钒(V3+)与水钠锰矿共沉淀的相互作用及对Pb2+和Zn2+的去除研究

[目的]随着科技的发展,钒(V)元素在材料上的应用逐渐成为关注的焦点,但随之而来的潜在环境危险也逐渐突出.因此,对于V在环境中迁移转化的行为值得深入研究.研究表明,土壤及沉积物质中的矿物对环境中污染元素的迁移转化有较强的控制作用,且环境中钒与氧化锰的含量正相关关系.此外,水钠锰矿是环境中较为常见的层状氧化锰,因其分布广和活性强,常作为层状氧化锰的模式矿物进行研究.因此,水钠锰矿与V元素的相互作用及环境效应有待进一步探究.[方法]通过V3+阳离子与水钠锰矿共沉淀方式制备含V的水钠锰矿,采用XRD、FTIR、SEM和XAS等技术以及湿法化学和等温吸附实验相结合,分析V与水钠锰矿共沉淀后,V对水钠锰矿形貌特征及性质的影响,以及V在水钠锰矿中的存在形态.[结果]随着V3+含量的增加,水钠锰矿c轴方向尺寸从10.98 nm显著下降到2.96 nm,比表面积有增大趋势,而水钠锰矿花球状颗粒显著减小.水钠锰中的V元素最终是五价,少部分的V5+进入了水钠锰矿层内减少了Mn4+的含量,降低了空位含量;其它较多的则可能以VO43?或和V6O162?的阴离子团或簇的方式存在于层间和吸附在边面位点.且在重金属去除中,随着掺V含量增加,水钠锰矿对Pb2+去除率增加,但对Zn2+去除率降低.[结论]V3+与水钠锰矿的共沉淀,使得水钠锰矿负电荷增多,导致K+离子含量上升;同时V元素被氧化为V5+,可以不同形式存在于水钠锰矿的层间、层内和边面,从而增强了水钠锰矿对Pb2+和Zn2+的选择性去除.上述结论为V的环境行为和归趋提供了理论基础.     

水分非饱和条件下土壤矿物界面有毒有机物转化机制研究进展

土壤矿物作为土壤重要活性组分，可驱动土壤有毒有机物化学转化，降低污染风险。以往土壤矿物与有毒有机物界面行为研究主要集中于水环境或矿物悬浊液体系，然而实际环境中土壤及其矿物常处于干燥、湿润等水分非饱和状态。近年来，水分非饱和条件下土壤矿物界面有毒有机物转化及机制已成为研究热点，相关研究获得一系列新发现。低含水量铁锰矿物、黏土矿物和金属离子饱和黏土矿物能驱动多环芳烃、抗生素等疏水性有毒有机物化学转化。水分非饱和环境会减弱矿物界面水分子与有毒有机物竞争活性位点，并使矿物发生脱水、向高活性结构转变。此外，土壤矿物水分状态也会影响有毒有机物转化产物，水分非饱和环境更有利于持久性自由基和卤代二噁英等中间产物的形成和稳定。以往研究认为，电子转移反应是土壤矿物界面有毒有机物转化机制，随着检测技术与理论计算的发展，自由基催化和水解作用机制逐渐被发现，相关机制研究精准至矿物晶型和晶面层面。虽然水分非饱和条件下土壤矿物界面有毒有机物转化及机制已逐渐清晰，但其研究广度和深度有待进一步拓宽和加深。建议未来在实际水分非饱和土壤和矿物中开展有毒有机物转化研究，深入探究还原转化过程，研发原位反应装置及检测方法，尝试从微纳米尺度和分子水平解析有毒有机物在矿物界面转化机制。     

几种土壤锰结构对Cr（Ⅲ）的氧化与锰矿物类型

以几种土壤锰结核为实验材料，研究了不同氧化锰对Cr(Ⅲ）的氧化特性。结果表明，供试锰结核对Cr(Ⅲ）的氧化能力大小顺序为N1－1＞N4－1＞N2－1＞N5－1，与他们所含量还原性锰含量顺序不一致。换算的还原性锰对Cr(Ⅲ）的氧化后，则其顺序为N4－1＞N2－1＞N1－1＞N5－1。由组成供试锰结核的主要氧化锰矿物得知，对Cr(Ⅲ）的氧化能力：钠水锰矿＞锂硬锰矿＞钙锰矿。这可能与氧化锰矿物的结晶程度、晶体构造和Mn(Ⅳ）含量的差异以及Cr(Ⅲ）在氧化锰表面的吸附位置有关。     

湘潭锰矿废弃地土壤重金属污染及其评价

对湘潭锰矿废弃地土壤中Ni、Cd、Cu、Mn、Pb和Zn的含量进行了测定分析,并采用污染指数评价法对矿区废弃地土壤重金属的污染程度进行了评价.结果表明:湘潭锰矿矿区废弃地土壤中Mn、Cu、Pb、Zn 、Cd、Ni的平均含量分别为:8 853.21、95.80、1 211.29、685.36、13.15和91.33 mg/kg;用3种不同的背景值对废弃地土壤重金属污染程度的评价结果是一致的,6种重金属元素的单项污染指数均大于2,表示被污染,其中以Mn、Pb、Cd污染最为严重;综合污染指数均大于3,达5级为重污染.     

锰矿采空地良种桉营造技术研究试验报告

桂林地区锰矿分布广，采空地土壤过分松散，水土流失严重，肥分贫缺，农作物产量低，二十多年来大部分采空地都是光秃秃的。为了绿化锰矿采空地，改善生态环境，解决矿区群众烧柴用材的困难，１９９１～１９９５年，桂林地区林科所与平乐县林业局在平乐县二塘镇锰矿采空地进行良种桉营造技术研究。经过４年多观察，筛选出速生适应性强的尾叶桉、巨尾桉二个良种。年亩平均生长量分别为１４ｍ３和１１ｍ３，达到了林业厅桉树示范林标准，尾叶桉薪炭林和短周期工业用材林造林密度以１３３４株／亩为佳，四年四个月生林木亩蓄积量为６９６４９ｍ３，是种植密度为３３３株／亩林分蓄积量的２６倍。     

锰矿区废弃地植物修复技术研究进展

从锰矿区废弃地重金属污染对周围环境的影响入手,综述了锰对植物的毒害作用和机理,列出了锰超富集植物的种类,分析了锰超富集植物的富集和解毒机制,并提出锰超富集植物筛选中存在的问题,最后展望了植物修复在锰矿区废弃地的应用前景,旨在为锰矿区废弃地重金属修复提供技术参考.     

污泥改良锰矿尾渣对4种花卉植物生长及其富集重金属的影响

采用盆栽试验方法,研究了污泥改良锰矿尾渣对紫茉莉(Mirabilis jalapa)、青葙(Celosia argentea)、一串红(Salvia splendens)和鸡冠花(Celosia cristata)4种花卉植物生长及其富集铅、镉、锌和锰的影响.结果表明,添加污泥增加基质的EC值、总氮、总磷、总钾和有机质含量,而降低铅、镉、锌和锰含量.紫茉莉与青葙生物量、株高和根长大于一串红和鸡冠花.紫茉莉根部铅、镉和锰含量分别为3 110.93～4 189.16、300.28～399.16和31 100.93～36 809.77 mg·kg-1,都远高于其地上部分含量.青葙根部铅含量超过1 000 mg·kg-1,而其地上部分含量少;其地上部分镉和锰含量分别为322.13～441.88和21 888.54～26 511.31 mg·kg-1,都大于其根部含量,青葙具有镉和锰超富集植物的特性.污泥改良锰矿尾渣促进这4种花卉植物生物量、株高和根长增加.除紫茉莉锌含量外,添加污泥改良锰矿尾渣增加这4种花卉植物的铅、镉、锌和锰含量.在锰矿尾渣污染区进行植物修复时,采用紫茉莉、青葙和添加污泥强化植物修复效率可行.     

甘肃省锰矿地质特征及地质勘查工作建议

甘肃省锰矿具有较好的成矿条件,由于以往锰矿勘查工作薄弱,探明储量不多。如能加大锰矿勘查投入力度,有望在近期实现找矿突破。本文介绍了甘肃省锰矿资源形势、主要地质特征及主要成矿带,提出了对甘肃锰矿勘查的建议。     

土壤中锰氧化物的形态及其化学提取方法综述

  目的  水稻土中锰氧化物的氧化还原状态可随土壤水分干湿交替而变化,影响土壤氮素循环,进而影响氧化亚氮（N₂O）的排放。以土壤水分条件和水钠锰矿（0.1%,w/w）对土壤N₂O释放的影响为切入点,探究干湿交替下水钠锰矿影响土壤N₂O释放的机制。  方法  以黄棕壤性水稻土为对象,设置不同水分条件和水钠锰矿（0.1%,w/w）进行微宇宙培养试验,探究土壤水分和水钠锰矿对土壤N₂O释放的影响。  结果  培养14 d内,土壤水分在60%和100%田间持水量恒定条件下水钠锰矿显著促进了土壤N₂O累计释放量,增幅分别为11.3%和25.3%;但土壤水分在干湿交替（100% ~ 60%田间持水量）条件下水钠锰矿对土壤N₂O累计释放量影响不显著。水钠锰矿显著提高了恒定土壤水分条件下亚硝酸还原酶（nirK）/氧化亚氮还原酶（nosZ）基因拷贝数比;但水钠锰矿显著降低了土壤水分干湿交替条件的nirK/nosZ基因拷贝数比。  结论  土壤水分在干湿交替条件下不添加水钠锰矿处理和恒定条件下（60%和100%田间持水量）添加水钠锰矿处理分别促进黄棕壤性水稻土N₂O的释放,但干湿交替条件下降低了水钠锰矿对土壤N₂O释放的促进效应。土壤水分条件比水钠锰矿对黄棕壤性水稻土N₂O释放的影响更大。     

含Ni六方水钠锰矿的表征及其对Pb 2+ (Zn2+)环境行为的影响

六方水钠锰矿是土壤中普遍存在、活性最强的氧化锰矿物。它常常富集各种过渡金属如Ni等,对其地球化学行为具有重要影响。在六方水钠锰矿形成过程中加入Ni²⁺,Ni以+2价存在于矿物中。进入水钠锰矿结构中的Ni大部分以[NiO₆ ]八面体形式存在于层内;仅有小部分Ni存在于八面体空位上下方。含Ni水钠锰矿沿c轴方向堆叠锰氧八面体层数逐渐减小,而a-b板面晶体大小没有明显变化,即层片状晶体逐渐变薄,比表面积显著增大。随着Ni含量的增加,水钠锰矿结构中锰氧八面体空位数减少,而层边面吸附位点数基本保持不变,其对重金属离子(Pb²⁺/Zn²⁺)吸附去除能力逐渐降低。本文为明确过渡金属离子(Ni)对土壤中氧化锰矿物的形貌、结构及其性质的影响提供了参考。