内电解人工湿地冬季低温尾水强化脱氮机制

针对湿地冬季运行效率低、污染物去除能力差,本研究通过对比无植物湿地、普通湿地和内电解湿地冬季低水温下(3~12℃)对污水厂尾水的脱氮效能,深入分析其微生物群落结构组成,揭示内电解湿地的强化脱氮机制.结果表明,内电解湿地可以更好地利用尾水中碳源,脱氮效果优势明显,出水TN浓度维持在(9±0.29)mg·L~(-1),TN平均去除率达42.27%,比无植物湿地和普通湿地分别高出17.91%、17.33%.冬季低温条件下,内电解湿地微生物活性仍很高,荧光显色法测得微生物活性达到0.224 mg·g~(-1),分别是无植物湿地和普通湿地的2.6、3.4倍,反硝化强度分别是无植物湿地和普通湿地的2.8、3.3倍.高通量测序表明,内电解湿地基质微生物群落多样性优于无植物湿地和普通湿地.检测出的脱氮微生物主要有脱氯单胞菌、根瘤菌、生丝微菌、红杆菌,还有自养反硝化细菌产硫酸杆菌.内电解湿地在脱氮微生物总量上有明显优势,脱氮微生物占微生物总量的7.13%,分别是无植物湿地、普通物湿地的3.8、8.7倍,因而脱氮效率更高.     

1株铜绿假单胞菌对芘的降解特性及代谢途径

多环芳烃（PAHs）因其具有"三致"作用对生态系统产生潜在威胁.微生物降解是多环芳烃降解的主要途径之一,筛选出能高效降解多环芳烃的菌株是微生物修复技术的关键.本文采用富集培养的方法从多环芳烃污染的污泥中分离到1株以芘为唯一碳源的菌株LX2,经形态观察、生理生化和16S rDNA鉴定,LX2属于铜绿假单胞菌（Pseudomonas sp.LX2）.菌株在含芘浓度为50 mg·L^-1的无机盐液体培养基中培养21 d对芘的降解效率达32.1%.经GC-MS分析发现,Pseudomonas sp.LX2降解芘的中间代谢产物主要有4,5-二氢芘、2''-羟基苯丙酮、苯酚、原儿茶酚.基于鉴定的代谢产物得出芘通过"萘"和"邻苯二甲酸"两种不同的途径被铜绿假单胞菌（Pseudomonas sp.LX2）降解.     

超声-Fenton法对沼液中3种四环素类和3种磺胺类抗生素氧化去除的研究

近年来,各类抗生素被广泛用于畜禽养殖,并经动物代谢后随粪便和尿液排出体外.代谢物通过沼气工程处理后,得到的沼液又多用于灌溉,使得抗生素进入环境被农作物吸收,进而通过食物链的传递对人体产生危害,因此,沼液中抗生素的去除就显得尤为重要.本文选择畜禽养殖中使用较多的6种抗生素作为目标物质,采用超声-Fenton氧化技术进行去除.通过设置单因素实验考察了超声能量密度、H_2O_2浓度、pH值、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))对抗生素去除的影响,并利用响应曲面法研究了各个因素的交互性影响,拟合出去除抗生素的最优条件.结果表明,通过单因素试验筛选出的最佳反应条件为:pH=4,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10,超声能量密度为0.050 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为91.90%、93.65%、86.09%、87.30%、77.54%、88.21%;再经由响应曲面法进一步优化实验方案得出优化条件为:pH=3.80,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10.9,超声能量密度为0.055 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为92.04%、94.23%、88.46%,磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为87.98%、80.78%、89.58%,养分TN、TP、TK的保留率分别为99.1%、98.6%、100.2%.可见,超声-Fenton氧化法对沼液中抗生素的去除效果良好,同时又可保留其养分.响应曲面法对优化超声-Fenton氧化去除沼液中的抗生素具有实际应用价值,这为沼液中抗生素的去除提供了一条可能的途径.     

双表面活性剂修饰下纳米零价铁对水中Cr(Ⅵ)污染去除研究

为解决纳米级零价铁（nZVI）在环境中易团聚、易氧化的问题,强化其去除水中Cr（VI）的能力,选择非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和阴离子表面活性剂油酸钠（NaOA）同时对nZVI进行修饰.同时,通过对比不同pH值、材料干湿状态、初始浓度及共存离子条件下的反应效果,结合材料的XRD和XPS表征、动力学实验和25℃等温线的拟合进行机理分析.结果表明：酸性条件有利于Cr（VI）的去除;材料的干湿状态对去除效率影响较大;材料去除水中Cr（VI）可在3 h内达到反应平衡,去除效率在90%以上,实验条件下最大去除量为183.1 mg·g^-1,反应过程符合准二级动力学模型及Langmuir模型;反应过程中Cr（VI）大部分转化为Cr（Ⅲ）.     

基于FIB的北京温榆河流域粪便污染物分布特征和源解析

目前,北京市温榆河流域存在着较为严重的粪源微生物污染问题,对流域周边暴露人群的健康带来了潜在的威胁.为了明确温榆河粪便污染的分布特征及宿主来源,本研究采用传统培养法与定量聚合酶链式反应(qPCR)分别对常规粪便指示细菌(Fecal indicator bacteria, FIB),包括粪大肠菌群(Fecal Coliform, FC)、大肠杆菌(Escherichia coli, EC)与肠球菌(Enterococcus,ENT)和溯源FIB,包括不同宿主来源的特异性生物标记进行检测,并探究其相关性.研究结果表明,流域内粪源微生物污染较为严重,常规FIB浓度介于0～4.38×10~7 CFU·L~(-1)之间,溯源FIB处于1.37×10~6～4.29×10~(10) copies·L~(-1)之间.从时空分布来看,由于来水中各大支流及污水处理厂的贡献,从温榆河起点沙河闸至终点北关闸,所有的指示菌浓度呈现出大幅度的升高趋势.其中,龙道河为干流来水中粪便污染的首要地域,污水处理厂的尾水可能是清河河口及坝河处微生物污染的主要来源;降雨径流对粪源微生物含量的时空变化存在着非常显著的影响,使得FIB最高可达2个数量级的增长.微生物溯源结果显示温榆河流域内的粪源微生物来源主要为人类粪便污染,而非畜禽粪便污染,这同北京市近年来有关畜禽养殖管控密切相关.相关性分析表明,虽然FC与EC、ENT之间皆存在着统计学意义上的显著正相关性,但传统的FIB指标与拟杆菌及人源拟杆菌指标之间不存在显著相关性.本研究通过传统FIB培养和微生物溯源方法结合,明确了北京温榆河粪源污染程度及其主要来源,为北京温榆河污染防控提供了新的思路.     

Efficient adsorption of Mn(Ⅱ) by layered double hydroxides intercalated with diethylenetriaminepentaacetic acid and the mechanistic study

In this study, greatly enhanced Mn(II) adsorption was achieved by as-synthesized diethylenetriaminepentaacetate acid intercalated Mg/Al layered double hydroxides(LDHsDTPA). The adsorption capacity of LDHs-DTPA was 83.5 mg/g, which is much higher than that of LDHs-EDTA(44.4 mg/g), LDHs-Oxalate(21.6 mg/g) and LDHs(28.8 mg/g). The adsorption data of aqueous Mn(II) using LDHs-DTPA could be well described by the pseudosecond order kinetics and Langmuir isotherm model. Thermodynamics study results also showed that the adsorption process of Mn(II) by LDHs-DTPA was exothermic as indicated by the negative ΔH value. Furthermore, based on the structural, morphological and thermostable features, as well as FT-IR and XPS characterizations of LDHs-DTPA and the pristine LDHs, the adsorption mechanism of Mn(II) was proposed. The carboxyl groups of DTPA were proposed to be the main binding sites for Mn(II), and the hydroxyl groups of LDHs also played a minor role in the adsorption process. Among the three common regeneration reagents, 0.1 mol/L Na_2CO_3 was the best for reusing LDHs-DTPA in Mn(II)adsorption. Besides, the Mn(II) adsorption performance could be hindered in the presence of typical inorganic ions, especially cations. Further specific modifications of LDHs-DTPA are suggested to get more selective adsorption of Mn(II) in practical applications.     

Visible-light-driven photocatalytic inactivation of bacteriophage f2 by Cu-TiO2 nanofibers in the presence of humic acid

Pathogenic viruses in drinking water are great threats to public health. Visible-light-driven photocatalysis is a promising technology for virus inactivation. However, the existing photocatalytic antiviral research studies have mostly been carried out in single-component systems, neglecting the effect of natural organic matter, which exists widely in actual water bodies. In this paper, electrospun Cu-TiO₂ nanofibers were prepared as photocatalysts, and their photocatalytic antiviral performance in the presence of humic acid (HA) was comprehensively studied for the first time. The properties of the reaction mixture were measured during the reaction. In addition, the safety, reliability and stability of photocatalytic disinfection in the mixed system were evaluated. The results showed that the virus removal efficiency decreased with the increase of the HA concentration. The type of reaction solution, such as PBS buffer solution or water, did not affect the removal efficiency noticeably. Under acidic conditions, the electrostatic forces between photocatalysts and viruses were strengthened, leading to higher virus removal efficiency. As the reaction time went on, the pH value in the solution increased first and then tended to be stable, the conductivity remained stable, and the dissolved oxygen increased first and then decreased. The safety test showed that the concentration of Cu ions released into the solution was lower than specified by the international standards. No photoreactivation was observed, and the addition of HA significantly reduced the reutilization efficiency of the photocatalysts.     

迁安市污水收集与处理效能定量评估

污水收集与处理效能直接影响合流制排水体制下的水安全和水环境,是海绵城市建设中需要解析评估的重要内容.以迁安市为例,建立覆盖"污染源—管网关键节点—污水处理厂"的监测网络,基于同步水量、水质监测结果,定量解析生活污水污染物排放系数和污水处理系统收集与处理效能,并定位问题管段具体位置和主要问题.结果表明:①合流制小区CODCr、NH3-N排放系数分别为43. 4、13. 3 g(人·d),分流制小区CODCr、NH3-N排放系数略高,分别为53. 1、14. 5 g(人·d).②受地下水、河水入渗的双重影响,生活污水从进入市政管网后污染物质量浓度大幅下降,保守估计下入渗率约为32. 5%,合流制管网截污干管至污水处理厂地下水、河水入渗量达到了14 471 m3d,分流制干管至污水处理厂地下水入渗量约为19 777 m3d.③污水处理厂进水水质指标均远小于设计进水水质,还存在C源不足、一部分比例的污水可生化性较差的特征,进水BOD5TN〔ρ(BOD5)ρ(TN)〕变化范围为0. 47～4. 32,平均值仅为1. 68.研究显示,地下水河水入渗严重降低污水收集处理效能,建议海绵城市建设中重视对于污水收集处理效能的摸底评估,并从污水处理系统设计和管网缺陷修复上大力整改.     

海洋青鳉胚胎不同发育阶段对120#燃料油毒性敏感性的比较

本研究考查了120#燃料油分散液（WAFs）对海洋青鳉（Oryzias melastigma）胚胎的毒性效应,测试其各发育阶段对WAFs的敏感性。将6 hpf（受精后小时数）、18 hpf和30 hpf的海洋青鳉胚胎分别暴露于不同浓度的WAFs中,并于暴露之后的12、24、48、72、96 h进行观察、记录并计算胚胎的蓝囊综合症（blue sac disease,简称BSD）指数、孵化率、心率以及半数致死浓度LC₅₀值等指标。结果表明,WAFs暴露可以对海洋青鳉胚胎发育产生明显的毒性影响,包括发育畸形、孵化率和心率下降、死亡率上升等现象,并伴随着明显的时间-剂量效应。各项指标对于WAFs暴露的敏感性各不相同,以BSD指数和孵化率变化更为明显。胚胎对于120#燃料油毒性的敏感性随着发育呈现逐渐下降的趋势,随着暴露起点的延后,毒性影响逐渐减小。但是,WAFs对海洋青鳉胚胎心率的影响主要作用于心脏发育阶段。     

洋河流域不同土地利用类型土壤硒(Se)分布及影响因素

基于洋河流域土地利用方式、海拔高度、土壤、植被类型等采集流域上下游171个代表性表层土壤(0~10 cm),系统地分析了土壤总硒(Se)含量、分布及影响因素.结果表明,洋河流域土壤总Se含量(以干重(dw)计,下同)在0.02~3.24mg·kg-1之间,几何平均值为0.30 mg·kg-1,高于北京平原(0.20 mg·kg-1)、河北平原(0.19 mg·kg-1)和全国平均值(0.29mg·kg-1).洋河流域少Se(0.13~0.18 mg·kg-1)土壤主要分布在怀安县、宣化县以及怀来县,多数地区土壤处于足Se水平(0.18~0.45 mg·kg-1),除此之外,在万全县、兴和县、天镇县及阳高县分布有富Se(0.45~2.0 mg·kg-1)土壤.不同土地利用类型中Se含量有所差异,Se平均含量由高到低分别为:林地城镇工矿用地草地农业用地,其中农业用地平均含量为0.28 mg·kg-1.成土母质、土壤类型对洋河流域Se含量影响较小.黏粒含量与洋河流域表层土壤中Se相关性最好.Se含量随海拔增高显著增加,随p H增加显著减小.TOC、Fe和Al含量也是影响土壤Se含量的重要因素.