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重金属污染与生态风险评价——基于自组织地图和正矩阵分解的临澧县土壤研究

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Journal of Central South University 2024年第4期31卷 1371-1382页

作者：邹昊李武清任伯帜谢青蔡昭奇陈禄源王瑾 School of Civil Engineering Hunan University of Science and TechnologyXiangtan 411201China Institute of Geological Survey of Hunan Province Changsha 410083China School of Resource Security Hunan University of Science and TechnologyXiangtan 411201China School of Earth Science and Spatial Information Hunan University of Science and TechnologyXiangtan 411201China College of Foreign Languages Hunan UniversityChangsha 410082China

土壤重金属污染一直是环境科学中备受关注的问题。本文对中国临澧县土壤中六种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Zn和Pb)的污染水平、分布、来源及其对生态环境的影响进行了分析。样本浓度分析结果显示Cd的浓度均超过背景值,超标率达到100%,其余... 详细信息

土壤重金属污染一直是环境科学中备受关注的问题。本文对中国临澧县土壤中六种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Zn和Pb)的污染水平、分布、来源及其对生态环境的影响进行了分析。样本浓度分析结果显示Cd的浓度均超过背景值,超标率达到100%,其余元素的平均浓度与背景值相近,超标率均在13.5%以下。地累计指数和富集因子指数均显示Cd是污染最严重的元素,其他元素则处于轻度污染级别以下。自组织地图(SOM)和正矩阵分解(PMF)的分析结果显示农业活动是土壤中重金属元素主要来源之一,而自然风化和工业污染也会导致土壤污染。Cd是临澧县土壤中污染最显著的元素,对生态环境造成的影响最大,达到较高风险等级。本研究为降低土壤重金属污染和生态环境风险提供了重要参考,同时也为相关部门制定有效的污染防治、生态环境保护政策提供了理论指导。

关键词：生态风险正矩阵分解重金属污染土壤自组织地图

HCO-(Fe_(3)O_(4))_(x)复合吸附剂吸附去除Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的差异及机理

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中国有色金属学报 2022年第5期32卷 1430-1443页

作者：邓仁健陈依琳张俊任伯帜周赛军解付兵湖南科技大学土木工程学院湘潭411201 湖南景翌湘台环保高新技术开发有限公司湘潭411201

采用共沉淀法将Fe_(3)O_(4)掺杂在富含铈研磨抛光污泥(Hydrous cericoxide,HCO)中制备出一种新型HCO-(Fe_(3)O_(4))_(x)复合吸附剂,分别以Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)为处理对象,考察了Ce和Fe的摩尔比、pH、投加量和时间对HCO-(Fe_(3)O_(4))_(x)吸附除锑的影响,并研究了不同n(Ce)/n(Fe)时的等温吸附模型、吸附动力学和吸附机理。结果表明:当n(Ce)/n(Fe)为1:0.67和1:1、pH为3和2、温度为35℃条件下,HCO-(Fe_(3)O_(4))_(x)对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的最大吸附量分别可以达到46.00 mg/g和58.34 mg/g,能有效去除水中的锑离子;HCO-(Fe_(3)O_(4))_(x)吸附Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)过程均符合Langmuir等温吸附模型和准二级反应动力学模型,以化学吸附为主。EDS、XRD和XPS等表征结果显示:HCO与Fe_(3)O_(4)的复合制备提高了比表面积并形成了FeCe_(2)O_(4)、FeOOH、Fe_(3)O_(4)和Fe2O3等无定型铁氧化物,为吸附过程中Fe-O-Sb和Ce-O-Sb络合物的形成提供了条件,从而促进了Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附去除。

关键词： HCO-(Fe_(3)O_(4))_(x)吸附剂 Sb(Ⅲ) Sb(Ⅴ) 吸附机理

锑矿废渣模拟酸雨淋溶重金属Sb、As、Hg淋溶释放规律

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土木与环境工程学报（中英文） 2022年第3期44卷 168-176页

作者：周赛军王余心邓新平邓仁健汪建群任伯帜湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南省地质矿产勘查开发局402队长沙410014

为了全面系统地研究锑矿废渣中重金属的淋溶释放规律,以湖南省冷水江锡矿山锑矿的锑矿废渣为研究对象,通过对锑矿废渣的消解试验与半动态淋溶试验,测定锑矿废渣与淋溶液中重金属的含量,分析锑矿废渣淋溶液中Sb、As、Hg淋溶释放规律。结... 详细信息

为了全面系统地研究锑矿废渣中重金属的淋溶释放规律,以湖南省冷水江锡矿山锑矿的锑矿废渣为研究对象,通过对锑矿废渣的消解试验与半动态淋溶试验,测定锑矿废渣与淋溶液中重金属的含量,分析锑矿废渣淋溶液中Sb、As、Hg淋溶释放规律。结果表明:锑矿废渣中重金属含量较高,除Pb以外,其余重金属均超《土壤环境质量农用地土壤风险管控标准》(GB 15618—2018)的风险筛选值(pH≤5.5),重金属含量均超湖南省土壤背景值;锑矿冶炼渣在模拟酸雨淋溶下重金属析出浓度在第2~3天达到峰值,锑矿废石与锑矿尾砂淋溶一天后就达到峰值,锑矿废渣重金属累计析出量均为锑矿冶炼渣>锑矿尾砂>锑矿废石;锑矿废渣重金属的累计淋出量与模拟酸雨累计淋出量之间呈二次函数关系。

关键词：锑矿废渣模拟酸雨重金属淋溶释放

湘潭市爱劳渠低排渠流域黑臭水体现状分析及治理思路

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广东化工 2022年第3期49卷 153-155页

作者：杨昉任伯帜湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411100 湘潭市规划建筑设计院有限责任公司湖南湘潭411100

本文以湘潭市爱劳渠低排渠流域治理为例,通过现场实地调查及相关数据收集,对渠道现状点源污染、面源污染、内源污染等进行全面的分析研究,并根据现状污染源调查研究结果制定相应的技术治理对策,提出"控源截污、内源治理、生态修复、活... 详细信息

本文以湘潭市爱劳渠低排渠流域治理为例,通过现场实地调查及相关数据收集,对渠道现状点源污染、面源污染、内源污染等进行全面的分析研究,并根据现状污染源调查研究结果制定相应的技术治理对策,提出"控源截污、内源治理、生态修复、活水保质"的综合整治思路。对保证下阶段爱劳渠低排渠及其他地区黑臭水体治理工作有的放矢、精准施策提供借鉴意义。

关键词：黑臭水体控源截污清淤海绵城市生态修复活水保质

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地下洞室地表非线性沉降模型参数确定新方法

岩土工程学报 2005年第1期27卷 55-58页

作者：陈秋南张永兴任伯帜重庆大学土木工程学院湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院

根据随机介质理论构建地下洞室地表非线性沉降模型,把 DFP 变尺度算法作为一个与遗传算法的选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到改进浮点编码遗传算法中,从而获得基于 DFP 算法和改进浮点编码遗传算法的加速混合遗传算法(AHGA),该方法既... 详细信息

根据随机介质理论构建地下洞室地表非线性沉降模型,把 DFP 变尺度算法作为一个与遗传算法的选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到改进浮点编码遗传算法中,从而获得基于 DFP 算法和改进浮点编码遗传算法的加速混合遗传算法(AHGA),该方法既保留了 DFP 算法和改进浮点编码遗传算法的优点,又使收敛速度较快,还有可能搜索到最优化问题的全局优化解。通过某地下洞室地表沉降的工程实例分析表明,加速混合遗传算法不仅能解决地下洞室地表非线性沉降模型参数确定问题,而且优化结果优于其它方法。

关键词：洞室地表沉降模型加速混合遗传算法参数确定

红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附特征研究

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湖南城市学院学报（自然科学版） 2023年第5期32卷 67-72页

作者：黄冬林任伯帜湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411100 湖南科技大学页岩气资源利用湖南省重点实验室湖南湘潭411100

湖南锡矿山地区的采矿活动使当地水土锑污染严重﹒基于此,本文采用吸附等温和吸附动力学实验方法,结合红壤土基本理化性质,阐明了不同浓度、温度、时间、pH值条件下红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附特征﹒结果表明:1)随着浓度的增加,红壤土... 详细信息

湖南锡矿山地区的采矿活动使当地水土锑污染严重﹒基于此,本文采用吸附等温和吸附动力学实验方法,结合红壤土基本理化性质,阐明了不同浓度、温度、时间、pH值条件下红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附特征﹒结果表明:1)随着浓度的增加,红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附量先增加后趋于平稳﹒2)Langmuir模型能更好地描述红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附,且吸附过程为发生在均匀表面的单层化学吸附﹒3)吸附动力学拟合结果显示,红壤土在高温时吸附效果好,其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附反应迅速阶段分别在0~110和0~90 min,且二者的吸附效果差异与Sb离子在吸附剂表面电位以及界面扩散有关;其对Sb(Ⅲ)的吸附均能被准一级动力学方程和准二级动力学方程较好地拟合;其对Sb(Ⅲ)的吸附既有物理扩散也有化学吸附,对Sb(Ⅴ)的吸附主要为化学吸附﹒4)pH值增加不利于红壤土对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附.

关键词： Sb(Ⅲ) Sb(Ⅴ) 红壤土吸附重金属污染

砷氧化菌Pseudomonas sp.AO-1的分离鉴定及其对As(Ⅲ)的氧化性能研究

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生态环境学报 2023年第3期32卷 619-626页

作者：杨宇邓仁健隆佩黄中杰任伯帜王政华湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

随着环境砷污染日趋严重和不断地传播使得人类健康处于高风险之中,修复治理环境中的砷污染刻不容缓。将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是治理砷污染的关键步骤,因此寻找一种经济且绿色的氧化技术成为了研究热点,而微生物氧化As(Ⅲ)被认为是治理砷... 详细信息

随着环境砷污染日趋严重和不断地传播使得人类健康处于高风险之中,修复治理环境中的砷污染刻不容缓。将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是治理砷污染的关键步骤,因此寻找一种经济且绿色的氧化技术成为了研究热点,而微生物氧化As(Ⅲ)被认为是治理砷污染一种绿色经济可行的方法。从湖南锡矿山矿区含砷的土壤中筛选出一株砷氧化菌,并利用分子生物学技术对其进行了鉴定;研究了其对As(Ⅲ)的抗性,不同As(Ⅲ)浓度下的生长特征曲线,不同pH条件下As(Ⅲ)的氧化性能,生长曲线及其氧化动力学。研究结果表明:该菌属于假单胞菌属(Pseudomonas),将其命名为Pseudomonas sp.AO-1(简称:AO-1),其对As(Ⅲ)的抗性达2000 mg·L^(-1),具有较高的抗性;当As(Ⅲ)质量浓度高于100 mg·L^(-1)时,菌株AO-1的生长受到了明显的抑制,其进入对数增殖期的时间延后,稳定期较短,衰亡期提前;pH对菌株AO-1的生长及As(Ⅲ)氧化率有显著的影响,其最适生长pH为7;当pH为3-8时,菌株AO-1氧化As(Ⅲ)的氧化率随pH的升高先提高后减小,pH为7时As(Ⅲ)氧化率到达最大的72.5%;菌株AO-1好氧化氧化As(Ⅲ)的米门常数Km和最大氧化速率Vmax值分别为274.70μmol·L^(-1)和0.31μmol·(L·min)-1,其Km低于一些已研究的菌株,体现菌株AO-1对As(Ⅲ)具有良好的亲和力,也表明了其具有较好的As(Ⅲ)氧化性能。综上,该研究所筛选的菌株AO-1具有良好的耐砷性和As(Ⅲ)氧化性,在水体及土壤砷污染修复与治理中具有的潜在应用价值。

关键词：砷污染砷氧化菌 Pseudomonas sp.AO-1 砷抗性氧化性能氧化动力学

典型锑冶炼厂周边土壤重金属分布和污染评价——以冷水江市中连乡为例

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广东化工 2023年第6期50卷 125-129页

作者：王舒晗任伯帜湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411110

这项研究的研究对象为冷水江市中连乡老科技园区,采样方法采用系统布点法,共计采样点30个,对pH、铬、铅、镉、砷、锑、汞结合湖南省环境背景值为基础,使用两种污染评价方法,结合Arcgis10.3对重金属含量空间分布做出污染评价。对重金属... 详细信息

这项研究的研究对象为冷水江市中连乡老科技园区,采样方法采用系统布点法,共计采样点30个,对pH、铬、铅、镉、砷、锑、汞结合湖南省环境背景值为基础,使用两种污染评价方法,结合Arcgis10.3对重金属含量空间分布做出污染评价。对重金属的数据进行含量分析,并使其满足正态分布。此外,对于其污染来源用SPSS系统用相关性分析和主成分分析方法论证其污染源。其中重金属地累积指数大小顺序为汞<铬<铅<砷<锑<镉,镉、砷相关性较强。镉同样超过了国家土壤环境质量二级标准值(GB 15618-1995),重金属分布图佐证了分布规律与特点。

关键词：重金属分布污染评价含量分析相关性分析主成分分析

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邵阳县地质灾害调查方法及治理策略浅析

西部资源 2023年第1期 125-129,133页

作者：黄冬林任伯帜殷维谭谨柯湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411100 湖南科技大学页岩气资源利用湖南省重点实验室湖南湘潭411100 湖南省地质矿产勘查开发局四〇二队湖南长沙410000

文章根据先人的邵阳县1∶10万地质灾害分区调查和1∶5万地质灾害详细调查成果,结合野外手图,奥维互动地图以及无人机进行野外调查,将现场1∶1万地质灾害调查的资料进行室内分析,对可能发生的地质灾害进行统计和分析,并对可能发生的主要... 详细信息

文章根据先人的邵阳县1∶10万地质灾害分区调查和1∶5万地质灾害详细调查成果,结合野外手图,奥维互动地图以及无人机进行野外调查,将现场1∶1万地质灾害调查的资料进行室内分析,对可能发生的地质灾害进行统计和分析,并对可能发生的主要地质灾害进行归纳,建立群防群控系统,为邵阳县地质灾害应急处置及防治提供资料。同时对邵阳县地质灾害提出治理策略。

关键词：邵阳县地质灾害治理策略滑坡野外调查