北京市PM_(2.5)中主要重金属元素污染特征及季节变化分析

利用2005年4月18日—2008年9月27日北京市中国地质大学(东门)采样点的PM2.5质量浓度变化与重金属Cd、Pb、As、Cu及Zn等污染特征,结合最新发布的《环境空气质量标准》(GB3095—2012),初步分析了近4年时间里北京市单点PM2.5的污染水平及主要重金属污染元素的变化特征,得出了一些有意义的认识。2005年春季—2008年春季期间PM2.5质量浓度为13.1～171μg/m3之间变化,平均浓度为65.6μg/m3,超过最新环境空气质量标准制定的PM2.5年平均浓度限值35μg/m3,北京市PM2.5污染形势依然严峻。奥运会及残奥会期间PM2.5的24 h质量浓度平均值为40.7μg/m3,没有超标。北京市PM2.5中的重金属元素含量及富集特征随着不同年份不同季节差别较大,典型的城市污染元素As在冬季质量浓度最高。对比环境空气质量标准的参考浓度限值发现,As元素的质量浓度在研究期间的年均值均超过了年平均浓度参考限值0.006μg/m3。化学分析结果显示人为污染是PM2.5中Cu、Cd、Pb、Zn、As重金属污染的主要来源,其中As污染需要引起足够重视。研究结果对于北京市大气污染防治具有一定的借鉴意义。     

辽宁省典型地区大气颗粒物重金属元素分布特征及对土地质量影响研究

大气颗粒物是大气质量评价中的一个通用的重要指标,近年来,对于大气颗粒物污染这一热点问题开展了大量的研究。文中选取辽宁省沈阳市、锦州市和葫芦岛市等典型地区研究大气颗粒物(TSP、PM10、PM2.5)中Cd等重金属元素的分布特征。结果表明,辽宁省大气可吸入颗粒物中Pb和Zn的含量最高,其次是Cu、Mn、As、Cr、Cd。燃煤、燃油和工业污染源等方面可能是造成这些元素含量较高的主要原因。此外,文中还对大气颗粒物对土地质量的影响研究进行一些有益尝试。研究表明,大气颗粒物中重金属元素含量对土地质量的影响是显而易见的。政府管理部门应该重视对大气颗粒物中重金属元素含量的监控,努力减少其对土地质量的影响。     

《攻坚行动方案》实施后北京市PM2.5中微量元素组成特征

文中利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)对《攻坚行动方案》实施后北京市环境大气PM2.5中微量元素组成特征进行研究。结果表明,《攻坚行动方案》实施后,北京市PM2.5中微量元素以Zn、Mn、Ba、Pb、Cr、Cu、Ti等7种元素为主,其中元素Zn含量最高。元素Zn、Cd、Tl、Cs、Rb的水溶性组分在总微量元素中占比超过80%,说明这些元素大部分以易溶于水的状态存在于PM2.5中。有趣的是,在PM2.5样品中微量元素的含量(10-6)随着PM2.5污染水平的升高而下降,而质量浓度(ng·m-3)随PM2.5污染水平的升高而升高。这说明单位质量PM2.5中微量元素的含量只与颗粒物的组成成分有关,与颗粒物浓度无关。采样期间PM2.5中的微量元素主要来源于土壤扬尘(48.27%)、燃烧源和工业排放(16.16%)、刹车和轮胎磨损(10.03%),其次是汽车尾气(5.84%)、建筑扬尘(4.88%)以及其他源(3.68%)。与攻坚行动前相比,PM2.5中微量元素的质量浓度有明显的降低,高污染等级的PM2.5样品中微量元素质量浓度的降幅最为明显,比攻坚行动前下降了80.3%。     

石家庄市大气PM1、PM2.5和PM10中重金属元素分布特征及来源的对比研究

为了解元素(尤其是重金属元素)在不同粒径大气颗粒物中的分布规律、污染特征及来源,于2016年在石家庄市采集PM1、PM2.5和PM10样品。利用等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Sb、Hg、Pb和Cd共13种元素的质量浓度,采用富集因子(EF)法分析各种元素在PM1、PM2.5和PM10中的分布特征,并通过主成分分析法讨论了这些元素的主要来源。富集因子分析显示出Al、Fe、Ti、Mn受人为因素影响较少(EF<10),其他元素则出现显著至极强的人为影响,尤其是Cd元素(EF>103),并发现颗粒物粒径较小时,富集因子较大,即人为因素影响更重。主成分分析表明：PM1中元素有工业冶炼及燃煤活动、机动车燃油排放、生活燃煤3个来源,PM2.5中元素有地壳源、电厂及居民生活燃煤、金属冶炼等工业活动、机动车尾气4个来源,PM10中元素有化石燃料燃烧和地壳源、与机动车相关的道路扬尘及工业尘、垃圾焚烧及机动车排放与磨损、燃煤活动4个来源。     

甘新城市大气挥发性有机物和颗粒物的污染特征及健康风险评估北大核心CSCD

基于质子转移反应质谱仪(PTR-MS)和颗粒物(PM)采集和分析技术,对我国西北甘肃省和新疆维吾尔自治区(甘新地区)十三个城市大气中的挥发性有机物(VOCs)、PM(PM10、PM2.5和PM1)及其组分(水溶性无机离子、碳质气溶胶和无机元素)进行了采样分析,阐明了甘新地区城市大气中VOCs和PM的污染特征和健康风险。研究表明:污染特征分析表明平均总VOCs(TVOCs)浓度为(41.84±7.56) ppbv(ppbv为十亿分之一的体积混合比),氧化性VOCs(OVOCs)是VOCs的重要组分,VOCs组分总浓度高于国内外其他城市,主要为甲醇的浓度较高,而芳香烃则低于其他城市。PM10、PM2.5和PM1的平均浓度分别为(139.39±32.63)μg·m-3、(77.66±25.39)μg·m-3和(44.76±17.59)μg·m-3,水溶性无机离子(WSIIs)是该地区PM的重要组分。健康风险评估表明该地区VOCs的非致癌风险显著,致癌风险处于可接受水平;PM中重金属的非致癌风险和致癌风险均显著。乙醛的非致癌风险和萘的致癌风险较高,Mn的非致癌风险和As的致癌风险较高,因此应加强乙醛、萘、Mn和As元素的管控,以减少大气污染对人体健康的危害。     

粤西某工厂周边大气细颗粒物中铊的分布特征

<正>铊(Tl)是典型的毒害重金属元素之一,对生物体的毒性高于汞、镉、铅等元素。金属铊的熔点较低(303℃),大多数Tl盐的熔点沸点也较低,具有较强的挥发性。因此含Tl矿产资源的开采和利用过程极有可能将大量的Tl带入到大气环境中,特别是含铊矿石的冶炼、燃煤发电等工业生产过程。大气细颗粒物(包括PM10和PM2.5)是大气环境中组成最复杂、危害最大的污染物之一。大气细颗粒物中的痕量重金属     

松花江上游表层沉积物中重金属元素时空分布特征

松花江是我国七大河流之一,研究其底泥重金属元素的时空分布特征对流域的水环境治理具有重要意义。本文对松花江（哈达山至松花湖段）底泥（表层沉积物）中元素As、Hg、Cr、Cd、Pb的分布特征进行了研究,并利用地累积指数分析了这些元素的污染状况。结果表明：研究区底泥几乎未受到As、Cr和Pb的污染,但多数地段内出现了Cd和Hg的污染,尤其是元素Hg,在个别地段的污染程度达到了极强;与10年前相比,一些重金属的污染得到了明显改善,但吉林市区段内Hg的污染仍非常严重。污染样品空间分布特征表明,松花江吉林市区段可能有来自工农业废水的重金属污染。     

北京城区表层土壤多元素分布特征及重金属元素污染评价

采用地统计学和GIS相结合的方法,对北京城区表层土壤样品54项指标的地球化学背景值进行了详细研究,认为微量元素中Ni、Cr和As含量值存在极高值点,具有点源污染特征;Hg、Cd、Zn、Pb和Cu具有面状污染特点。对这5种重金属元素开展研究,统计北京城区五环内每个区域的数据并结合元素含量空间分布特征,指出元素含量平均值由市中心向周边地区逐渐降低。采用内梅罗指数法对表层土壤重金属元素污染进行评价,认为北京市城区表层土壤大部分已经被重金属元素所污染。分析了造成土壤重金属元素污染的可能影响因素,主要包括工业活动、化石燃料燃烧、建筑涂料、机动车尾气等,并提出了污染防控的建议。     

燃煤排放可吸入颗粒物(PM_(10))中重金属元素分布与富集特征

研究了我国西南地区小龙潭、阳宗海和贵阳三个燃煤电厂排放可吸入颗粒物(PM10)中重金属元素(As、Se、Be、Pb、Cd和Co)的分布与富集特征.同粒径大于10μm的飞灰相比,大多数重金属倾向于在PM10中富集.经历了挥发-凝聚过程的As、Se、Cd和Pb元素,在PM10粒径大小和化学成分差异等因素的共同作用下,随着PM10粒径的减小,其含量和富集系数在总体增大的趋势下局部存在低值异常;未经历挥发-凝聚过程的重金属元素(小龙潭电厂、贵阳电厂Be和Co)表现出在不同粒级PM10中均匀分布和正常富集的特征.煤粉燃烧过程中重金属元素的挥发-凝聚特性改变了燃煤产物中重金属元素的环境迁移能力,经历了挥发-凝聚过程的重金属元素主要赋存于飞灰表面,形成纳米级颗粒覆盖层,其水溶性和酸溶性增强,环境危害性增大.     

冀东平原土壤重金属元素的存在形态及有效性分析

通过对冀东平原根系土中8种重金属元素形态含量的统计与分析,总结出其形态组成特征,初步分析了各重金属元素在土壤中的地球化学行为。笔者运用相关性分析方法,对重金属元素有效态含量与全量及土壤pH、TOC的相关性进行分析,从而得出重金属元素有效态含量的高低不仅受其全量的影响,而且与土壤pH、TOC亦有密切关系,这为表层土壤重金属元素污染程度的科学合理评价提供了理论依据。     

Modeling the adsorption of Cd (II), Cu (II), Ni (II), Pb (II) and Zn (II) onto montmorillonite

The adsorption of five toxic metallic cations, Cd(II), Cu(II), Ni(II), Pb(II) and Zn(II), onto montmorillonite was investigated as a function of pH and ionic strength and a two-site surface complexation model was used to predict the adsorption data. The results showed that in the lower pH range, 3∼6 for Cd, Cu, Ni and Zn, and 3∼4.5 for Pb, the adsorption was greatly affected by ionic strength, while in the higher pH range, the adsorption was not. In the lower pH range, the metallic cations were mainly bound through the formation of outer-sphere surface on the permanently charged basal surface sites (≡X⁻), while in the higher pH range the adsorption occurred mainly on the variably charged edge sites (≡SOH) through the formation of inner-sphere surface complexes. Acid-base surface constants and metal binding constants for the two sites were optimized using FITEQL. The adsorption affinity of the five metallic cations to the permanently charged sites of montmorillonite was Pb > Cu > Ni ≈ Zn ≈ Cd, while that to the variable charged sites was Pb ? Cu > Zn > Cd > Ni.     

粘土矿物分子片段Si_6O_(18)H_(12)、(Si_5AlO_(18)H_(12))~-和(Si_4Al_2O_(18)H_(12))~(2-)的计算研究

采用最新的量子化学半经验计算方法MNDO－PM3，对作为粘土矿物结构基元的六元环分子体系进行了结构与能量的计算，揭示了结构变形的精确程度，并利用能量的差异大小，讨论了几种同分异构体的稳定性。     

论CILa/CISm—CILa图解

通过对分离结晶作用和批式熔融作用C_l^y/C_l^x-C_l^y图解的数学分析,笔者认为,虽然C_l^La/C_l^sm-C_l^La图解在一定程度上能区分这两种不同岩浆作用过程,但是,Treuil等的解释是不完全的。直线的斜率和截距还极大地受参数C_o^x,C_o^y,D_x,D_y的影响。该图解并非总是有效。本文还给出了一般式C_l^y/C_l^x-C_l^y在其它方面的可能应用。     

Surface complexation modelling of Cd(II), Cu(II), Ni(II), Pb(II) and Zn(II) adsorption onto kaolinite

Proton binding constants for the edge and basal surface sites of kaolinite were determined by batch titration experiments at 25 °C in the presence of 0.1 M, 0.01 M and 0.001 M solutions of NaNO₃ and in the pH range 3-9. By optimizing the results of the titration experiments, the ratio of the edge sites to the basal surface sites was found to be 6:1. The adsorption of Cd(II), Cu(II), Ni(II), Zn(II) and Pb(II) onto kaolinite suspensions was investigated using batch adsorption experiments and results suggested that in the lower pH range the metallic cations were bound through non-specific ion exchange reactions on the permanently charged basal surface sites (X⁻). Adsorption on these sites was greatly affected by ionic strength. With increasing pH, the variable charged edge sites (SOH) became the major adsorption sites and inner-sphere specifically adsorbed monodentate complexes were believed to be formed. The effect of ionic strength on the extent of adsorption of the metals on the variable charged edge sites was much less than those on the permanently charged sites. Two binding constants, log K_(X2Me) and log K_(SOMe), were calculated by optimizing these constants in the computer program FITEQL. A model combining non-specific ion exchange reactions and inner-sphere specific surface complexations was developed to predict the adsorption of heavy metals onto kaolinite in the studied pH range. Linear free energy relationships were found between the edge site binding constants and the first hydrolysis constants of the metals.     

Modelling the sorption of Mn(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), Eu(III), Am(III), Sn(IV), Th(IV), Np(V) and U(VI) on montmorillonite: Linear free energy relationships and estimates of surface binding constants for some selected heavy metals and actinides

In solution thermodynamics, and more recently in surface chemistry, it is well established that relationships can be found between the free energies of formation of aqueous or surface metal complexes and thermodynamic properties of the metal ions or ligands. Such systematic dependencies are commonly termed linear free energy relationships (LFER). A 2 site protolysis non-electrostatic surface complexation and cation exchange (2SPNE SC/CE) model has been used to model “in house” and literature sorption edge data for eleven elements: Mn(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), Eu(III), Am(III), Sn(IV), Th(IV), Np(V) and U(VI) to provide surface complexation constants for the strong sites on montmorillonite. Modelling a further 4 sets of sorption isotherms for Ni(II), Zn(II), Eu(III) and U(VI) provided complexation constants for the weak sites. The protolysis constants and site capacities derived for the 2SPNE SC/CE model in previous work were fixed in all of the calculations. Cation exchange was modelled simultaneously to provide selectivity coefficients. Good correlations between the logarithms of strong ^SK_x−1 and weak ^W1K_x−1 site binding constants on montmorillonite and the logarithm of the aqueous hydrolysis constants ^OHK_x were found which could be described by the following equations: Strong (≡S^SOH) sites:

SlogKX−1=8.1±0.3+(0.90±0.02)log^OHKX     

攀西裂谷内陆盆地自由热对流应力分析及盆地沉降

康滇地区裂谷作用已得到证实,但形成这种地堑地垒的格局有多种解释,以传统的地质力学分析为主。笔者借以热力学的自由热对流原理来加以论述：攀西巨厚的火山岩体在下覆异常地幔热作用下,发生自由热对流,引起热量散失,使地壳沉降与隆起不均衡,生成地堑地垒的格局。自由对流单元的侧向迁移,使盆地形成非对称性。     

Effects of Pb^2＋, Cd^2＋ and Cu^2＋ on the Aqueous Zn^2＋ Sorption by Hydroxyapatite

In this paper, the behaviors of aqueous zinc sorption by hydroxyapatite in the co-existence of Pb^2＋, Cd^2＋ and Cu^2＋ are investigated, the effects of Pb^2＋, Cd^2＋ and Cu^2＋ on the sorption of Zn^2＋ are discussed, and the hydroxyapatite sorption capabilities for Pb^2＋, Cd^2＋, Cu^2＋ and Zn^2＋ are compared. The experimental results show that the Zn^2＋ removal efficiency decreases gradually with the increase of the Cd^2＋ concentration of the solution, and there is no sorption preference between Cd^2＋ and Zn^2＋. On the other hand, the Zn^2＋ removal efficiency rapidly decreases rapidly with the increase of the Cu^2＋ concentration of the solution, and there is a clear sorption preference between Cu^2＋ and Zn^2＋. It is noticed that the Zn^2＋ removal efficiency is hardly changed with the variance of Pb^2＋ concentration because the removal mechanisms for these two ions are totally different. It is concluded that the adsorption affinities of the heavy metals for the hydroxyapatite follows this sequence： pb^2＋〉 Cu^2＋〉 Cd^2＋〉 Zn^2＋.