湘中矿区不同用地类型面源Cd输出负荷的原位实验研究

受污染土壤重金属随降雨径流输出已成为河流、湖泊等水体重金属超标的主要来源之一,近年来日益受到关注.研究表明湘江中下游农田土壤重金属超标问题日益严峻,以镉超标最为严重.研究以湘中矿区Cd超标农业小流域为实验场,选取流域内水稻、旱田、荒草地这3类土地利用模式设置径流小区进行自然降雨水文过程的原位观测.结果表明,雨水pH值由春季到夏季呈升高趋势,径流水相溶解态Cd浓度呈明显的季节性差异,春季显著高于夏季,雨水pH值可显著影响土壤溶解态Cd向径流水相迁移,与径流水相溶解态Cd浓度呈负相关关系.相同降雨条件下,稻田径流水相溶解态Cd浓度显著低于旱田和荒草地,旱田与荒草地Cd面源输出负荷显著高于水稻田,由于降雨量差异,3类土地利用类型溶解态Cd面源输出负荷的季节性规律不明显.本研究可为流域尺度重金属面源输出负荷定量估算以及湘江流域水环境安全与水质预警提供数据支持和科学依据.     

活性滤料滤池气提系统影响因素研究

为了研究气量、水深和提砂管规格对活性滤料滤池提砂系统性能的影响,本实验以石英砂作为活性滤料滤池的提升介质,在恒定水头状态下,测量了不同管径下被提升的水和砂的体积和质量随压缩空气流量的变化.结果表明:随着气量的增大,提升系统的提砂量和提砂效率均呈先增大后减小的趋势;提砂管管径是最大提砂量的限制因素,但提升的砂水体积比与管径无关;相同气量条件下,单位空气提砂量与水深呈线性关系.因此,在活性滤料滤池提砂系统的设计应用过程中应选择合适的提砂管径,尽量增加浸水率,并注意控制气量以提升系统能效.     

有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金修饰电极的制备及其对邻苯二酚、对苯二酚的检测响应研究

通过化学还原的方法合成有序介孔碳负载纳米金粒子,并构筑有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金复合膜修饰玻碳电极;利用扫描电镜观察介孔碳和介孔碳复合膜的微观结构,并用循环伏安法、电化学阻抗谱表征自组装电极的过程.在此基础上用差分脉冲伏安法研究对苯二酚和邻苯二酚混合物在该电极上的电催化氧化,研制了一种基于有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金复合膜修饰电极分别检测对苯二酚和邻苯二酚的传感器.在最优的实验条件下,该传感器在对苯二酚和邻苯二酚浓度为1×10-6～8×10-4mol·L-1的范围内具有良好的线性关系,检出限分别为3×10-7mol·L-1、7×10-7mol·L-1.     

基于物质流分析的钾素流动与循环研究

我国钾矿资源匮乏,自给率低,主要的使用和流动过程集中在种植业活动中.本研究利用物质流分析方法对2009年我国种植业生产和消费过程中钾素的流动和循环过程进行了解析.结果表明,农田土壤钾素平均亏损量达到50.4 kg·hm-2,大量钾素由陆生生态系统进入水生生态系统,造成资源流失.伴随降雨径流进入水环境的钾素达231.2万t·a-1,占当年化学钾肥施用量的40.97%.生活污水排放是钾素进入水体的另一主要途径,城市和农村区域的年排放量分别为67.1万t·a-1和54.7万t·a-1,占进入水环境钾素总量的19.00%和15.50%.其中通过城市污水处理厂排放进入地表水环境中钾素为50.5万t·a-1,占城市区域排放总量的75.25%.     

漆酶的逆胶束萃取条件优化的研究

研究了生物表面活性剂逆胶束体系萃取纯化漆酶的后萃的过程.在此逆胶束体系中,表面活性剂采用一种阴离子生物表面活性剂鼠李糖脂(rhamnolipid, RL),溶剂采用异辛烷.分别考察了4种不同离子种类(NaCl, NaBr, KCl和KBr)与不同浓度、4种不同助溶剂种类(正丁醇,正己醇,正庚醇及正辛醇)与不同比例、乙醇的含量以及温度对漆酶的后萃过程的影响.结果表明,0.25mol/L KCl或0.20mol/L KBr能够得到较好的萃取效果;在四种助溶剂中,正己醇(比例为0.5)和正庚醇(比例为0.5)效果比较好;乙醇加入量为9%效果最优;最适宜温度为35℃.在上述条件下,漆酶的酶活回收率和纯化倍数分别高达90%,4.7倍.电泳分析结果进一步证实了漆酶的纯化效果较好.研究证明鼠李糖脂逆胶束萃取酶类具有广阔的应用前景.     

广州番禺区不同地类的非点源污染排放特征

在广州番禺区建设代表城市、农田、村镇、园地4类典型集水区的径流试验小区,对每个径流小区采集3场有效降雨径流以研究不同土地利用类型的非点源污染负荷输出特征。结果表明,不同土地利用类型的污染物输出浓度差别较大,TSS和COD输出浓度(EMC值)的大小排列顺序为园地>农田>村镇>城市;NH3--N为农田>城市>园地>村镇;NO3--N为城市>农田>村镇>园地;TN为农田>城市>园地>村镇;TP为农田>园地>城市>村镇。对于农田集水区,TSS和COD的输出明显受降雨的影响,而N、P污染物的输出受施肥的影响更为显著;对于城市集水区,晴天累积污染物的数量和降雨情况是决定初期径流中污染负荷的主要因素。污染负荷与径流量之间相关性显著,且颗粒物是携带污染物的重要载体。各径流小区的初始冲刷效应分析结果显示,不透水地面更易发生降雨初期冲刷;降雨强度是影响降雨径流初始冲刷的关键因素。     

蚯蚓生物标志物在土壤重金属污染评价中的应用

随着土壤重金属污染的加剧,单纯的化学分析方法已不能真实地判别出重金属是否会对环境产生不利影响,因此需要建立有效的生物评价体系来辅助评价.蚯蚓广泛分布于土壤中并处于食物链的底部,其生化指标的变化对重金属污染起到早期预警作用,已被广泛应用到土壤重金属污染评价中.本文简要概述了蚯蚓生物标志物的发展,着重阐述了几种重要的生物标志物(抗氧化酶系统、金属硫蛋白、基因表达),来评价土壤重金属污染水平及作用机理,并对未来的蚯蚓生物标志研究和发展进行展望.     

智能化海水重金属污染实时监测仪的研究

采用由白色光源发射的光束经透镜后变成平行光束,透过海水重金属污染而变色的化学试纸板反射后,照射在TCS230颜色传感器上,输出含不同色度系数的三基色电压信号,经单片机MSC1210对数据进行处理,在算法上运用改进型PB智能神经网络算法,从而提高对海水重金属污染的识别速度。利用GPRS无线传输网络技术和DAE技术,对数据无线传输和人机对话,实现了对海水重金属污染在线实时监测。实验证明,该智能化海水重金属污染实时监测仪法,虽在精度上没有分光光度法高,但它具有在线实时监测、识别速度快、仪器调整方便和适用范围广等优点。     

污水土地处理系统重塑土渗透性及混合比的确定方法

污水土地处理系统的渗透性是能否实现污水处理设计要求的关键。本文采用地下水数值模拟方法刻画了污水土地处理系统复杂的结构和边界条件,准确地得到了能够满足污水处理设计要求的污水土地处理系统的渗透系数,并通过不同砂-土混合比例的重塑土渗透试验,研究了能够满足污水处理设计要求的重塑土的砂-土混合比,以为充分利用原场地黏土资源提供依据,也为类似研究和设计提供新的思路和方法。     

基于改进LUR模型的区域土壤重金属空间分布预测

以江苏省常州市金坛区为例,借鉴传统LUR模型思路,考虑土壤重金属的源汇关系,加入土壤属性因子,构建LUR-S模型模拟预测了研究区土壤重金属含量空间分布,并与传统LUR模型及普通克里格插值模型结果进行对比,结果表明:(1)研究区土壤重金属含量受到以土地利用为主的源因子及反映重金属在土壤中赋存环境的汇因子的共同影响.就源影响因子而言,土壤Cu、Zn含量分别与2 000 m缓冲区内交通用地面积、2 000 m缓冲区内城市建设用地面积极显著相关(P0.01);就汇影响因子而言,土壤Cr、Cu、Zn含量与OM、Corg、TC、TN极显著相关(P0.01).(2)研究区土壤重金属Pb、Cr、Cu、Zn空间分布预测的LUR-S模型方程R2较传统LUR模型分别提高了0.041、0.406、0.102、0.501,精度检验R2较普通克里格插值模型分别提高了0.147 7、0.011 6、0.231 0、0.081,RMSE较普通克里格插值分别减少了2.413、0.631、1.112、2.138,表明考虑了源汇关系的LUR-S模型预测精度高于传统LUR模型和普通克里格插值模型;(3)LUR-S模型对污染较低、变异较小重金属空间分布预测的适用性较好,而对污染较高、变异较大重金属则较差.