基于德尔菲法和情景分析的北京市农村生活污水处理工艺优选

针对农村生活污水处理工艺多样、适应性差、决策难等问题,在系统分析北京市农村生活污水处理工艺的基础上,结合情景分析法和德尔菲法等方法,优选农村生活污水处理工艺.研究结果表明,北京市农村生活污水采用单村或联村的治理模式,处理规模集中在50（含）～500m³·d^-1,处理工艺以MBR、AO+MBR、A²O+MBR以及人工湿地等为主,逐渐由单元生物工艺向组合工艺转变、且生态工艺得到更多应用.依据处理规模和排放标准,推荐预处理+生物/生态处理、预处理+生物/生态处理+物化处理、预处理+生物处理+生态处理+物化处理等组合工艺分别适用北京市农村生活污水处理三级排放标准、二级排放标准和一级排放标准,为农村生活污水治理工作的稳步推进提供技术支撑.     

非自由基活化过一硫酸盐氧化降解喹啉的反应机制及毒性评价

采用非自由基活化的过一硫酸盐（PMS）氧化降解水中的喹啉,考察了PMS浓度、初始pH、反应温度及水中共存物质对喹啉降解效率的影响.结果表明,非自由基活化PMS体系可以有效降解喹啉,喹啉的降解过程符合伪一级反应动力学.初始喹啉浓度为10.0 mg·L^-1、PMS浓度为4.0 mmol·L^-1、pH 为7.0、温度为25 ℃的条件下,反应150 min喹啉降解率达到95.8%. HCO₃^-、NO₃^-、SO₄^2-和腐殖酸对喹啉的降解没有影响, 高浓度Cl^-可促进喹啉的降解.淬灭实验证实,反应体系中没有SO₄^-·和·OH的生成,而存在单线态氧（¹O₂）,PMS的直接氧化是喹啉降解的主导作用机制.通过GC-MS检测了喹啉降解的中间产物,并推测了喹啉降解的可能路径.毒性实验表明,反应体系降解喹啉过程中产生了毒性更强的中间产物,而在最佳反应条件下体系可以有效脱毒.     

发酵床垫料中有机质及氮素形态变化

通过测定发酵床养猪栏内0~20、20~40 cm垫料层和40~60、60~80 cm土层样品的含水率、pH值、不同形态氮素含量以及有机质含量等指标,研究垫料中氮素形态的转变及其对下层土壤一些理化指标的影响。结果表明,随着垫料使用时间的延长,垫料含水率和有机质含量均呈现持续降低趋势;由于猪粪尿的不断排放,垫料中全氮、碱解氮和硝态氮含量逐渐增加,而铵态氮含量和pH值均呈现先上升后降低趋势。在发酵床垫料的下层土壤中有机质和氮素含量呈升高趋势,因此在发酵床养殖方式下应采取必要的防渗措施以保护深层地下水土。     

锐齿槲栎壳斗对镉的吸附效果与机理研究

以锐齿槲栎壳斗为材料,对镉进行吸附研究。结果表明:锐齿槲栎壳斗对Cd2+的吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,适宜pH值为4.0~5.0,吸附平衡时间短(10 min),吸附容量高达37.843 mg/g;壳斗充分吸附后,水体Cd2+的去除率达93%,理论残留浓度低至5.023 mg/L。物理吸附效应仅占总吸附量的2.18%;离子交换是主要吸附原因,参与交换的主要离子为Mg2+、Ca2+、K+和Na+;络合/螯合反应也是主要的吸附作用之一,参与反应的官能团主要是—COO-、—C-O、—OH、—NH。     

钝化剂对农田土壤Cd有效性及不同水稻品种吸收Cd的研究

为从源头保障农产品质量安全,做好农田土壤镉污染修复,在镉污染农田上研究施加TX土壤调理剂、NL土壤调理剂、生物炭、石灰、硅肥5种钝化剂对土壤pH、有机质、Cd有效态含量、Cd不同形态的影响,并探讨钝化剂对4个不同水稻品种的产量以及水稻各器官吸收Cd的影响,筛选降解Cd效果较优的钝化剂和籽粒吸收Cd较少的水稻品种。结果表明:与对照处理相比,施加TX、NL土壤调理剂、生物炭、石灰、硅肥处理土壤中Cd有效态含量分别降低了59.4%、29.9%、22.8%、22.4%、54.4%。施加钝化剂降低了土壤中弱酸提取态和可还原态含量,增加了可氧化态和残渣态含量。其中,TX土壤调理剂处理的弱酸提取态占比降幅最大为11.9%,残渣态占比增幅最大为15.4%。施加钝化剂可提高水稻产量和抑制水稻各器官（根、茎、籽粒）对Cd的积累,其中施加TX土壤调理剂的效果最优,淮稻5号、扬粳805、扬粳103、南粳9108的产量分别提高了14.2%、18.6%、9.2%、29.2%,籽粒中Cd含量分别显著降低了80.5%、82.8%、65.4%、55.6%。对照处理中,淮稻5号、扬粳805、扬粳103、南粳9108籽粒Cd含量分别为0.836,0.853,1.047,1.22 mg/kg。只有种植淮稻5号和扬粳805同时配施TX土壤调理剂处理,籽粒Cd含量分别为0.163,0.147 mg/kg,符合GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》。推荐淮稻5号和扬粳805品种为适应于苏中地区的重金属低积累水稻品种,再结合施用合适钝化剂可在重金属Cd中轻度污染土壤上推广应用以保障农产品安全。     

改性豆饼生物质炭对铅的吸附特性

以豆饼为前驱体制备生物炭,并对其进行KOH刻蚀改性,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、X-ray能谱仪(EDS)、多晶X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等对豆饼生物炭(SYB)和改性豆饼生物炭(SYBK)进行表征,比较SYB和SYBK对Pb~(2+)的吸附性能,并研究时间、Pb~(2+)溶液初始浓度和pH对吸附效果的影响规律。结果表明,SYBK含有更丰富的官能团,且比表面积大大增加,SYB和SYBK对Pb~(2+)的等温吸附曲线均符合Langmuir吸附模型,SYBK对Pb~(2+)的实际最大吸附量达711.0 mg·g~(-1),明显高于SYB(293.0 mg·g~(-1))。对比SYB和SYBK的XRD谱图可知,吸附过程中SYB和SYBK表面形成了碱式碳酸铅沉淀,且吸附后溶液中含有大量矿物阳离子Ca~(2+)、Mg~(2+)等。上述结果可为高效吸附环境中Pb的生物炭的修饰或改性方法的研究提供参考。     

基于经济性评价的北京市平原区农村污水治理模式优化研究

随着我国农村生活污水治理深入推进,治理模式优选逐渐成为制约村污治理成效的关键.针对农村生活污水治理模式判据缺失的现状,结合北京市农村生活污水治理背景,系统梳理北京市农村生活污水治理历程和治理现状,采用费用效益分析方法,建立基于两级临界距离的治污模式判据,以通州区潞城镇治污模式优化作为案例研究,验证治污模式判据的时效性.研究结果表明,北京市采用城镇带村（39.8%）、联村（22.5%）和单村治理模式（37.7%）,解决全市1906个村庄污水治理问题,建设规模为50~500 m³·d^-1的污水处理厂站.潞城镇案例研究表明,以户间临界距离190 m和村间临界距离4.5 km作为潞城镇治理模式判据,通过城带村、镇带村、联村和单村分别解决6、8、18和1个村庄污水治理问题.建议后续在治理模式综合评价、因地制宜、一区一策以及县域尺度统筹农村污水治理规划,实现农村治污综合效益最大化.     

水深和扰动对北运河沉积物释放的模拟研究

结合汛期河道水位上涨现状,以河流沉积物为研究对象,通过实验室水槽模拟河道的方式,分别在静置和扰动两种工况下,探索汛期降雨导致河道水位上涨对河道沉积物中污染物释放的影响.研究结果表明,在静置条件下,水深正向影响沉积物中COD_Cr的释放通量（R²=0.945）,负向影响NH₃-N释放通量（R²=0.967）.在扰动条件下,水深负向影响沉积物中硝酸盐氮的释放通量（R²=0.892）,正向影响其他污染物的释放通量.与水位0.3 m相比,水位在0.9 m时,扰动条件下沉积物中COD_Cr、TN、TP以及活性磷的平均释放通量分别提高约150.09%、63.59%、400.84%和352.28%.水位上涨会明显提升沉积物中污染物释放通量,水深对扰动条件下污染物释放更敏感.     

富营养水体浮游植物群落对新型生态浮床的响应

通过围隔水泥池模拟试验,研究了富营养化水体中浮游植物群落对新型组合型生态浮床系统净化水质的响应. 每隔2周对水体中各水质指标、浮游植物及浮游甲壳动物群落进行检测,结果显示:①3种不同覆盖率(以浮床面积计)处理下,组合型生态浮床对氮、磷的去除率表现为39%覆盖率>26%覆盖率>13%覆盖率. ②3种覆盖率下水体中的浮游植物群落结构复杂性和生物多样性指数均显著高于空白对照组,其中,26%和13%覆盖率对浮游植物生物量的抑制效果比39%覆盖率好;同时,26%覆盖率比39%覆盖率水体中的浮游植物生物多样性指数要高,群落结构更复杂,随后是13%覆盖率处理. ③浮游植物生物量的变化与浮游甲壳动物表现出明显的相反时间趋势. 尽管26%覆盖率对氮、磷的去除量不是最大,但却更利于形成较为稳定的浮游植物群落结构,促进水体生态系统的平衡与健康发展;浮游植物生物量与营养盐的显著相关性及与浮游甲壳动物的相反时间趋势显示,生态浮床对浮游植物群落的改善可能是通过营养盐的上行效应与浮游甲壳动物的下行效应等因素得以实现.      

长波紫外线对M13mp2噬菌体的致突变作用

以野生型大肠菌CSH50及mutM缺陷的大肠菌MF67为宿主,检测了长波紫外线（UVA）对M13mp2噬菌体单链DNAlacZα基因区域的致突变能力。结果显示,UVA照射可引起噬菌体lacZα基因区域的突变,在mutM缺陷的宿主中,UVA照射的致突变作用更明显。进一步研究了抗氧化剂甘露醇对UVA照射致突变作用的影响,结果显示,0.1mol/L的甘露醇可以部分拮抗UVA的致突变作用。说明UVA照射具有致突变作用,这种作用可能与DNA的氧化损伤有关