地下水中的抗生素时空分布、治理技术现状与进展

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作者 王妍妍 曹文庚 +4 位作者 龙敏 张荣 潘登 韦灿梅 丁闽进 《中国地质》 北大核心 2025年第4期1352-1368,共17页

【研究目的】抗生素被广泛用于农业、畜禽养殖和人类医疗保健领域,残留的抗生素进入水环境会对人类健康和生态系统造成潜在威胁,尤其是地下水中的抗生素污染问题不容忽视。【研究方法】本文基于文献调研、分析和总结,从来源、时空分布... 【研究目的】抗生素被广泛用于农业、畜禽养殖和人类医疗保健领域,残留的抗生素进入水环境会对人类健康和生态系统造成潜在威胁,尤其是地下水中的抗生素污染问题不容忽视。【研究方法】本文基于文献调研、分析和总结,从来源、时空分布特征、环境风险和治理技术等方面系统介绍了地下水中抗生素的研究现状,并分析了该领域未来的发展趋势。【研究结果】磺胺类、四环素类、氟喹诺酮类和大环内酯类是地下水中检出频率最高的几类抗生素,其时空分布受含水介质、地下水类型、季节等因素影响。相关研究主要集中在欧洲、北美洲和亚洲等地区,中国则集中在华北和西南地区,其他地区研究程度较低。含抗生素的地下水具有生态风险、健康风险和农业风险,目前风险相对可控。吸附、化学氧化、膜分离技术、微生物降解、植物修复和酶催化降解等方法是常用的地下水中的抗生素治理方法。【结论】地下水中的抗生素研究取得了大量成果,但尚处于初级阶段,鉴于抗生素潜在的生物活性和对地下水环境的未知影响,相关研究工作将会持续增加。优化定性定量检测方法、全面调查地下水中抗生素和科学评价抗生素形态与生态毒理学效应的关系,是今后地下水中抗生素研究的重点内容。 展开更多

关键词 地下水 抗生素 时空分布 环境风险 治理技术 水文地质调查工程

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含微塑料地下水的污染现状、环境风险及其发展趋势 被引量：10

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作者 曹文庚 王妍妍 +5 位作者 张亚南 郭记菊 肖舜禹 丁闽进 那静 孙壮 《中国地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1895-1916,共22页

【研究目的 】微塑料(microplastics,MPs)已成为一类遍布全球的新型污染物,由此产生的环境问题日趋严峻。目前大多数研究集中在海洋、河流等地表水体,地下水系统中MPs的相关研究相对薄弱。【研究方法 】基于大量的文献调研和分析,本文... 【研究目的 】微塑料(microplastics,MPs)已成为一类遍布全球的新型污染物,由此产生的环境问题日趋严峻。目前大多数研究集中在海洋、河流等地表水体,地下水系统中MPs的相关研究相对薄弱。【研究方法 】基于大量的文献调研和分析,本文从地下水中MPs的来源、检测、分布特征、环境风险和发展趋势几方面分析了地下水中MPs的研究进展,为含MPs地下水的后续研究和风险防控提供参考。【研究结果 】MPs主要通过地表水-地下水相互作用、土壤入渗和直接注入三种方式进入地下水,目前地下水中MPs的研究主要集中在沿海地区,特别是在中国、欧洲和北美,南美、非洲和大洋洲需要更多的数据和研究。地下水中MPs最常见的聚合物类型是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙烯(PE),纤维和碎片为最常见的形状。含MPs的地下水在土壤和作物健康、污染物质迁移、人体健康、地下生态系统、地下水污染修复效果等方面均存在一定的环境风险,未来研究应集中于地下水中MPs的取样和检测标准化程序的建立、空间分布特征的确定以及探索影响MPs在地下水中迁移转化机理等关键科学问题上。【结论 】地下水中MPs的研究在来源、分布特征、环境风险和发展趋势方面均取得了大量成果,但目前研究仍处于初级阶段,考虑到地下水在维持人类活动和自然生态系统中的关键作用,相关研究将不断增加。地下水微塑料污染的管理策略应该从控制源头(塑料废物最小化)、切断传播途径(针对MPs污染风险高的地下水,采取预防措施)和末端去除(开发适当的修复技术)三方面考虑。 展开更多

关键词 地下水 微塑料 污染现状 环境风险 管理策略 水文地质调查工程 环境地质调查工程

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银川平原高氟地下水分布及风险预测

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作者 李祥志 宋乐 +4 位作者 李英 赵志鹏 付宇 张荣 曹文庚 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第4期987-996,共10页

通过构建地下水氟预测模型,筛选出最优预测模型(随机森林模型),对银川平原高氟地下水分布和风险进行预测,定量评价各影响因子的相对贡献。结果表明:地下水高氟风险区集中分布于银川平原东部、南部及西南边缘地带,中心地带高氟风险地区... 通过构建地下水氟预测模型,筛选出最优预测模型(随机森林模型),对银川平原高氟地下水分布和风险进行预测,定量评价各影响因子的相对贡献。结果表明:地下水高氟风险区集中分布于银川平原东部、南部及西南边缘地带,中心地带高氟风险地区分布较少;氟危害概率较高的区域达1982.74 km^(2),占银川平原总面积的24.57%,处于中风险及以上地区的人口约占该地区总人口数的5.38%;高氟地下水主要受地下水埋深、植被、地面高程、蒸散发量、坡度、温度、降水量等影响因子的控制。预测模型的构建为银川平原地下水氟风险的精确评估和有效控制提供了科学依据和理论支撑。 展开更多

关键词 银川平原 地下水 氟 机器学习 地理空间要素

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汾河流域地下水化学演化特征、控制因素及健康风险评价 被引量：1

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作者 李晓坚 苏贺 唐珧 《人民黄河》 北大核心 2025年第3期97-103,共7页

汾河地下水污染问题日益严重,水质不断恶化,对汾河流域居民日常饮水安全造成威胁。选择黄土高原东部汾河流域地下水为研究对象,综合运用数理统计、图解法、相关性分析、正演模型、地理探测器和人体健康风险评价模型等方法,分析地下水化... 汾河地下水污染问题日益严重,水质不断恶化,对汾河流域居民日常饮水安全造成威胁。选择黄土高原东部汾河流域地下水为研究对象,综合运用数理统计、图解法、相关性分析、正演模型、地理探测器和人体健康风险评价模型等方法,分析地下水化学时空演化特征,探讨地下水化学形成机制,并定量评价硝酸盐通过饮水途径导致的人体健康风险。结果表明:汾河流域水化学类型由枯水期HCO_(3)-Ca型演化为丰水期HCO_(3)-Ca·Mg、SO_(4)·HCO_(3)-Ca·Mg型;碳酸盐风化和硅酸盐风化为地下水化学组分的主要来源;枯水期地下水化学演化的主要控制因素为高程和生态系统类型,丰水期为生态系统类型和土地利用类型;丰水期硝酸盐通过饮水途径对儿童产生的非致癌性健康风险系数大于成人的。 展开更多

关键词 地下水化学 时空演化 控制因素 健康风险 汾河

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瓯江流域下游温州平原地下水化学演化特征、控制因素及对人体健康的影响 被引量：6

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作者 张英 刘景涛 +3 位作者 周施阳 刘春燕 杨明楠 张玉玺 《中国地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1059-1073,共15页

【研究目的】滨海地带地下水化学演化特征及其控制因素研究对沿海城市地下水资源可持续利用具有重要意义。【研究方法】在野外调查取样和历史资料综合分析的基础上,运用水化学图解、离子比例关系、多元统计分析及环境同位素方法,系统分... 【研究目的】滨海地带地下水化学演化特征及其控制因素研究对沿海城市地下水资源可持续利用具有重要意义。【研究方法】在野外调查取样和历史资料综合分析的基础上,运用水化学图解、离子比例关系、多元统计分析及环境同位素方法,系统分析了温州平原地下水化学演化特征,探讨了影响地下水化学演化的主要控制因素。【研究结果】(1)温州平原潜水以淡水为主,HCO_(3)^(-)、Na^(+)、Ca^(2+)占主导地位,承压水以微咸水和咸水为主,Cl^(-)、Na^(+)占绝对优势;(2)从山前到海积平原,研究区潜水由低矿化度的HCO3型水向较高矿化度的Cl型水转变,主要受天然水化学作用控制,人类活动使局部地区地下水化学出现异常;(3)十年尺度上,潜水主要组分含量存在一定程度下降,水化学类型向Cl^(-)比重减少、HCO_(3)^(-)比重增加的方向演化;(4)水岩相互作用、海水作用、氧化还原环境等自然因素和工农业生产、生活排污等人为因素是温州平原地下水化学演化的主要控制因素。【结论】地下水健康风险评价结果显示,区内地下水存在一定的潜在非致癌风险,潜水的非致癌风险小于承压水,饮水途径摄入是危害人体的主要途径,相同环境下儿童的非致癌风险高于成人。因此,有必要对存在健康风险的地下水进行长期监测,加强这类地区的地下水资源管理和污染防治。 展开更多

关键词 水化学特征 时空演化 稳定同位素 滨海平原 健康风险 水文地质调查工程

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豫北平原地下水高砷和高氟分布规律与成因 被引量：8

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作者 王妍妍 曹文庚 +3 位作者 潘登 王帅 任宇 李泽岩 《岩矿测试》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1095-1109,共15页

豫北平原地处黄河中下游,同时存在着高砷和高氟地下水,但目前这种零星分布区砷和氟的共存机制尚不明确。本文采集了豫北平原332组浅层地下水样品,采用原子荧光光谱法测定砷含量,离子色谱和电感耦合等离子体发射光谱等方法测定氟及其他... 豫北平原地处黄河中下游,同时存在着高砷和高氟地下水,但目前这种零星分布区砷和氟的共存机制尚不明确。本文采集了豫北平原332组浅层地下水样品,采用原子荧光光谱法测定砷含量,离子色谱和电感耦合等离子体发射光谱等方法测定氟及其他阴阳离子含量,探讨地下水中砷和氟的空间分布规律,并结合水化学图解和因子分析法提取出影响该区地下水演化的主要因子,以此为思路对该区高砷和高氟地下水的成因机制进行探讨。结果表明:该平原地下水中砷和氟的浓度范围分别为0.0001~0.1900mg/L和0.13~4.94mg/L。高砷地下水主要分布在太行山前冲洪积洼地和黄河决口扇垂向15~80m;高氟地下水分布于黄河沿岸的黄河现代河道影响带垂向7~100m。蒸发浓缩作用、矿物的溶解/解吸附作用和氧化还原环境是控制该区地下水演化的主要因子。氟在因子F1(蒸发浓缩作用)和F2(矿物的溶解/解吸附作用)中分别占有0.214和0.743的载荷,氟浓度与ρ(Na^(+))/[ρ(Na^(+))+ρ(Ca^2+))]呈正相关,高浓度氟出现在Ca^2+)浓度较低的地下水中。黄河现代河道影响带强烈的蒸发浓缩作用有助于含氟矿物的溶解,黄河水的灌溉增加了地下水中Na^(+)浓度,进一步增强了其溶解作用,在这种环境下氟会浓缩并富集在地下水中。砷在因子F3(氧化还原环境)中占有0.728的载荷,与Fe^2+)、NH^(+)4呈正相关,与NO^(-)_(3)、SO^(2-)_(4)呈负相关,Eh越低,砷浓度越高。太行山前冲洪积洼地和黄河决口扇的还原环境有利于含砷的铁氧化物/氢氧化物发生还原性溶解,从而形成高砷地下水。pH值升高引起的以阴离子形式存在的砷酸根/亚砷酸根/氟化物在矿物表面的解吸附作用有利于该区砷和氟在地下水中共存。然而,该区地下水中砷和氟的相关性并不十分显著,这是由于高砷区高浓度的钙离子不利于氟的富集,而高氟区的弱还原条件不利于含砷铁氧化物/氢氧化物的溶解。本文研究结果探讨了豫北平原地下水中砷和氟的共存机制,进一步丰富了高砷高氟地下水共污染的理论体系。 展开更多

关键词 豫北平原 高砷 高氟 原子荧光光谱法 离子色谱法 电感耦合等离子体发射光谱法 成因

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制革污泥渗滤液中特征污染物对土壤氨氮转化及微生物群落结构的影响

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作者 孔祥科 李义 +4 位作者 王平 韩占涛 刘圣华 张兆吉 王妍妍 《中国地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1676-1685,共10页

【研究目的】查明制革污泥渗滤液中特征污染物(Cr(Ⅲ)、盐分、有机质)对土壤NH_(4)^(+)−N转化和微生物群落结构的影响,为制革污泥的安全农用及土壤NH_(4)^(+)−N的污染防控提供理论依据。【研究方法】通过土壤培养实验,研究不同污染物影... 【研究目的】查明制革污泥渗滤液中特征污染物(Cr(Ⅲ)、盐分、有机质)对土壤NH_(4)^(+)−N转化和微生物群落结构的影响,为制革污泥的安全农用及土壤NH_(4)^(+)−N的污染防控提供理论依据。【研究方法】通过土壤培养实验,研究不同污染物影响下土壤中NH_(4)^(+)−N向NO_(3)^(−)−N的转化规律,并利用高通量测序对比分析不同条件下的微生物群落组成和结构变化特征。【研究结果】制革污泥渗滤液中特征污染组分对土壤中NH_(4)^(+)−N硝化过程的抑制程度排序为:Cr(Ⅲ)>盐分>有机质。外源Cr(Ⅲ)进入对土壤中NH_(4)^(+)−N的转化速率和转化量具有明显抑制作用,而土壤中盐分和有机质主要影响硝化作用的启动时间和降低硝化速率。随着土壤中Cr(Ⅲ)含量由100 mg/kg增加到250 mg/kg,培养90 d后NH_(4)^(+)−N的转化量由94.23%降低到19.38%。高浓度Cr(Ⅲ)和盐分在污染初期对土壤中微生物丰度和群落结构影响显著,随土壤老化过程中Cr(Ⅲ)生物有效性降低及微生物适应性增强,不同污染特征土壤中微生物群落结构和组成逐渐趋同,硝化功能菌(Nitrosospira、Nitrosomonas和Nitrosospira)丰度增加明显。【结论】冗余(RDA)分析结果表明,影响制革污染土壤中微生物群落结构演变的主要特征因子是Cr(Ⅲ)(R^(2)=0.53,P<0.01)、NH_(4)^(+)−N(R^(2)=0.59,P<0.005)和NO_(3)^(−)−N(R^(2)=0.53,P<0.01)。 展开更多

关键词 制革污泥 Cr(Ⅲ) 氨氮 硝化作用 微生物群落结构 土壤环境地质调查工程

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加速溶剂萃取-在线净化GC-MS法测定土壤中36种卤系阻燃剂

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作者 李晓亚 张永涛 +1 位作者 左海英 张晶 《岩矿测试》 北大核心 2025年第4期612-627,共16页

卤系阻燃剂(HFRs)作为持久性有机污染物,因其生物蓄积性、长距离迁移性和潜在健康风险而备受关注。HFRs在土壤中通常以痕量水平存在,由于土壤基质复杂,干扰严重,且不同类别HFRs的极性、热稳定性等存在显著差异,给多类HFRs的同步准确分... 卤系阻燃剂(HFRs)作为持久性有机污染物,因其生物蓄积性、长距离迁移性和潜在健康风险而备受关注。HFRs在土壤中通常以痕量水平存在,由于土壤基质复杂,干扰严重,且不同类别HFRs的极性、热稳定性等存在显著差异,给多类HFRs的同步准确分析带来挑战。在实际环境中HFRs常以复合污染形式存在,因此有必要建立多类HFRs同步提取、同时检测的分析方法,有效监测其在土壤环境中的残留水平。本文建立了一种适用于土壤中多溴联苯醚(PBDEs)、多溴联苯(PBBs)、德克隆(DPs)、多氯联苯(PCBs)等36种HFRs同时分析的方法,通过基质固相分散萃取(MSPDE)在样品中加入乙二胺基-N-丙基(PSA)和弗罗里硅土(Florisil)填料,可有效去除有机酸、色素、脂类和极性干扰物,减少基质干扰。样品经充分研磨5min后,采用加速溶剂萃取(ASE)在80℃温度和1500psi压力下,用正己烷-二氯甲烷(1∶1,V/V)静态萃取10min,循环2次。样品经提取净化后基质干扰显著减少,各化合物回收率能够达到60%以上。用硅藻土代替样品经同样的前处理过程,制备基质匹配溶液配制校准曲线,能有效减少实验流程中引入的干扰,经该曲线校正后顺式德克隆(Syn-DP)、反式德克隆(Anti-DP)、PBDE 206、PBDE209的回收率可达72.8%~123.5%。该方法PBBs、DPs、PCBs在10~500μg/L浓度范围内(PBDEs:50~500μg/L)线性关系良好,决定系数(R^(2))不小于0.998,检出限为0.15~4.5μg/kg。使用此方法对实际样品进行加标回收试验,回收率为65.9%~132.1%,相对标准偏差(RSD)为2.1%~24.3%,满足相关标准的要求,适用于大批量复杂样品的分析。 展开更多

关键词 卤系阻燃剂 土壤 加速溶剂萃取 基质分散固相萃取 气相色谱-质谱法

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磺胺甲恶唑和卡马西平在孔隙介质中的吸附行为与影响因素研究

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作者 张威 张书缘 +5 位作者 孔祥科 许瑞峰 韩梅 刘圣华 曾少坚 吴林 《岩矿测试》 北大核心 2025年第4期645-657,共13页

磺胺甲恶唑(SMX)和卡马西平(CBZ)作为水环境中被广泛检出的药用活性化合物,其进入水土环境给生态环境和人体健康带来潜在风险。为探究SMX和CBZ进入不同类型土壤后的吸附行为,本文研究了SMX和CBZ在粉土及细砂两种典型孔隙介质中的吸附动... 磺胺甲恶唑(SMX)和卡马西平(CBZ)作为水环境中被广泛检出的药用活性化合物,其进入水土环境给生态环境和人体健康带来潜在风险。为探究SMX和CBZ进入不同类型土壤后的吸附行为,本文研究了SMX和CBZ在粉土及细砂两种典型孔隙介质中的吸附动力学、等温吸附特征及溶液pH值、可溶性腐植酸(DHA)和土壤矿物组分三种因素的影响。结果表明:SMX和CBZ在孔隙介质上的吸附均符合Lagergren准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,具有快速吸附、缓慢平衡的特点,属于单分子层化学吸附。孔隙介质对SMX的吸附属于自发的放热反应,而对CBZ的吸附则是吸热反应。在实验条件下,粒径小、有机质含量高和比表面积较大的粉土对SMX和CBZ的最大吸附量分别是细砂的3.0倍和2.3倍。SMX的吸附主要受矿物表面静电引力和有机质分配作用影响,而CBZ更多受分配作用控制。随溶液pH值升高(pH=5.0~9.0),孔隙介质对主要以阴离子态存在的SMX的吸附量明显下降,而对分子态CBZ的吸附量变化不明显。溶液中DHA(8~50mg/L)的共存对孔隙介质吸附SMX和CBZ具有竞争抑制作用。孔隙介质中蒙脱石和铁氧化物的含量越高,其对SMX和CBZ的吸附能力越强。 展开更多

关键词 磺胺甲恶唑 卡马西平 孔隙介质 吸附 影响因素

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碱性过硫酸盐消解-紫外二阶导数光谱法测定地热水中总溶解氮

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作者 刘冰冰 张琳 《岩矿测试》 北大核心 2025年第3期478-487,共10页

地热水的过度开发利用导致地热水中总溶解氮含量过高,造成水质恶化,同时伴随地热水中总溶解氮中不同形态氮的相互转化,对人类健康和经济发展造成严重影响。因此,地热水中总溶解氮的测定,对研究总溶解氮的生物地球化学循环和地热水的合... 地热水的过度开发利用导致地热水中总溶解氮含量过高,造成水质恶化,同时伴随地热水中总溶解氮中不同形态氮的相互转化,对人类健康和经济发展造成严重影响。因此,地热水中总溶解氮的测定,对研究总溶解氮的生物地球化学循环和地热水的合理开发利用具有重要意义。针对地热水具有化学成分复杂多变、干扰组分多的特点,本文建立了碱性过硫酸盐消解-紫外二阶导数光谱法测定地热水中总溶解氮的方法,其中总溶解氮以硝酸根-氮的形式定量测定,其二阶导数光谱图可消除大部分干扰因素。通过研究硝酸根-氮紫外二阶导数光谱图,确定波长266.6nm对应的二阶导数值为特征吸光度。通过单因素水平实验和双因素方差分析实验优化消解反应中的消解参数,表明在一定条件范围内,稀释方案是影响总溶解氮测定最重要的因素,推荐选择消解温度为120℃,消解时间为20min,碱性过硫酸钾溶液体积为5.0mL;选择样品体积为10.0mL,在样品消解前稀释。共存离子干扰实验表明,高含量溴离子对总溶解氮的测定有正干扰。在0.20~5.0mg/L线性范围内,建立硝酸根(以氮计)标准溶液校准曲线,其决定系数R^(2)=0.9996。本方法加标回收率在94.0%~103.5%之间,相对偏差在0.83%~3.36%之间,准确度和可靠性高,干扰因素可控,需要样品量小,仪器成本低,可满足地热水中总溶解氮的快速、简单、准确批量检测需求。 展开更多

关键词 碱性过硫酸盐 紫外二阶导数光谱法 消解 地热水 总溶解氮

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鲁北平原浅层地下水锰空间演化及成因机制

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作者 郭记菊 曹文庚 +5 位作者 鲁重生 王哲 朱静思 王妍妍 李祥志 马翠艳 《地学前缘》 2026年第1期107-120,共14页

锰(Mn)作为地下水中广泛存在的神经毒性金属元素,其超标(>0.1 mg·L^(-1))不仅导致饮用水感官恶化,更可能引发帕金森样神经病变。尽管前期研究揭示了黄河下游冲积平原浅层地下水Mn存在高度空间异质性及大面积异常,但对冲积沉积... 锰(Mn)作为地下水中广泛存在的神经毒性金属元素,其超标(>0.1 mg·L^(-1))不仅导致饮用水感官恶化,更可能引发帕金森样神经病变。尽管前期研究揭示了黄河下游冲积平原浅层地下水Mn存在高度空间异质性及大面积异常,但对冲积沉积体系下不同地貌单元Mn富集的水文地球化学机制仍缺乏系统性认知。本研究从区域上尺度上,查明鲁北平原浅层地下水Mn的分布特征和影响因素,同时结合典型水文地质剖面精细刻画,揭示了高Mn地下水的水文地球化学过程及其形成机制。结果表明:区域上地下水中Mn含量从未检出至12.0 mg·L^(-1),平均值为0.65 mg·L^(-1),超标率为96.6%;沿典型剖面方向,古河道高地地段地下水Mn的平均质量浓度(0.27 mg·L^(-1))显著低于泛滥平原段(0.83 mg·L^(-1)),在滨海平原再显著升高(2.53 mg·L^(-1)),水化学类型逐渐由HCO_(3)Na·Mg和HCO_(3)·Cl Na·Mg转变为以Cl·HCO_(3)Na·Mg型为主,最终演变为Cl Na型水。鲁北平原浅层地下水中Mn最可能的来源是沉积物中的锰氢氧化物和菱锰矿,地下水在漫长的循环过程中,影响该地区地下水Mn含量分布的因素主要有硅酸盐风化、蒸发盐矿物溶解、蒸发浓缩作用、阳离子交替吸附作用、酸碱反应、氧化还原作用等一系列水岩交互作用过程。鲁北平原不同水文地球化学分区的污染源贡献率呈现显著空间分异,与Mn含量的空间演化规律相似。综合研究发现:研究区浅层地下水Mn的空间分异主要受pH驱动的溶解和吸附过程、盐度驱动的离子交替吸附以及原生沉积背景下Mn的释放共同影响。 展开更多

关键词 鲁北平原 地下水 锰 冲积平原 水文地球化学

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洞庭湖湿地枯水期地表水体微塑料的赋存特征及风险评估

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作者 陈雯 余绍文 +5 位作者 王妍妍 张彦鹏 马海善 刘凤梅 刘怀庆 张婉珈 《岩矿测试》 北大核心 2025年第4期780-793,共14页

湿地作为陆地-水域过渡带的关键生态系统,其微塑料污染研究长期滞后于其他水生系统。本文以中国长江中游典型湿地洞庭湖为研究对象,在“四水三口”入湖段及城陵矶出湖段8个采样点采集枯水期地表水,通过显微镜观察与傅里叶变换红外光谱... 湿地作为陆地-水域过渡带的关键生态系统,其微塑料污染研究长期滞后于其他水生系统。本文以中国长江中游典型湿地洞庭湖为研究对象,在“四水三口”入湖段及城陵矶出湖段8个采样点采集枯水期地表水,通过显微镜观察与傅里叶变换红外光谱分析微塑料丰度、尺寸、形状、颜色及聚合物类型,并采用污染负荷指数法(PLI)、聚合物风险指数法(PHI)以及潜在生态风险指数法(RI)开展多维风险评价。结果显示:洞庭湖湿地微塑料丰度为4~28.5n/L,处于国内湿地中等污染水平,以透明色(66.9%)碎片和纤维状(84.8%)、小于200μm(83.9%)为主,主要聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,27.7%)、聚丙烯(PP,16.5%)、聚氯乙烯(PVC,14.9%)和聚乙烯(PE,11.2%)。风险评估结果表明,环境风险呈“丰度低负荷、毒性高风险”特征。62.5%的样点检出氨基甲酸乙酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和聚碳酸酯(PC)等高毒性聚合物,其风险指数达高风险或极高风险等级。 展开更多

关键词 微塑料 地表水 赋存特征 风险评估 洞庭湖 淡水湿地

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环境样品中微纳米塑料采集提取与分析技术研究进展

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作者 刘阳 曹文庚 +3 位作者 王妍妍 谭俊 李哲映 任宇 《岩矿测试》 北大核心 2025年第4期531-545,共15页

随着塑料制品的广泛使用,微纳米塑料(MNPs)已成为全球关注的新污染物,对生态系统和人类健康构成潜在威胁。然而,当前MNPs的检测技术体系尚未形成标准化方案,尤其是纳米塑料的检测难度极大,制约了其对环境与生物效应的全面评估。本文系... 随着塑料制品的广泛使用,微纳米塑料(MNPs)已成为全球关注的新污染物,对生态系统和人类健康构成潜在威胁。然而,当前MNPs的检测技术体系尚未形成标准化方案,尤其是纳米塑料的检测难度极大,制约了其对环境与生物效应的全面评估。本文系统总结了不同环境介质中MNPs的采样技术、预处理方法及定量分析策略的最新研究进展,并探讨了人工智能技术在解决现有技术瓶颈中的应用潜力。在采样方面,大气中MNPs的采集需结合被动与主动采样,以全面捕捉颗粒动态;水体采样受体积和网孔径影响显著,大体积采样更利于捕获小粒径颗粒;土壤和沉积物采样需考虑非均质性,建议采用钻芯取样器以减少扰动,并统一采样深度与体积以提高数据可比性。预处理方法的选择直接影响MNPs的回收率与检测准确性,密度分离法和芬顿氧化法在有机物去除效率与塑料结构保护方面表现优异,淘析法和油提法等新兴技术为复杂基质中MNPs的分离提供了新思路。在检测分析中,显微镜技术、光谱技术用于确定MNPs的形状、尺寸和成分,定量分析主要通过显微镜、光谱技术确定其数量浓度,借助质谱技术和总有机碳分析法确定质量浓度,各技术均存在明确适用边界。人工智能技术的引入显著提升MNPs自动分类、定量的效率与准确性。未来研究亟需建立不同环境介质的MNPs标准化分析方案,开发多技术联用方案,推进人工智能与仪器检测的深度融合,构建开源共享数据集,为MNPs环境污染的精准治理与控制提供科学支撑。 展开更多

关键词 大气 水体 土壤 沉积物 微纳米塑料 样品预处理 鉴别与定量 人工智能

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小分子有机酸对秸秆生物炭/蒙脱土复合物吸附卡马西平的影响及阈值效应

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作者 任宇 谭俊 +4 位作者 王继华 曹文庚 吴林 李祥志 罗思浪 《岩矿测试》 北大核心 2025年第4期628-644,共17页

农作物秸秆生物炭作为一种绿色高效的污染修复材料,在去除土壤中药用活性化合物(PhACs)方面具有显著的环境效益和经济优势。其中,卡马西平(Carbamazepine,CBZ)作为PhACs中一种具持久性环境风险的污染物,是土壤中重要的待去除目标物质。... 农作物秸秆生物炭作为一种绿色高效的污染修复材料,在去除土壤中药用活性化合物(PhACs)方面具有显著的环境效益和经济优势。其中,卡马西平(Carbamazepine,CBZ)作为PhACs中一种具持久性环境风险的污染物,是土壤中重要的待去除目标物质。然而,植物根系分泌和有机质降解产生的小分子有机酸(LMWOA)对秸秆生物炭吸附CBZ能力的影响仍认识不清。本文通过室内批实验和色谱法测试,探究玉米、小麦和水稻三种农作物秸秆生物炭添加到蒙脱土后对CBZ的吸附能力,以及柠檬酸与草酸两种LMWOA对上述吸附过程的影响作用。结果表明,随着CBZ浓度增加,蒙脱土对其吸附能力逐渐提升。O/C、H/C和(O+N)/C与吸附亲和系数KF之间的显著相关性表明,秸秆生物炭吸附CBZ是孔隙填充、疏水作用、π–π相互作用等物理和化学吸附机制共同作用的结果。其中,水稻生物炭由于表面芳香性和非极性更强,其对CBZ的最大吸附量达到115.6mg/g,显著高于玉米生物炭和小麦生物炭的13.1mg/g和19.5mg/g。尽管柠檬酸与草酸的加入造成CBZ在蒙脱土上的吸附系数(K_(d))降低了99%,但其对秸秆生物炭的CBZ吸附能力几乎没有影响。LMWOA在蒙脱土-生物炭复合体系吸附CBZ的过程中表现出的“低浓度促进,高浓度抑制”阈值效应,说明了其会对矿物-生物炭界面相互作用产生影响。本研究结果说明秸秆生物炭添加至土壤中可显著提升对CBZ的吸附能力,表明其作为土壤修复剂具有良好的抵抗环境干扰能力和应用潜力。 展开更多

关键词 秸秆生物炭 卡马西平 蒙脱土 小分子有机酸 吸附作用 污染物修复

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工业废水去除重金属技术的研究现状与进展 被引量：21

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作者 曹文庚 王妍妍 +3 位作者 张栋 孙晓悦 文爱欣 那静 《中国地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期756-776,共21页

【研究目的】随着工业的快速发展,重金属(如砷、铜、铬、镉、镍、锌、铅、汞和锰)废水的排放量逐渐增加。由于其不可生物降解且半衰期较长,废水中的重金属会导致地下水、地表水、土壤和农作物受到严重污染,危害人体和动植物的健康。因... 【研究目的】随着工业的快速发展,重金属(如砷、铜、铬、镉、镍、锌、铅、汞和锰)废水的排放量逐渐增加。由于其不可生物降解且半衰期较长,废水中的重金属会导致地下水、地表水、土壤和农作物受到严重污染,危害人体和动植物的健康。因此需要从工业废水中去除这些有毒重金属。【研究方法】基于现阶段的污染现状,综合考虑去除效率、处理成本、污泥量、可回收性等因素,分析工业废水中重金属的治理现状与进展。【研究结果】文章全面地介绍了有效去除工业废水中重金属的主要技术,总结了各技术的内在机理、影响因素(pH、温度和重金属浓度等)及各自优缺点,并对重金属去除技术的发展趋势进行了展望,以期为其综合治理提供有意义的参考。【结论】各种去除技术均有广泛的应用空间,但同时也存在着诸多缺陷,常规的物理化学方法存在着污泥量高、去除效率低和能耗高等问题,而生物方法对pH值和温度依赖性强、能量和维护需求高。组合工艺是提高重金属分离效率的一种可行方法。研究和发展新型天然吸附剂、膜技术和生物技术,加强多种技术的综合应用,是治理重金属污染的有效途径。 展开更多

关键词 重金属 工业废水 物理化学方法 生物方法 水文地质调查工程

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多年冻土退化对冻结层上水变化的影响研究-以黄河源区为例 被引量：3

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作者 朱亮 杨明楠 +4 位作者 刘景涛 张玉玺 李备 周冰 陈玺 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期3-13,共11页

冻结层上水是支撑寒区生态系统的重要水源和维持寒区水热循环过程的重要纽带,科学认识冻土退化对冻结层上水的影响作用,对气候变化加剧下高寒地区水资源及生态保护具有重要意义。针对黄河源区多年冻土退化的水文效应,基于典型监测点冻... 冻结层上水是支撑寒区生态系统的重要水源和维持寒区水热循环过程的重要纽带,科学认识冻土退化对冻结层上水的影响作用,对气候变化加剧下高寒地区水资源及生态保护具有重要意义。针对黄河源区多年冻土退化的水文效应,基于典型监测点冻土地温、含水率监测数据和黄河沿水文站断面径流变化数据,分析黄河源区多年冻土退化特征,探讨冻结层上水水位埋深和补给过程对多年冻土退化的响应。结果表明:2010—2020年监测点0~2.4 m剖面上平均升温0.42℃,多年冻土上界面埋深由2.1 m降至2.5 m,平均下降速率4 cm/a;以2018年为时间节点,冻结层上水埋深由0.9 m以浅降至0.9~1.8 m之间;冻土退化引起活动层融化期(5—10月)的径流过程提前、径流极值比降低、1月份径流过程线更加凸出。地温是控制冻结层上水变化的核心要素,在暖湿化的气候变化条件下,多年冻土退化将改变冻结层上水的动态特征及其与地表水之间的水力联系,进一步影响黄河源区的水文生态过程。 展开更多

关键词 冻土退化 冻结层上水 土壤水 地表径流 黄河源区 气候变化

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