人工湿地生物沸石快速吸附-再生性能与再生机理研究

在填充生物沸石和石灰石的强化硝化模拟人工湿地中,考察了生物沸石快速吸附-再生动态平衡性能和生物沸石再生的机理.研究结果表明,生物沸石模拟人工湿地中硝化作用明显,产生的氧化态氮主要为硝氮,平均浓度为106.31 mg·L~(-1)(大于吸附去除的氨氮浓度).模拟人工湿地出水中的金属阳离子主要为Na+和Ca~(2+),30 d后Ca~(2+)浓度大于Na+浓度.生物沸石的再生是离子交换释放氨氮和微生物协同作用的结果.石灰石缓慢释放的Ca~(2+)可促进生物沸石再生,生物沸石与石灰石投加量的最佳质量比为5∶1.生物沸石再生过程中,微生物起主导作用.     

潜流湿地中蛭石填料对氮磷的去除效果研究

研究了天然蛭石与生物蛭石的氨氮吸附能力.试验结果表明:天然理论饱和吸附量为2.56 mg·g-1,天然蛭石在连续穿透试验中最大单位吸附量为1.768 mg·g-1,在给定HRT条件下生物蛭石柱1与柱2的平均吸附量分别为0.008 1 mg·g-1与0.006 4 mg·g-1.运行20 d里生物蛭石柱对氨氮的去除率一直在80%以上,结果显示仅在试验初期生物蛭石对磷有较好的去除效果.     

人工湿地中沸石对铵吸附能力的生物再生研究

利用铵吸附饱和的天然斜发沸石和沙质土壤作为基质,构建了沸石柱和芦苇、菖蒲沸石人工湿地试验系统,采用曝气供氧、自然复氧、植物根系输氧以及培养系统中基质上硝化菌群的方法,研究了铵吸附饱和的沸石在沸石柱和湿地中的生物再生过程。结果显示,沸石在湿地中再生过程符合指数模拟,在试验周期内沸石在沸石柱中再生可以用指数和线性模拟。沸石在湿地系统和沸石柱中经过1个月的再生,交换容量分别恢复到原来的60.3%～62.6%和11.8%,3个月后分别恢复到原来的94.6%～94.8%和38.4%。试验证明,沸石在湿地中再生比在沸石柱中再生效果好,交换容量恢复率高出50%～63%。根据试验结果,探讨了铵吸附饱和的沸石在人工湿地中的生物再生机理,证明了饱和沸石在湿地中生物再生的可行性。     

潜流人工湿地演变对废水中有机物、氮及磷去除的影响

众多研究表明,潜流人工湿地对污水的处理效果明显高于自由表面流型湿地,但实验研究表明潜流人工湿地因堵塞而逐渐演变为自由表面流人工湿地后,其对有机物(COD、TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果优于具有相同填料及植物的潜流人工湿地.通过实验室培养实验,以考察人工湿地演变对有机物的矿化、硝化/反硝化作用、氮及磷去除的影响.结果表明,与潜流人工湿地相比,演变后的自由表面流人工湿地对有机物的矿化率(以TOC表示)为1.82 mg·h-1,高于潜流湿地的1.49 mg·h-1;对NO3-去除率为96.8%,高于潜流湿地的58.1%;非生物脱硝去除率为40%,高于潜流湿地的28.2%;演变后对磷的吸附量(以P计)为160 mg·kg-1,高于潜流湿地的140 mg·kg-1,对磷的去除主要为填料吸附,有机物的覆盖有利于磷去除;但演变后的自由表面流人工湿地的硝化作用能力低于潜流湿地.因此,人工湿地演变对其效能有重要影响.     

薏米人工湿地根系分解及其铬元素的释放和化学形态变化

利用湿生植物薏米构建垂直流人工湿地,研究了不同浓度Cr6+(0、20、40 mg·L-1)处理对湿地植物薏米根系分解及铬元素含量和形态分布的影响,以期为研究根系中Cr的累积、形态转变及人工湿地高效处理含铬废水技术提供理论支持.结果表明:薏米根系前30 d分解快速,之后分解缓慢;20、40 mg·L-1Cr6+处理与对照相比,根系的分解速率分别降低了40.63%、55.56%.分解前期(0~45 d)根残体对Cr具有较强的吸附能力,分解后期(45~60 d)根残体吸附能力减弱,根残体的Cr含量为先升高后降低,分解60 d后根残体释放出Cr.分解过程中重金属活性较强的乙醇提取态(F1)和去离子水结合态(F2)的含量均显著降低;在分解60 d后,Cr6+胁迫下根残留体内Cr以醋酸提取态(F4)含量最高,其他形态次之;不处理Cr6+根残体内Cr以残渣态(F6)为主要优势,百分比高达76.76%.本研究表明,分解过程中根内Cr含量呈先增高后降低的趋势,Cr6+胁迫下降低了根系分解率,但没有提高Cr的生物活性.     

不同香蒲预处理方式对水平潜流人工湿地脱氮的强化效果

针对水平潜流湿地脱氮过程中后端碳源不足导致反硝化脱氮效果不佳的问题,对湿地植物香蒲采用简单处理、酸热处理和碱热处理这3种预处理,探讨香蒲在不同预处理条件下静态释放规律和反硝化特性,基于碳源稳定释放特性及反硝化特性优选碱热处理香蒲作为人工湿地实验系统补给碳源,研究其对水平潜流人工湿地脱氮的强化效果.结果表明,香蒲不同预处理方式导致乙酸释放存在差异,造成碳源静态释放量存在明显差异,3种香蒲处理方式的平均COD释放量为碱热处理(89. 57 mg·L-1)酸热处理(67. 27 mg·L-1)简单处理(54. 45 mg·L-1).碱热处理香蒲硝氮去除率为75. 2%,明显高于酸热处理(67. 2%)和简单处理(23. 5%).水平潜流人工湿地中段投加碱热处理香蒲,能明显提高湿地脱氮效果,TN平均去除率对比空白对照湿地提高30. 3%,同时系统出水COD浓度不会显著提高,还能有效提高系统对污水中磷的去除效果,除磷效果相比空白组提高33. 9%.     

阴离子交换树脂生物再生去除硝酸盐氮

阴离子交换树脂可高效去除水体中的硝酸盐,但盐水再生所产生的脱附液处理难度大.生物再生可通过反硝化作用降解吸附于树脂上硝酸盐氮,减少盐的使用,降低处理成本.本文在考察不同碳源(葡萄糖、乙酸钠、乳酸钠、甲醇)对生物再生影响的基础上,利用反硝化细菌对吸附有硝酸盐氮的阴离子交换树脂进行了生物再生研究,考察了微生物浓度和共存Na Cl对生物再生的影响.结果表明,生物再生过程由离子交换脱附过程和反硝化过程构成,整体受反硝化过程限制.微生物浓度的升高可显著降低生物再生所需时间,当微生物接种量高于0.6 g·L-1时,树脂上的硝酸盐可以在10 h内完全降解.再生体系中Na Cl可促进硝酸根的离子交换脱附,造成初始阶段溶液中硝酸盐浓度的快速升高,但生物再生仍受反硝化过程控制.当Na Cl浓度高于20 g·L-1时,反硝化生物活性被抑制,生物再生时间显著增加.而吸附生物再生多批次实验表明,生物再生后的树脂吸附量稳定于30~35 mg·g~(-1).     

生物沸石人工湿地处理分散养猪冲洗水性能

以构建的三级生物沸石人工湿地处理分散养猪冲洗水厌氧出水,考察了湿地的运行性能、污染物随时间变化以及生物沸石层ORP分布情况.结果表明,三级生物沸石人工湿地可高效地去除分散养猪冲洗水厌氧出水的COD、N和P,且耐NH_4~+-N冲击负荷.湿地水力负荷为0.047 m~3·(m~2·d)~(-1)时,COD、NH_4~+-N和TN(平均质量浓度分别为477.7、155.3和176.4mg·L~(-1))主要在湿地一区被去除,平均去除率分别为80.6%、55.3%和58.1%.生物沸石强化硝化作用明显,硝化产物主要为硝酸盐,湿地一区、二区和三区的NO_3~--N产生质量浓度分别为85.85、91.06和82.41 mg·L~(-1),一区沸石层产生的硝酸盐可被其下部砖渣层微生物利用水中剩余有机物为底物,通过反硝化途径去除.TP主要靠砖渣吸附去除,微生物的作用相对较小.三级湿地沸石层复氧效果均较好,大部分ORP值都保持在400 m V以上.     

基于生物沸石复合滤料的间歇式脱氮水处理

以粒径0.15～0.18 mm的天然沸石粉为主要原料,水泥为黏结剂,制备出粒径4～8 mm的沸石复合滤料（ZCF）.对制备的材料进行了空隙率、表观密度、强度等性能测试.优化出复合滤料中m（沸石粉）：m（水泥）=7：3,自然条件下养护15 d.利用该ZCF装填实验柱,完成硝化微生物挂膜培养,然后进行间歇式脱氮水处理动态实验,间歇式运行周期分为吸附、生物再生、淋洗共3个阶段.采用上流式进水吸附脱氮,以NH4＋-N浓度低于2 mg·L-1为出水标准,出水超标后,排空实验柱中水,鼓风生物再生,用水淋洗滤料后重复沸石吸附-生物再生循环,淋洗液单独进行反硝化处理.结果表明,在模拟实验条件下间歇式运行最佳的周期为：吸附5 d,鼓风生物再生24 h,NH4＋-N平均去除率为87.7%,TN平均去除率达51.2%.     

自动增氧型潜流人工湿地处理农村生活污水的研究

采用人工配水模拟太湖地区农村生活污水水质,利用改进的自动增氧型潜流人工湿地对其进行处理,结果表明:COD、NH4 -N、TP进水浓度分别在132.4～392.6mg·L-1、21.58～50.26mg·L-1、3.60～13.17mg·L-1范围内变化时,COD、NH4 -N、TP的去除负荷随着进水浓度的升高而增大,其最高去除负荷分别为226.38 kg·d-1·hm-2、44.40 kg·d-1·hm-2、10.44 kg·d-1·hm-2,相应的去除率为89.45%、88.93%、90.25%,且系统有较强的抗冲击负荷能力.     

森林与径流关系——一致性和复杂性

@论文综述国外近一个世纪以来在配对集水区研究方面所取得的结论,从水的自然属性出发,从森林变化对径流(年径流量、洪峰与枯水径流)的影响,径流响应的干扰临界值及水文恢复各方面探讨森林变化与径流关系的一致性与复杂性。森林变化与径流关系的一致性主要表现在由较长时间尺度表达的年径流量上。绝大多数的配对集水区的试验研究表明,采伐森林就会增加年径流量,而在荒地上造林就会减少年径流量。而由较短时间尺度表达的洪峰径流与枯水流量则呈现较大的复杂性和难预估性。综述表明,对径流特别是洪峰与枯水径流的定义及分析方法的不同也是造成森林与径流关系复杂性的重要原因。森林与径流关系的复杂性要求人们在研究及应用其关系时就必须有系统观,必须考虑植被、径流与其它过程(土壤变化、气候变化等)的相互作用。论文还认为尽管配对集水区试验作为一种研究方法为研究者提供了许多可靠的结论,但由于许多研究者只把集水区看作是“黑箱”Q从而对认识森林与径流关系的复杂性有一定的局限性。未来的研究应把配对集水区的试验与其它对过程的研究技术(同位素、GIS等技术)结合起来。     

科技与可持续发展

科学技术对生产力发展的巨大作用。不仅表现在它对生产力3个要素的渗透性影响。而且表现在它促进生产力结构的优化和系统功能的发挥，但经济发展会带来资源破坏和环境污染等负面影响。应在发挥科技作为第一生产力作用的同时，遏制其带来的负面影响，以促进可持续发展。     

砷的污染、检测与防治

在环境化学污染物中,砷是最常见、最严重的污染物之一.随着现代工农业生产的发展,砷对环境的污染日趋严重.为了更好地评价砷污染对环境和人体的影响,介绍了砷污染的来源、对人体的危害、标准的检测方法和目前砷污染治理的现状.     

土壤及果树中HCH和DDT残留及分布规律研究

采用索氏提取、弗罗里土固相微萃取小柱净化结合GC-ECD测定了苹果园土壤和果树样品中4种六六六(HCH)和4种滴滴涕(DDT)的残留量,并对果树的根、枝、叶中HCH和DDT的分布规律进行了研究。实验结果表明,土壤和果树样品中均有HCH和DDT检出。土壤样品中两类农药的含量分别在0.51～3.97ng/g和1.46～15.55ng/g之间,其中β-HCH是六六六残留的主体,滴滴涕类的含量以p,p'-DDT为最高,并且(DDE+DDD)/DDT<1表明近期果园中有新的DDT输入。果树样品中,HCH和DDT的残留量分别在0.22～2.01ng/g和0.38～6.08ng/g之间,都要低于相应土壤中有机氯农药的浓度。果树中总OCPs的含量在4.88～17.94ng/g之间,是土壤和大气中OCPs污染共同作用的结果。根部的OCPs的含量明显高于枝和叶,其分布规律为根>叶>枝,这主要取决于根、枝、叶各组织的结构以及农药的理化性质。     

Homology and phylogeny and their automated inference

The analysis of the ever-increasing amount of biological and biomedical data can be pushed forward by comparing the data within and among species. For example, an integrative analysis of data from the genome sequencing projects for various species traces the evolution of the genomes and identifies conserved and innovative parts. Here, I review the foundations and advantages of this "historical" approach and evaluate recent attempts at automating such analyses. Biological data is comparable if a common origin exists (homology), as is the case for members of a gene family originating via duplication of an ancestral gene. If the family has relatives in other species, we can assume that the ancestral gene was present in the ancestral species from which all the other species evolved. In particular, describing the relationships among the duplicated biological sequences found in the various species is often possible by a phylogeny, which is more informative than homology statements. Detecting and elaborating on common origins may answer how certain biological sequences developed, and predict what sequences are in a particular species and what their function is. Such knowledge transfer from sequences in one species to the homologous sequences of the other is based on the principle of 'my closest relative looks and behaves like I do', often referred to as 'guilt by association'. To enable knowledge transfer on a large scale, several automated 'phylogenomics pipelines' have been developed in recent years, and seven of these will be described and compared. Overall, the examples in this review demonstrate that homology and phylogeny analyses, done on a large (and automated) scale, can give insights into function in biology and biomedicine.     

伊宁市城市水系现状调查及问题与对策

以泉水来源的伊宁市城市水系,具有特有城市标志的同时对伊宁市起着重要的生态、景观、润泽作用。近年来,城市建设的快速发展给伊宁市水系带来了新的问题。文章以如何保护好伊宁市城市水系为出发点,以现场调查及相关数据为基础,对现状问题进行分析,提出了城市水系保护方面的一些建议对策。     

国内外产排污系数开发现状及其启示

通过对国外产排污系数开发应用现状的系统分析,重点研究了美国产排污系数的基本特征、开发方法和途径以及遇到的障碍,结合我国产排污系数的开发现状和存在的问题,得出了对我国该领域研究的启示:建立产排污系数开发和管理的官方常设机构,定期发布最新数据;构建国家产排污系数信息管理平台;细化行业污染源分类,完善污染物种类;深入对产排污系数开发的理论体系和技术方法的研究,建立产排污系数核算方法学.指出了产排污系数不确定性评估研究将是未来重要的研究内容.      

油气集输联合站火灾爆炸危险分析与事故后果模拟

以某联合站为例,根据油气集输联合站站场功能,将联合站划分为油气处理、储运及污水处理3个单元,对各单元发生火灾爆炸事故的可能条件进行分析,并利用DNV公司的SAFETI软件对事故后果进行模拟计算,根据事故影响范围数据,提出相应的安全措施。     

Pesticides and trace elements in cannabis: Analytical and environmental challenges and opportunities

Cannabis is increasingly used for both medicinal and recreational purposes with an estimate of over 180 million users annually. Canada has recently legalized cannabis use in October 2018, joining several states in the United States of America (e.g., Colorado, California, and Oregon) and a few other countries. A variety of cannabis products including dry flowers, edibles, and oil products are widely consumed. With high demand for cannabis products worldwide, the quality of cannabis and its related products has become a major concern for consumer safety. Various guidelines have been set by different countries to ensure the quality, safety, and efficacy of cannabis products. In general, these guidelines require control of contaminants including pesticides, toxic elements, mycotoxins, and pathogens, as well as residual solvents in regard to cannabis oil. Accordingly, appropriate analytical methods are required to determine these contaminants in cannabis products for quality control. In this review, we focus on the current analytical challenges and method development for detection of pesticides and toxic elements in cannabis to meet various guidelines.