组合式水生植物净化系统对Cu、Pb和Cd的去除与生物富集特征

选取再力花、美人蕉、水烛、旱伞草、梭鱼草、慈姑、菖蒲、水葫芦和大薸9种植物作为实验植物,构建成以高效净化重金属污染水体为主要功能的组合式水生植物高效净化系统(人工湿地+生态浮床+水生植物塘3个处理单元串联而成),研究不同处理单元中水生植物对重金属Cu、Pb和Cd的去除能力及富集特征。结果表明,该净化系统经过为期60 d的连续运行,对Cu、Pb和Cd的去除率较为稳定,可分别达到Cu 93.5%~96.1%、Pb 94.5%~95.2%和Cd 95.6%~97.4%,3种重金属出水浓度均可达到GB3838-2002Ⅲ类水排放要求;其中人工湿地单元对重金属去除贡献率最高,Cu、Pb和Cd分别为54.15%、33.61%和44.84%,其次为生态浮床处理单元,Cu、Pb和Cd的去除贡献率分别为38.61%、51.42%和38.56%,而水生植物塘主要起到深度处理作用,对Cu、Pb和Cd的去除贡献率分别为7.24%、14.97%和16.6%。9种植物在系统运行期间,生长状况良好,且重金属累积量较高,尤其是生物塘系统中的水葫芦和大薸,实验期间其重金属生物富集系数(BCF)均在200以上。所选植物不同部位对3种重金属的吸收富集能力均表现为根最强。     

底物对生物沥滤去除污泥中Cu、Zn的影响

分别以FeSO2·7H2O、单质S粉为底物,对污泥中的重金属进行生物沥滤试验.通过分析生物沥滤过程中pH、Fe2+、SO22-的变化及Cu、Zn的滤出率.探讨不同底物对重金属生物沥滤的影响.试验结果表明,以FeSO2·7H2O或单质S粉为底物.利用污泥中固有的硫杆菌可以降低污泥的pH.从而使重金属滤出.以单质S粉为底物的处理中,污泥pH最低下降到2.1;以FeSO2·7H2O为底物的处理中,pH最低下降到2.6.经14 d的生物沥滤,以单质S粉为底物时,底物为6 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为18.8%和34.8%;以FeSO2·7H2O为底物时,底物为25 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为29.1%和36.8%.优于以单质S粉为底物的滤出效果.     

冬季生态浮床对浮游藻类数量及生物多样性的影响

为了考察生态浮床在冬季的运行效果,选择世博园区白莲泾生态浮床工程为研究对象,研究了冬季生态浮床对浮游藻类数量及生物多样性的影响。结果表明,取样期间浮游藻类生物总量逐月增加,且对照区明显高于浮床区;浮床区与对照区浮游藻类的种群结构差异明显,浮床区以硅藻门为主,而对照区以绿藻门为主。并且,小环藻与细微颤藻的优势度指数均有明显的下降。同时,浮床区的Shannon-Wiener多样性指数明显高于对照区。以上结果均证明,虽然在冬季较低温的情况下水生植物新陈代谢缓慢,但生态浮床仍会影响浮游藻类的数量及生物多样性,从而对水质净化起到一定的改善作用。     

酵母细胞对溶液中Co2+和Cd2+的生物富集

利用野生型酿酒酵母菌株及七基因缺失突变型酵母菌株,研究了不同基因型酵母株在不同的活性状态下对重金属Co2+和Cd2+的富集。结果显示,在磷酸盐缓冲液(PBS)中,酵母处于生长基本停止状态,两种酵母菌株都对Co2+和Cd2+表现出比较强的被动吸附能力,但野生型酵母的富集效率优于七基因缺失突变酵母株。说明酵母在PBS中对重金属的富集主要是依靠被动吸附机制,且与细胞的表面结构有关。在限制性培养基中,酵母的生长状态较好,野生型酵母对Co2+表现出了较好的主动富集现象,并且在暴露96 h时达到富集高峰,而七基因缺失突变酵母株中的含量随时间推移变化不大。在对Cd2+的富集过程中,七基因缺失突变型酵母表现出较野生型酵母更快速富集的效果。研究结果为利用酵母富集环境中重金属的实际应用提供了新的参考数据,提示对于不同环境下的不同毒性的重金属离子,可以采取不同的富集方法,针对性地设计应用方案。     

污泥生物炭对土壤中Pb和Cd的生物有效性的影响

以污泥为原料,在500 ℃缺氧条件下制备污泥生物炭,结合X射线能谱（EDS）、环境扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）等表征手段,分析添加污泥生物炭后污染土壤pH和Pb与Cd化学形态的变化来探究污泥生物炭对土壤中Pb、Cd的固定效果,并用盆栽方式评估添加污泥生物炭对小青菜生物量及体内重金属含量的影响。结果表明：添加污泥生物炭后,污染土壤的pH随平衡时间的延长显著升高;对于单一污染土壤和复合污染土壤,污泥生物炭对Pb和Cd均有较强的固定作用,而污泥生物炭在复合污染土壤中对Pb的固定效果优于在单一污染土壤中;添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,且能有效降低小青菜对污染土壤中Pb和Cd的吸收。     

超声波强化EDTA-Na2对土壤中Pb、Cd去除效果及形态变化的影响

通过3种洗脱方式（TE,EDTA-Na2传统洗脱方式;UE-1,超声波先作用于土壤后再加入EDTA-Na2洗脱;UE-2,超声波强化EDTA-Na2洗脱）对湖南典型矿区周边重金属复合污染农田土壤进行洗脱处理,研究了3种洗脱方式对土壤中Pb和Cd的洗脱效果及洗脱前后土壤中Pb和Cd的形态分布。结果表明：3种洗脱方式均对土壤中Pb和Cd有较好的洗脱效果,其中UE-2对土壤中Pb和Cd洗脱率均大于TE和UE-1;在作用时间为5~480 min时,UE-2对郴州土壤中Pb和Cd的洗脱率分别为43.9%~55.9%和63.6%~74.4%,对衡阳土壤中Pb和Cd的洗脱率分别为63.1%~80.9%和74.7%~86.7%,相对于传统萃取方式（TE）,UE-2洗脱方式使土壤中Pb和Cd的洗脱率提高了将近25%;与未洗脱土壤相比,UE-2洗脱方式能显著降低土壤中Pb的Fe-Mn氧化物结合态和残渣态含量,显著降低Cd的残渣态、Fe-Mn氧化物结合态和酸可提取态含量;UE-2洗脱方式能显著降低土壤中Cd的TCLP提取态含量,而使Pb的TCLP提取态含量有所增加。     

7种改性硅藻土对Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附性能对比

首次系统地研究了硅藻土经热活化、锰氧化物、Mg(OH)2改性、聚丙烯酰胺、氨丙基三乙氧基硅烷、微乳液和Cu2等7种方法改性后,在不同pH下对Cd2+、pb2+、Cu2+的吸附效果及其主要机理.在实验条件下,重金属吸附效果最佳的是锰氧化物和Mg(OH)2改性硅藻土.对于pb2+、Cu2+和Cd2+的吸附,前者的最大吸附量分别为98、84和78 mg/g,后者是79、76和91 mg/g.SEM、BET、XRD、FTIR结果显示,这2种改性硅藻土的比表面积大大增加,且拥有更多能提高其吸附性能的Si-O-H基团.Mg(OH)2改性硅藻土对Cd2+吸附等温线研究表明,其符合Langmuir等温吸附模型.提供的改性方法和实验结果,为硅藻土处理水体重金属污染提供了新的技术手段和理论依据.     

热解条件对硫酸钙/污泥基生物炭中Pb、Ni形态分布及生态风险的影响

以污泥为原料,硫酸钙为添加剂,采用热解法制备了硫酸钙/污泥基生物炭,考察了硫酸钙添加量、热解温度、升温速率及保温时间对生物炭中Pb、Ni形态分布的影响,并利用生态风险评价指数(RAC)对优化热解条件下制备的硫酸钙/污泥基生物炭中的Pb、Ni进行了生态风险评价。结果显示,优化热解条件为:硫酸钙添加量2.5%(质量分数)、热解温度750℃、升温速率2℃/min、保温时间15min。该优化热解条件下制备的硫酸钙/污泥基生物炭中的重金属Pb、Ni的生态风险分别为无风险、低风险,相对于污泥(低风险、中等风险)明显降低。     

不同热解温度污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性

采用剩余污泥为原料,分别于300、400、500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,利用X射线能谱仪（EDS）、环境扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）对其进行表征,并探究不同吸附时间,不同pH和不同Pb2+、Cd2+浓度下污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性,以期拓展污泥资源化利用途径。结果表明,准二级动力学方程能更好地描述污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附过程,约30 h达到平衡,其吸附主要受化学吸附控制。随溶液初始pH的升高,重金属的吸附量呈先增高后降低趋势,在pH 4.5时对Pb2+的吸附量最大,而Cd2+在pH 6.5时最大。在25℃时,低温热解制备的污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附量为RC500 > RC400 > RC300,RC500的饱和吸附量分别为Pb2+（14.39 mg·g-1）>Cd2+（1.45 mg·g-1）,污泥生物炭对重金属离子的吸附量与其水合离子半径呈负相关。     

椰纤维生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附

为了研究不同裂解温度制备的椰衣生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能差异及其机理,并为制备高效吸附生物炭提供依据,采用Langmuir和Freundlich模型拟合分析了300、500和700℃ 3个裂解温度下制备的椰衣生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的等温吸附曲线,使用元素分析仪、Boehm 滴定法、扫描电子显微镜等研究了不同温度制备的生物炭的组成与理化性质。结果表明,Langmuir模型和Freundlich模型都能较好地拟合生物炭对这些重金属的吸附,提高生物炭的制备温度可增加其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量,同时降低其对As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附量;制炭温度升高引起的生物炭C含量、灰分含量、pH、CEC的升高和生物炭表面积增大是导致其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量增大的主要原因。而随着制炭温度的上升,O、H元素含量下降引起的碱性官能团的增加,和羟基和酚羟基官能团的减少是生物炭对As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)吸附量下降的主要因素。     

不同季节大型生态净化工程对原水氮素净化效果

为了分析大型生态净化工程在不同季节对水体氮素削减效果,对中国目前规模最大的饮用水源地生态净化工程——盐龙湖进行了研究。原水经生态净化工程后,氮素含量下降明显,春夏秋冬四季NH4+-N去除率分别为:69%、88%、80%和74%;TN去除率分别为25%、78%、60%和27%。各处理单元在不同季节削氮效果都发挥着重要作用,其中挺水植物净化区和沉水植物净化区是整个生态净化工程的核心单元,加强对水生植物的管理,是提升氮素去除率的关键。     

复合人工湿地对陆基水产养殖废水中氮磷的净化及其微生物群落特征

高密度陆基水产养殖外排废水中的氮(N)、磷(P)浓度往往远高于传统的塘库养殖而对周边环境带来更大的压力。为探究复合人工湿地系统对陆基水产养殖外排废水中N、P的净化效果及其微生物群落特征,本文以“高效生态浮床单元-垂直流人工湿地单元-沉水植物池单元”三级不同类型湿地单元构成的复合人工湿地系统为研究对象,研究不同干湿交替时间下该系统对模拟高密度陆基水产养殖外排废水中N、P的净化效果,并揭示系统内各湿地单元植物根系和填料中微生物群落的结构特征。结果表明,复合人工湿地系统在不同干湿交替时间下对NO₃⁻-N、NO₂⁻-N、NH₄⁺-N、TN、TP的平均去除率分别为99.04%~99.43%、98.72%~100%、93.89%~95.26%、92.23%~98.60%、56.85%~77.50%。各湿地单元植物中不同类型植物分析结果表明,高效生态浮床单元中巨菌草的根系活力、POD酶活性、生物量均明显优于垂直流人工湿地单元中的美人蕉和沉水植物池单元中的狐尾藻(P<0.05),且植物中N、P含量呈现沿流向逐级减少的趋势,与各湿地单元排水中的污染物浓度所呈现的逐级降低的规律相一致。各湿地单元N、P去除途径的分析结果表明,一级单元微生物作用(74.42%)和一级、二级单元填料吸附 (13.05%和38.70%) 分别是N和P元素的主要归趋途径。各湿地单元植物根系和填料中微生物群落分析结果表明,植物根系及填料微生物的共同优势菌门主要有Proteobacteria、Chloroflexi、Actinobacteria、Bacteroidetes。属水平上各级湿地单元存在的优势菌属存在明显差异,其中生态浮床单元优势菌属相对丰度最高,主要有Chloronema、unclassified_p__Chloroflexi、Candidatus_Competibacter等。基于FAPROTAX数据库功能预测结果表明,各湿地单元植物根系和填料中化能异养型(12.43%~27.19%)和好氧化能异养型(10.11%~26.46%)细菌功能群占优势,且氮循环相关功能的发现表明细菌在复合人工湿地系统除氮过程中起着关键作用。以上结果说明,经不同类型湿地单元功能菌群与湿地植物的协同作用,可使该系统对高密度陆基水产养殖外排废水中的特征污染物N、P具有较好的生态净化效果。     

2种人工湿地的水力停留时间及净化效果

以复合垂直流人工湿地(IVCW)和水平潜流人工湿地(HSCW)为研究对象,研究了2种湿地运行的季节性最佳水力停留时间(HRT)参数,并监测了2种湿地在最佳HRT参数下运行时对污水的净化效果。结果显示:(1)在IVCW中,最佳HRT在春、秋季为8～10 h;夏季为6 h;冬季为12 h。在HSCW中,最佳HRT在春、秋季为10～12 h;夏季为6～8h;冬季为24～36 h。(2)2种湿地对COD的去除率均无显著的季节性差异;湿地进水中NH4+-N/TN比值与TN去除率显著负相关;不同季节下IVCW对TN的去除效果均高于HSCW。(3)水温对TN、TP去除率的影响在IVCW中比HSCW中的明显;水温高时,2种湿地中的TN去除率较高,IVCW中的TP去除率也较高,但HSCW中的TP去除率则较低,它们间均未达到显著的相关性。     

复合人工湿地对水源地库区水质净化效果分析

宁波皎口水库是水源地,皎口复合人工湿地位于皎口水库的进水口,采用多种水流方式复合,对提高水库水质及保障饮用水安全具有积极的作用。为了探明人工湿地在微污染地区的应用价值,对人工湿地水源地水质净化效能进行了研究。在1年的监测调查调查中,研究探讨了复合人工湿地及其不同模块在不同季节的净化效果。结果表明,该人工湿地对总氮和总磷的平均去除率分别可达到为34.7%和42.6%,对COD和TOC的平均去除率可达到28.5%和21.6%。COD、NH₄⁺-N和总磷出水平均浓度分别为2.193、0.215和0.021 mg/L,均达到 《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅱ类水质标准。在比较不同模块去除效果方面,提出了具有填料的生态滤池更有利于磷的去除,而对于氮、有机物等营养元素,复合多级强化生物膜系统及营养盐集约式植物资源化系统则有较好的去除效果。     

潜流人工湿地去除毒死蜱、双酚A、4-壬基酚

为研究潜流人工湿地对毒死蜱、BPA及4-NP的去除效果,选取宽叶香蒲、芦苇、花叶香蒲及小香蒲4种湿地植物,通过SPE-HPLC测定进出水中3种污染物的浓度,计算4种植物潜流人工湿地对3种污染物的去除效率。结果表明,水力停留时间3 d,4组植物对毒死蜱、BPA和4-NP去除率均高于60%,各植物组对毒死蜱和4-NP的去除效果之间无显著性差异,宽叶香蒲对BPA的去除率为82.66%,显著高于其余3种植物组62.96%~69.63%。在静态条件下,毒死蜱、BPA和4-NP在模拟系统内降解过程符合一级降解动力学方程,降解方程分别为：c=124.63exp（-t/25.393）+3.7618 ①,c=316.61exp（-t/34.955）+0.56475 ②,c=168.91exp（-t/17.061）+12.133 ③（c,剩余浓度,μg/L;t,停留时间,h）,半衰期分别为18、21和11 h。     

人工湿地组合工艺对太湖三山岛农村生活污水的脱氮效果

针对太湖三山岛农村生活污水分布面广而分散和水质水量不稳定,以及三级处理费用高等问题,提出了人工湿地组合工艺。以设计规模为1 000 m3/d、处理生活污水的工艺系统为对象,探讨了氮元素在系统中的去除效果、途径及其一级去除速率常数。结果表明,该工艺对NH4+-N去除效果较好,出水NH4+-N平均达到地表水Ⅲ类,TN平均接近地表水Ⅴ类;潜流人工湿地、好氧生态塘C、兼性生态塘A和表流人工湿地D对氮的去除量分别占组合工艺去除总量的52.05%、18.65%、16.65%和12.65%;组合工艺对NH4+-N和TN的平均一级去除速率常数分比别为（14.47±2.01）和（25.91±4.99）m/a。     

厌氧/生物滤池/潜流人工湿地组合工艺处理农村生活污水效果评估

采用"厌氧/生物滤池/潜流人工湿地"组合工艺处理农村生活污水,系统稳定后表现出良好的净污效能,其中TSS、COD和NH4+-N的去除效率分别为97.7%、89.6%和63.3%,但对TN和TP的处理效果相对偏低,仅为26.7%和32.4%。组合工艺中,厌氧池、生物滤池和人工湿地对TSS去除的贡献率分别为35.7%、9.8%和52.1%,对COD去除的贡献分别为22.4%、33.8%和31.3%,对TN去除的贡献5.4%、0.0%和22.0%。生物滤池主要表现为COD和NH4+-N的强化处理,而人工湿地则能有效去除TSS、TP及TN。因此,在保持工艺不变的情况下,需优化工艺运行参数,保持碳源供给与微生物脱氮除磷之间的平衡。     

Genotypic variations in the accumulation of Cd, Cu, Pb and Zn exhibited by six commonly grown vegetables

Metal contaminants in garden and allotment soils could possibly affect human health through a variety of pathways. This study focused on the potential pathway of consumption of vegetables grown on contaminated soil. Five cultivars each of six common vegetables were grown in a control and in a soil spiked with Cd, Cu, Pb and Zn. Highly significant differences in metal content were evident between cultivars of a number of vegetables for several of the contaminants. Carrot and pea cultivars exhibited significant differences in accumulated concentrations of Cd and Cu with carrot cultivars also exhibiting significant differences in Zn. Distinctive differences were also identified when comparing one vegetable to another, legumes (Leguminosae) tending to be low accumulators, root vegetables (Umbelliferae and Liliaceae) tending to be moderate accumulators and leafy vegetables (Compositae and Chenopodiaceae) being high accumulators.