溶液特性及共存物对纳滤膜去除水中全氟辛酸的影响

利用聚酰胺复合纳滤(NF)膜去除水中的持久性有机污染物—全氟辛酸(PFOA),分别研究了PFOA浓度、溶液离子强度、pH值、典型大分子有机物—牛血清蛋白(BSA)以及BSA与Na+共存对PFOA截留率的影响.结果表明,在0.8MPa下过滤24h,随着PFOA浓度增大,PFOA截留率提高;溶液离子强度、pH值越高,PFO...     

温带典型草原土壤总有机碳及溶解性有机碳对模拟氮沉降的响应

2008年5月～2011年10月,以内蒙古温带典型草原为研究对象,利用小区模拟控制试验,设置对照[0 g·(m2·a)-1]、低氮[5 g·(m2·a)-1]、中氮[10 g·(m2·a)-1]、高氮[20 g·(m2·a)-1]这4个净氮输入量处理,模拟研究了大气氮沉降水平变化对土壤总有机碳(TOC)以及溶解性有机碳(DOC)含量、年际变化及其垂直分布格局的影响,并分析了两者之间的关系.结果表明,除个别年份外,土壤TOC与DOC含量均随土壤深度增加而递减,4 a的连续施氮并未改变土壤TOC与DOC的垂直分布规律,但施氮降低了土壤TOC的垂直变异,增加了土壤DOC的垂直变异;施氮4 a对于草地表层0～20 cm土壤TOC与DOC含量的变化并未表现出显著影响(P>0.05).不同氮输入水平处理0～20 cm土层有机碳密度在3.9～5.6 kg·m-2之间变动,试验前两年不同氮处理0～20 cm土壤有机碳密度均低于对照或与对照接近,试验后两年,施氮对土壤总有机碳密度逐渐呈现出一定的促进作用,但与对照的差异仍不显著(P>0.05);不同处理0～20 cm土层DOC/TOC约为0.32%～1.09%,氮输入增加普遍降低了DOC在整个TOC中所占的比例;草地土壤TOC与DOC的变化呈显著正相关(P<0.01).不同处理草地土壤DOC随时间的变异均远大于TOC,与TOC相比,草地土壤DOC的变化更为迅速,是研究草地土壤碳库对氮沉降变化响应的重要敏感性指标.     

活性炭-纳滤膜工艺去除饮用水中总有机碳和Ames致突变物

分别以地表水和地下水为水源的水厂出水为研究对象 ,探讨活性炭 纳滤膜工艺对饮用水中总有机碳和Ames致突变物的去除效果及机理 .结果表明 ,活性炭的吸附作用受其本身性质和有机物特性影响较大 ,去除能力有限 ,但它可作为纳滤的预处理 ,确保膜进水符合要求 ;纳滤则可将水中总有机碳和Ames致突变物大部分去除 ,使TA₉₈及TA₁₀₀菌株在各试验剂量下的MR值均小于 2 ,Ames试验结果均完全呈阴性 ,确保了饮用水的安全性 .两者的组合是获得优质饮用水的有效处理工艺 .     

秸秆连续还田配施化肥对稻-油轮作土壤碳库及作物产量的影响

依据田间连续7 a秸秆还田定位试验,探讨秸秆还田配施化肥对巢湖地区农田土壤剖面（0~20、20~50和50~80 cm）的土壤总有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）、颗粒有机碳（POC）、活性有机碳（LOC）、碳库管理指数（CPMI）和作物产量的影响.试验设置无秸秆还田+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF1）和秸秆还田+80%常规施肥（SF2）这4个处理,分析不同土层土壤总有机碳和组分含量、CPMI和油菜-水稻产量的变化规律.结果表明,以CK为参考,常规施肥和秸秆还田配施化肥均提高了垂直剖面土壤总有机碳和组分的含量,且不同土层土壤总有机碳和组分的含量随土层深度增加而逐渐降低.在0~20 cm土层,与F处理相比,SF1和SF2处理显著提高TOC、DOC、POC和LOC的含量,增幅分别为：14.23%~28.97%、7.86%~27.01%、16.46%~24.24%和5.89%~6.64%（P<0.05）;在20~50 cm土层,SF1较F处理的TOC和LOC的含量显著增加9.43%和8.34%（P<0.05）,SF2较F处理的DOC和POC的含量显著增加17.51%和65.83%（P<0.05）;在50~80 cm土层,各处理间土壤总有机碳和组分的含量均无显著差异.秸秆还田配施化肥对土壤碳库管理指数影响显著,SF1较F处理显著提高0~50 cm土层的CPMI,而F处理的CPMI在50~80 cm土层最大,但各处理间均无显著差异.秸秆还田配施化肥对作物产量具有显著提升作用,且SF1处理的产量最高,SF1较F处理的水稻、油菜和周年产量分别显著增加6.19%、7.67%和6.54%（P<0.05）.总的来说,稻-油轮作模式下秸秆还田配施化肥对提高巢湖地区土壤碳库、土壤肥力和作物产量具有重要意义.     

施用生物炭对土壤呼吸以及土壤有机碳组分的影响

为确定生物炭对土壤呼吸速率以及土壤碳组分的影响,采用田间小区试验,以苹果果树枝条生物炭为试验材料,研究了添加0、20、40、60、80 t/hm2的苹果果树枝条生物炭后,小麦生态系统呼吸（R_e）、土壤呼吸（R_s）、植物呼吸（R_p）、土壤TOC（总有机碳）、土壤POC（颗粒有机碳）、WSOC（土壤水溶性有机碳）和土壤AOC（易氧化有机碳）的变化以及各指标之间的相关性.结果表明,添加生物炭显著提高了小麦生态系统呼吸速率、土壤呼吸速率和植物呼吸速率,与对照相比分别增加了9.98%~27.57%、9.33%~19.47%和10.18%~30.14%,并且生物炭施用量为20和40 t/hm2时土壤呼吸速率显著高于其他两个处理,而对于小麦生态系统呼吸速率和植物呼吸速率来说,施用40 t/hm2生物炭时其值最高.对于土壤碳组分,施用生物炭显著提高了0~20 cm土层中土壤w（TOC）、w（POC）和w（AOC）,并且土壤w（TOC）和w（POC）与生物炭施用量呈极显著正相关.对于WSOC而言,当生物炭施用量高于40 t/hm2时其值显著降低,与对照相比,0~10、>10~20和>20~30 cm三个土层中w（WSOC）分别降低了21.82%~28.37%、35.88%~36.58%和32.28%~44.07%.研究显示,适量施用生物炭能够提高土壤w（TOC）、w（POC）和w（AOC）而降低了w（WSOC）,但同时也增加了小麦生态系统呼吸速率.      

闽江口围垦养殖对沉积物有机碳组分及其矿化的影响

研究滨海湿地围垦养殖后沉积物有机碳库的动态变化,对科学评估沿海滩涂湿地开发利用对碳库的影响具有重要意义.以闽江口鳝鱼滩湿地为研究区,采集不同围垦年限(3 a和15 a)养殖塘和短叶茳芏(Cyperus malaccensis)(养殖塘围垦前主要土著植被)湿地沉积物,测定其总有机碳(TOC)、有机碳组分(微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(WSOC))及有机碳矿化特征,并基于时空互代法,分析了围垦养殖对沉积物TOC、有机碳组分及矿化的影响.结果表明:围垦养殖3 a,沉积物TOC和WSOC含量总体上没有显著变化,但围垦15a,表层(0~10 cm)沉积物TOC和WSOC含量显著增加,其增加比例分别约为68.36%和68.01%;围垦养殖后,沉积物MBC没有显著变化,EOC含量则有所降低,围垦15 a后表层沉积物EOC含量约降低37.35%.围垦养殖后表层沉积物有机碳矿化速率和累积矿化量均高于短叶茳芏湿地,而亚表层(10~20 cm)沉积物矿化速率差异不显著,且表层累积矿化量高于亚表层.养殖塘沉积物TOC及有机碳组分受长期水淹和饵料添加等管理方式的影响,同时受黏粒、TN和TP等理化性质的间接影响,进一步影响沉积物矿化速率、累积矿化量和潜在矿化量(C0).上述结果预示着滨海湿地围垦养殖在一定程度上增加了沉积物有机碳的蓄积,同时也促进了有机碳矿化.     

尕海湿地植被退化过程中有机碳及相关土壤酶活性变化特征

以青藏高原东缘尕海湿地不同植被退化程度样地为研究对象,采用定位研究与室内试验相结合的方法,研究植被退化过程对土壤有机碳和土壤酶活性的影响。结果表明：植被退化显著影响土壤有机碳含量和土壤酶活性,降低了土壤有机碳的含量和酶促反应效率,且这种影响随土层深度变化有所不同。四种植被退化阶段有机碳含量和酶活性均值总体上（0~100 cm）表现为未退化>轻度退化>中度退化>重度退化。不同土层中,20~40 cm土层的有机碳含量中度退化>轻度退化;0~10 cm土层中淀粉酶和纤二糖酶中度退化阶段活性值较高;20~100 cm土层中蔗糖酶重度退化阶段活性值最高,纤二糖酶活性重度退化>中度退化。同一退化程度土壤有机碳含量、蔗糖酶和纤二糖酶活性随土层深度增加显著降低（P<0.05）;淀粉酶和纤维素酶活性在>40 cm土层中活性值有所上升,整体呈波动下降趋势。     

东湖沉积物中微生物量与碳、氮、磷的相关性

对武汉东湖3个采样点柱状沉积物中总氮、总磷、总有机碳及微生物量的垂向分布进行了测定,并对生源要素与微生物量之间垂向分布的相关性进行了研究.结果表明,东湖柱状沉积物中总有机碳与总氮之间存在明显的同步变化趋势,其含量随着沉积物深度的增加而不断降低,处于纳污区的1号点的各种营养盐含量均显著高于其它各点.沉积物中的有机质有着明显的双重来源,1号点含有较高的陆源有机质成分,而远离排污口部分的2号和3号点的有机质来源则以水生生物为主.微生物量在沉积物表层最高,随着沉积物深度的增加而不断下降.微生物量与有机质含量之间存在极显著的相关性,但是受有机质来源不同的影响,微生物量与总氮、总磷之间仅在远离排污口部分存在极显著相关性.     

废水处理系统中有机物分子量分布及其变化

采用超滤膜法对废水处理系统中有机物的分子量分布及其变化进行研究,分析有机物分子量分布特性及不同分子量分布区间有机物的相对含量。结果表明:厌氧、缺氧、好氧反应池出水中,小于1K分子量区间上的有机物所占比例最高。该分子量区间有机物TOC分别占总TOC的60.9%、58.5%、65.2%,UV254分别占总UV254的69.9%、67.9%、82.1%。传统工艺对小分子量有机物去除效率较低。     

淀山湖沉积物碳-氮垂直分布特征

近年来,经过一系列污染治理措施,淀山湖的营养水平持续下降,但每年仍有不同程度的蓝藻水华暴发,严重影响其作为水源地的安全性。为了进一步探讨淀山湖水质改善策略,本研究对淀山湖沉积物营养状况进行了调查研究,分析了淀山湖沉积物碳、氮分布特征及垂直变化规律,并用沉积物肥力评价了淀山湖沉积物营养程度。结果表明,淀山湖沉积物营养盐存在明显的富集作用,二十多年来沉积物碳、氮含量大幅上升,表层沉积物均属于重污染状态。空间分布上,沉积物营养盐北部高,南部低,北部样点大部分属于重污染状态,南部样点基本属于中污染状态。垂直分布上,受航道回淤与北部围网养殖影响,部分样点营养盐垂直分布规律不显著,其他样点均表现出随深度增加营养盐显著降低的趋势。除出水口D1样点外,淀山湖有机质与TN表现出显著的同源相关性,表明有机质是淀山湖内源负荷的主要来源。     

三八河河口潮滩有机碳、油类、硫化物及微生物分布特征

为了评价烟台市牟平区三八河河口潮滩中主要污染物的分布及土著微生物的修复潜力,研究了潮滩沉积物中w(TOC),w(油类),w(硫化物)和微生物的水平及垂直分布规律. 利用单因子污染指数法对污染状况进行了分析. 结果表明:各因子污染指数由大到小为有机碳(TOC)>硫化物>油类,河口区域w(TOC),w(油类)和w(硫化物)明显高于对照点,越靠近河口表层(0～≤20 cm)沉积物污染越重,说明潮滩污染主要由河流排污引起. 垂直深度上污染物主要集中在亚表层(5～≤20 cm),0～≤50 cm深度范围内w(TOC),w(油类)和w(硫化物)随深度的增加呈先增大后减小的趋势. 微生物分布规律显示,外源有机物的输入可提高沉积物中异养菌总数和呼吸强度,潮滩微生物可通过呼吸过程实现有机碳的矿化和输出,具有一定的修复潜力.      

pH值对有机物(BSA)膜污染的影响

选用BSA(牛血清蛋白)代表有机污染物,使用QCM-D技术考察了BSA在PVDF膜面的吸附行为及吸附层结构随pH值的变化特征,并采用原子力显微镜定量测定了相应pH值条件下PVDF-BSA及BSA-BSA之间作用力,结合膜污染试验,解析pH值对有机物污染膜行为的影响机理.结果发现,在BSA的等电点,PVDF-BSA及BSA-BSA之间的静电排斥力最小,导致BSA迅速吸附累积于膜面,形成密实的BSA污染层,引起超滤膜通量大幅度衰减.当pH值偏离BSA等电点后,BSA间静电排斥力的增强有效削弱了BSA在膜面的吸附量,相应BSA污染层松散度增大,膜污染减弱.在实际的水处理中,通过适当的pH值调节,针对性将超滤膜及污染物调整至带有相同电性、并增大二者所带净电荷量,是减缓超滤膜污染的有效手段.     

大亚湾藻类赤潮的TOC浓度动态分析

1999年 3月至 2 0 0 0年 6月广东大亚湾澳头先后发生拟菱形藻赤潮、日本星杆藻赤潮、原变型翼根管藻赤潮、五角多甲藻赤潮、脆根管藻赤潮。本文分析了赤潮期间TOC浓度的动态变化过程 ,并分析了TOC浓度在赤潮形成和消亡过程中与赤潮生物数量之间的变化关系。研究结果显示 :TOC浓度的大幅度波动与赤潮的生消密切相关。不同藻类赤潮过程TOC浓度的变化趋势不完全相同。     

不同粒段降尘重金属赋存与有机碳关联性分析

为评估不同粒径降尘重金属形态与有机物含量的相关性,测定山西运城市3种不同粒段降尘颗粒中不同形态As、Pb、Cd、Cr、总有机碳（TOC）及水溶性有机碳（WSOC）含量,并对重金属富集因子、生物有效性以及重金属赋存形态与有机碳含量之间的关联性进行了分析.结果表明：降尘中金属总含量呈现As > Cr > Pb > Cd,随粒径增大,富集重金属总量升高,不同粒段重金属形态区别不明显;随着粒径的减少,降尘中WSOC和TOC明显降低;降尘TOC和WSOC含量与某些形态的Pb、Cd、Cr之间具有较好的相关性,与As相关性较差;富集因子（EF）呈现Cd > As > Pb > Cr,其中Pb和Cd具有潜在的健康风险,Cr、As属于较稳定的元素.降尘颗粒来源不同,赋存有机物和重金属行为差异明显,不同粒段降尘颗粒环境风险不同.     

生物传感器BOD快速测定仪的研究进展

生化需氧量(biochemical oxygen demand,BOD)作为表征水体中种类繁多的有机污染物的集合参数,在水质评价、污染监测以及废水处理厂的运行分析等方面发挥着重要作用.然而,传统的BOD测量需要5d,费时费力,不能及时反馈相关消息.因此,研究与开发方便、快速、准确的BOD测定仪受到了国内外学者的广泛关注.此文评述了BOD生物传感器快速测定仅的组成、性能、测定条件、响应速度等方面的国内外研究现状,分析了目前BOD传感器研究与开发中存在的问题和局限,并提出了今后进一步研究的方向.     

重金属污染的稻田土中总有机碳和颗粒态碳的变化

从广东大宝山矿区横石河下游受重金属污染的水稻田采集6个土壤剖面样品,研究了土壤中总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)和POC/TOC比率的垂直分布特征,并探讨不同污染程度对土壤有机碳含量及稳定性的影响.结果表明,与轻度污染和中度污染采样点相比,在重度污染的各土层中,TOC含量显著下降,其垂直分布有显著改变.POC含量在不同土层间的变化与TOC表现出相似的规律,但差异更显著.重金属污染会影响土壤有机碳不同组分在土壤剖面上的垂直分布特征及分配比例,从而影响土壤有机碳的稳定性和可利用性.中度重金属污染使POC含量显著增高,土壤有机碳变得易于分解和损失;重度污染使TOC含量显著降低,不利于土壤有机碳的固定和积累.不同重金属对土壤有机碳稳定性的影响不同,Pb表现出与Cu、Cd的拮抗作用,Pb使有机碳稳定性增加;而Cu和Cd则相反.但多种重金属联合效应使土壤有机碳稳定性呈降低趋势.     

某微污染水源自来水厂的纳滤深度处理效果研究

采用一级四段纳滤组合工艺处理南方某微污染水源自来水厂的传统净水工艺段出水,考察了纳滤膜工艺对出水水质的提升效果.结果表明,纳滤对常规水质指标与微量有机物有较好的去除效果,对混凝沉淀池出水中TOC和UV_(254)的去除率在95%以上(出水TOC≤0.3 mg·L~(-1),UV254≤0.005 cm~(-1));对卤乙酸、三卤甲烷前体物、多环芳烃和有机氯农药的截留率分别在62%、85%、50%和95%左右,使用UMU-SOS测试的出水遗传毒性低于检出限,不同段纳滤膜对相对分子质量较大的消毒副产物前体物与有机氯农药的去除率未呈现明显差异,但对相对分子质量较小的多环芳烃去除效果呈现明显差异,表明纳滤主要依靠物理截留去除水中相对分子质量较大的有机物,对相对分子质量较小的有机物则存在较大的局限性.与之相比,水厂目前使用的双级臭氧-生物活性炭深度处理工艺对传统净水工艺出水中多环芳烃、有机氯农药、遗传毒性的去除截留率分别仅为17%、62%、80%左右,显示纳滤对微量有机物的去除效果更为理想.     

Enhancing the total organic carbon measurement efficiency for water samples containing suspended solids using alkaline and ultrasonic pretreatment methods

In this study,we investigated the effect of sample pretreatments(ultrasonication and alkaline extraction) on total organic carbon(TOC) measurements for water samples containing suspended solids(SS) of four different origins(algae,soil,sewage sludge,and leaf litter) to more clearly assess the impact of particulate organic carbon(POC) in water.The effects each of ultrasonication(power,pulse,etc.) and alkaline extraction condition(concentration,time,etc.) on the TOC recovery and precision were investigated,and the results were compared with those of a new sample pre treatment method combining both methods.Alkaline treatment(0.01 mol/L NaOH) showed higher precision than ultrasonication(100/5 on/off pulse),and notably,the differences among the measured TOC values in samples of different origins were also further reduced in the alkaline treatment.This suggests that the ultrasonic pretreatment results can be mainly attributed to the increase in POC recovery through particle size reduction,whereas the alkaline treatment results are achieved through the enhancement of POC solubilization.It is also particularly noteworthy that a higher TOC recovery of 87.6%±7.4% with a higher precision of 8.4%could be obtained using the combined method,compared to each treatment(ultrasonic:TOC recovery 34.7%,relative standard deviation 63.1%;alkaline:49.6% and 23.0%,respectively).Thus,simultaneous pretreatment with ultrasonication and alkaline extraction is expected to increase the oxidation rate of organic matter and the homogeneity of the samples,minimizing the loss of POC measurement values,and thereby improving the reliability of the TOC measurements of water samples containing SS.     

基于SOM-SVM组合分类器的涂层防护性能研究

目的为避免EIS,EN技术可能出现的问题,建立一个准确、高效的评价模型,以探究现役军用有机涂层防护性能。方法利用电化学阻抗谱(EIS)、电化学噪声(EN)技术分析了两种军车有机涂层在循环暴露试验中的腐蚀行为,提取低频阻抗模值|Z|_(0.1 Hz)与涂层噪声电阻R_n两种电化学评价参数作为自组织神经网络(SOM)的输入训练样本,同时结合支持向量机(SVM)方法建立涂层防护性能组合分类器。结果将涂层失效过程自适应地分为涂层防护性能良好、防护性能下降、基本失效三个阶段。结论所建立的SOM-SVM组合分类器对于辅助分析涂层防护性能具有可行性。     

Effects of protein properties on ultrafiltration membrane fouling performance in water treatment

Protein-like substances always induce severe ultrafiltration (UF) membrane fouling. To systematically understand the effect of proteins, regenerated cellulose UF membrane (commonly used for protein separation) performance was investigated in the presence of bovine serum albumin (BSA) under various water conditions. Results showed that although trypsin enhanced the membrane flux via proteolysis, catalysis took a long time. Membrane fouling was alleviated at high solution pH and low water temperature owing to the strong electrostatic repulsion force among BSA molecules. Both Na⁺ and Ca²⁺ could increase membrane flux. However, Ca²⁺ played a bridging role between adjacent BSA molecules, whereas membrane fouling was alleviated via a hydration repulsion force with Na⁺. The order of influence on membrane fouling was as follows: Ca²⁺ concentration > Na⁺ concentration > pH > temperature > trypsin concentration. Furthermore, a polyvinylidene fluoride UF membrane experiment showed that Ca²⁺ could reduce the fouling induced by BSA. Thus, the differences in UF membrane performance will have application potential for alleviating UF membrane fouling induced by proteins during water treatment.