苯、甲苯对粒状铁去除四氯乙烯影响的柱实验研究

挥发性氯代烃和石油烃类污染是地下水中最常见的混合污染类型,而且这两类污染物毒性极强,对人类危害非常严重。文中选取具有代表性的四氯乙烯、苯和甲苯为研究对象,采用柱实验的方法研究苯和甲苯在粒状铁反应系统中吸附平衡后,对粒状铁去除四氯乙烯的机理及反应动力学的影响。在实验装置运行的过程中,苯、甲苯和四氯乙烯的浓度始终控制在2mg/L左右的水平。实验结果表明:苯或甲苯的存在对被还原的产物组成没有影响,主要氯代中间产物均为TCE、1,1-DCE、cis-1,2-DCE和VC,但组成比例略有不同。苯和甲苯的存在对去除速率有影响,即苯对四氯乙烯的去除有促进作用,去除速率平均提高13.5%;而甲苯则抑制四氯乙烯的去除,去除速率平均降低13.8%。对比控制柱,苯和甲苯存在时对出水水化学变化的影响没有明显差异。     

影响铁渗透反应格栅修复地下水中氯代烃长期运行性能的研究进展

铁渗透反应格栅技术修复地下水中氯代烃,尤其是四氯乙烯和三氯乙烯,已日臻成熟;近年,研究者对该技术的关注已集中到影响格栅长期运行性能的因素上。文章从地下水的常量化学组分、铁表面形成的矿物沉淀、铁渗透反应格栅中的微生物和共存有机污染物4个方面,对影响其长期运行性能的因素进行了综述。分析表明,铁表面矿物的长期积累是降低格栅长期运行性能的主要因素,并对该技术的发展进行了展望。     

地壳破裂型式和幔根构造间断面形成的成矿控制(英文)

尽管地壳最上部的构造、岩性和地球化学条件控制着内生金属矿床的就位,然而最大量金属富集的地点和空间分布却常被幔根构造间断面（ｍａｎｔｌｅ ｒｏｏｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）所控制。这些构造间断面延长几百到几千ｋｍ,这表明它们是在比地壳最上部更为均质环境的应力分布下产生的。这些构造间断面与其它的近于垂直的深部构造的交切面界定了主要的岩石圈块体并提供了热、岩浆和成矿流体上升的通道。金属趋向于富集在这些块体的角上,以及构造间断面与板块边缘、裂谷构造或造山带的穿插部位。对上述组合型式的幔根构造间断面和它们在地表地质投影的识别,可确定金属聚集有较大潜力的靶区。文章还提供了来自不同地质环境的实例。     

聚合氯化铝铁中Al(Ⅲ)对Fe(Ⅲ)稳定性的保护作用

对以NaOH为碱化剂合成的聚合氯化铝铁(PAFC)及其合成前体聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)的低温干燥胶体进行了表征。红外光谱证实PAFC中存在Fe-O-HAl基团;X射线衍射结果证实了PAFC中有着与PAC、PFC不同形态的Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)羟基配合物,这些Fe-Al羟合异核多核共聚物是长程无序的;扫描电镜能谱分析表明:短程有序的Al-OH-Fe羟合物在Fe(Ⅲ)、Al(Ⅲ)继续水解的过程中与它们一起随机排列,形成长程无序的Fe-Al羟合异核多核共聚物无定形胶体。Al(Ⅲ)对Fe(Ⅲ)的保护作用包括三个方面:Al(Ⅲ)对Fe(Ⅲ)的水解有催化作用,使Fe(Ⅲ)形成更多细微的结晶中心而不是相互聚集生成较大的结晶;大量Al(Ⅲ)的存在使Fe(Ⅲ)羟合物之间的碰撞受到制约,相当于降低了Fe(Ⅲ)的有效浓度,延缓了Fe(Ⅲ)的迅速水解;大量短程有序的Al-OH-Fe羟合物的存在破坏了Al13相及-βFeOOH相的生成环境,有效地保护了Fe(Ⅲ)胶团并使它们在水溶液中的稳定时间大大增加。     

铁氧化物改性坡缕石粘土对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以铁氧化物对坡缕石粘土进行包覆改性,通过静态吸附实验研究了改性坡缕石吸附Cr(Ⅵ)的特性,探讨了吸附的动力学特征、吸附平衡、热力学参数和吸附机理。结果显示,改性坡缕石对Cr(Ⅵ)的吸附随溶液初始pH值的升高显著减弱,在初始pH值为4.0时,吸附90 min可达平衡,吸附过程能较好地符合pseudo-second-order动力学方程,速率常数k₂随温度的升高增大,表观活化能为18.90 kJ/mol;吸附平衡能较好地符合Langmuir方程,吸附过程吸热,ΔH为28.29 kJ/mol,ΔG为-25～-20 kJ/mol,是物理吸附和化学吸附并存的过程。     

A.ferrooxidans培养过程中Al/Fe(摩尔比)对铁矿物形成产物的影响

主要研究了磷酸铝(Al PO4)的加入量对氧化亚铁硫杆菌HX3培养液中铁矿物形成的影响,并对相应沉淀产物进行了结构表征分析。结果表明,Al PO4的加入对细菌培养过程中Fe2+的氧化无明显影响,但可促进Fe3+的水解和初始铁矿物相的形成,也可加速黄钾铁矾的转化形成。Al/Fe(摩尔比)为0. 04～1的培养液中主要形成产物为施威特曼石和黄钾铁矾; Al/Fe为0. 4和1时另有磷酸铁矿形成。较高的Al/Fe比值和磷酸根含量有利于磷酸铁矿的形成。     

类质同象置换对磁铁矿异相UV-Fenton催化降解TBBPA性能的影响

作为一类重要的铁氧化矿物,磁铁矿具有催化活性强、分布广泛、环境相容性好等优点,被认为是一种有广阔应用前景的矿物催化剂,并对地球系统的环境自净化过程有着重要的影响。天然磁铁矿的结构中广泛存在着类质同象置换,钛、     

重力潮共振及其对地质环境的影响(英文)

朔望月期间地月系统质量中心的重新定位在地壳中产生压力稀疏波。在Altai Sayan, Kamchatka 和 Sakhalin 地震活跃区的地震监测（包括地震波、天然电磁脉冲和氡放射）过程中,记录到由于地月系统重新定位引起的长周期（14~15天）重力潮和变形波共振;得到了重力潮共振是强震(M≥5.0)触发机制的认识;并且,在80%的情况下产生单一的低速（1~5 km/h）变形波（如孤立波）。研究结果表明,可以将重力潮共振用于地震预测、大型水利设施地球动力学灾害预警和油气藏的直接勘探。     

光照作用对水铁矿去除Cr(Ⅵ)的影响

Cr在环境中释放易导致重金属污染,其所造成的环境危害与Cr存在形态紧密相关。Cr(Ⅵ)多以CrO₄^2-或Cr₂O₇^2-形式存在,在水体中具有较高溶解度和迁移性,且具有较大的毒性。水铁矿具有大比表面积和高反应活性,是环境中Cr(Ⅵ)的重要吸附剂;同时,水铁矿也是一种天然半导体矿物,在光照诱导作用下可产生光电子并转移电子。然而,水铁矿表面的光化学反应对Cr(Ⅵ)地球化学行为的影响尚不清楚。因此,本研究探讨了光照对水铁矿去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:在黑暗条件下,水铁矿通过吸附作用去除了57%的Cr(Ⅵ);在光照有氧条件下,水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除率上升到67%;在厌氧条件下,光照效应的增强作用更加明显水溶液中Cr(Ⅵ)几乎完全被去除。结合傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析发现,水铁矿能够快速吸附Cr(Ⅵ),其中有62%的Cr在水铁矿表面被还原,占总去除率的41.5%。因此光照能够通过还原作用增强水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除,从而降低Cr(...     

As(Ⅴ)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌混合培养物氧化性能的影响

通过对pH、Eh、溶液中Fe2+浓度的定期监测以及对实验结束时生成沉淀的XRD、SEM和元素能谱扫描等手段,对比研究了不同初始浓度的As(Ⅴ)对Fe2+的化学氧化和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)氧化的影响, 同时就As(Ⅴ)在实验体系中固液相之间的分配行为进行了分析.结果表明,Fe2+的化学氧化速率极低,最终氧化率低于8%,As(Ⅴ)的浓度对Fe2+的化学氧化没有影响.有A. ferrooxidans的实验体系,100 mg/L As(Ⅴ)对Fe2+的氧化具有一定的促进作用.当As(Ⅴ)浓度为500 mg～1 g/L时,Fe2+的氧化率在约60 h左右即可达到100%;但4g/L的As(Ⅴ)则会明显抑制Fe2+的氧化,Fe2+的完全氧化大约需要106 h.体系中初始的100 As/(As+S)(摩尔比)会对沉淀物的物相及结晶程度造成一定影响.As(Ⅴ)浓度为0 g/L时,微生物体系中生成的固体沉淀物黄钾铁矾的特征峰明显,随着As(Ⅴ)浓度的提高,沉淀物的结晶程度逐步下降,至4 g/L时沉淀物全部为无定形.元素能谱扫描检测到有大量的As(Ⅴ)存在于固体沉淀物中,表明在Fe2+的氧化过程中,As(Ⅴ)可能会以吸附或共沉淀的形式被固定在固相沉淀物中,这为酸性矿坑水(AMD)地区As(Ⅴ)污染的治理提供了重要的参考.     

生物质炭负载纳米零价铁对水中硝态氮的还原去除机理研究

采用液相还原法成功制备纳米零价铁,并组装出生物质炭负载纳米零价铁复合材料(NZVI/BC)。XRD图谱显示,NZVI/BC由生物质炭(BC)和纳米零价铁(NZVI)两种成分复合而成;SEM图像显示,加入生物质炭之后,NZVI颗粒在炭表面分散良好。研究考察溶液p H值、还原剂投加量、铁/炭比和NO-3初始浓度等因素对NZVI/BC还原性能的影响。结果表明,NZVI/BC显示出优良的还原性能。在相同条件下,反应2 h,NZVI对NO-3的去除率为75%,而NZVI/BC对NO-3的去除率为96%。NZVI/BC是一种具有应用前景的硝态氮净化材料。     

与铁相关的几种渗透反应格栅材料性能的比较

挥发性氯代有机化合物为地下水和饮用水中最常见的挥发性有机污染之一。文中对日益引人注意的渗透反应格栅(PRB:permeable reactive barrier)材料进行了研究。主要在实验室条件下,利用中国现有的实用性材料———铸铁的铁屑、实验室合成双金属和纳米双金属作为反应介质,对反应的脱氯效果和机理、还原性脱氯的反应动力学和影响因素进行初步的研究,以寻求一种可以大量得到的廉价而高效的材料,研究它对氯代烃的降解效率。在研究中选择最有代表性的CT和PCE作为目标污染物,讨论粒状铁、双金属以及纳米双金属对氯代有机物的降解速率,确定气相色谱法测定水溶液中的氯代有机物浓度的最佳实验条件,比较3 类反应介质的特点和应用范围。     

立足国内保障国家铁矿资源需求的可行性分析

中国铁矿成矿地质条件有利,铁矿床类型齐全,以沉积变质型、岩浆型铁矿成矿潜力最大,但品位较低;矽卡岩型和火山岩型铁矿规模较小,但富矿较多;沉积型铁矿多为难选冶的铁矿,风化淋滤型铁矿的成矿潜力很小。全国已查明的铁矿资源储量丰富,多属易选铁矿石类型,多分布于东部铁矿生产基地及其附近,如果铁矿石50%立足国内供应,则基础储量可以保障供应超过10年,还有大量资源量可以转化为基础储量,延长保障年限。中国还有大量铁矿点、矿化点有待进一步评价,有大量磁异常有待查证,已知铁矿区的深边部近年来找矿不断取得突破,西部地区铁矿进一步找矿的潜力巨大,具有立足国内长期保障铁矿资源供应的潜力。     

立足国内保障国家铁矿资源需求的可行性分析

中国铁矿成矿地质条件有利,铁矿床类型齐全,以沉积变质型、岩浆型铁矿成矿潜力最大,但品位较低;矽卡岩型和火山岩型铁矿规模较小,但富矿较多;沉积型铁矿多为难选冶的铁矿,风化淋滤型铁矿的成矿潜力很小。全国已查明的铁矿资源储量丰富,多属易选铁矿石类型,多分布于东部铁矿生产基地及其附近,如果铁矿石50%立足国内供应,则基础储量可以保障供应超过10年,还有大量资源量可以转化为基础储量,延长保障年限。中国还有大量铁矿点、矿化点有待进一步评价,有大量磁异常有待查证,已知铁矿区的深边部近年来找矿不断取得突破,西部地区铁矿进一步找矿的潜力巨大,具有立足国内长期保障铁矿资源供应的潜力。     

硫磺强化高氯酸盐衰减的柱试验研究

高氯酸盐（${\mathrm{ClO}}_4^- $）是一种新的持久性污染物,其分子量小、扩散快、稳定性高,普遍存在于环境中,特别是在烟花生产和燃放较为密集的地区检出浓度较高。${\mathrm{ClO}}_4^- $会干扰人体甲状腺的正常功能,因此其环境污染问题引起了广泛关注,成为了近年来环境科学领域的研究热点。针对硫磺强化${\mathrm{ClO}}_4^- $衰减的作用机制和影响因素研究不足的问题,选取污染场地的天然河沙为试验介质,通过柱试验对硫磺强化${\mathrm{ClO}}_4^- $衰减的过程进行研究,考察了铁及铁氧化物、地下水基质、硝酸盐（${\mathrm{NO}}_3^- $）对硫磺强化${\mathrm{ClO}}_4^- $衰减过程的影响。结果表明,硫磺具有强化${\mathrm{ClO}}_4^- $衰减的能力,衰减过程主要由微生物驱动,其限制因素主要为微生物必要的无机盐等营养物质;铁及铁氧化物对体系内pH值的降低起到缓冲作用,但对体系内${\mathrm{ClO}}_4^- $衰减的促进作用有限;地下水基质显著提升了硫磺强化${\mathrm{ClO}}_4^- $衰减的能力,提升了微生物的产酸作用;地下水中${\mathrm{NO}}_3^- $的降解优先于${\mathrm{ClO}}_4^- $,当${\mathrm{NO}}_3^- $低至10 mg/L以下时,${\mathrm{ClO}}_4^- $才开始明显的降解。硫磺具备作为渗透反应格栅（PRB）的反应介质原位修复${\mathrm{ClO}}_4^- $、${\mathrm{NO}}_3^- $等污染物的潜力。本研究为环境修复中的实际应用提供理论依据和数据支持。     

零价铁去除Cr（Ⅵ）的批实验研究

零价铁去除Cr(Ⅵ)的一系列批实验结果表明：水溶液中发生的氧化还原反应符合准一级反应；对于相同粒度的铁屑(比表面积2．89m^2／g)，固液比由05g／100mL增加到2．0g／100mL，Cr(Ⅵ)质量浓度达到排放标准所需反应时间从26．7min降为3．6min；在固液比相同、原水中Cr(Ⅵ)质量浓度不超过30mg／L时，原水质量浓度增大，达到饮用水标准的反应时间增加；其他条件相同，升高温度可提高零价铁与Cr(Ⅵ)的反应速率。     

东南极南查尔斯王子山条带状含铁建造(BIF)的基本特征及成矿潜力

东南极南查尔斯王子山条带状含铁建造(BIF)产于鲁克山古元古代鲁克群的底部,总厚400 m,矿体厚度30~70 m,铁矿平均品位33.5%。该条带状含铁建造形成过程可能与变质火山岩有联系,在成因分类上属于苏必利尔湖型含铁建造和阿尔戈马型含铁建造之间的过渡类型。高精度航磁测量在鲁克山圈定出宽约10 km的北、南两条磁异常条带,延长分别约为50 km和60 km。据此初步建立该地区沉积变质型铁矿预测模型,圈定了含铁建造的资源分布范围,最终估算出铁矿石可开采的资源量大于百亿吨。      

Natural attenuation of TCE, As, Hg linked to the heterogeneous oxidation of Fe(II): an AFM study

Hydrous ferric oxide (HFO) colloids formed, in strictly anoxic conditions upon oxidation of Fe²⁺ ions adsorbed on mineral surface, were investigated under in situ conditions by contact mode atomic force microscopy (AFM). Freshly cleaved and acid-etched large single crystals of near endmember phlogopite were pre-equilibrated with dissolved Fe(II) and then reacted with Hg(II), As(V) and trichlorethene (TCE)-bearing solutions at 25 °C and 1 atm. HFO structures are found to be of nanometer scale. The As(V)–Fe(II) and Hg(II)–Fe(II) reaction products are round (25 nm) microcrystallites located predominantly on the layer edges and are indicative of an accelerated Fe(II) oxidation rate upon formation of Fe(II) inner sphere surface complexes with the phyllosilicate edge surface sites. On the other hand, TCE–Fe(II)–phlogopite reaction products are needle-shaped (45 nm long) particles located on the basal plane along the Periodic Bond Chains (PCBs) directions. Experiments with additions of sodium chloride confirm the importance of the Fe(II) adsorption step in the control of the overall heterogeneous Fe(II)–TCE electron transfer reaction.

Kinetic measurements at the nanomolar level of Hg° formed upon reduction of Hg(II) by Fe(II) in presence of phlogopite particles provide further convincing evidence for reduction of Hg(II)_aq coupled to the oxidation of Fe(II) adsorbed at the phlogopite–fluid interface, and indicate that sorption of Fe(II) to mineral surfaces enhances the reduction rate of Hg(II) species. The Hg(II) reduction reaction follows a first-order kinetic law. Under our experimental conditions, which were representative of many natural systems, 80% of the mercury is transferred to the atmosphere as Hg° in less than 2 h.

The reduction of a heavy metal (Hg), a toxic oxyanion (arsenate ion) and a chlorinated solvent (TCE) thus appear to be driven by the high reactivity of adsorbed Fe(II). This is of environmental relevance since these three priority pollutants are that way reductively transformed to a volatile, an immobilizable and a biodegradable species, respectively. Such kinetic data and reaction pathways are important in the evaluation of natural evaluation scenarios, in the optimization of Fe(II)/mineral mixtures as reductants in technical systems, and in general, in predicting the fate and transport of pollutants in natural systems.