Diffusion pollution from livestock and poultry rearing in the Yangtze Delta,China

BACKGROUND: The Yangtze Delta is one of the most developed regions in China and includes Shanghai, eight cities in Jiangsu province and eight cities in Zhejiang province. Meat consumption in this region has increased with economic growth, and most of the consumed meat is produced locally. The water quality of surface waters has deteriorated in recent years. An example was the huge blue-green algae bloom in Tai Lake in late May 2007, which affected millions of people's daily drinking water. However, animal husbandry is considered to be one of the main pollution sources. METHODS: Pollutants (NH3-N, total phosphorus (TP), and total nitrogen (TN)) excreted by livestock and poultry, and the resultant COD (chemical oxygen demand) and BOD (biochemical oxygen demand), were estimated using two different methods based on different data sets. RESULTS: The number of livestock and poultry has remained stable in the Yangtze Delta over the four years from 1999 to 2002, with the average number of pigs, cattle, sheep and poultry being 21.1 M, 0.4 M, 7.7 M and 597.6 M, respectively. Pollutants in livestock and poultry excreta estimated by Method I were: 0.12 Mt NH3-N, 0.11 Mt TP and 0.29 Mt TN, resulting in COD and BOD of 1.34 Mt and 1.30 Mt, respectively, while the estimations based on Method II were: 0.18 Mt NH3-N, 0.15 Mt TP and 0.40 Mt TN, resulting in COD and BOD of 1.95 Mt and 1.80 Mt, respectively. DISCUSSION: Pollutants excreted annually by livestock and poultry in the Yangtze Delta are estimated to be: 0.17 Mt NH3-N, 0.16 Mt TP and 0.42 Mt TN, giving rise to a COD of 1.86 Mt and a BOD of 1.72 Mt. Approximately 25% of this pollution was estimated to enter water bodies, which means that the annual pollutant load is 43,700 t NH3-N, 39,400 tTP, 104,600t TN with a COD of 465,000 tand a BOD of 430,100 t. Pollutants from animal husbandry were similar in magnitude to those from industrial wastewater. Pigs produced the most pollution, followed by poultry, cattle and sheep. The pollution load from animal husbandry in the Yangtze Delta is about twice the average level of the whole of China. CONCLUSIONS: Domestic wastewater was the main pollution source in the Yangtze Delta, followed by pollution from raising livestock and poultry and from industrial wastewater. The pollution load in Shanghai and Jiaxing were the greatest, followed by 7 cities of Jiangsu province (except Suzhou) and other cities of Zhejiang province and Suzhou. Pigs and poultry produced about 90% of the total pollutants from animal husbandry. RECOMMENDATIONS AND PERSPECTIVES: The local governments, especially in Shanghai and Jiaxing, should focus their attention on the pollution produced by livestock and poulrry. Controlling pollution from pigs and poultry will have the greatest impact in this region. Control of pollution will be facilitated by the development of large-scale livestock and poultry farming units and a shift away from small scale husbandry.     

应用陶粒过滤-陶瓷膜组合对止咳糖浆制药废水深度处理的试验研究

止咳精浆制药废水经生物接触氧化一体化废水处理装置处理后,其出水中COD、BOD和氨氮等主要污染物质均不能达标排放.在实验室中采用陶粒过滤-陶瓷膜组合对经一体化处理装置处理后的制药废水进行深度处理,在陶粒柱反应器选用粒径为1～2 mm的陶粒滤料,陶瓷膜反应器选用孔径为2～3/μm陶瓷膜的条件下对水样进行测试.废水经陶粒过滤-陶瓷膜组合处理后,其BOD、COD、SS和氨氮指标均可稳定达标排放.     

黄孢原毛平革菌处理染料废水过程中细胞结构损伤效应研究

利用透射电子显微镜观察分析白腐真菌(黄孢原毛平革菌)在处理染料废水活性艳红X-3B过程中,染料和盐度对黄孢原毛平革菌的细胞结构产生的毒性作用.结果表明:活性艳红X-3B染料对黄孢原毛平革菌产生生物毒性作用,且随着染料浓度的增加,细胞受损伤程度不断加深.加入100 mg/L的染料活性艳红X-3B后,黄孢原毛平革菌菌丝细胞形态发生变化,出现质壁分离现象;染料浓度进一步加大,菌丝细胞超微结构受到损伤逐渐严重.染料废水中的盐度对黄孢原毛平革菌细胞也会造成损伤,且损伤程度随盐度增大而增大.NaCl浓度为3 g/L时,菌丝细胞发生质壁分离;而当NaCl加入量高于8 g/L时,细胞膜受损,线粒体、细胞核呈现空泡化,表现为受到不可逆的损伤.染料和盐双因子对黄孢原毛平革菌细胞的损伤效应表现为其损伤程度与单因子作用一致,且染料的影响作用占主导.     

氯苯嘧啶醇在水体中的光解机制研究

以太阳光为实验光源研究了氯苯嘧啶醇在水溶液中的光解,考察了pH、水体类型、溶解氧及卤素离子等对其光解的影响.结果表明,氯苯嘧啶醇在水溶液中的光解符合一级动力学方程,在不同水体中氯苯嘧啶醇光解的速率大小顺序为:重蒸水>水库水>湖水>池塘水;氯苯嘧啶醇光解的半衰期随着溶液pH的增大而延长,当pH为5、7、9、11时光解半衰期分别为5.00、6.86、7.45、7.53 h;3种卤素离子对氯苯嘧啶醇光解有很大的影响,均表现出强的猝灭作用,3种离子的猝灭能力的大小顺序为Ⅰ->Br->Cl-;溶解氧和三重态光猝灭剂山梨酸均对氯苯嘧啶醇在水中的光解没有影响,而三重态光敏剂丙酮则对其光解有较强的猝灭作用,表明氯苯嘧啶醇在水中的光解主要以直接光解为主,光解过程不经历三重态.     

长春秋季生物质燃烧对PM2.5中WSOC吸光性的影响

为探究长春秋季生物质燃烧对PM_(2.5)中水溶性有机碳(water-soluble organic carbon,WSOC)吸光性的影响,于2017年10～11月进行PM_(2.5)样品采集,对PM_(2.5)中碳质组分、糖类化合物和WSOC的光吸收特征参数进行分析.研究表明:长春秋季PM_(2.5)中WSOC、有机碳(organic carbon,OC)、元素碳(elemental carbon,EC)的平均浓度分别为(10.12±3.47)、(17.07±5.64)和(1.34±0.75)μg·m~(-3),二次有机碳(secondary organic carbon,SOC)对OC的平均贡献率为38.93%.长春秋季总糖浓度为(1 049.39±958.85)ng·m~(-3),其中作为生物质燃烧示踪剂的脱水糖含量(左旋葡聚糖、半乳聚糖和甘露聚糖)在总糖中占比为91.69%,糖类相关性分析结果显示生物质燃烧源为长春秋季大气中糖类物质的主要贡献源.糖类物质的相关性分析及3种脱水糖的特征比值研究显示,作为长春秋季大气主要污染源的生物质燃烧的类型是硬木和作物残渣的燃烧.长春秋季WSOC的光吸收波长指数(AAE)为5.75±1.06,单位质量吸收效率(MAE)为(1.23±0.28)m~2·g~(-1),表明生物质燃烧对WSOC吸光性具有重要影响.利用生物质燃烧特征源参数量化计算生物质燃烧对WSOC浓度的贡献达58.82%,对总WSOC光吸收的贡献达40.92%.     

岗南水库沉积物间隙水有色溶解有机物的时空分布特征及差异分析

有色可溶性有机物(CDOM)作为溶解性有机物的重要组分,影响着水体中污染物质的形态特征和迁移转化过程.本研究运用紫外-可见光谱技术(UV-vis)以及三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC),对岗南水库自入库河口到坝前主库区四季演变过程中沉积物间隙水CDOM的分布、光谱特征以及来源进行解析.结果表明,岗南水库沉积物间隙水CDOM的相对浓度a_(254)、a_(260)、a_(280)和a_(355)存在显著的季节差异,并且相对浓度大小为夏季春季秋季冬季;沉积物间隙水CDOM的E2/E3、E3/E4、E4/E6以及S_R存在显著的季节差异,呈现冬季高夏季低的特征;秋冬季的E2/E3以及E3/E4明显高于春夏季,并且秋冬季的E3/E4大部分均大于3.5,表明秋冬季沉积物间隙水CDOM具有更小的分子量和更低的腐殖化程度;三维荧光光谱通过PARAFAC解析出3种组分,分别为类酪氨酸(C1)、短波类富里酸(C2)和降解的腐殖类物质(C3),并且3种荧光组分间具有显著的正相关性(P0.001);岗南水库沉积物间隙水的CDOM总荧光强度和各荧光组分荧光强度呈现显著的季节差异,总荧光强度以及各组分的荧光强度呈现春季的最高、秋冬季次之、夏季最低的分布特征;秋冬季各个荧光组分占比不存在显著差异,春夏季各个荧光组分占比不存在显著差异,秋冬季与春夏季各个荧光组分占比存在显著差异;秋冬季沉积物间隙水CDOM生物源指数(BIX)和荧光指数(FI)均高于春夏季,表明秋冬季CDOM的自生源强于春夏季,与腐殖程度指标(HIX)的结果相吻合;PCA结合Adonis分析显示沉积物间隙水CDOM的光谱特征呈现显著的季节差异(P0.001);并且组分C1、C2、C3以及水质参数[氨氮、硝氮、亚硝氮、溶解性总氮以及溶解性总磷]均有很好的线性回归方程.综上,通过对岗南水库沉积物间隙水CDOM光谱特征进行研究,可以为分析岗南水库有机物污染特征和水质管理提供技术支持.     

长江经济带突发水污染风险分区研究

长江经济带突发水污染事件频发,对区域人群健康和生态安全造成严峻挑战.环境风险分区是环境风险管理的基础和有效工具.本研究以2015年为基准年,基于环境统计数据、DEM数据、水质监测断面数据和基础地理数据,综合考虑了水系流向、水系级别及水质等因素,以1 km×1 km的网格为基本单元,对长江经济带开展突发水污染风险分区.结果表明:①高风险区面积为3348.9 km~2,占评估区总面积的0.16%;较高风险区面积为26030.7 km~2,占比1.27%;中风险区面积为97971.1 km~2,占比4.79%;低风险区面积为1916838.7 km~2,占比93.77%;②从沿长江干流两岸分布来看,高风险区面积沿长江上游至下游呈逐渐增加趋势,主要集中分布在重庆市中部、湖北省东部、安徽省东部、江苏省中西部、浙江省北部、上海市西部等地;③从沿长江主要支流两岸分布来看,高风险区主要分布在嘉陵江南段、乌江南段、汉水东段、湘江北段、赣江北段等.研究结果可为长江经济带生态环境管理提供科学依据.     

基于LOADEST和数字滤波的水源地基流氮素输出定量方法应用实例

地表直接径流和基流均是流域非点源氮/磷养分输出的重要水文途径.科学认识和定量模拟基流氮/磷养分输出对于准确解析水源地水体非点源污染来源至关重要.基于Load Estimator模型和数字滤波算法,建立了定量水源地基流氮素输出的方法体系.以浙江省珊溪水源地的玉泉溪流域为例,利用玉泉溪2010-01—2013-12期间逐月总氮(TN)水质监测数据和逐日流量数据,展示了该方法的计算过程.结果表明,本文建立的水源地基流氮素输出定量方法结果合理,模拟精度高,决定系数和纳什系数分别为0.83和0.80;玉泉溪流域2010—2013年TN负荷量为141.21～274.68 t·a~(-1),平均208.63 t·a~(-1),年基流TN负荷量为84.39～168.68 t·a~(-1),平均127.69 t·a~(-1);基流对玉泉溪年均TN负荷量贡献率高达60%以上,流域基流养分输出对地表水体的污染应引起足够重视.     

石墨烯/聚苯胺修饰阴极对反硝化MFC性能影响

反硝化生物阴极微生物燃料电池（MFC）以电极为电子供体,在自养条件下完成硝酸盐去除过程.本研究以碳布（CC）为基底材料,分别制备获得还原氧化石墨烯修饰（rGO-CC）,聚苯胺修饰（PANI-CC）及二者复合修饰的CC电极（rGO/PANI-CC）,并考察其作为阴极材料对反硝化生物阴极MFC产电脱氮性能的影响.扫描电镜结果显示,rGO-CC和PANI-CC的碳纤维分别被片层状rGO和网状PANI覆盖,而rGO/PANI-CC表面呈现PANI在附着rGO的碳纤维上团聚的形貌,均增大了碳布的比表面积.循环伏安测试显示,rGO/PANI-CC具有最高的电化学活性.以rGO-CC,PANI-CC和rGO/PANI-CC为阴极构建MFC的产电能力分别提高了82%,24%和41%,其阴极对NO₃^--N的去除能力增强了23%,9%和13%.16S rDNA测序结果揭示修饰后电极表面微生物的多样性下降,Stappia和Pacacoccus属微生物的丰度增加.     

电解锰渣基方沸石的制备及其对Pb2+的吸附性能

以电解锰渣为原料,经过"弱酸除杂-碱融活化-室温陈化-晶化"水热合成反应体系,在分别外加铝源和硅源的条件下制备方沸石ANA-A及ANA-S,运用XRF、XRD、SEM-EDS和BET等表征手段对2种方沸石的化学组成、晶相结构、微观形貌和比表面积进行分析。结果表明:在煅烧温度750℃、合成温度180℃、水热反应时间8 h的条件下,外加铝源和硅源均可合成方沸石。进一步研究2种沸石对水溶液中Pb2+的静态吸附性能,其所合成的电解锰渣基ANA-A及ANA-S方沸石均可以很好地用Langmuir等温模型拟合,属于单分子层吸附,饱和吸附量分别为161.29,185.19 mg/g,对初始浓度为100 mg/L的Pb2+去除率分别为93.69%和95.47%,且均符合Lagergren准二级动力学模型,属于化学吸附;两者中ANA-S的吸附效果更好。