潮白河流域(燕郊段)水体重金属元素分布特征及污染评价初探

水体重金属污染的问题,越来越受到人们的广泛重视。文章以潮白河流域(燕郊段)为研究对象,在燕郊段流域水体内设置了10个监测断面,测试分析了水体中八种重金属元素的分布特征,并运用单因子指数法和内梅罗综合指数法对潮白河流域(燕郊段)水体进行了重金属污染评价。结果表明:潮白河流域(燕郊段)水体中检出的重金属元素以Zn、As、Cu、Hg和Cd为主,浓度大小顺序依次为:ZnAsCuHgCdNi≥Cr≥Pb,不同的重金属元素浓度随水体水流流向存有明显的差异。以《地表水环境标准(GB3838-2002)》中的Ⅲ类水作为评价标准,评价结果表明,潮白河流域(燕郊段)水体受到了重金属元素的严重污染,污染指标为元素Hg,可能与周边密集居民区燃煤,城际高速汽车尾气排放有关。     

近1000年浙江慈溪地区表层土壤重金属元素演化过程

为判别慈溪地区表层土壤重金属元素来源,采集该地区近1000年不同成土时期的表层土壤样品,分析各重金属元素的演化过程,结果发现除元素Hg含量随土壤年龄的增大而增加外,其他重金属元素的含量仅在成土285年处出现高值,随后又下降并趋于平缓。利用富集因子法分析演化过程中各重金属元素质量变化,发现其中元素As质量未变化;Hg质量一直增加,成土近1000年时其质量值是初始值的4.7倍;重金属元素Zn、Pb和Cd成土285年和近1000年时质量增加,而Cu、Ni和Cr成土285年时质量增加。     

神东矿区地下饮用含水层中氟化物的分布特征、来源和富集机制

延安组地下水是神东矿区重要的地下饮用含水层,其F-含量的高低,直接影响着饮水的安全和周边的生态环境。然而,该地区延安组地下水中F-的含量特征,空间分布和形成机制则很少被关注。项目组2020年8月-9月系统采集了30组延安组地下水,采用Piper图、相关性分析、PHREEQC模拟等手段,在矿物溶解与沉淀,蒸发浓缩,阳离子交换,竞争吸附和人为污染作用等方面探讨了延安组地下水中F-的含量特征,空间分布和形成机制。结果表明,神东矿区延安组地下水中F-含量浓度范围为ND~17.60 mg/L,平均值为4.55 mg/L,相比国家生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）（1.0 mg/L）,有73.3%的样品超标。高TDS、Cl-、HCO3-、Na+和低Ca2+和Mg2+水环境有利于F-的富集,Na-HCO3型、Na-HCO3-Cl型和Na-HCO3-SO4型是高氟水的主要水化学类型。含氟矿物溶解是延安组地下水F-的重要来源。蒸发岩溶解、硅酸盐风化下产生的盐效应降低了含氟矿物的溶解度,促进了F-的溶出;阳离子交换通过钠钙转移进一步加快了含氟矿物的溶解;竞争吸附作用下吸附态氟也为地下水F-提供了另外的来源。然而,蒸发浓缩与人类活动作用对延安组地下水F-含量的升高影响较小,可忽略不计。该成果为当地饮水用水质安全和生态环境可持续发展提供了科学依据。     

基于标准化方法的峰峰煤矿塌陷区农田表层土壤重金属污染评价研究

为进一步评估煤矿塌陷对农田土壤环境的影响,文章系统采集测试了煤矿塌陷区农田表层土壤39件,运用标准化方法对重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn进行了污染评价研究。结果表明峰峰煤炭塌陷区农田表层土壤重金属元素均值均高于全国土壤环境背景均值。表层土壤重金属元素污染组合特征为:元素Pb、Cr、As和Ni为一族;元素Hg、Cd、Zn、Cu为一族。表层土壤明显受到了重金属元素Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的污染。重金属元素Hg的污染程度以轻度为主,中度为辅;重金属元素As、Cd、Cu和Zn为点状轻度污染。     

锑矿区土壤和蔬菜重金属污染及健康风险评价

为探究矿业开采对土壤-作物系统产生的影响,以湖南锑矿区为例,通过野外调查采集土壤、蔬菜和植物样品共233件,分析了矿区土壤和蔬菜中Ni、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Sb、Hg的含量分布,并采用目标危险系数法评价了矿区居民通过食用蔬菜摄入重金属的健康风险。结果表明：表层土壤中Ni、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Sb、Hg平均含量均超过湖南省背景值,Cd和As的平均浓度均超过我国农田土壤风险筛选值。蔬菜中重金属Pb、Cr、Cd、As、Hg五种元素的超标率分别为100%、91.26%、83.50%、80.58%、81.55%,叶菜类对9种重金属的富集能力基本强于其他类蔬菜。矿区成人长期食用白菜会对健康造成影响,且成人摄食蔬菜的重金属健康风险高于儿童。醉蝶花对重金属As和Sb有较强的吸收能力,可作为锑矿区生态恢复中的优势物种。     

水化学特征对砂加载混凝沉淀处理高悬浮矿井水效果的影响

砂加载技术被广泛应用于混凝沉淀高效处理高悬浮物矿井水。但对于原水水化学特征对石英砂加载混凝沉淀效果的影响则很少有系统的研究,影响机制也不清晰。为此,选用石英砂加载混凝处理高悬浮矿井水为研究对象,分析矿井水pH、Ca²⁺、溶解性总固体(total dissolved solids, TDS)和乳化油含量对石英砂加载混凝处理高悬浮物矿井水效率的影响。分析结果表明：矿井水过低和过高的pH均不利于加载混凝沉淀处理的效率,pH为9.00时,混凝沉淀速率和效率最高。Ca²⁺含量的增多和乳化油含量的降低能促进加载混凝沉淀效率的提升。而TDS含量的高低和水化学类型的差异并不是影响加载混凝沉淀处理高悬浮物矿井水的效率和沉降速率的主要因素。为进一步认知砂加载混凝处理工艺,提升其处理效率,实现中国煤矿矿井水资源保护和合理化利用具有重要的意义。     

悬浮物特征对砂加载混凝沉淀处理高悬浮矿井水实验的影响

高悬浮物矿井水高效快速处理是解决西部六省区煤炭资源化合理利用的关键。关于原水中悬浮物特征对石英砂加载混凝沉淀效果的影响则很少有系统的研究,影响机制也不清晰。为此,选用石英砂加载混凝处理陕西小保当煤矿典型高悬浮矿井水为研究对象,分析矿井水中悬浮物的粒径、煤岩比和初始负荷大小对石英砂加载混凝处理高悬浮物矿井水效率的影响。矿井水中悬浮物的粒径、煤岩比和初始负荷大小对石英砂加载混凝处理高悬浮物矿井水效率和沉降速度的影响明显。通常,混凝沉淀的去除效率和沉降速度随矿井水中悬浮物的粒径而显著升高,但当悬浮物的粒径过低(小于0.075 mm)后,沉降速率和去除效率明显降低。矿井水悬浮物的初始负荷过高(高于10 000 NTU)和过低(低于500 NTU)都会降低混凝去除效率和沉降速度。矿井水悬浮物中煤粉质量含量越高,砂加载混凝处理效率越低。该结果为有效提升砂加载混凝工艺的运行成效,缓解中国西部矿区水资源短缺的矛盾,同时对中国煤炭行业的绿色发展和矿区生态文明建设也具有重要的意义。     

峰峰矿区矿井水污灌区重金属污染评价及定量源解析

以峰峰矿区矿井水污灌区的农田土壤为研究对象,通过分析重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)的分布特征,评价了矿井水污灌区农田土壤的污染状况,并进行了定量源解析.结果表明:农田土壤重金属元素含量(均值)由高到低依次为Zn(89.16μg/g)、Cr(67.16μg/g)、Pb(33.01μg/g)、Ni(31.27μg/g)、Cu(28.36μg/g)、As(11.65μg/g)、Cd(0.29μg/g)、Hg(0.10μg/g).污灌区农田土壤重金属元素Cr未受到污染,1.96％、9.80％、7.84％、1.96％、5.88％、7.84％和19.60％的污灌区农田土壤分别受重金属As、Cd、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg轻度污染,3.92％受重金属元素Hg中度污染,1.96％受重金属元素Hg中度污染到强度污染.综合正定矩阵因子(positive matrix factorization,PMF)分析、因子分析结果可知,重金属污染来源主要受污水灌溉影响(32.17％)、农业生产(26.76％)、大气燃煤污染(25.12％)和土壤母质(15.94％).该地区农田土壤重金属元素生态风险属于低风险.研究结果为煤矿污灌区土壤重金属元素环境风险评估,科学合理指导农业生产活动和农田土壤环境质量保障提供科学依据.     

生物活性炭应急吸附处理高锑矿井水实验研究

生物活性炭吸附技术具有简易、高效等特点,在水环境污染应急事故处置中应用越来越受到重视。本文利用矿区常见的废弃玉米秸秆和稻壳等生物炭对矿区高含锑矿井废水进行吸附实验研究。通过扫描电镜和红外光谱进行表征,分析其应急处置的可行性,并确定了最佳应急处置条件。结果表明:改性后的废弃稻壳和玉米秸秆对高含锑矿井废水的最佳吸附效率均能突破60%,能满足应急处置的要求,最佳热解温度分别为375℃、275℃,最佳吸附粒径分别为16～32目,最优吸附时间均为4 h。还通过对比得出:废弃玉米秸秆的吸附能力要高于稻壳。本研究可为水污染事件应急处置提供指导。