、Cr、Hg、Pb和Cu的质量比进行分析,结果表明,底泥沉积物中Cd、As、Cr、Hg、Pb和Cu的平均质量比分别为1.23 mg/kg、10.28 mg/kg、82.98 mg/kg、0.074 mg/kg、35.27 mg/kg和33.9 mg/kg,分别是各自背景值的4.6倍、1.1倍、1.0倍、0.7倍、2.2倍和1.8倍;底泥沉积物中重金属的垂向分布特点是:随底泥沉积物深度的增加,重金属质量比逐渐降低,并在底泥沉积物50 cm深处表现出明显的重金属质量比降低拐点。利用潜在生态风险指数法对竺山湖及太湖西沿岸北段的重金属生态风险进行评价,结果表明,该区域重金属生态风险值范围为34～444,平均值为117,太湖西沿岸大浦口区域的生态风险较大,Cd是生态风险的主要贡献元素。建议对竺山湖以及太湖西沿岸区大浦口区域Cd的污染进行必要的疏浚控制,疏浚深度在底泥50 cm深处,以有效去除该区域的Cd污染。     

青狮潭水库底泥重金属污染特征及潜在生态风险

广西桂林青狮潭水库由东湖和西湖两部分组成,为了研究青狮潭水库底泥重金属污染分布特征及潜在生态风险,测定了青狮潭水库不同位置底泥中5种重金属(As,Cd,Cr,Hg,Pb)的含量,并通过地累积指数法和潜在生态风险指数法评价了重金属的污染程度和潜在生态风险。结果表明:东湖底泥中As和Cd含量较西湖高,西湖Hg和Pb含量高于东湖;底泥中Cr主要来源于成土母质,船只通行是造成Pb污染的主要原因;东湖底泥中As和Cd可能主要来源于东江上游煤矿开采;西湖底泥中As,Cd,Hg与营养元素间存在显著相关性,其来源可能与周边农业活动和前期水库内网箱养鱼有关;根据地累积指数,重金属污染强度排序为Cd,As,Pb,Hg,Cr,Cd和As为主要污染元素;重金属潜在生态风险大小排序为Cd,Hg,As,Pb,Cr;东湖底泥重金属潜在生态风险强于西湖。     

氯化钙-腐殖酸活化作用下土壤Cd的电动脱除性能

为了提高稻田土壤Cd的去除率,同时减小对土壤pH值的影响,采用氯化钙-腐殖酸复合活化液增强土壤Cd的可移动性,基于电动土工合成材料(EKG)电动排水脱除土壤Cd,重点考察了不同活化剂浓度和活化时间下,土壤有效态Cd含量以及土壤pH值的变化,研究了活化-电动排水后土壤Cd的电动脱除量、土壤全Cd含量、有效态Cd含量、土壤pH值的变化。研究结果表明:0.5%氯化钙-1%腐殖酸对土壤Cd的活化效果最佳,土壤有效态Cd含量可从0.30 mg/kg提高至0.44 mg/kg,而活化处理后的土壤pH值仅降低约0.4;排尽上覆水后,通过电动排水可进一步脱除土壤Cd,土壤Cd的电动脱除量为上覆水中Cd含量的3倍左右;活化-电动排水后,土壤全Cd含量从1.72 mg/kg降低至1.20 mg/kg左右,土壤有效态Cd含量降至0.27~0.31 mg/kg,各截面土壤pH值较为均一且变化不明显,介于5.45~6.30之间。研究所提出的方法可最大限度地脱除土壤Cd,提高稻田土壤Cd的去除率,同时减小对土壤pH值的影响,一定程度上保证了农作物的安全生产。     

污染土壤/底泥电动修复研究进展

修复污染土壤/底泥对改善生态环境质量极为重要,通过对污染土壤/底泥施加电场,可使污染物定向迁移、富集并去除.综述了电动修复的发展历程,比较了重金属、有机污染物及复合污染物的电动修复机理及其限制因素,分析了土壤预处理(加入酸、氧化剂、共溶剂、表面活性剂,搅拌,升温等)、电极优化(交换电极、阳极逼近、电极矩阵等)、多技术(...     

不同土壤对化肥厂废水中铵的吸附特征

含铵化肥厂废水污灌有可能引起地下水污染。包气带土壤的吸附作用是阻滞其铵进入含水层的重要过程。选取某包气带不同深度4个典型土样,利用室内批模拟实验,以实验室配制硫酸铵溶液作对比,研究土壤对化肥厂废水中铵的吸附动力学及等温吸附特征。结果显示:土壤颗粒极易吸附铵,废水有机物等物质能延长吸附平衡时间,并影响土壤对铵的吸附能力——在低浓度铵溶液中表现为增加作用,在高浓度铵溶液中的表现为受土壤有机质含量影响;不同质地土壤对铵具有不同的吸附行为,总体上黏性土的吸附能力大于砂土;与Freundlich和Langmuir等温式相比,BET等温式能够与实验吸附数据更好拟合,验证了BET公式用于铵等温吸附特征研究的可行性,表明铵在土壤胶体颗粒中的吸附方式为多分子层吸附。     

天津市原位生物化学法治理修复黑臭底泥的试验研究

研究采用室内模拟的方法,探讨了黑臭底泥生物-化学法原位修复中自制生物-化学复合药剂(以"反硝化细菌-硝酸钙"为主要原料)投加量对底泥理化性质变化及上覆水水质变化的影响。综合考虑,最终确定适合底泥致黑臭污染物去除且节约成本的最佳处理剂投加量为2 000mg/L(以硝酸钙-N计)。以此投加量将底泥处理剂埋入试验用底泥30d后,上覆水(400ml)TP由0.50mg/L降至0.36mg/L;CODCr、氨氮、硝态氮、亚硝态氮分别由31mg/L、0.10mg/L、0.65mg/L、0.07mg/L增加至325mg/L、30.27mg/L、4.91mg/L、13.55mg/L,底泥AVS由1.31μmol/g降至0.35μmol/g;底泥外观疏松膨胀、由黑变黄。判断此投加量下底泥处理剂对黑臭底泥治理情况好,可以此为依据进一步进行天津市某河道黑臭底泥原位修复中试研究,以确定最优投加量。     

绿茶还原制备纳米铁对模拟地下水中Cr(Ⅵ)的去除效果

利用绿茶提取液还原制备的纳米铁(GT-NIP)对水中六价铬具有良好的去除效果的原理,通过向含水层中注入GT-NIP可望实现六价铬在地下水中的原位去除,但尚未得到验证。为此,首先利用绿茶提取液还原法制备纳米铁,然后考察了其对水中六价铬的还原效果,再利用柱试验研究GT-NIP对模拟地下水中六价铬的去除效果。结果表明:利用绿茶提取液制备的纳米铁为圆球形,大小均匀,直径约为10～20nm,且分散性较好,其中Fe2+含量为55.6%,Fe3+含量为44.4%。GT-NIP悬浮液在水中对Cr(Ⅵ)具有良好的降解能力,当GT-NIP浓度为1.0g/L时,反应1h,初始浓度为100mg/L的Cr(Ⅵ)去除率达到96.8%;在柱试验中,GT-NIP可以顺利穿透砂柱,平均出流百分比为68.6%。浓度为100mg/L的Cr(Ⅵ)溶液流过该纳米铁砂柱后,流出液中Cr3+浓度约为0.20mg/L,Cr6+浓度为0.10～0.25mg/L,即六价铬去除率达到99%以上。     

我国西北地区主要农作物贸易对区域水资源影响

随着我国粮食生产重心的北移,西北地区在全国粮食安全中的作用日益凸显,然而该地区水资源缺乏,水土资源时空匹配性差对当地的生态安全、粮食安全和水安全构成了巨大威胁。近些年,伴随着城市化和区域贸易的快速发展,西北地区农作物产量和外运量均快速增长,大量的农作物虚拟水伴随贸易输送到全国各地,进一步加剧了西北地区的水资源压力,严重制约当地的可持续发展。基于此,本研究对2000-2015年西北地区主要农作物生产水足迹和伴随着农产品贸易的虚拟水流动格局进行了量化分析,在此基础上评估了西北地区农产品贸易输出引发的水资源压力。结果表明,研究期内2000-2015年西北地区主要农作物生产水足迹呈上升趋势,从2000年的417.16亿m~3增长到2015年的439.87亿m~3。与此同时,农产品贸易伴生的虚拟水流动量显著增加,从2000年的220亿m~3增长到2015年的272.99亿m~3,严重加剧了当地的水资源压力。陕西、内蒙古、新疆和甘肃水资源压力均高于全国平均水平,陕西更是呈重度水资源压力状态。因此,本文从技术发展和宏观战略层面提出了创新农业实体水资源利用效率、建立虚拟水补偿机制以及合理优化调整区域产业结构的应对策略与建议,为保障我国西北地区水资源可持续利用提供了科学参考。     

丹江口水库流域月尺度降雨与径流预报研究

以汉江上游丹江口水库流域为研究区域,通过降雨-气象遥相关分析从74项大气环流因子中筛选出预报因子,建立月降雨量与预报因子间的多元线性回归模型,根据大气环流因子对月降雨量进行预报,并构建研究区域的SWAT模型,以预报的月降雨量作为模型输入,实现月径流量的预报。以2012年逐月降雨及径流为例,模型对降雨和径流预报的合格率均约为83%,预报效果较好。研究表明,根据降雨量-大气环流因子的统计相关关系预报月降雨,并结合水文模型进行径流预报,对研究区域具有一定的适用性。     

龙门山银厂沟地震次生灾害分布规律研究

"5.12"汶川地震造成的次生地质灾害十分严重。在分析遥感解译资料的基础上,结合现场复核调查,对龙门山地区的银厂沟白水河沿线地震次生灾害分布特征,及其与高程、距断层距离、坡度、岩性等地形地质要素的关系进行了研究,为灾区建设以及同类高烈度区的工程建设提供了重要的基础地质信息。     

不同灌水处理对多砾石砂土膜下滴灌玉米 水分分布特征的影响

为探究不同灌水定额对多砾石砂土膜下滴灌玉米土壤水分分布的影响,采用大田小区对比的试验方法,分析30.0mm、37.5mm、45.0mm、52.5mm、60.0mm五种灌水定额对土壤水分分布的影响。结果表明:同一灌水处理条件下,土壤剖面含水率等值线分布形式的变化过程是"长轴在垂向的椭圆形-长轴在横向的椭圆形-单峰曲线"。灌水24h后土壤含水率达到一个相对的稳定状态,且土壤表面25cm内的含水率明显小于灌后0h土壤含水率;40cm深度处土壤含水率达到最大。不同灌水定额土壤含水率变化趋势一致,随灌水定额的增加含水率等值线图越接近于椭圆形;在垂直方向与水平方向土壤含水率增加幅度分别表现为:中部下部上部、左部中部右部;52.5mm灌水定额处理下不同深度的土壤含水率最接近田间持水率。试验分析认为在多砾石砂土地区52.5mm灌水定额处理是水分分布最优的灌水处理。     

骤发干旱研究进展与展望

近年来,一种发生速度较快、破坏程度较高、预报难度较大的新干旱类型——"骤发干旱"被提出之后,随着美国2012年特大干旱的爆发,骤发干旱的研究引起了美国社会的高度重视,我国及其他国家的有关研究也迅速展开。介绍了骤发干旱定义的认识及深化过程,由最初定义的热浪型骤发干旱扩展为热浪型骤发干旱与降水短缺型骤发干旱两种。从地面气象观测数据为主、实测与模拟土壤含水量为主、遥感分析与解译技术为主三个方面归纳了识别与监测骤发干旱的现有方法。总结了骤发干旱发生机理与时空变化特征方面的进展,对骤发干旱的研究前景进行了展望。     

虹吸式管道排沙技术在西霞院水库清淤中的试验研究

为研究虹吸式管道排沙技术在西霞院水库清淤中的应用及效果,基于水库库区现场的清淤试验,利用西霞院水库上下游水位差的虹吸作用,辅以破土射流冲吸式吸泥头扰沙,通过对输沙管道沿程含沙量和流量等特征值的跟踪监测,研究单泵及双泵串联条件下,200m3/s、220m3/s、230m3/s、240m3/s、250m3/s、300m3/s和330m3/s共7个流量级不同试验工况下测点含沙量的变化范围、趋势及粒径级配等,并对试验清淤效果进行定量分析。水库清淤的现场试验结果表明:随着虹吸式管道排沙试验的工况流量不断增大,所测的平均含沙量呈现出增大趋势,而最大含沙量呈现先增大后减小的趋势,整个试验过程最大含沙量达到342.61kg/m3,清淤2 000m3泥沙的生产成本为10.56万元。     

南水北调中线输水水质标准研究

《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)是当前南水北调中线水质监测评价的主要依据,但是该标准中部分指标与《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)和《城市供水水质标准》(CJ/T 206-2005)不衔接,导致供水和用水双方的水质信息无法充分共享。通过对比3部标准中水质指标和浓度限值的异同,结合南水北调中线水质特征,从水质标准衔接和水质从严管控的角度,初步拟定了南水北调中线输水水质标准,即以《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)为基础,提出将氨氮和粪大肠菌群等21项指标浓度限值调低,继续保留pH等87项指标的浓度限值,明确基本项目中总氮指标的浓度限值为2mg/L,增加浑浊度、叶绿素a和藻密度3项指标。