北京典型土壤剖面中饱和烃的组成及垂向分布特征

分析了北京地区不同环境功能区具有代表性的10个土壤剖面样品中饱和烃污染物的含量和组成特征.结果表明,不同剖面饱和烃的浓度差别明显,其变化范围为1.5～54.1 μg·g-1,其中城区(B7)、污灌农田(B9)和工业区(B10)浓度较高.所有的剖面均检出了正构烷烃、类异戊间二烯烷烃、烷基环己烷和甾、萜类等饱和烃污染物,大部分剖面中各类化合物的相对含量为正构烷烃＞类异戊间二烯烷烃＞甾萜类＞烷基环己烷,而且在表层土中正构烷烃的含量明显占优势.不同剖面中饱和烃浓度随深度增加而降低,在表层30 cm内饱和烃含量随深度增加而明显降低,40 cm以下含量基本保持恒定,且与有机碳含量的变化趋势基本一致,地球化学参数(如CPI1、CPI2、甾萜类生物标志物参数等)分析表明,城区表土(B7)主要受化石燃料污染,而其它剖面表土正构烷烃主要来源于高等植物,但也受不同程度的化石燃料及其燃烧产物的污染;剖面深部土样中正构烷烃来源与表层土不同,其来源与土壤本身或成土母岩中所含的有机质的地球化学演化有关,而甾萜类化合物和烷基环己烷与表层土中的来源可能基本相同.     

天津表层土中饱和烃污染物的组成及分布特征

分析了天津地区主要环境功能区表层土样品中烃类污染物的组成特征.结果表明,不同环境功能区表层土中均分布有多种类型的饱和烃污染物,主要包括正构烷烃,无环类异戊间二烯烷烃,单甲基支链烷烃,烷基环己烷和甾,萜类等.这些化合物在区域上分布广泛,组分变化多样.样品间正构烷烃碳数分布特征差别较大,CPI1为0.76～1.26,CPI2为1.29～7.14,CPI(wax)为0.81～3.24.aaaC_29-甾烷20S/(20R+20S)为0.45～0.72,C₃₁藿烷22S/(22S+22R)为0.54～0.62,均已达到平衡终点.类异戊间二烯烷烃和烷基环己烷的分布特征与原油相近.表明污染源较复杂,主要包括矿物油,化石燃料的不完全燃烧及天然产物的生物化学降解等,不同功能区污染源存在一定的差别.     

石油烃在土柱中的纵向迁移行为模拟

通过室内土柱模拟试验研究了石油烃在土壤剖面中的纵向迁移特点及影响因素. 结果表明,淋滤后多环芳烃(PAHs)主要富集在土柱表层,w(PAHs)随深度增加而明显降低,但不同土柱w(PAHs)降幅不同. 饱和烃类化合物组成特征表明,土柱不同深度下饱和烃化合物的组成特征与原土样有明显不同,表明这些化合物在土壤剖面上发生了迁移,但不同化合物(正构烷烃、甾萜类和烷基环己烷)纵向迁移的深度不同,说明饱和烃中不同组分化合物的迁移能力不同. 石油烃组成及质量分数随深度变化特征表明,影响石油烃在土壤中纵向迁移的因素主要有土壤总有机碳(TOC)的质量分数和原油黏度.      

河南双河油泥在生物降解过程中饱和烃污染物的组成与分布

分析了河南双河油泥在微生物降解过程中烷烃的组成与分布特征,结果表明,XT-4、F-2、C-2、A-1和AB-1菌的混合菌对饱和烃组分有好的降解效果:当饱和烃含量在60~70g/kg范围时,经过120d的降解,饱和烃降解率达到66.4%,随着降解的进行,正构烷烃分布由单峰形变成了双峰形;萜烷类抗微生物降解能力强,在本实验条件下,其组成与分布没有发生显著变化。微生物对烷烃类化合物易降解顺序为:正构烷烃>类异戊二烯烃>藿烷类,C21以前的正构烷烃>C22以后的正构烷烃,姥鲛烷>植烷,Tm>Ts,藿烷>莫烷。     

西伯利亚东部晚前寒武纪石油的饱和烃生物标志化合物

最近二十五年,在西伯利亚东部的勒拿-通古斯卡地区找到了大量由晚前寒武纪—早寒武世生油岩生成的石油。我们用气相色谱(GC)和气相色谱-质谱(GC-MS)分析了该区据推测是晚前寒武纪(文德)生油岩生成的三种石油的C_(15)+饱和烃生物标志物。我们的结果表明,这些油与西伯利亚东部和阿曼地质年代相近的石油有许多共同的特征。在三个所分析的油样中,检测到的化合物有:(1)“海相型”分布的正构烷烃;(2)中间单甲基支链烷烃;(3)链状类异戊二烯烃(姥/植<1);(4)三环和四环萜烷;(5)藿烷;(6)C_(29)规则甾烷和(7)C_(30)环上甲基化的甾烷。除4-甲基甾烷(按现有的生物化学资料,在这个年代的石油中未曾料到有这类化合物)外,所有这些化合物可认为来源于原核生物。上面这点和其他的证据如缺少重排甾烷表明,微生物是碳酸盐岩生油岩中有机质的主要贡献者。     

含油污泥石油烃在生物强化堆肥处理中降解特性研究

为提高含油污泥的生物降解效率,通过混合菌剂强化堆肥法处理含油污泥的小试试验,采用GC-MS图谱分析技术对石油烃中正构烷烃、藿烷、甾烷的降解规律进行分析.结果表明:7%的油泥经微生物强化堆肥处理49 d后降解率在85%以上.石油烃中3种系列的降解难易顺序为正构烷烃>藿烷>甾烷,从降解规律来看,微生物降油复合菌剂对高碳数正构烷烃的平均降解率（75.55%）大于对低碳数正构烷烃的平均降解率（62.98%）,说明总石油烃中降解率最大的是正构烷烃.微生物降油复合菌剂对藿烷的降解率在90%以上,其对22S-31,32,33,34-四升藿烷的降解率最高.微生物降油复合菌剂能够促进孕甾烷的转化,且对重排甾烷的降解效果较明显,对甾烷类化合物中4-甲基-24-乙基-胆甾烷的降解效果最好.微生物降油复合菌剂对正构烷烃的奇偶碳降解优势不明显;藿烷的立体构型转化参数大于甾烷的立体构型转化参数,这也解释了藿烷的降解易于甾烷的原因.研究显示,微生物降油复合菌剂对石油烃中正构烷烃、藿烷、甾烷的降解效果均较好.      

苏丹M盆地原油地球化学特征与母质的沉积环境探讨

通过对苏丹M盆地萨加隆起带的原油地球化学特征分析 ,探讨了生成原油的烃源岩的母质的沉积环境。该带原油主要有两种类型 ,一种是正常原油 ,另一种是生物降解油。原油的地球化学特征表明 :正常原油具有较高的饱和烃含量 ,生物降解原油饱和烃含量低 ,非烃含量高 ;碳同位素表明为典型的湖相Ⅰ Ⅱ有机质生成的原油 ;原油饱和烃具有较低的异戊二稀烃 ,Pr/Ph一般在 1.5左右 ,表现为弱的姥鲛烷优势 ,具有较完整的重排甾烷和新藿烷系列 ,γ蜡烷含量较低 ;重排甾烷含量高 ,C2 7、C2 8、C2 9甾烷呈“V”字型分布 ,具有较丰富的4 甲基甾烷。原油地球化学指标显示主要的烃源岩为弱氧化—弱还原、淡水—微咸水的沉积环境 ,有机质为水生生物和细菌改造的陆源有机质的混合输入 ,为一种以生油为主生气较少的母质类型。     

用分子地球化学方法监测青岛海藻中痕量的油品污染

两种海藻采自山东青岛太平角及汇泉角,在研究其化学组成的过程中发现,抽提物饱和烃馏份中的生物标志化合物面貌具有成熟原油的特征,它们的成熟度参数C29甾20S/(20S 20R)值达0.51,细菌生源的藿烷类化合物m/z191的强度,比生源为藻类等有机质的甾烷类化合物m/z217的强度高出约—个数量级,并且存在成岩过程的热演化产物重排甾烷,这些都不是所分析的两种现代生物藻所应具有的生物标志物面貌,而是某一种成熟原油的面貌。经将样品加热模拟实验后,进一步证实山东省青岛太平角及汇泉角的海藻可能已遭现代油品的痕量污染。     

渤海湾和黄河口外表层海水中正构烷烃的组成、分布及来源

以渤海湾海域及黄河口外海域为研究区,采用GC/MS检测手段对两海域表层海水中溶解态有机质(0.7μm)及颗粒态有机质(0.7μm)的正构烷烃组分进行定性和定量分析,并分析其主要组成、分布、来源及输入方式,从而对正构烷烃类污染状况进行初步评价。定量分析的结果表明,渤海湾海域表层海水中正构烷烃含量为1570.9~1950.4 ng/L,黄河口外海域为353.1~672.7 ng/L;通过对研究区域表层海水中正构烷烃组成特征的分析得出,其主要来源是陆源高等植物、石油类产品和化石燃料燃烧产物,藻类对其贡献不能忽视;研究还表明,正构烷烃在溶解态和颗粒态有机质中分布是不同的,而且呈现某种规律。     

短期风化对溢油组成的影响

采用实验室内的溢油模拟实验,从分子级水平揭示短期风化作用对溢油组成的影响。研究表明,该原油的风化损失主要发生在最初的24 h,且以饱和烃组分的损失为主;正构烷烃的分布形态中C数大于18的部分基本不受短期风化作用的影响;大多数的多环芳烃指标都明显受风化作用的影响;相对含量较低以及共溢出的存在是影响甾萜类生标化合物准确定量的两个主要因素。研究结果可为溢油源鉴定指标的选择提供实验依据。     

石臼漾湿地冬季有机质的可生化性

在冬季,石臼漾构筑根孔湿地对有机质的去除率不高.若设想这只是一个表观现象,实际上湿地在冬季能够有效地去除水体中难降解有机质,但释放部分易生化的有机物质.为了验证这一假设,研究了冬季石臼漾湿地岸边带和植物床-沟壕系统中有机质可生化性的空间分布.结果表明:湿地内部其有机质可生化性r(BOD₅/COD_Cr)为0.26~0.84,80%数据高于可生化性下限值(0.30),远超过源水(0.0999).经过湿地净化,水体中有机质的性质发生了显著的变化.湿地内部其r(COD_Cr/TOC)比值(0.85~2.57,平均值1.90)远低于源水(5.41),大量的还原性有机物质及部分芳香族类化合物被湿地拦截和持留.这说明即使在冷季,石臼漾湿地仍对源水中的有机质具有较好的去除效果.以人工湿地生态根孔技术为核心的植物床-沟壕系统是整个湿地中水质净化特别是有机质去除的关键区域.     

垃圾填埋水溶性有机物组成、演化及络合重金属特征

采集不同填埋年限垃圾和渗滤液,提取制备水溶性有机物(DOM),采用紫外光谱、荧光光谱及1H-核磁共振,研究垃圾填埋DOM组成、演化及络合重金属特征.结果表明,填埋初期(5 a)DOM以脂肪族类物质为主,DOM中芳香族物质随填埋进行含量降低,苯环结构上的羰基、羧基和羟基等随填埋进行不断减少;填埋中后期(5 a)DOM以碳水化合物、有机胺等为主,随着填埋年限的延伸DOM中芳香性物质含量上升,苯环上羰基、羧基和羟基等官能团不断增加.填埋产生的渗滤液原液DOM中同时含有脂族类物质、碳水化合物、有机胺等,渗滤液经过厌氧-好氧和MBR处理后,碳水化合物和芳香族化合物含量相对增加,但小分子有机物和烷基链烃物质含量减少,脂肪链支链变短,分支增加.垃圾填埋DOM通过含氮和含氧官能团络合金属Zn从而影响其分布,而对其他金属的分布影响较小.     

苏北潮滩湿地不同生态带有机质来源辨析与定量估算

对苏北潮滩湿地表层沉积物以及不同生态带柱状沉积物与植被中的TOC、TN、C/N、δ¹³C和δ¹⁵N的含量进行分析,并通过不同的指标进行相互验证,探讨各测量指标的分布规律,分析不同生态带植被和沉积物间的生物地球化学作用,定量估算不同生态带有机物的来源,对比不同生态带及其植被在苏北潮滩湿地有机质富集中的作用.结果表明:TOC、TN、C/N和δ¹³C都表现出了比较明显的地带性分布特征;光滩以及光滩和互花米草过渡带内的有机质来源以海源为主,互花米草滩以陆源为主,盐蒿滩也以海源为主,互花米草对生态系统内的有机质有着重要的贡献;研究区互花米草滩、盐蒿滩和芦苇地内,每年新增的TOC、有机质和TN分别达到了6 451t、16 595t和536t;互花米草滩对TOC、有机质和TN的富集量要远大于其它几个带,在整个潮滩湿地生态系统的物质循环和交换中也发挥着不可替代的作用.     

西辽河沉积物中不同粒径微团聚体磷的解吸特征

采用平衡解吸法研究了西辽河沉积物不同粒径微团聚体磷的解吸特征.结果表明,不同粒径团聚体磷的解吸比例为黏粒(0.20)<粉粒(0.28)<细砂(0.45)<粗砂(0.93);其原因为:细粒级微团聚体中腐殖质含量远远高于粗粒级;细粒级微团聚体中有机质是通过可溶有机质与黏土矿物相互结合形成复合体而富集,在其所形成的复合体团聚结构中引起的团聚体结构不可逆形变是导致磷的解吸比例降低,解吸迟滞性指数增大的根本原因;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒级微团聚体所携载的可解吸态磷(NAP)入海后可分别为上覆水提供磷(212.93±38.60)mg/kg,(159.45±31.44)mg/kg.沉积物黏粒级和粉粒级微团聚体所携载的NAP是磷素循环的重要组成部分.     

哑铃湾网箱养殖对水环境的影响

2002-04～2003-01对哑铃湾不同网箱养殖区水质和底泥的实地监测调查和分析表明,哑铃湾网箱养殖对环境的影响主要是:①使得养殖水环境中营养盐、BOD、COD、有机质和TSS增加,尤其是PO₄^3--P和NH₃-N增加更为明显;②使得底泥沉积物中N、P、硫化物、有机质等大量富集,其中富集现象最明显的是P、硫化物和NH₄-N,其次是TN和有机质.     

兰州市排污沟污泥磁性物质来源特征及环境意义

文章通过对兰州市七里河沟、烂泥沟、大沙沟和排洪沟中污泥的低频磁化率、金属元素和粒度的测定,证明低频磁化率可以很好地评价排污沟污泥中重金属的来源特征。兰州市排污沟污泥中磁性矿物主要与还原性环境中的金属硫化物、外源道路和大气中人类活动产生的磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿及少量顺磁性矿物,以及黄土高原沙尘暴来源的贡献有关;磁性矿物具有多源性和多类型性特征。排污沟污泥中高有机质含量反映了强烈的人类活动,而人为活动输入的磁性物质是兰州市排污沟污泥中磁性矿物的主要来源。     

沙土不同粒径微团聚体对磷的富集特征

流失的水土是污染物的重要载体,为估算沙土吸附态磷流失量,采用平衡吸附法研究了沙土不同粒径微团聚体对磷的富集特征.结果表明,不同粒径微团聚体对磷的富集系数为:黏粒(3.79)＞粉粒(2.98),沙土中微团聚体对磷的富集作用比较强,其原因有三:细粒级微团聚体中腐殖质含量显著高于粗粒级;细粒级微团聚体中有机质是通过可溶有机质与黏土矿物相互结合形成复合体而富集,在复合体结构中存在孔隙填充方式磷吸附;粘粒和粉粒中的铁铝键有机矿质复合体所占比例显著高于其它粒级,在对磷吸附中发挥重要作用,其吸附机制除孔隙填充方式外,还存在铁铝氧化物及水化氧化物对磷的配位吸附.不同粒径团聚体对磷的吸附分配系数和富集系数均与腐殖质总量呈显著正相关(p＜ 0.01,r分别为0.854和0.954);西辽河流域沙土在暴雨径流中黏粒级和粉粒级冲泻质泥沙所携载的吸附态磷质量分数可分别按1269.15 mg·kg-1和997.53 mg·kg-1估算,黏粒和粉粒级微团聚体对磷的富集系数(Er)可分别按3.79和2.98计算.     

Flow characteristic and wastewater treatment performance of a pilot-scale airlift oxidation ditch

A pilot-scale airlift oxidation ditch using bubble diffuser and baffle as aerator was operated in a wastewater treatment plant (WWTP) to investigate its flow characteristic and wastewater treatment performance. Compared with the conventional oxidation ditch process, effective depth and oxygen utilization efficiency of this new process was improved by underwater aeration. Furthermore, it had a reversed velocity distribution, which decreased from the bottom to the top on vertical section. Velocity measurement showed that a velocity over 0.2 m/s at the bottom was sufficient to prevent sludge settlement during long term operation. Application of these concepts would save land area and energy consumption by about 25%–50% and 55%, respectively. In this new system, organic biodegradation and nitrification could be well achieved. Denitrification could occur steadily in the straight part by adjusting the airflow rate. An average TN removal rate of 63% was achieved with dissolved oxygen (DO) concentrations between 0.6 mg/L and 1.5 mg/L. The main pollutants in the effluent could meet the strictest discharge standard (COD<50 mg/L, NH₄ ⁺−N < 5 mg/L, and TN < 15 mg/L) in China now.     

Analyzing and quantitatively evaluating the organic matter source at different ecologic zones of tidal salt marsh,North Jiangsu Province, China

In order to explore the effect of different ecological zones and their above plants in the organic matter cycling of the whole tidal salt marsh, indicators such as total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), C/N ratio, δ¹³C and δ¹⁵N of surface, core sediments, and plants of tidal salt marshes in North Jiangsu Province are analyzed. Subsequently, distribution regularities of these measurement indicators are discussed, and the biogeochemistry processes between sediments and plants are also analyzed. Lastly, the organic matter sources of different ecologic zones in tidal salt marsh are evaluated, and the organic matter accumulations in different ecologic zones induced by their plants are also compared. These results indicate that TOC, TN, C/N ratio and δ¹³C showed obvious zonal distribution. The organic matter sources are dominated by marine input in the silt flat, artemisia schrenkiana flat, and the transition zone between silt and spartina alterniflora flat, and are controlled by terrigenous input in spartina alterniflora flat. Spartina alterniflora plays an important role in the accumulation of organic matter in the whole tidal salt marshes ecosystem. In the study area, the annually increased TOC, organic matter and TN in the spartina alterniflora, artemisia schrenkiana and reed flats reach 6,451, 12,043 and 536 t, respectively. The amount of TOC, organic matter and TN accumulated in the spartina alterniflora flat is more than that in other ecological zones, which shows that the spartina alterniflora flat exert a non-replaceable effect on the material cycle and exchange in the whole tidal salt marshes ecosystem. __________ Translated from Environmental Science, 2005, 26(6): 51–56 [译自: 环境科学]     

长期施肥下浙江稻田不同颗粒组分有机碳的稳定特征

依托浙江水网地区稻田长期定位施肥试验(1996~2013年),利用固态13C核磁共振波谱技术,研究长期不同施肥措施下土壤各颗粒组分有机碳含量及其化学结构特征.结果表明,与不施肥对照(CK)相比,秸秆与化肥配施(NPKRS)、栏肥与化肥配施(NPKOM)、单施化肥(NPK)和单施栏肥(OM)处理均显著(P0.05)增加了砂粒(2~0.02 mm)、粉粒(0.02~0.002mm)和黏粒(0.002 mm)组分中有机碳含量;而单施秸秆(RS)处理仅显著增加砂粒组分有机碳含量.此外,与单施化肥处理相比,有机肥和化肥配施促进了新增有机碳在粉粒和黏粒组分的分配,更有利于新增有机碳的稳定.应用13C-NMR波谱技术进行结构表征,结果表明粉粒和黏粒组分有机碳的化学结构存在明显差异,粉粒组分烷氧碳、芳香碳的相对含量高于黏粒,而烷基碳、羰基碳的相对含量低于黏粒.长期有机肥与化肥配施下粉粒和黏粒烷基碳相对含量较单施有机肥处理分别降低9.1%~11.9%和13.7%~19.9%,烷氧碳的相对含量则分别增加2.9%~6.3%和13.4%~22.1%,表明有机肥与化肥配施处理降低了粉粒和黏粒组分有机碳的分解程度.长期单施化肥处理下粉粒和黏粒组分有机质的芳化度和疏水性低于单施有机肥处理和不施肥处理,有机质的矿化稳定性较低.长期有机肥与化肥配施,尤其是NPKOM处理,通过增加化学抗性化合物和碳水化合物的积累,并且减缓活性组分的分解提高粉粒和黏粒组分有机碳含量,是促进稻田土壤有机碳可持续积累的有效措施.