教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-07-0770)
- 作品数：10 被引量：134H指数：7
- 相关作者：郭华明李媛沈照理任燕赵凯更多>>
- 相关机构：中国地质大学（北京）中国地质大学中国科学院更多>>
- 发文基金：教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家自然科学基金“十一五”国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：环境科学与工程天文地球医药卫生建筑科学更多>>
- 土著微生物作用下含水层沉积物砷的释放与转化被引量：17
- 2009年
- 在原位采集内蒙古河套平原高砷含水层中沉积物和土著微生物的基础上,进行了室内微生物淋滤实验研究。实验过程中,使用了3种水溶液(包括去离子水和2种人工配水)和2种营养条件(包括添加2%葡萄糖和未添加葡萄糖)。结果表明,葡萄糖可强化土著微生物的活性,使得悬浮液pH值明显降低,并增加悬浮液中As质量浓度。配水成分影响悬浮物中As质量浓度。在第9 d之后,添加葡萄糖的样品中存在一定强度的硫酸根还原作用,且这种脱硫酸作用受配水成分的影响较小。研究表明,土著微生物影响下砷的释放和转化过程包括沉积物中As(V)的释放、溶液中As(V)的还原以及沉积物中As(Ⅲ)的释放等。与溶液As(V)相比,As(Ⅲ)更有利于沉积物As的释放。在As释放的过程中,溶液中Fe/Mn含量同时增加,且呈很好的线性相关关系。这意味着土著微生物作用下Fe/Mn氧化物矿物的还原性溶解是导致沉积物As释放的主要原因之一。
- 郭华明唐小惠杨素珍沈照理张玲
- 关键词：还原环境生物地球化学
- 地下水化学异常与地方病被引量：16
- 2010年
- 地下水化学异常是一个重大的世界性环境问题。长期饮用化学异常的地下水可严重影响居民的身体健康,导致各种地方病爆发。在我国,地方性砷中毒和地方性氟中毒是两类最为典型的地方病。高砷地下水、高氟地下水是地方性砷中毒和地方性氟中毒爆发的根本原因。这两类地下水主要形成于水文地球化学条件独特的干旱-半干旱内陆盆地。这些盆地一般地下水径流缓慢,蒸发作用强烈,地下水呈弱碱性,水化学类型主要为HCO3-Na型。地下水As含量和F含量是地方性砷中毒和地方性氟中毒的主要决定因素。此外,地下水的其他化学指标、居民营养状况、饮食习惯等也可影响这两类地方病的发病率。然而,我们对地方性砷中毒、地方性氟中毒的发病机理、影响因素等方面的认识还相当有限,急需开展多学科联合攻关。
- 沈照理郭华明徐刚王翠珀
- 关键词：慢性砷中毒慢性氟中毒砷氟水文地球化学
- 天然锰砂去除水中的砷被引量：7
- 2013年
- 天然锰砂是一种廉价、高效的水处理用材料,但尚未用于水中砷的去除。实验研究了反应时间、砷形态、初始砷浓度、温度、溶液初始pH对吸附过程的影响。结果表明,天然锰砂对As(Ⅲ)的吸附能力大于As(Ⅴ)。25℃时,固液比为10 g/L的条件下,天然锰砂对初始浓度为5.0 mg/L的砷溶液吸附过程经72 h基本达到平衡,平衡时对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别达到94.5%和85.9%。吸附过程符合Lagergren准一级反应动力学模型和假二级反应动力学模型。相比之下,假二级动力学模型拟合程度更高。对As(Ⅲ)和As(Ⅴ),45℃时的吸附量均大于25℃时。不同温度下,天然锰砂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型。在溶液初始pH为3～10范围内,锰砂对砷的吸附能力受pH的影响较小。实验结果表明,天然锰砂是一种具有实际应用潜力的除砷材料。
- 代天娇彭彤陶晨吴俊延郭华明赵凯
- 关键词：除砷砷形态
- 反硝化菌的耐砷驯化及其对水铁矿吸附态砷迁移转化的影响被引量：5
- 2008年
- 采集缺氧活性污泥进行室内微生物驯化,培养耐砷反硝化菌。把耐砷反硝化菌、营养液和吸附As(V)的水铁矿在厌氧条件下培养,研究反硝化菌代谢作用下,系统中Fe、Mn、NO3-和As形态的动态变化。结果表明,缺氧活性污泥中的反硝化菌具有一定的耐砷能力。在砷含量500μg/L以内,其反硝化强度基本不受砷的影响。在吸附有砷的水铁矿体系中,反硝化菌所产生的反硝化作用可导致溶液中NO3-含量的降低、Fe含量的升高、As含量降低,且As(III)所占比例增加。这说明,体系中水铁矿的还原性溶解和As(V)的还原性解吸已经发生。As含量降低的原因是,在培养体系中水铁矿的含量高,Fe的释放量只占很小比例,表层水铁矿被还原后,在次表层形成新的水铁矿吸附位,这种新吸附位不仅可以吸附溶液中已经存在的As,而且能够再吸附由于还原性溶解和解吸所释放出的As。
- 郭华明陈思任燕
- 关键词：砷形态反硝化作用除砷
- 内蒙古河套平原高砷地下水中稀土元素含量及分异特征被引量：19
- 2010年
- 高砷地下水是世界范围内的一个重大环境问题。尽管已有工作在高砷地下水的地球化学特征、形成条件和富砷机理等方面取得了很大进展,但其稀土元素(REE)含量及分异特征却一直不清楚,这就限制了稀土方法在评价此类地下水中的应用。在对内蒙古河套盆地地下水样品进行现场测试、实验室分析检测的基础上,我们发现高砷地下水的REE浓度较低。对地下水REE浓度依照北美页岩平均组分(NASC)进行归一化处理后,我们发现大部分水样富集重稀土元素(HREEs),而贫化轻稀土元素(LREEs)。HREEs的富集与地下水中碳酸根对于REE的络合作用密切相关,而弱碱性环境下REE的再吸附可导致LREEs的贫化。所有地下水样表现为Eu正异常,其中大部分表现为Ce负异常。Eu正异常似乎与铁锰氧化物的还原性溶解和解吸附有关,地下水As浓度随[Eu]NASC的升高而升高。从某种意义上说,还原性含水系统中Eu正异常的程度也许可以反映地下水As的富集程度。
- 郭华明张波李媛魏亮张扬
- 关键词：水文地球化学REE分异氧化还原环境
- 粒状人造菱铁矿及其吸附As(Ⅴ)的特征
- 2012年
- 砷作为饮用水中三致作用的污染物,导致越来越严重的环境问题。人造菱铁矿对水中的砷去除效率高。为了达到工业化应用的程度,人造菱铁矿的造粒研究非常关键。研究了人造菱铁矿造粒的条件及其去除As(Ⅴ)的特征。人造菱铁矿造粒的最佳条件是70℃条件下加热干燥90 min。造粒后的菱铁矿吸附As(Ⅴ)的平衡时间为24 h。准一级和准二级动力学都可以较好地模拟As(Ⅴ)的吸附随时间的变化。在15、25、35和45℃时,与Langmuir吸附等温方程相比,Fre-undlich吸附等温方程可以更好地模拟As(Ⅴ)的吸附等温。pH<3时,As(Ⅴ)的吸附明显降低。共存阴离子HCO3-、SO24-、NO3-或Cl-对材料去除As(Ⅴ)的影响不明显,而SiO23-、PO34-会降低As(Ⅴ)的去除效率。通过XRD和SEM电镜扫描分析,初步得出人造菱铁矿颗粒除As(Ⅴ)可能是化学吸附与共沉淀同时存在的去除过程。
- 任燕郭华明
- 关键词：造粒
- 天然菱铁矿改性及强化除砷研究被引量：16
- 2012年
- 我国高砷地下水分布广泛,经济、高效地饮用水除砷技术受到广泛关注.静态批实验采用资源丰富、价格便宜的天然菱铁矿为主要原材料,考虑灼烧温度、时间及添加黏合剂等因素确定最优改性条件使除砷效果达到最佳.结果表明,在加铝量为10 mg.g-1、350℃下恒温灼烧90 min后造粒达到强度要求并除砷效果较优.25℃、固液比为0.5 g∶50 mL、As(Ⅲ)和As(Ⅴ)初始浓度为5 mg.L-1时,吸附后溶液中残留As浓度均<10μg.L-1.静态吸附批实验结果表明,25℃时,接触反应时间为12 h可达到吸附平衡,吸附过程较好地符合Lagergren假二级吸附速率方程;最优改性天然菱铁矿对砷的吸附规律可用Langmuir和Freundlich等温吸附模型很好地描述,As(Ⅲ)、As(Ⅴ)饱和吸附容量分别可以达到1 039、1 026μg.g-1.结合XRD、SEM等研究方法和比表面及孔结构分析初步探讨天然菱铁矿改性以及除砷的主要机制.分析表明,改性后天然菱铁矿比表面积大幅度增大,孔径减小,且在表面活化生成一层圆球状的含Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的化合物.改性天然菱铁矿是一种值得进一步研究并实际应用的除砷材料.
- 赵凯郭华明李媛任燕
- 关键词：改性饮用水除砷
- 天然磁铁矿吸附-电感耦合等离子体质谱测定砷被引量：9
- 2011年
- 基于天然磁铁矿对砷的选择性吸附作用,建立了以天然磁铁矿为除砷吸附剂、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定饮用水中砷的方法。考察了吸附剂用量、溶液酸度、吸附时间、竞争共存离子等因素对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附效率的影响。结果表明,在pH5时,选取0.5g天然磁铁矿,振荡48h后,吸附反应基本达到平衡,此时可定量分析吸附样品中的砷含量。本方法检出限为0.039μg/L,对样品检测的相对标准偏差为0.738%(n=8)。用本方法对已知砷浓度的模拟天然水成分分析标准物质(GBW08605)进行测定,结果在标准范围之内,加标回收率为100.7%～103.2%。本方法简便快速且易于操作,可用于天然饮用水体中砷的富集分离与测定。
- 刘春华郭华明郑伟李媛
- 关键词：电感耦合等离子体质谱砷价态
- 应用微生物除砷的研究现状及前景被引量：2
- 2009年
- 由于饮用水中的砷对人类健康的危害比原先预计的更为严重，包括中国、美国、西欧、日本等在内的多个国家把水中的砷作为优先控制的污染物之一，在废水排放和饮用水标准中对砷的浓度作了严格地规定，从而对除砷技术的要求越来越严格。目前，国内外许多研究者都在研究和开发新的高效除砷技术和除砷材料。微生物方法就是在这种趋势下发展起来的一项经济有效的技术。微生物除砷的主要机制包括：细菌的吸收和菌胶团的吸附、微生物催化氧化作用下铁氢氧化物的吸附以及微生物催化还原作用下共沉淀。由于氧化铁是除砷的有效吸附剂，大部分研究重点关注铁细菌在生物氧化铁的同时去除水中的砷（包括As（Ⅲ）和As（Ⅴ））；也有部分研究利用厌氧微生物将As（Ⅴ）还原为As（Ⅲ）、SO^2-4还原为S^2-、Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）后，使砷与硫和铁形成共沉降而去除。文章重点介绍了除砷微生物主要类群、除砷机理、影响因素以及微生物法除砷的优缺点。并结合我国的实际情况，提出了该领域在我国的发展方向。
- 李媛郭华明
- 关键词：共沉淀
- 水-岩相互作用研究的机遇与挑战被引量：50
- 2012年
- 简要回顾水-岩相互作用研究的历史,它基本经历了一个从水-岩相互作用,到水-岩-有机物相互作用,最后到水-岩-气-有机物-微生物相互作用研究的发展历程.近年来,除基础地质及与矿产资源有关的课题继续深入外,地下水环境演化与全球变化、含水系统中微量变价元素的迁移、转化与富集、地下水环境污染治理与修复、废物地质处置与CO2封存等,已经成为水-岩相互作用领域的研究热点.随着物理、化学、生物等领域中各种新理论和新方法的不断应用,水-岩相互作用研究面临着新的机遇和挑战,主要包括:地下水系统中生物地球化学过程研究、水-岩相互作用中微观机理与宏观地球化学过程的耦合,以及水-岩相互作用中的同位素分馏及应用等.
- 沈照理王焰新郭华明
- 关键词：地下水地质流体水文地质水文地球化学
