改良填料生物滞留池对雨水径流中磷的去除效果

针对生物滞留池在一定淹没区高度条件下同时添加碳源对P的去除效果波动较大问题,开展了生物滞留池填料改良方法的研究。通过构建3根模拟实验柱,分别填充传统填料、普通生物炭改良填料和铁改性生物炭改良填料,分析了不同生物炭改良填料生物滞留池在不同淹没区高度和不同落干期条件下对PO_4~(3-)-P的去除效果;同时,探讨了生物炭对生物滞留池填料的改良作用。研究结果表明:在淹没区高度为300 mm的条件下,铁改性生物炭改良填料生物滞留池对于PO_4~(3-)-P去除效果最好,平均去除率接近90%,而普通生物炭改良填料生物滞留池对PO_4~(3-)-P去除效果最差,平均去除率低于60%;同时,在不同落干期条件下,所有实验柱均未发生PO_4~(3-)-P淋出现象。铁改性生物炭改良填料生物滞留池在设有一定高度淹没区条件下对雨水径流中磷具有很好的去除效果,并对不同落干期变化具有较强的适应性。     

基于物质剂量效应曲线形状的联合作用分析

为探明能否从剂量效应曲线形状研究物质的联合作用,选择5种不同类型的标准物质,分别为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、氟硅唑、三氯异氰尿酸、ZnSO_4·7H_2O、CdCl_2·2.5H_2O,借助青海弧菌Q67(Vibrio-qinghaiensis sp.-Q67)微孔板生物毒性检测法和非线性毒性单位法(TU'模型)进行了标准物质及二元混合物的急性毒性检测及联合作用评价分析。二元混合物按照经典的等毒性法配置,选择EC_5、EC_(10)、EC_(15)、EC_(20)、EC_(25)、EC_(30)、EC_(35)、EC_(40)、EC_(45)、EC_(50)等浓度水平。利用最小二乘法进行单一物质剂量效应拟合获得各物质的剂量效应方程。结果表明:5种不同作用机理的标准物质按照剂量效应曲线类型分为3类;SDBS的剂量效应曲线趋势与其和Q67的作用过程相吻合;曲线类型相同的3组二元组合均表现为加和作用;不同曲线类型的7组二元组合中有5组产生了不同程度的协同或拮抗作用,产生联合作用的百分比高达71.4%,强度最高达53%;从物质的剂量效应曲线形态特征研究物质的联合作用具有可能,且工作量较小。     

城市污水处理厂初沉系统沉淀分离特性模拟

利用COMSOL软件模拟和分析了城市污水处理厂辐流式初沉系统三维流态及悬浮颗粒浓度分布状况,并探究颗粒物不同粒径(0.5×10-4m、1×10-4m、2 × 10-4m、3 × 10-4 m)、挡板不同位置(2.5 m、3.0 m、3.5 m、4.0 m)和挡板不同长度(1 m、2 m、3 m),对初沉系统沉淀效果的影响.研究结果表明:1)悬浮颗粒粒径大小对初沉系统内流场和浓度场影响较大,平均粒径愈大,相应的沉淀效果愈好;2)挡板与进水口中心的距离L和挡板长度H对系统的沉淀效果影响明显,当L=2.5 m,H=2 m时,模拟沉淀效果为最优.通过研究掌握初沉系统沉淀和分离特性,并指出可通过优化挡板的位置及长度,构建更为合理的初沉系统运行工况,对进一步指导和优化初沉系统设计革新和建造运行具有一定的实际意义.     

基于叶绿素荧光成像技术的藻毒性检测法的建立及在环境监测中的应用

应用新型大面积调制叶绿素荧光成像系统(Maxi-Imaging-PAM),以蛋白核小球藻作为指示生物,以典型的光合作用抑制剂敌草隆和莠灭净为测试物质,建立了微孔板式藻毒性检测方法,确定了实验参数对结果的影响,并将该方法应用于检测石油废水的藻毒性.结果表明,最适实验条件为:藻细胞的暴露浓度在3.45×10~6～5.28×10~6 cell·mL~(-1)范围内,暴露时间为2 h时,毒性检测最灵敏,获得的敌草隆和莠灭净的半最大效应浓度(EC_(50))分别为(4.33±0.38)μg·L~(-1)和(3.87±0.27)μg·L~(-1).将该方法成功应用于某石油废水的藻毒性检测,确定其EC_(50)值为1.03%±0.07%(稀释百分数),相当于414.96μg·L~(-1)的敌草隆的毒性.本研究建立的微孔板式藻毒性检测方法具有灵敏度高、所需样品量少、可大批量测试等优点,对毒理学发展具有重要意义.     

西安市雨水径流中重金属季节性污染特征及分析

为了探讨一年四季不同时段内城区各区域内雨水径流中重金属污染现状、变化特点、重金属之间的相关关系及污染源分析,采集了西安市几条典型城市交通干道在2013年全年的雨水径流样品,利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定其中重金属Fe、Mn、Pb、Zn、Al、Cd的含量,对雨水径流中重金属季节性变化进行了分析.结果表明,西安城区路面径流重金属污染严重,Fe超国家标准3倍,在全年中都保持较高的含量,且浓度值随人为活动密集度增大而增加;Mn、Zn在一年中呈现出:冬季>秋季>夏季>春季的趋势;Pb的浓度随着车流量的增加而增大,表现出:冬季>春季>夏季>秋季的趋势.因子分析表明,Fe、Al被同一污染源——自然污染源所影响;Zn、Cd受到人为污染源的影响较大;Mn、Pb受到交通污染源的影响较大.     

城市雨水和土壤中持久性有机污染物分析

为分析城市环境中持久性有机污染物状况,以西安市城区为研究对象,按照城市布局设置10个代表性采样点,分别采集初期雨水和地表土壤样品,采用气相色谱法(GC)测定样品中有机氯农药和多氯联苯两大类持久性有机污染物的含量.结果表明:西安城区雨水、土壤中均含有持久性有机污染物,雨水中以pp'-DDT、α-六六六、pp'-DDD、PCB169、PCB189、PCB126居多,土壤中以op'-DDT、α-六六六、pp'-DDT、PCB169、PCB189、PCB77居多;无论雨水还是土壤中,都是有机氯农药含量高于多氯联苯含量;雨水中pp'-DDT、多氯联苯PCB169平均质量浓度分别超过GB 3838-2002《地表水环境质量标准》限值的12倍、100倍,土壤中的六六六和DDT质量比尚未超过GB 15618-1995《土壤环境质量标准》一级标准.有机氯农药和多氯联苯的逸度商(fa/fa)均远小于1,西安城区POPs的迁移总趋势是由雨水向土壤表层聚集,降雨会将大气中的POPs通过淋洗等作用带到土壤表层,大气为污染物的源,土壤为其最终的汇集地.     

臭氧-混凝耦合工艺污水深度处理特性及其机制

针对传统混凝工艺对溶解性有机物去除效果有限的问题,本文利用臭氧-混凝耦合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理.与相同混凝剂投量下的预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺相比,该耦合工艺处理效果明显优于预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺的处理效果.在两种pH条件下耦合工艺对溶解性有机污染物的去除率最大,分别为37.96%和39.66%.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机制,测定了两种pH和有无混凝剂Al Cl3·6H2O存在时对臭氧衰减的影响,结果表明较高的pH和有混凝剂存在时都能够加快臭氧的分解速度.同时,选择羟基自由基(·OH)的指示剂对氯苯甲酸(p-CBA)间接计算了·OH的暴露量,结果表明耦合工艺中存在涉及·OH产生的高级氧化机制,而混凝剂可以提高臭氧化工艺中·OH的产量.当混凝剂与臭氧接触后,铝系混凝剂及其水解产物将作为催化剂促进臭氧分解为氧化能力更强的·OH,强化臭氧化效果,提高溶解性有机物的去除效率.     

基于A2/O处理工艺的生活污水的成组生物毒性评价

为了更加准确评估城市生活污水的综合生物毒性以及处理工艺对污水毒性的削减状况,本研究通过发光菌急性毒性、遗传毒性、雌激素活性检测方法对A~2/O工艺处理前后污水的毒性进行评价,同时通过斑马鱼暴露实验分析污水和回用水对水生生物内分泌干扰效应的作用模式.结果表明,污水厂进水具有较强的急性毒性、遗传毒性以及雌激素活性,水质较差.经二级生物处理后,上述毒性显著性降低,污水厂出水水质提高.但污水出水雌二醇当量为1.89 ng·L-1,仍可能会对受纳水体的水生生物产生潜在危害.浓缩2.5倍的水样导致雄性斑马鱼肝脏的卵黄原蛋白基因(vtg1)和雌激素受体基因(esr1)的表达水平显著上升,由此可以得出污水可通过干扰目的基因的表达来调控水生生物的内分泌活动.而esr1基因在肝脏的表达被抑制说明污水可能具有抗雌激素作用,同时反映进行生物毒性效应分析时应从多个组织或器官考虑,以获得比较全面的信息.     

典型生活污水处理工艺对雌激素效应的去除

针对水环境中内分泌干扰物低浓度、高风险的特点,采用酵母菌法和酶联免疫法对3个污水处理工艺流程中污水的雌激素活性和雌二醇(E2)水平进行评价.结果表明,污水厂进水的雌二醇当量(EEQ)和E2的水平分别为4.35~7.58 ng·L~(-1)和36.95~83.43 ng·L~(-1).雌激素活性和E2的去除主要发生在生物处理阶段,如氧化沟、A~2/O和A~2/O+MBR工艺,且经以上工艺处理之后,雌激素活性和E2分别降低71.10%~75.54%和75.88%~80.72%.污泥对雌激素效应具有一定的去除作用,通过吸附作用污泥的EEQ和E2的含量分别为1.84~2.43 ng·g~(-1)和8.45~12.84 ng·g~(-1).但污水厂出水仍具有较高的雌激素活性,其EEQ为1.06~2.19 ng·L~(-1),对受纳水体的水生生物具有潜在的危害.酶联免疫法与酵母菌法具有很好的一致性,并为水环境雌激素的快速筛选和评价提供了一个新方法.     

紫外线和次氯酸钠对Escherichia coli和Poliovirus的消毒作用

本研究选用大肠杆菌(Escherichia coli)和脊髓灰质炎病毒(poliovirus)分别作为典型的细菌和病毒,利用培养和定量PCR的检测技术,对比研究紫外线消毒和次氯酸钠消毒对细菌和病毒的作用特点.结果表明:脊髓灰质炎病毒比大肠杆菌更难被灭活,达到1-log所需的氯剂量分别为19.2 mg·L~(-1)·min和10.14 mg·L~(-1)·min;所需的紫外线剂量分别为6.37 m J·cm~(-2)和1.81 m J·cm~(-2).定量PCR方法检测大肠杆菌和脊髓灰质炎病毒达到1-log的核酸损伤所需的紫外线剂量和氯剂量要比培养法高出1~2数量级,紫外线消毒对脊髓灰质炎病毒的RNA损伤量明显大于对大肠杆菌的DNA损伤,病毒的单链RNA对紫外线的敏感性更强,该结果与培养法正好相反.达到1-log核酸损伤脊髓灰质炎病毒所需的紫外线剂量为135 m J·cm~(-2),大肠杆菌所需的剂量为270.3 m J·cm~(-2),核酸损伤需要更多的消毒剂量,可能由于消毒过程微生物进入活性但处于非可培养状态(VBNC),以及灭活对微生物其他分子的损伤和微生物死后核酸的持续性.