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石家庄地区浅层地下水铁锰分布特征及影响因素分析

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地学前缘 2021年第4期28卷 206-218页

作者：张小文何江涛黄冠星四川省地质工程勘察院集团有限公司四川成都610072 中国地质大学(北京)水资源与环境学院水资源与环境工程北京市重点实验室北京100083 中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061

铁锰离子作为石家庄地区浅层超Ⅲ类地下水的主要贡献指标,严重威胁着当地供水水质安全及居民身体健康。本文在资料收集和水文地质调查的基础上,通过对138组地下水水样的采集和分析,研究了地下水中铁锰的空间分布特征,考虑水文地质条件... 详细信息

铁锰离子作为石家庄地区浅层超Ⅲ类地下水的主要贡献指标,严重威胁着当地供水水质安全及居民身体健康。本文在资料收集和水文地质调查的基础上,通过对138组地下水水样的采集和分析,研究了地下水中铁锰的空间分布特征,考虑水文地质条件差异和地下水开采、地表污染输入等人为因素,分析铁锰分布成因,并进行多元回归建立了影响因子和铁锰问题之间的数理关系,确定了区内铁锰分布的主控因素。结果表明:研究区Fe、Mn质量浓度平均值分别为0.2和0.04 mg/L,超Ⅲ类水样点分别占总水样点的15.2%、5.8%。其低值点主要分布在冲洪积扇顶部单元、地下水降落漏斗区域,主要受地下水开采影响,超采区易形成氧化环境使低价铁锰被氧化成高价难溶铁锰化合物,导致了铁锰浓度降低。铁锰中值点主要分布于冲洪积扇中部单元,中部单元岩性变细、水力梯度变小、易形成还原环境是导致铁锰集中在中部单元的天然优势。高值点呈点状或带状分布于石家庄市区北部、正定县、灵寿县南部等局部地区,主要由地表污染输入所贡献,污染物输入导致了氧化还原和酸碱环境的改变,促进了铁锰的还原溶解,造成铁锰浓度的升高。

关键词：石家庄铁锰地下水开采地下水污染水文地质条件

硝化耦合CANON的铁锰氨生物净化工艺启动与运行

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环境科学 2018年第3期39卷 1264-1271页

作者：李冬曹瑞华杨航王艳菊吕赛赛张杰北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

在某生物除铁除锰水厂,以中试模拟滤柱开展了硝化耦合CANON的铁锰氨生物净化工艺启动与运行试验,并分析了氨氮转化去除路径.结果表明,生物除铁除锰滤池历经164 d驯化培养,可实现硝化耦合CANON去除氨氮并稳定运行,特征值ΔNH+4-N/ΔNO-3-... 详细信息

在某生物除铁除锰水厂,以中试模拟滤柱开展了硝化耦合CANON的铁锰氨生物净化工艺启动与运行试验,并分析了氨氮转化去除路径.结果表明,生物除铁除锰滤池历经164 d驯化培养,可实现硝化耦合CANON去除氨氮并稳定运行,特征值ΔNH+4-N/ΔNO-3-N为1.49,生物滤柱对Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和NH+4-N的氧化去除量分别为(9.87±1.17)、(2.25±0.06)和(1.51±0.06)mg·L-1.基于氮素守恒和溶解氧(DO)守恒分析,通过CANON过程去除的氨氮质量分数为33.48%~38.87%,氨氮去除量与实际需氧量的平均比例为1∶3.79~1∶3.94.温度越低,氨氮经CANON过程去除的质量分数越低.

关键词：铁锰氨氮 CANON 氮素守恒 DO

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氨氮和天然有机物对滤柱铁锰净化性能的影响

哈尔滨工业大学学报 2023年第2期55卷 1-8页

作者：张杰张朝祥李冬郑纪芳曾辉平水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室(北京工业大学) 北京100124 城市水资源与水环境国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

为探究氨氮和天然有机物对滤柱铁锰净化性能和所需滤层厚度的影响,针对受铁锰氨天然有机污染(TFe 4.7~5.4 mg/L,Mn(Ⅱ)1.1~1.3 mg/L,NH_(4)^(+)-N 1.4~1.8 mg/L,COD_(Mn) 5.9~7.4 mg/L)的地下水,采用模拟生物滤柱在水温14~17℃的条件下... 详细信息

为探究氨氮和天然有机物对滤柱铁锰净化性能和所需滤层厚度的影响,针对受铁锰氨天然有机污染(TFe 4.7~5.4 mg/L,Mn(Ⅱ)1.1~1.3 mg/L,NH_(4)^(+)-N 1.4~1.8 mg/L,COD_(Mn) 5.9~7.4 mg/L)的地下水,采用模拟生物滤柱在水温14~17℃的条件下进行各污染物同层净化试验。试验所用滤柱为除铁锰成熟生物滤柱,利用循环接种和自然挂膜的方法历时79 d完成氨氮和天然有机物同层净化工艺的启动。结果表明,氨氮的存在会使得滤柱Mn(Ⅱ)去除区间下移,对滤柱的铁锰去除能力无显著影响。在溶解氧(DO)充足的条件下,Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和氨氮三者可同时被氧化去除。天然有机物的存在可造成滤层铁锰净化能力下降,高效铁锰去除区间显著下移,净化铁锰所需滤层厚度增加,对氨氮的去除有一定的促进作用。适当的反冲洗不会对成熟滤层的净化性能造成影响。

关键词：地下水铁锰氨氮天然有机物同池净化氧化去除区间反冲洗

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氧化石墨烯负载铁锰复合材料对镉砷污染土壤的钝化修复

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环境科学 2024年第2期45卷 1107-1117页

作者：袁婧吴骥子连斌袁峰孙淇田欣赵科理浙江农林大学环境与资源学院杭州311300 浙江农林大学浙江省土壤污染生物修复重点实验室杭州311300

为修复受到镉砷复合污染的农田土壤,将铁锰氧化物负载于氧化石墨烯表面,制备得到了新型氧化石墨烯负载铁锰复合材料.在此基础上开展了为期60 d土壤培养试验,通过对pH、DOC含量、土壤有效态Cd和As含量动态变化,以及土壤Cd和As形态的测定... 详细信息

为修复受到镉砷复合污染的农田土壤,将铁锰氧化物负载于氧化石墨烯表面,制备得到了新型氧化石墨烯负载铁锰复合材料.在此基础上开展了为期60 d土壤培养试验,通过对pH、DOC含量、土壤有效态Cd和As含量动态变化,以及土壤Cd和As形态的测定,探究了氧化石墨烯(GO)和氧化石墨烯负载铁锰复合材料(GO-FM)在不同添加比例下(0.1%、0.2%和0.3%),对上虞和佛山两种理化性质和污染程度不同的土壤中Cd和As的钝化效果,并阐明其相应修复机制.结果表明,与空白对照相比,GO-FM提高了酸性上虞土的pH,但使佛山土pH降低.培养结束后,GO和GO-FM处理均增加了土壤DOC含量.GO-FM使佛山土可溶态Cd含量降低了5.08%~19.19%,有效态Cd含量降低了36.57%~42.8%,其主要钝化机制是静电吸附、络合和羟基化金属离子的形成.而酸性上虞土受静电斥力的影响使得GO-FM对Cd的钝化效果低于佛山土,但随着材料添加量的增加,GO-FM使氧化石墨烯增加土壤Cd有效性的趋势得到了抑制,添加0.2%和0.3%的GO-FM使上虞土有效态Cd含量降低了6.45%~13.56%.同时,复合材料通过锰氧化物对As的氧化作用以及As与铁氧化物表面羟基形成内表面螯合物的钝化机制,促使上虞土和佛山土的有效态As含量分别降低了4.34%~9.15%和0.87%~5.71%.总之,在佛山土中GO-FM对Cd的钝化效果优于上虞土,在上虞土中GO-FM对As的钝化效果优于佛山土.研究结果可为不同类型土壤镉砷复合污染防治提供理论依据和参考.

关键词：镉砷复合污染氧化石墨烯(GO) 铁锰钝化土壤修复

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新疆喀什地区地下水铁锰水文地球化学及演化规律

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环境科学学报 2021年第6期41卷 2169-2181页

作者：余东周金龙张杰孙英艾力哈木·艾克拉木曾妍妍新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水文水资源工程技术研究中心乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052

新疆喀什地区高铁锰地下水严重影响当地供水水质安全及居民身体健康.基于数据收集及水文地质调查基础上,利用171组地下水水样测试数据,借助统计学方法和PHREEQC软件反演对喀什地区地下水铁锰水文地球化学进行研究.结果表明,研究区地下... 详细信息

新疆喀什地区高铁锰地下水严重影响当地供水水质安全及居民身体健康.基于数据收集及水文地质调查基础上,利用171组地下水水样测试数据,借助统计学方法和PHREEQC软件反演对喀什地区地下水铁锰水文地球化学进行研究.结果表明,研究区地下水Fe超标率为39.8%,垂向为深层承压水>浅层承压水>潜水;Mn超标率为60.8%,垂向为浅层承压水>潜水>深层承压水,Mn含量的超标率普遍高于Fe含量的超标率,且分布范围更广,更普遍;高铁锰地下水主要富集于SO_(4)·Cl-Na·Ca·Mg型水、SO_(4)·Cl-Na·Mg型水和SO_(4)·Cl-Na·Ca型水中,高矿化度地下水和蒸发浓缩作用有利于铁锰富集,潜水Fe含量受人为因素影响较大;研究区地下水Fe主要为Fe(Ⅱ),Mn均为Mn(Ⅱ);研究区地下水中铁的来源主要为原生地层中褐铁矿,部分为菱铁矿和其他含铁矿物,锰的来源主要为黑锰矿、软锰矿和部分菱锰矿等含锰矿物;潜水中As参与Fe的阳离子交换作用生成Fe(Ⅱ),承压含水层Mn在高矿化度地下水中持续发生阳离子交换作用,随着含水层深度加大,研究区地下水中的黑锰矿、褐铁矿和软锰矿溶解始终未达到饱和,持续溶解.

关键词：铁锰地下水水文地球化学演化规律新疆喀什地区

黄河三角洲盐沼湿地甲烷厌氧氧化潜力及微生物群落对铁锰输入的响应研究

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环境科学学报 2022年第10期42卷 452-461页

作者：王子豪陈庆锋李金业司国瑞赵维怡刘婷山东师范大学地理与环境学院济南250014 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省分析测试中心济南250014 内蒙古师范大学化学与环境科学学院呼和浩特010020

铁、锰是滨海湿地环境中重要的变价金属元素,金属依赖型甲烷厌氧氧化(Anaerobic oxidation of methane,AOM)过程与碳循环相耦合,在生物地球化学循环过程中起到重要的驱动作用.研究铁、锰对湿地甲烷厌氧氧化潜力及微生物群落的作用对于... 详细信息

铁、锰是滨海湿地环境中重要的变价金属元素,金属依赖型甲烷厌氧氧化(Anaerobic oxidation of methane,AOM)过程与碳循环相耦合,在生物地球化学循环过程中起到重要的驱动作用.研究铁、锰对湿地甲烷厌氧氧化潜力及微生物群落的作用对于减缓因甲烷释放而带来的全球气候变暖具有重要意义.以黄河三角洲滨海湿地为研究对象,通过室内厌氧培养及高通量测序方法,系统研究了碱蓬盐沼湿地下甲烷厌氧氧化潜力及微生物群落对Fe^(3+)、Mn^(4+)输入的响应.结果表明:向土壤输入不同浓度的Fe^(3+)和Mn^(4+)后,浅层土的AOM潜力皆被抑制,深层土的AOM潜力则受到促进作用,且作用显著(p铁、锰输入的响应不同,这可能取决于土壤中铁、锰含量的本底值;在微生物层面,铁、锰输入对土壤微生物的丰富度及均匀度产生影响,土壤中的微生物群落结构同时也发生了显著变化,在门水平下,细菌中的Proteobacteria(变形菌门)和古菌中的Euryarchaeota(广古菌门)丰度显著升高,科、属水平下富集了可以促进甲烷氧化的Methylomonaceae(甲基单胞菌)且使其成为优势种,表明该菌可能深度参与了甲烷消耗及金属元素循环过程.本研究对滨海湿地甲烷厌氧氧化的机理研究及黄河三角洲微生物的多样性保护具有重要意义,同时也可为滨海湿地CH_(4)减排提供科学依据.

关键词：黄河三角洲滨海湿地铁锰甲烷厌氧氧化(AOM) 微生物群落结构

壳聚糖、铁锰改性稻壳生物炭的表征及其Cd^(2+)吸附性能研究

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农业环境科学学报 2023年第9期42卷 1964-1973页

作者：王江南孙晓雪杨玲辉姜楠张淼刘遵奇赫天一沈阳农业大学农学院/国家生物炭研究院/农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室沈阳110866 沈阳市乡村振兴发展中心沈阳110034

为改善稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性,成功制备了壳聚糖改性稻壳炭(C-BC)和铁锰改性稻壳炭(FM-BC),表征了各稻壳炭的基础理化性质,包括比表面积分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)... 详细信息

为改善稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性,成功制备了壳聚糖改性稻壳炭(C-BC)和铁锰改性稻壳炭(FM-BC),表征了各稻壳炭的基础理化性质,包括比表面积分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射表征(XRD),进行了动力学吸附实验和等温吸附实验,并在不同pH和投加量条件下,研究了改性生物炭对Cd^(2+)的吸附量和去除率。结果表明:两种改性方式均减小了稻壳炭的比表面积和总孔隙体积;FM-BC含有Mn-O、Fe-O的特征官能团,此外改性前后稻壳炭的官能团类型基本不变;两种改性方式均使稻壳炭产生了对应的晶体结构变化。两种改性炭对Cd^(2+)动力学吸附特征均符合准二级动力学模型,颗粒内扩散模型均分为3个阶段,对Cd^(2+)等温吸附特征均符合Langmuir模型;C-BC和FM-BC的最大吸附量分别为25.51 mg·g^(-1)和16.25 mg·g^(-1),是BC(14.97 mg·g^(-1))的1.7倍和1.08倍。随着溶液pH增加,C-BC和FMBC的吸附量和去除率逐渐增加,且始终高于BC;随着投加量的增加,C-BC和FM-BC的Cd^(2+)去除率逐渐增加,而吸附量逐渐降低。两种改性方式均能够在一定程度上提高稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,均以单分子层化学吸附占主导,C-BC的最大吸附量明显高于FM-BC,适度调整溶液pH和投加量可改善改性稻壳炭的Cd^(2+)吸附效果。

关键词：生物炭改性壳聚糖铁锰吸附 Cd^(2+)

台州长潭水库铁锰质量浓度变化特征及其成因分析

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环境科学 2014年第10期35卷 3702-3708页

作者：刘树元郑晨袁琪王先兵王秭炎台州学院建筑工程学院台州318000 浙江黄岩自来水公司台州318020

2013年1月以及4~12月对浙江省台州市长潭水库库区及其入库河流进行调查,同时结合历年监测数据,考察了水源水库中铁、锰质量浓度的变化特征,并依据水库水体温度、溶解氧(DO)随水体深度的变化,探讨了铁、锰超标的成因.结果表明,长潭水库... 详细信息

2013年1月以及4~12月对浙江省台州市长潭水库库区及其入库河流进行调查,同时结合历年监测数据,考察了水源水库中铁、锰质量浓度的变化特征,并依据水库水体温度、溶解氧(DO)随水体深度的变化,探讨了铁、锰超标的成因.结果表明,长潭水库水体中铁锰质量浓度季节性变化特征明显,铁、锰质量浓度在6~8月较高,水库出水口处历年最高值分别为2.38 mg·L-1和1.24 mg·L-1.铁、锰质量浓度超出《地表水环境质量标准》(GB 383822002)中0.3 mg·L-1和0.1 mg·L-1限值的情况主要发生在5~10月,2013年水库出水口处铁锰峰值分别超标5.6倍和12.4倍.入库河流铁锰质量浓度最高值分别为0.89 mg·L-1和0.56 mg·L-1,均小于同期水库出水口处铁锰质量浓度,综合分析表明外源污染并非库区水体铁锰的主要来源.7月铁锰在水库底层的质量浓度达到最大,分别为2.42 mg·L-1和1.20 mg·L-1.水体温度、溶解氧以及铁锰质量浓度在夏季的垂向分布特征表明水体热分层引起的季节性缺氧导致了沉积物中铁锰的释放,热分层效应引发的内源污染是库区水体铁锰超标的直接原因.水源水库铁锰污染的控制应该采用高效直接的原位水质改善和修复技术.

关键词：长潭水库饮用水源铁锰垂向分布热分层内源污染

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铁锰和硅锰合金生产工人的癌症发病率

环境卫生学杂志 2000年第5期 314-315页

作者：郑淑鹏