有色冶炼的重金属污染

介绍了我国有色金属冶炼行业重金属污染问题,对国际社会在汞、铅、镉等典型重金属问题上拟采取全球统一措施的可能性与进展进行了论述。针对即将形成公约的汞问题的国际谈判历程,指出我国国内面临的压力,以及有色金属冶炼行业的涉汞问题,并提出对策建议。     

基于改进的潜在生态风险指数的霞湾港底泥重金属生态风险评价(英文)

基于潜在生态风险指数(RI)和风险评价代码(RAC),建立改进的潜在生态风险指数(MRI)。该方法考虑了单个重金属不同形态毒性的不同。以株洲霞湾港底泥为例,研究Cd、Cu、Pb、Zn的污染状况及其形态特征,并分别运用潜在生态风险指数、风险评价代码以及改进的潜在生态风险指数3种方法对霞湾港底泥进行风险评价。实验数据显示,霞湾港底泥的重金属污染严重。根据改进的潜在生态风险指数,重金属生态风险呈现CdPbCuZn递减的顺序。通过对比得出,改进的生态风险评价综合了潜在生态风险指数和风险评价代码2种方法的优点,评价结果更加可靠,能够为风险管理提供一定的理论依据。     

某铅锌矿区土壤重金属形态分布及污染风险评价

对某铅锌矿区土壤的铅、镉、锌、铜和镍的污染特征进行了研究。结果表明,5种重金属的污染程度依次为：镉〉铅〉锌〉镍〉铜,其中铅、镉和锌的浓度超过了国家土壤环境质量标准Ⅲ的浓度限值。土壤受镉污染极大,受锌污染中度至严重,受铅污染严重至极严重。BCR顺序提取形态分析结果表明,活性镉、铅和锌的含量较高,可能对土壤中的植物生长产生不利影响,而铜和镍以相对稳定的形式存在。潜在生态危害结果表明,镉污染导致土壤潜在着极大的生态风险,应当引起重视。     

河流三相空间重金属污染综合生态风险评价（英文）

当前,有关重金属在河流水相、生物相和固相三相空间的综合污染效应研究尚未见报道,因此主要围绕河流三相空间重金属风险评估展开研究。大量学者在开展单一介质空间生态风险评估时,主要考虑重金属毒性系数和污染指数。本文构建的综合生态风险评价模型表明重金属对环境安全具有严重威胁。该模型应用于松花江5种有毒重金属污染综合效应评价,结果表明,5种有毒重金属在单一介质中生态风险指数均表现为水相生物相固相,三相空间综合生态风险指数由高到低排序为CdHgAsPbCr。在此基础上,将Cd和Hg筛选为松花江重金属优控污染物。     

锌冶炼污酸处理的生命周期评价（英文）

采用生命周期评价方法对锌冶炼过程中的两种污酸处置工艺进行评价和对比。结果表明,气液硫化法的环境影响主要为人体毒性、非生物资源耗竭和全球变暖潜值,这些环境问题主要由中和-蒸发-结晶与电渗析单元造成;同时传统石灰石中和法中的硫化单元也是环境影响的主要来源,且石灰石中和法的总环境影响比气液硫化法高很多。结合敏感性分析发现,气液硫化法和石灰石中和法敏感度因子均为电和硫化钠(60%),且石灰石中和法处置单位污酸的总成本约为气液硫化法的27倍。     

西南某矿区金属/类金属污染事件的分布特征及环境风险评价（英文）

关于金属/类金属污染事件长期影响的信息有限。本文分析中国西南方可达矿区的元素分布特征和定量化,该矿区是世界上人口较多的矿区之一,能够对元素污染进行人类健康和生态风险评估。污染程度结果表明,大湖塘附近的土壤和沉积物污染程度较高。儿童在地表水和土壤中的健康风险分别是成年人的2.5倍和7.1倍。此外,铊和砷分别是地表水和土壤的主要健康风险贡献者,而砷在土壤和沉积物中构成的生态风险最高。这些结果表明,有毒金属/类金属对居民健康和环境具有潜在影响。因此,未来需要对该环境挑战给予更多的科学关注和适当的管理。     

洞庭湖湿地周围表层土壤重金属污染及其人体健康风险评价

为了查明洞庭湖湿地周围表层土壤重金属污染及其对人体健康的风险,选择2016～2018年洞庭湖区域周围10个土壤采样点,共采集了表层土壤(0～30 m)样品100份,分析了其中的重金属含量、分布,并采用地累积指数法(I_geo)、内梅罗指数法(N_I)和土壤健康风险评价法等方法进行了风险评价。结果表明:土壤样品中Pb、Cd、Hg、As和Cu 5种重金属元素的平均浓度分别为53.33、1.62、0.27、26.8和37.72 mg/kg,高于研究区域土壤环境背景值。其中Cd、As的平均浓度,西洞庭湖、南洞庭湖和东洞庭湖Cd的浓度和南洞庭湖As的浓度均高于《土壤环境质量标准》(GB 15618—2018)中农用地土壤污染风险筛选值的标准。Cd、Hg、As和Cu的最大污染值在南洞庭湖,Pb的最大污染值在东洞庭湖。地累积指数法(I_geo)研究表明,三年时间里,Cd处于重度污染水平,Pb、Hg、As处于无污染到中度污染水平。内梅罗指数法(N_I)研究表明,三年时间里,西洞庭湖、南洞庭湖和东洞庭湖都处于轻度污染水平。运...     

基于TIN模型和直接暴露方法的长沙土壤中重金属来源识别及人类健康风险评价(英文)

通过采集153个样品分析长沙市土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb和Zn的含量,利用多元统计、地学统计、直接暴露以及不规则三角网模型(TIN模型)等方法分析土壤中重金属的来源、空间分布以及对儿童的健康风险。结果表明:长沙地区部分区域需经过污染治理后才适合人类生活;约9.0%的区域风险值超过了临界值1.0,1.9%的区域风险值大于2.0,其中高风险主要集中在南部和西部地区;元素As和口腔摄入途径是儿童的主要健康风险来源;土壤重金属的直接暴露对儿童所产生的健康风险应该受到研究者的重视。     

锌浸出渣中重金属的环境活性和生态风险评价

采用矿物学分析、BCR三步连续浸提、动态淋洗实验以及Hakanson潜在生态风险评价4种方法对锌浸出渣重金属的环境活性以及生态风险进行评价.结果表明,锌浸出渣中重金属的环境活性大小依次为Cd＞Zn＞Cu＞As＞Pb.废渣中主要重金属的潜在生态风险评价表明,该种废渣对环境具有很高的生态风险,单个重金属的生态危害顺序为Cd＞Zn＞Cu＞As＞Pb.Cd有很严重的生态风险,是对生态环境造成毒性的主要原因.     

堆肥对重金属污染的水稻根际土壤细菌群落的剂量依赖性影响（英文）

在复合重金属污染的水稻土壤中分别添加1%、5%和10%(质量分数)的堆肥,150 d后观察土壤微生物群落的结构和组成变化。研究发现,堆肥对根际细菌群落的影响表现出剂量依赖效应。低等(1%)和中等(5%)堆肥添加量对根际细菌群落结构的影响比对非根际细菌群落的影响更大。根际土壤细菌多样性在添加堆肥后明显低于非根际土壤细菌多样性。冗余分析(RDA)结果表明,根际和非根际细菌群落对土壤理化性质(如p H、Pb、Cd和Cu含量)变化的响应不同,可能是根际和非根际细菌群落差异的原因之一。因此,在农业管理中应该考虑堆肥的施加对根际微生物的影响。     

模拟汗液中铜币的腐蚀行为（英文）

采用电化学方法以及扫描电子显微镜、X-射线电子能谱表面分析技术,研究铜币在模拟汗液中的腐蚀行为。结果表明,模拟汗液中的氯离子能加剧黄铜的阳极活性溶解反应,是发生孔蚀和脱锌腐蚀的主要原因,氨水和乳酸的存在对其阳极反应过程有一定促进作用,而尿素的存在对腐蚀过程影响不大。黄铜表面形成的腐蚀产物主要由氯化铜、氧化亚铜、尿素与铜形成的配合物以及少量的乳酸离子组成。黄铜在模拟汗液中蚀孔发展的动力学过程遵循方程J0=0.3735(t+185.93)-1/2,该过程受孔表面盐膜溶解控制。     

高纯镓轴向结晶提纯过程的数值模拟与实验（英文）

采用瞬态数值模型模拟镓原料在不同冷端温度(T_c)下的轴向结晶提纯(ADCP)过程,分析熔晶界面形状、温度分布和热应力的变化。结果表明:在ADCP过程中,T_c决定镓材料内部的熔晶界面形状、温度分布和热应力。生长的镓晶体中温度梯度和热应力随着T_c的降低而增大。在T_c=15℃时,熔晶界面呈现平面或略凸的形状,可为镓材料提供理想的温度梯度、较低热应力、合适的熔晶界面和理想的杂质去除效率。采用ADCP工艺在T_c=15℃条件下重复6次,镓纯度可达到6N标准。计算数据与实验数据吻合较好。     

基于随机碰撞的GCr15钢强化研磨表面粗糙度数值模拟

目的 探索强化研磨工艺参数对表面粗糙度的影响规律.方法 采用小球均布大球模型来模拟研磨粉附着在钢珠表面对工件的强化作用,基于Abaqus/Python建立强化研磨随机碰撞有限元模型,设置不同喷射速度、喷射角度、钢珠直径、喷射时间等工艺参数进行仿真模拟.运用Matlab提取靶材表面形貌,并基于此形貌,沿4种不同路径计算表...     

Cu-Nb-Si体系相平衡的实验研究和热力学模拟（英文）

通过关键实验、热力学建模和第一性原理计算相结合的方法研究Cu-Nb-Si体系的相平衡关系。制备16种三元合金,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜结合X射线能谱仪(SEM-EDS),测定三相和两相区范围,证实三元化合物τ₁(Cu₄Nb₅Si₄)的存在,同时测定Cu在NbSi₂和Nb₅Si₃相中的溶解度,最终确定Cu-Nb-Si体系在600和700℃的等温截面。基于文献和本工作的实验数据,结合第一性原理计算和CALPHAD方法,利用替代模型和亚点阵模型分别描述溶体相和中间化合物,对Cu-Nb-Si体系进行热力学计算,最终得到一套自洽的热力学参数。通过计算与实验结果相比较,所获得的热力学参数能再现可靠的实验数据。     

改良剂对As、Cd、Pb污染土壤上芦竹生长及重金属吸收的影响(英文)

通过室内盆栽试验研究在As、Cd和Pb复合污染土壤中施用醋酸、柠檬酸、EDTA、海泡石和磷石膏5种改良剂对芦竹生长及重金属吸收的影响。结果表明,施加5.0mmol/kg柠檬酸或2.5mmol/kgEDTA时,芦竹地上部生物量较没添加的对照的分别增加了24.8%和15.0%,芦竹叶片中过氧化氢酶及过氧化歧化酶活性较对照的无显著变化。与对照相比,添加2.5mmol/kg醋酸、2.5mmol/kg柠檬酸、5.0mmol/kgEDTA及4.0g/kg海泡石时,地上部中As、Cd、Pb的浓度显著增加(P0.05)。改良剂能明显提高芦竹地上部重金属累积量,地上部中As、Cd的累积量在上述条件下均显著增加(P0.05),Pb累积量在添加4.0g/kg海泡石和8.0g/kg磷石膏时显著高于对照(P0.05)。醋酸、柠檬酸和海泡石可作为合适改良剂促进重金属污染土壤上芦竹对土壤中重金属的累积。     

伪随机频率域电磁方法在强干扰矿区的应用（英文）

为了寻求生产矿山深边部找矿的有利手段,在安徽冬瓜山铜矿区进行多种电磁方法的对比研究。由于该地区受到严重的人文电磁干扰,传统的电磁法无法取得有效的数据。然而,广域电磁法(WFEM)采用伪随机信号作为发射源,只需测量一个电磁场分量便可达到勘探效果,具有抗干扰能力强、工作效率高的优点。将广域电磁法应用于冬瓜山矿区,对比分析音频大地电磁法(AMT)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)和WFEM的原始数据。结果表明,WFEM在强干扰矿区能获得高质量的数据,其反演结果对主矿体位置的反映与已知资料结果吻合,说明WFEM是一种强干扰矿区深边部找矿的有利手段。     

7075半固态铝合金的热裂实验与模拟（英文）

基于临界直径法研究7075半固态铝合金在不同条件下的热裂敏感性。实验和模拟结果表明,枝晶臂倾向于由边缘向中心生长,试棒尺寸越小,枝晶臂的定向生长越明显,热裂倾向越大。与普通熔体相比,对于半固态浆料,提高模具温度或降低浇注温度可显著降低7075合金的热裂倾向,其热裂等级从256 mm²降至100 mm²。此外,基于RDG准则并结合数值模拟,分析凝固条件对热裂倾向的影响,讨论RDG准则的应用和发展。     

Ag-Sn-Zr三元系的热力学模拟和凝固显微组织（英文）

采用关键实验和热力学模拟研究Ag–Sn–Zr三元系的相平衡。通过制备22个平衡合金,采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱测定Ag–Sn–Zr体系500、700和900℃的等温截面。通过制备8个铸态合金,研究合金的凝固行为。测定Zr、Sn和Ag在Ag–Sn、Ag–Zr和Sn–Zr体系中二元化合物的溶解度,未发现三元化合物存在。基于3个边际二元系的热力学描述及获得的相平衡数据,采用CALPHAD方法对Ag–Sn–Zr体系进行热力学优化,得到一套自洽的热力学参数。计算的等温截面与实验数据吻合较好。计算和构筑Ag–Sn–Zr体系在整个成分范围内的液相面投影图和希尔反应图,模拟Gulliver-Scheil非平衡条件下铸态合金的凝固行为。模拟结果与实验数据相一致。     

低品位高硫铝土矿焙烧矿的溶出机理及晶体模拟（英文）

采用悬浮焙烧与马弗炉焙烧对低品位高硫铝土矿进行预处理脱除硫和提高溶出性能。结果表明:悬浮焙烧能够有效除硫并显著提高铝土矿溶出性能,最佳溶出条件为:t=70 min,T=280℃,w(CaO)=8%,N_k=245 g/L,悬浮焙烧和马弗炉焙烧后氧化铝溶出率分别为94.45%和92.08%,表观活化能分别为63.26和64.24k J/mol;基于悬浮焙烧和马弗炉焙烧铝土矿的XRD谱,通过MaterialsStudio建立两种Al₂O₃晶体模型。DFT模拟结果表明:相比于马弗炉焙烧,悬浮焙烧后矿物中Al—O更有利于氧化铝溶出,氧化铝晶体(104)和(113)晶面更易与NaOH结合。     

高压下金属钨固-固相变的分子动力学模拟（英文）

采用分子动力学模拟研究高压下金属钨快速凝固过程中的相变,并用双体分布函数和最大标准团簇分析法(LSCA)对其结构进行分析。在冷却速率为0.1 K/ps、压强40～100 GPa下纯钨熔体首先结晶成体心立方(BCC)晶体,然后经过一系列BCC-HCP共存的中间态,转变成六方密排(HCP)晶体。动力学因素可能导致液-固相变过程包含中间态;而在BCC向HCP转化的过程中,纵横交错的晶界导致很多难以区分的中间相,从而使本为一级相变的固-固转变看起来像是连续相变。作为一种与参数无关的结构分析方法,LSCA能识别拓扑密堆结构和计算其平均截止距离等参数来探测无序体系中的关键结构演变。