重金属离子对黄土物理化学及工程性质的影响

【目的】研究重金属离子污染条件下黄土物理化学性质和土体工程性质的改变,为污染黄土的工程性质评估提供依据。【方法】以杨凌黄土为研究对象,在土中分别掺入Zn~(2+)、Cr~(3+)和Cu~(2+),对不同重金属污染黄土的颗粒组成、pH值、易溶盐总量、阳离子含量进行测定,并利用直剪试验和压缩试验测试其剪切及压缩特性的变化。【结果】随重金属离子掺量的增大,被污染黄土的黏粒含量明显减少,pH值降低,易溶盐总量及Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na+、K+含量明显增加;杨凌黄土经重金属离子污染后黏聚力下降,内摩擦角增大,并且压缩模量随重金属离子掺量的增加而逐渐增大,压缩系数总体减小,土体的压缩性变小。【结论】随着重金属污染程度的加剧,在黄土中的碳酸盐水解、土颗粒表面离子交换吸附、阳离子含量增加的共同作用下,污染黄土物理化学及工程性质会发生较大变化。     

Ca~(2+)对磷酸铵镁沉淀法处理垃圾渗滤液效果的影响

生活垃圾渗滤液中存在着大量Ca~(2+),会对磷酸铵镁沉淀法处理渗滤液产生一定影响。通过试验设置渗滤液中不同浓度Ca~(2+),探索其对磷酸铵镁沉淀法降低COD和氨氮效果的影响。结果表明,磷酸铵镁沉淀法对氨氮的去除率从65.12%下降至37.87%,对COD的去除率也从51.90%下降至42.52%。因此,垃圾渗滤液中Ca~(2+)的含量会影响Mg~(2+)与PO_4~(3-)、氨氮结合,降低氨氮和COD的去除率。     

电沉积-生物膜复合工艺处理含Cr~(3+)废水

采用新型微电解-生物膜法处理当前危害极为严重的含重金属Cr3+有机废水,并阐述其作用机理。在实验过程中,废水中的有机物,由生物膜中的好氧微生物与厌氧微生物菌群作为营养源而消耗;重金属离子(Cr3+)则通过电沉积去除一部分,同时生物膜吸附另一部分而去除,净化后废水能够达到工业回用水标准。试验结果表明,对C6H12O6含量为500mg·L-1,Cr3+含量为10mg·L-1的重金属离子有机废水,经处理后,C6H12O6含量为15—20mg·L-1,Cr3+含量为1mg·L-1以下。     

生物炭 + 碱渣钙镁肥对镉污染土壤、花生产量和品质的影响

【目的】验证生物炭+碱渣钙镁肥对重金属镉(Cd)污染土壤的改良效果。【方法】在习惯施肥NPK对照的基础上,设置生物炭20 t/hm~2、碱渣钙镁肥3 t/hm~2和生物炭20 t/hm~(2+)碱渣钙镁肥3 t/hm~2处理进行花生田间小区试验,研究不同材料处理对Cd污染土壤的养分含量、有效Cd含量,以及花生米、花生壳和花生茎叶Cd含量的影响。【结果】与对照相比,生物炭+碱渣钙镁肥处理土壤pH值提高0.91个单位,土壤有效Cd含量降低11.63%,土壤pH与土壤有效Cd含量之间呈现显著负相关;土壤有机质、交换性Mg和有效Si含量分别提高21.71%、72.05%和39.34%(P0.05);花生荚果产量和花生米粗蛋白含量分别增加22.57%和9.39%(P0.05);生物炭+碱渣钙镁肥处理对减少花生茎叶对重金属Cd的吸收累积有明显作用。【结论】生物炭+碱渣钙镁肥能有效钝化土壤重金属Cd,提高花生的产量和品质,可以作为重金属Cd污染土壤的复混改良材料。     

重金属在废水MAP磷回收过程中的迁移行为研究进展

以磷酸铵镁回收废水中的磷作为优质缓释肥,既可减少环境污染,又可回收日益匮乏的磷资源,已成为当前国际环境领域的前沿与热点问题。综述了MAP结晶过程中重金属的浓度变化、重金属的迁移特性以及MAP化学平衡模型模拟等,并展望了今后的研究方向。     

水稻根系对镧、铈、锌胁迫的生理生化应答(英文)

[目的]研究镧(La3+)、铈(Ce3+)、锌(Zn2+)对水稻根系的生理生化影响,探讨过量施用稀土的环境效应。[方法]以稀土元素镧(La3+)、铈(Ce3+)和兼具营养与毒性的重金属元素锌(Zn2+)为胁迫因子,采用组织培养法比较三者对水稻种子萌发及幼苗生长发育的影响。[结果]La3+、Ce3+和Zn2+对水稻种子萌发率影响很小,但对幼苗根、苗的生长具有显著的抑制作用,且在高浓度下稀土离子的抑制作用均大于Zn2+。水稻根可溶蛋白质含量随3种金属离子浓度的升高均呈先升后降的趋势,且La3+、Ce3+较Zn2+更为敏感;CAT和POD的活性随La3+、Ce3+和Zn2+浓度的增加逐渐上升,而SOD活性则先降后升;3种金属离子均能显著地刺激水稻根内MDA迅速积累。在高浓度下,La3+、Ce3+表现出比Zn2+更强的毒性。[结论]稀土元素La3+、Ce3+同重金属元素Zn2+对水稻的毒害机制相似。从长远来看,稀土有可能是一种新型的污染。     

盐分胁迫下番茄盐分离子和重金属的分布特征

采用盆栽试验方法研究了不同盐分含量处理下番茄不同器官盐分离子(Na+、K+、Ca2+)和重金属离子(Cd2+、Pb2+、Cr2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+)的分布特征,探讨盐分离子对番茄不同器官吸收重金属离子的影响机制,为重金属污染盐渍土壤的农业可利用性评价提供科学依据。结果表明,番茄根、茎、叶和果实Na+含量均随盐分含量增加而增加;番茄根K+含量随盐分含量增加小幅上升,茎K+含量则显著下降,叶K+含量无显著变化;番茄各器官Ca2+含量随盐分含量增加无明显变化。番茄根Cd、Pb、Cr、Zn和Cu含量以及番茄茎、叶Cd含量均随盐分含量增加而增加;番茄根Ni含量、番茄茎叶Pb、Cr、Ni、Zn和Cu含量以及番茄果实各重金属含量受盐分含量变化影响不大。因此,土壤盐分含量的增加对番茄根部吸收重金属(Ni除外)有促进作用。     

香菇菌糠对重金属离子的吸附作用

为了探讨和研究治理环境中重金属污染的有效途径,以香菇菌糠为吸附剂吸附混合重金属(Cr~(3+)、Cd~(2+)和Pb~(2+))溶液中的重金属离子,通过单因素试验研究吸附时间、p H值、投料量、重金属溶液初始浓度和菌糠粒径对吸附效果的影响。结果显示,对于混合的重金属离子溶液,在固定试验温度25℃和振摇速率200 r/min条件下,综合最佳吸附条件为:吸附时间60 min,p H4.0,投料量5 g/L,菌糠粒径小于0.5 mm。混合重金属溶液中,重金属离子之间存在竞争吸附。菌糠对3种重金属离子的吸附作用符合Lagergern准二级动力学模型;等温吸附模型中Cd~(2+)符合Langmuir吸附模型,Cr~(3+)和Pb~(2+)符合Freundlich吸附模型。在适当吸附条件下,香菇菌糠对混合重金属溶液中Cr~(3+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)都有较强的去除能力。     

蔬菜农药胁迫下内外源离子的含量关系

为促进低农残蔬菜品种的选育,利用气相色谱对供试的10份黄瓜幼苗叶片进行了乐果农药残留量的检测,筛选出农药残留量较高和较低的材料各一份。利用ICP-MS对筛选出来的材料进行K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)及重金属离子Cd~(2+)和Pd~(2+)的检测。结果表明:与高农药残留材料相比,低农药残留材料的K~+和Ca~(2+)的含量较高,而Mg~(2+)的含量却较低,但二者经乐果农药处理后,低农药残留材料的K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)的含量都变得相对较高。同时,在农药处理前后,低农药残留材料的重金属离子Cd~(2+)和Pd~(2+)的含量都表现为相对较高。因此在筛选低农残蔬菜品种时,不仅要考虑K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)的含量,也应把其重金属离子的含量作为筛选指标之一。     

稻虾共作模式下小龙虾养殖对水体环境的影响

通过监测稻虾共作模式下小龙虾养殖水体中氮、磷等营养物质以及重金属含量,系统分析小龙虾养殖水体营养状况及养分排放强度、重金属污染状况。结果表明,小龙虾养殖水体营养物质含量较高,其中总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)平均含量分别为2.21、0.50、59.0 mg/L;小龙虾养殖废水排放量平均为4 377.3 m~3/hm~2,其TN、TP和COD的排放强度分别为9.7、2.2、258.3 kg/hm~2。小龙虾养殖水体中Hg和Cr含量符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ级标准,而Cu、Zn、As和Cd的含量达到了Ⅰ级标准,可见稻虾共作模式下小龙虾受水体重金属污染的风险较低。     

石榴对镉、铅、锌复合污染土壤的修复效果

以石榴为供试材料,通过盆栽试验研究石榴在不同浓度梯度的镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)复合污染土壤下对重金属的吸收、富集、转运规律。结果表明:低浓度的复合重金属污染(Cd~(2+)浓度≤5 mg/L,Pb~(2+)浓度≤500 mg/L,Zn~(2+)浓度≤500 mg/L)对石榴生长有明显的促进作用,大致表现为铅+锌镉+锌,镉+铅镉+铅+锌;石榴对镉的吸收能力较好,对铅和锌的吸收能力相对较弱;石榴在重金属复合污染下,其各个部位对重金属的富集受到抑制作用,在高浓度梯度下(Cd~(2+)浓度为50 mg/L,Pb~(2+)浓度为1 500 mg/L,Zn~(2+)浓度为1 500 mg/L)抑制作用更为明显,具体表现为镉铅锌;重金属污染对石榴从叶转运重金属到茎再到根有一定的促进作用。石榴在低浓度重金属污染(Cd~(2+)浓度≤5 mg/L,Pb~(2+)浓度≤500 mg/L,Zn~(2+)浓度≤500 mg/L)中生长旺盛,对镉、铅、锌吸收、富集及转运能力较好,可作为镉、铅和锌复合污染重金属土壤的修复植物。     

废菌体对水体中重金属的吸附特性研究

[目的]研究废菌体对水中重金属的吸附特性。[方法]以某药物生产的副产物废菌体作为吸附剂,进行了废水中Zn2+、Cu2+、Cd2+等金属的吸附去除试验。采用间歇吸附方式考查了不同的化学改性方法、pH值、反应时间以及离子初始浓度等因素对上述金属离子去除率的影响。[结果]与NaOH改性废菌体相比,微波改性废菌体效果更好,且在30 min之内吸附基本达到平衡;当微波改性废菌体投加量为4 g/L,溶液pH值分别在6、6、7时,废菌体对Zn2+、Cu2+、Cd2+的最大吸附量分别为2.503、2.329、4.653 mg/g,而且其吸附过程完全符合Langmuir吸附等温模型。微波改性废菌体吸附重金属离子前后的能谱图表明,废菌体吸附金属离子其机理主要是离子交换。[结论]在废物利用的同时净化重金属污染是可行的,为微生物吸附技术广泛应用于处理重金属污染和回收贵重金属提供了依据。     

超滤-氨吹脱-电渗析-MAP工艺处理养殖废水的研究

为开发高效、合理、可行的养殖废水处理方法,以山东省烟台市某养鸡废水为研究对象,采用超滤-氨吹脱-电渗析-MAP工艺对样品进行处理。结果表明,超滤之后水样中COD、磷酸盐和总磷都呈不同程度的下降趋势,分别下降了72%、37%和39%;氨吹脱工艺对废水中的氨氮具有良好的去除效果,去除效率99%,最终浓度为60 mg/L;电渗析过程脱盐率达86%以上;最后采用磷酸铵镁(MAP)结晶法对养殖废水中的磷进行回收,磷的回收率达93.7%。     

Ca2+对磷酸铵镁沉淀法处理垃圾渗滤液的影响研究

磷酸铵镁沉淀法因其反应时间短，操作简便和原材料容易获得的优势被广泛利用在垃圾渗滤液的处理中。在生活垃圾产生的渗滤液中出存在着大量的Ca2+，而这些Ca2+会对磷酸铵镁沉淀法处理渗滤液产生一定影响。实验通过设置渗滤液中Ca2+的浓度探索Ca2+对磷酸铵镁沉淀法降低COD和氨氮的影响。在实验中，磷酸铵镁沉淀法对氨氮的去除率从65.12%下降至42.52%，同时COD的去除率也从51.90%下降至37.87%。实验证明，垃圾渗滤液中Ca2+的含量会影响Mg2+与PO43-和氨氮结合，降低氨氮和COD去除率。     

复合重金属胁迫对商麦生理特征的影响

采用低、中、高三个浓度的复合重金属离子(Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)和Fe~(2+))水培商麦1619幼苗,分析不同浓度的复合重金属离子胁迫下商麦幼苗的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶活性(CAT)及叶绿素、丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明,在不同浓度的复合重金属离子胁迫下,低浓度复合重金属离子处理后第1～3 d,能促进商麦1619幼苗的过氧化物酶活性、过氧化氢酶的活性、叶绿素含量相较于对照(CK)都有明显提高,而丙二醛的含量比CK偏低一点;但随着复合重金属浓度的提高,商麦1619幼苗的POD、CAT活性明显受到抑制,叶绿素含量也显著减少,丙二醛含量逐渐升高,表明高浓度复合重金属离子对商麦1619幼苗有毒害效应。     

蚯蚓对有机肥(牛粪)中铬镉铅金属富集作用的研究

蚯蚓被称为"生态系统的工程师",对大部分杀虫剂和重金属都具有富积作用。本试验采用外源添加重金属的方法,研究了蚯蚓对牛粪中Cd2+、Cr3+、Pb2+三种重金属离子的生物富集作用。结果表明,蚯蚓对重金属复合污染的牛粪中的Cd2+、Cr3+、Pb2+三种金属离子均有生物富集作用,蚓体在10~20d时会出现第一个金属含量高峰,随后体内金属含量有大幅的减少。在蚯蚓粪中金属含量在10~20d时会出现第一个金属含量低谷,随后蚯蚓粪内金属含量有显著提高。研究结果对于牛粪等有机废弃物的无害化处理具有重要意义。     

重金属铜、锌、铅胁迫对长鬃蓼部分抗性生理指标的影响

以野生长鬃蓼(Polygonum longisetum De Br.)幼苗为试验材料,研究了不同浓度的Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)单一胁迫对植物叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白质以及游离脯氨酸含量的影响。结果表明,随着Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)浓度的升高,叶绿素含量呈先增加后减少的变化趋势,叶绿素(a/b)值的变化则不同。3种重金属对可溶性糖含量的影响程度为Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+);可溶性蛋白质含量随着Cu~(2+)、Zn~(2+)浓度的升高呈先升高后降低的趋势,随着Pb~(2+)浓度的升高则逐渐下降;低浓度Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)胁迫增加了叶片游离脯氨酸含量,高浓度的Pb~(2+)、较高浓度的Cu~(2+)、Zn~(2+)处理使游离脯氨酸含量下降更为显著。总的来说,长鬃蓼对3种重金属胁迫的耐性由强到弱依次为Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)。因此,长鬃蓼是修复重金属污染特别是Zn~(2+)污染的潜力野生草本植物。     

河北省集约化养殖废水中氮磷和重金属含量分布特征

为了实现集约化养殖废水的资源化利用,降低农田应用的环境风险,通过样品收集和室内分析相结合的方法,研究了河北省集约化养殖废水中氮磷和重金属含量的分布特征。结果表明:养殖废水的总氮、氨氮和总磷含量分别为59.10～1 882.90、8.85～1 789.88和20.63～38.10 mg/L,平均含量分别为162.98、73.10和22.00 mg/L,依据集约化畜禽养殖业水污染物排放标准(GB 18596—2001),有44.44%的样品氨氮含量超标,所有样品总磷含量均超标,其中猪场养殖废水的总氮和氨氮含量均高于牛场,总磷含量与牛场基本相当。养殖废水的Cu、Zn含量分别为0.08～1.90、0.00～4.10 mg/L,平均含量分别为0.15、0.33 mg/L,依据国家综合污水排放标准(GB 8978—1996)时,Cu、Zn的样本超标率分别为5.97%和1.49%,其他重金属元素均不超标;依据农业部沼肥限量标准(NY/T 2596—2014)时,所有养殖废水的重金属含量均不超标。可以将集约化养殖废水通过氧化塘或沼气工程进行适当处理后,当作沼液肥进行田间施用。     

响应面优化玉米芯对Cu2+的吸附

以农业废弃物玉米芯作为吸附剂,研究其对水产养殖废水中重金属铜的吸附效果。通过单因素实验研究了pH、水温及废水初始Cu~(2+)质量浓度对铜离子去除率的影响。在此基础上对上述3种因素采用Box-Behnken响应面优化设计和实验,以期获得最佳去除条件。单因素实验结果表明,3个因素均对玉米芯去除Cu~(2+)产生较大影响,影响主次顺序:初始Cu~(2+)质量浓度温度pH。响应面设计分析得到玉米芯吸附养殖废水中铜离子的最佳条件为pH=7、温度18.8℃、初始质量浓度0.4 mg/L,在此条件下铜离子去除率为86.65%,接近于理论值(88.11%)。回归模型的P0.000 1,失拟项的P为0.583 8,说明回归方程极显著,可用以分析玉米芯吸附养殖废水中的铜离子。     

铜、锌、铬金属离子对黄金鲫的急性毒性研究

为研究黄金鲫对铜(Cu2+)、锌(Zn2+)和铬(Cr6+)3种重金属离子的耐受性,试验分别设定不同浓度梯度的重金属离子处理组,进行急性毒性试验。结果表明,Cu2+半致死浓度(LC50)在24、48、72 h分别为2.63、0.80、0.73 mg/L,安全浓度(SC)为0.022 mg/L。Zn2+和Cr6+在24、48、72、96 h的LC50分别为72.74、59.75、58.05、57.80和519.05、391.05、375.53、347.03 mg/L,二者的SC依次为12.040和66.660 mg/L。3种重金属对黄金鲫的毒性大小依次为Cu2+Zn2+Cr6+。