基于多环境介质氮素和同位素的滦平盆地地下水硝酸盐来源示踪

选择密云水库上游承德市滦平盆地为研究区,通过不同土地利用类型地下水"三氮"含量、土壤全氮含量和包气带可溶硝态氮含量,结合水体硝酸盐氮氧双同位素、硫酸盐硫氧双同位素多种环境同位素特征和地下水放射性碳同位素测年示踪硝酸盐来源.结果表明,滦平盆地水体氮形态以硝态氮为主,地下水NO₃^-质量浓度与居民用地、旱地土地利用类型显著相关,硝酸盐污染主要集中于居民建设用地和农用地区域浅层地下水中.13.79%地下水样品NO₃^-质量浓度超过国标（GB/T 14848-2017）地下水硝酸盐限值Ⅲ类标准,超标范围为1.04~3.86倍;37.93%地下水样品NO₃^-质量浓度超WHO饮用水硝酸盐浓度限值,超标范围为1.08~6.83倍.地下水NO₃^-质量浓度、土壤全氮和浅层土壤可溶硝态氮空间变异受结构性因素和人为因素共同作用影响.地下水硝酸盐来源主要为家畜粪尿和生活污水混合污染,其次为化学肥料淋滤;盆地山前地下水径流区包气带-地下水氮循环主导过程为硝化作用.以盆地系统作为独立单元研究水环境硝酸盐污染来源和归趋规律,对流域整体地下水污染防治和修复具有重要意义.     

DOM不同相对分子质量组分在无机矿物上的吸附及其对卡马西平吸附的影响实验

为探究溶解性有机质(DOM)不同相对分子质量组分在矿物质上的吸附特征及其与药物和个人护理品(PPCPs)类污染物的结合作用对两者吸附过程的影响,以卡马西平作为目标污染物,用商用腐殖酸制备DOM,以石英砂代表无机矿物,开展吸附实验,并采用透析实验和红外光谱表征等手段,探讨了不同相对分子质量腐殖酸(HA)的结构特征及其与卡马西平(CBZ)的结合作用对HA或CBZ在固相介质上吸附作用的差异及产生机制.结果表明,大分子量HA有更多的羟基、芳香烃和脂肪烃,以疏水物质为主;而小分子量HA有更多的醇和羧基,以亲水物质为主.HA与CBZ的结合主要通过CBZ的氨基与小分子量HA中极性官能团的结合,以及CBZ疏水基团与大分子量HA中脂肪族与芳香族的疏水作用.CBZ与HA之间的相互作用对腐殖酸或卡马西平的吸附产生明显差异.当CBZ不存在时,石英砂主要通过疏水作用结合HA中疏水性大分子或与HA的羟基、羧基等发生交换配位反应,且石英砂更倾向于吸附HA中的脂肪性及疏水性大分子组分.当CBZ存在时,石英砂转而吸附HA中的小分子量部分,且HA在石英砂上的最大吸附量减小.当HA不存在时,CBZ可通过疏水作用,范德华力和极性相互作用使其在石英砂上有一定量的吸附.加入HA后,石英砂吸附增加的CBZ归因于部分HA分子与CBZ结合后共吸附或累积吸附于石英砂上.     

马莲河流域化学风化的季节变化和影响因素

为查明黄土高原马莲河流域不同季节河水化学的变化特征、来源及主要控制因子,2016年1~12月在流域下游雨落坪水文站采集时间序列水样40组,分析了主要离子组成并计算了化学风化速率.结果表明,河水总溶解固体(TDS)均值1 154.0 mg·L~(-1),远高于长江、黄河和珠江.阳离子以Na+为主,均值202.8 mg·L~(-1),其次为Ca~(2+)和Mg~(2+),阴离子以SO_4~(2-)为主,均值431.2 mg·L~(-1).主要离子质量浓度的季节变化明显,总体规律是雨季前降低,雨季后增高,在融冰期和暴雨期分别突增和骤降.离子来源主要为岩石化学风化,蒸发岩、硅酸盐和碳酸盐贡献比例均值分别为67.1%、13.7%和19.2%.矿物含量和风化速率的不同决定了各风化作用对气候变化的差异响应:蒸发岩因其高风化速率对季风气候响应积极,雨季风化作用增强;雨季前期河水流量低,较长的水岩作用时间有利于硅酸盐风化进行;碳酸盐风化作用在雨季晚期和后期明显增强,可能因其在黄土中含量较高,雨季后降雨吸收了更多的土壤CO_2形成H2CO3增进了碳酸盐的溶解.蒸发岩、碳酸盐风化速率和流量显著正相关,流量是控制流域化学风化的主要因素.     

铊污染地下水的微生物修复研究

铊(Tl)是一种高毒性的重金属,具有生物蓄积性,自然界中常以Tl(I)形式存在。铊通过各种途径进入水体、土壤和沉积物等,会对环境造成严重的危害。本研究利用好氧微生物处理技术对铊污染地下水进行了修复研究。以乙酸钠为碳源,初始Tl(I)浓度为100μg/L,周期为6 d时,总铊去除率达到了63.50%。总铊去除率随着pH的升高先升高后降低,随着初始Tl(I)浓度的升高而降低。16S rRNA基因测序分析表明了铊抗性或铊氧化细菌的存在,如Stenotrophomonas、Acidovorax、Rhodococcus等,这些细菌的共同作用实现了铊的氧化与原位沉淀。本研究为铊污染地下水的微生物修复提供了理论基础,也为微生物技术修复其他重金属污染地下水提供了新的思路。     

超声波-表面活性剂修复柴油污染土壤实验研究

采用超声波联合十二烷基苯磺酸钠(LAS)和烷基聚葡糖苷(APG1214)修复柴油污染土壤。考察了表面活性剂浓度、液固比、超声时间、超声波功率、超声温度等对柴油去除效果的影响。当表面活性剂浓度为4g/L,液固比为20∶1,超声波功率为500 W,在25℃下超声15 min,使用APG1214去除柴油效果优于LAS,对不同污染程度土壤柴油的去除率分别达到78.8%、88.1%及90.5%。     

废铁屑吸附水中As(Ⅲ)试验研究

研究了As(Ⅲ)初始浓度、反应时间、铁粉投加量、初始p H以及溶液共存腐植酸(HA)、阴阳离子等影响因素对废铁屑吸附As(Ⅲ)的影响。结果表明,随着As(Ⅲ)初始浓度的增加,平衡吸附量也增加,当初始浓度为50 mg/L时,qe=15.88 mg/g,在150 min时,吸附达到平衡;当铁屑投加量从0.05 g/L增加到1.0 g/L时,砷的去除率也随之增大,当废铁粉用量进一步增大到5 g/L时,砷的去除率有所下降;p H在5~9时,吸附效果最好。当溶液中阳离子Ca2+、Mg2+共存时可以促进砷在零价铁表面的吸附,SO2-4/NO-3表现为轻微抑制作用,HCO-3和HA的存在明显抑制了As(Ⅲ)的吸附。     

表面活性剂修复石油类污染土壤研究进展

对不同类型表面活性剂修复石油类污染土壤的研究进行了介绍,综述了该技术的相关研究成果。讨论了表面活性剂修复石油类污染土壤的强化技术,并对表面活性剂修复石油类污染土壤的研究和应用前景进行了展望。     

安徽某铁矿酸性矿山废水夏季和秋季微生物群落结构特征

分别采集了夏秋两季安徽某铁矿的酸性矿山废水样品,分析其物理化学参数,并利用分子生物学方法研究了该酸性矿山废水中微生物群落结构随时间和空间的变化规律.结果表明:该矿山废水酸性极强,夏季所采样品pH在2.80左右,且阴阳离子含量很高,Al~(3+)为1108~1138mg·L~(-1),SO_4~(2-)则高达19.80~23.79 g·L~(-1).秋季样品p H没有明显变化,但由于两次采样期间的大量降水,样品中各离子含量明显低于夏季.值得注意的是,该极端酸性的矿山废水中叶绿素a含量较高,夏季达63.8~94.2μg·L~(-1),秋季则降至16.6~32.7μg·L~(-1).无论是在夏季还是秋季,Alphaproteobacteria在绝大多数位点的细菌群落中占据着优势地位.化能异养菌Acidiphilium是最主要的细菌菌属,它在夏季和秋季各位点群落中所占比例都达20%左右,这应该与其丰富的代谢方式有关.对于真核微生物群落,夏季主要为尖毛虫和小球藻,秋季主要为棕鞭藻和小球藻.小球藻是该酸性生态系统主要的生产者,尖毛虫和棕鞭藻则扮演着顶级消费者的角色.该酸性废水应处于酸水形成末期,所以细菌群落中化能异养菌占据着优势地位,化能自养菌比例较少.由于温度等理化性质的不同,微生物群落结构随时间和空间发生了一定变化,其中以真核微生物群落结构变化最为显著.     

两段式混合滤料渗滤系统处理模拟废水

两段式混合滤料渗滤系统在土壤渗滤系统的基础之上,加强反硝化反应,进而强化脱氮过程。为强化脱氮,整个系统被分成好氧段和厌氧段。混合滤料的使用可有效防止系统堵塞。厌氧段添加的锯末草灰为反硝化反应提供了足够的碳源,因此运行初期厌氧段内NO3--N去除率可达100%。同时铁屑的添加除强化还原环境外还加强了TP的去除效果。采用模拟废水的研究结果表明:运行稳定后,该系统对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别达到了87.7%、82.6%、81.0%和90.4%。     

自养反硝化菌对硝酸盐氮去除动力学及影响因素研究

为更经济有效地去除污水中的硝酸盐，从兼性污泥中分离获得6株能氧化单质硫和还原硝酸盐的自养反硝化菌。根据各菌株的降解曲线筛选出优势菌种N-I，并研究影响菌株N-I降解性能的环境因素，如pH、温度、碳源及硝酸盐的降解动力学。实验表明，菌株N-I对硝酸盐的降解符合一级反应动力学方程，反应的半衰期t_1/2为1.42 h，反应速率常数为0.488 h^-1。最佳反应pH=7，最佳反应温度为30℃，最佳NaHCO₃浓度为大于或等于2.5 g/L。