去除废水中重金属的低成本吸附剂:生物质和地质材料的环境利用

经济、有效、易获得的生物质和地质材料 (及二者的废弃物 )可用来取代传统的活性炭或离子交换树脂用于去除废水中的重金属。已经公开发表的低成本吸附剂主要可分为两类 :(1)生物质 (包括林业和农业的废弃物 ) :树皮 /富含丹宁酸的物质 ,木质素 ,几丁质 /甲壳质 ,死的生物体 ,苔藓 ,海草 /海藻 /褐藻酸 ,废弃的茶叶 ,稻壳 ,羊毛 ,棉花等 ;(2 )地质材料 (包括矿物利用后的工业废弃物 ) :沸石 ,粘土 ,泥炭 ,有铁氧化物包壳的砂 ,粉煤灰等。其中 ,对于重金属具有强吸附能力的吸附剂有甲壳质、沸石和木质素 ,例如 ,它们对一些重金属的最大吸附能力分别为 :甲壳质对Cd ,Hg ,Pb分别为 5 5 8,112 3 ,796mg/g ,沸石对Pb为 15 5 4mg/g ,木质素对Pb为 15 87mg/g。地质材料的环境利用值得引起地学界和环境工程界更广泛的重视。基于地质材料和水岩相互作用机理的环境污染控制技术有望成为 2 1世纪重要的环保替代技术。由于缺少连续的可比性强的成本信息 ,要比较不同的生物质和地质材料的成本和吸附性能仍较困难。尽管已对低成本吸附剂领域进行了很多研究 ,但要更好地了解低成本吸附剂的作用机理及其实用性 ,仍需要做大量的室内和现场工作。     

利用液态磷渣制备乳浊玻璃

为实现炼磷排放的高温液态磷渣的热能、物质的同步回收利用, 并消除其环境污染问题, 通过现场试验, 以高温液态磷渣为主要原料, 直接与16.5%的石英粉和8.5%的高岭土热配合, 再经1450℃熔炼、浇铸成型和850℃乳化热处理, 制得了乳浊玻璃板材.磷渣乳浊玻璃的抗折强度为43.68MPa, 耐酸性为0.51%, 耐碱性为0.04%, 能满足建筑装饰材料的质量要求.ESEM、XRD和EDS分析结果共同表明, 母玻璃的乳浊机理在于主体玻璃中析出了富Ca元素的粒径为0.1~0.4μm的非晶质球形颗粒.由于高温液态磷渣掺量高达75%, 改性剂掺量低且成本低廉, 生产线易于配置, 本研究具有较高的工业化生产可行性、较佳的经济效益和应用前景.      

大同盆地孔隙地下水化学场的分带规律性研究

本文通过对大同盆地2004年孔隙地下水水化学资料的分析发现,盆地内孔隙地下水的水化学特征在水平方向上具有以盆地中部为中心,呈环状分布的特点,且与盆地水动力分区具有很好的一致性。由山前冲洪积倾斜平原到中部冲湖积平原,地下水依次经历了补给区、径流区和排泄区,相应的主要水化学类型分别为HCO3型、HCO3.SO4型和HCO3.SO4.Cl型。与中深层孔隙水相比,浅层孔隙水由于水位埋深浅,蒸发浓缩强烈,易受人类活动的影响,各组分的含量较高,变化幅度较大,水化学类型也相对复杂。浅层地下水的水质呈好转趋势,深层地下水水质基本保持稳定。     

地下水系统中砷迁移富集过程的水文地球化学模拟

原生高砷地下水已给人类健康造成了极大威胁。近几十年来,国际上针对高砷地下水已开展了大量的研究工作,但由
于地下水系统中砷经历的复杂物理、化学及生物地球化学过程,使得地下水系统中砷浓度衰减和运移尚不能进行准确预测。在系
统总结前人研究工作的基础上,对控制地下水中砷迁移转化的主要物理、化学和生物地球化学过程(包括吸附/解吸、溶解/沉淀、
非氧化/还原和生物还原等)进行了系统总结。重点讨论了孔隙介质中砷的地球化学反应和运移机制的平衡与动态模型,即批反
应模型、运移模型、反应运移模型,以期为原生高砷地下水修复及高砷地下水开发指导提供科学依据。      

江汉平原高砷含水层沉积物地球化学特征

选取江汉平原典型地下水砷中毒区仙桃市沙湖原种场为研究区,对3个长50m的钻孔沉积物砷含量与赋存形态及其他化学组成进行了分析。结果表明区内沉积物砷质量分数为1.35~107.5mg/kg(平均值为12.8mg/kg)。黏土或亚黏土层中砷含量较高,这与细粒沉积物中铁锰氧化物、黏土矿物对砷的吸附有关。地下20m左右深度内含水层沉积物中砷含量最高,相应地下水中砷质量浓度高达到1 000μg/L。草酸-草酸铵选择性提取结果指示沉积物中10%~77%(平均38%)的As与无定形铁氢氧化物结合,表明无定形铁氢氧化物还原性溶解可能是控制砷释放与还原的主要地球化学过程,并且有机质生物氧化机制极大地促进了该过程。然而,沉积物中仅1.2%~23%的铁被草酸-草酸铵提取,含水层中砷浓度主要受铁的氢氧化物还原性溶解影响,但其他形式的铁、有机物的吸附作用亦控制着砷的含量。     

赣南横径地区碳酸温泉CO2成因研究

本文在分析横径温泉区4个气样的气体组分、氦同位素以及CO2和CH4的碳同位素基础上,结合温泉区地质条件,研究了该区碳酸温泉中CO2的成因.研究结果表明:横径温泉区温泉气中CO2的含量很高(＞96%),CO2气体中δ13C较重(-5.53‰～-4.43‰),属于与深大断裂活动有关的深部幔源无机成因气;温泉气中CH4的含量很低(＜1.86%),CH4气体中δ13C较轻(-27.69‰～-59.31‰),其中3、9和11号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4和源于地表生物成因CH4的混合,而2号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4.     

“同一健康”视角下医学地质学的创新发展

"同一健康"概念是一种融合跨学科和跨行业资源的整体性健康研究与管理新方法,为医学地质创新发展提供了新视角.在全球性传染病防治引起人类社会空前重视的时代背景下,医学地质学需要研究在人类活动影响下,地球物质循环、生态系统韧性变化与疾病出现和传播模式的变化之间的成因联系,并面临三方面的科学挑战:（1）研究对人类和动物有害或有益的地球物质循环规律及其健康风险;（2）揭示与全球性疾病有关的地质环境因素和过程,探索减缓风险对策;（3）识别和评估新型污染物和病原体的分布、迁移与健康风险.为有效应对这些挑战,需要整合创新资源,倡导和支持"聚合"研究,推动多学科协作的医学地质调查计划,加强平台建设和人才培养.      

大同盆地地下水砷异常及其成因研究

大同盆地是中国典型的原生高砷地下水分布区。笔者对大同盆地高砷地下水的分布特征、水化学演化过程、砷的来源以及控制高砷地下水形成的地球化学过程等近期研究成果进行了总结。盆地周边石炭—二叠纪煤系地层是盆地高砷环境的主要原生物源,含水层系统中铁磁性矿物为砷的主要载体,盆地内富含有机质的湖相沉积物是次生富砷介质。在盆地中心,地下水径流受阻,蒸发成为主要的排泄方式,浓缩作用使得地下水中TDS含量增大。在富含有机质的地层中,有机质在细菌或微生物作用下不断发生分解,使得地下水环境呈还原性。在高pH、低Eh条件下,由于铁锰氧化物或氢氧化物等水合物或粘土矿物对砷的吸附性降低,一部分被吸附的砷从这些矿物表面解吸;同时部分铁锰氧化物可被还原为低价态可溶性铁锰,从而使与其结合的砷也得以释放进入地下水中。在还原条件下,水中的SO24-和有机碳可被还原成H2S和CH4等低价态化合物,尽管生成的硫化物达到一定浓度时可与水中的亚铁离子和砷反应生成FeAsS沉淀,降低了地下水中砷含量,但由于地下水中Fe和硫酸盐含量有限,Fe普遍含量较低,硫酸盐耗尽后,CH4生成细菌就会成为主导力量,砷就会继续在地下水中积聚。此外,由于pH的升高,还可引起其他不同的酸根离子的解吸,如磷酸根、钒酸根、铀酰和钼酸根等也趋向于在溶液中积累,这些被吸附的阴离子以竞争吸附方式,进一步促进砷的解吸。