城市化对甘肃省牛谷河沉积物氮磷分布的影响

人类活动往往伴随着不同程度的水体污染物排放,对当地河流存在较大影响。为探究城市化发展差异对流经河流沉积物营养盐的分布影响,文章沿甘肃省牛谷河布设了42个断面,根据城市化程度差异划分了村落、乡镇和县城3种不同的区域,并分析了河流沉积物中营养盐含量特征及牛谷河营养盐与城市化之间的关系,结果表明:(1)牛谷河总氮总磷含量(ρ_(TN)、ρ_(TP))在不同城市化水平区段存在显著差异,p<0.05差异系数为0.673,ρ_(TN)和ρ_(TP)皆呈村落段<县城段<乡镇段态势;(2)从离岸关系看,牛谷河沉积物中ρ_(TN)和ρ_(TP)分布呈明显的两岸低于河心的特征;(3)垂直分布角度分析发现,牛谷河沿岸城市化起步时间上表现为县城段早于村落段早于乡镇段,还表现出了城市化程度越高垂直分布离散性越大的特征;(4)Spearman相关性检验表明,在0.01水平上牛谷河沉积物ρ_(TN)和ρ_(TP)在全空间分布上呈显著相关,二者具有高度的同源性;(5)表层沉积物中ρ_(TN)和ρ_(TP)的蓄积与城市化水平相关,且同特征指标满足y(TP)=9.146×10~(-7)x~2+0.012x+722.578、y(TN)=2.434×10~(-9)x~2+4.135×10~(-6)+0.425的关系,R~2(TP)=0.787、R~2(TN)=0.954。综合来看,不同城市化水平决定了河流ρ_(TN)、ρ_(TP)的分布差异,且沉积物中ρ_(TN)和ρ_(TP)的蓄积与城市化人口参数存在高度的关联性,在营养盐输入以外源为主的流域这种类似的规律可能普遍存在。     

水泥粉尘对农田土壤污染的环境磁学响应

为了探索水泥工业生产与厂周围农田土壤环境变迁之间的关系,在安徽省凤阳县水泥工业区周围农田内采集了麦地土壤和3条测线(EW、N-W、N-S)上稻田土壤,对土壤样品及水泥粉尘的磁学参数和金属元素(Al、Fe、K、Ca、Mg、Na、Cr、Ba、Mn、Zn)含量进行了测量.结果显示,两类土壤样品的磁学性质主要由磁铁矿控制,磁性矿物含量高于土壤母质参考值、低于水泥粉尘,磁性矿物粒径介于土壤母质和水泥粉尘之间.麦地土壤样品中Ca、Zn含量的平均值(85.4 g·kg~(-1)、101.0 mg·kg~(-1))高于3条测线上稻田土壤的平均值(10.6 g·kg~(-1)、51.0 mg·kg~(-1)(E-W);11.0g·kg~(-1)、68.0 mg·kg~(-1)(N-S);8.9 g·kg~(-1)、55.6 mg·kg~(-1)(N-W)),且大幅高于土壤母质参考值(5.9 g·kg~(-1)、29.9 mg·kg~(-1)),但低于水泥粉尘的值(344.0 g·kg~(-1)、110.3 mg·kg~(-1)).内梅罗指数PN结果显示,麦地土壤样品呈现出重度污染(5PN20),3条测线上稻田土壤样品呈现出轻度污染到中度污染的特征(1PN3),离水泥厂越近污染越严重.所有土壤样品的磁学参数χ、SIRM、χARM与PN存在显著正相关关系(r=0.918、0.944、0.968).因此,磁学参数χ、SIRM、χARM可以作为农田土壤被水泥粉尘污染程度的指示.     

不同类型堆肥中腐殖酸与富里酸的光谱特性和分子量分布

以中药渣(HR)、小麦秸秆(WS)和稻壳(RH)为辅料工业化生产的鸡粪堆肥中的腐殖酸(HA)和富里酸(FA)为研究对象,系统对比分析了不同类型堆肥腐殖质(HSs)的光谱特性和分子量分布。结果表明,3类堆肥中HA的芳香性均高于FA,HR和RH堆肥中HA和FA的芳香化程度均高于WS堆肥。三维荧光区域体积积分结果显示,HA的类腐殖质含量(Ⅲ+Ⅴ,86%～91%)高于FA(56%～64%),而FA的类蛋白物质(Ⅰ+Ⅱ,28%～37%)远高于HA(5%～9%),表明HA具有更高的腐殖化程度和分子量特征;其次,RH和WS堆肥中FA分别含有更多的类富里酸和类腐殖酸,而HR堆肥中FA的类络氨酸组分更多。傅里叶红外光谱分析发现,FA比HA含有更多的酰胺和羧酸,其中HR、WS和RH堆肥中FA分别富含芳香族羧酸、酰胺和多糖结构。元素分析结果显示,与FA相比,堆肥HA具有较高的C/N比和较低的O/C比,表明HA具有更多的不饱和结构,而FA具有更多的含氧官能团。添加不同辅料的堆肥中,WS堆肥HSs的脂肪化程度最高。高效体积排阻色谱结果显示,HA比FA具有更宽的高分子量分布(>2×10⁴     

蘑菇渣和稻秸堆肥中DOM与Cu2+的络合机制

堆肥中溶解性有机质(DOM)对重金属具有显著的络合作用,影响其在环境中的迁移和转化。研究采用三维荧光-平行因子(EEM-PARAFAC)结合二维相关光谱(2DCOS)分析方法,系统解析蘑菇渣堆肥(MRC)及水稻秸秆堆肥(RSC)中DOM与Cu²⁺的络合机制。EEM-PARAFAC结果表明,MRC-DOM和RSC-DOM主要由类腐殖酸(C1)、类富里酸(C2)和类蛋白质(C3)组成,各组分分别占MRC-DOM总荧光强度的43%、32%和25%,占RSC-DOM的39%、29%和32%。2种堆肥DOM与Cu²⁺作用过程中,3类组分荧光强度均呈不断降低趋势,表明它们均与Cu²⁺发生了显著的络合作用。2种堆肥中不同荧光组分(C1～C3)与Cu²⁺的有效猝灭常数(lg K)在4.54～4.76之间,均表现为C3>C1>C2,表明类蛋白组分(C3)与Cu²⁺结合能力最强,其次为类腐殖酸(C1),类富里酸(C2)最低。2DCOS结果显示,堆肥DOM中类蛋白荧光组分与Cu^...     

北京地区气溶胶水溶性组分粒径分布特征

2016~2017年,分别在夏季和冬季在北京城区利用微孔均匀分级采样器(MOUDI-122),采集环境气溶胶,并对其中水溶性离子和水溶性有机物开展了定量分析,对主要水溶性组分质量浓度粒径分布特征,以及季节和不同污染状态下的差异进行了讨论。结果表明,NH4+、NO3-、SO42-、K+和冬季Cl-主要分布在积聚模态,Mg2+和Ca2+主要分布在粗粒子模态,NH4+、NO3-、SO42-在积聚模态的质量浓度最高,二次离子仍是北京地区PM2.5污染的主要组分。SO42-在夏季浓度较高,而NO3-、K+、Cl-在冬季明显高于夏季,Mg2+和Ca2+来源较为独立,与气溶胶其他主要组分的相关性较低。夏季NO3-和SO42-浓度昼夜差异显著,白天SO42-浓度水平明显高于夜晚,夜晚NO3-浓度明显高于白天,且主要表现在积聚模态。污染状况下,二次离子在积聚模态和粗模态浓度增加明显,但在爱根模态中浓度降低。冬季随着污染加重,二次离子液滴模态质量中值粒径明显增大。夏季积聚模态WSOC浓度粒径分布峰值粒径明显大于冬季,0.056~0.32μm粒径段WSOC在不同污染状态下浓度水平基本一致,在0.32μm以上区间,污染状态下WSOC平均浓度明显高于清洁时段。     

4种不同工况生物滤池净化效能与微生物特性分析

为了从微生物层面探讨曝气、挂膜周期、池形(或流态)改变对生物滤池净化效率的影响,试验设计了4种不同工况的生物滤池,即MAVF、NAVF、NVF、BHF,其中前三者为垂直流滤池,最后一种为折流式水平流滤池. 4组滤池框架和滤料相同,MAVF与BHF串联,且于试验前期运行1 a,NAVF及NVF为新启用滤池. 4组滤池采取同步序批式运行,其中MAVF、NAVF进行间歇曝气,其余两组未曝气.于新启用滤池挂膜阶段,对4组滤池同步处理生活污水的净化效率进行持续监测,并于挂膜结束后采集基质样品分析滤池微生物群落结构特征.结果表明,3组垂直流滤池的净化效率显著高于水平流滤池;曝气显著提高了滤池的净化效能,但与滤池微生物成熟度相比,前者的影响更弱. 4组滤池内均无明显的硝氮、亚硝氮积累,反硝化进行得很彻底. 16S r DNA高通量测序分析表明,4组滤池的多样性指数高低是BHF MAVF NAVF NVF,表明滤池愈成熟,多样性指数愈高. 4组滤池内微生物以兼性异养菌为主,且以异养反硝化脱氮菌最为丰富. NVF及BHF滤池内发生了异养硝化过程,曝气促进了滤池内好氧硝化菌的富集. 4组滤池内均未检测到好氧聚磷菌,磷的去除以反硝化聚磷为主.试验工况下,滤池对总氮的去除率不高主要归结于滤池内尚未富集到自养硝化菌或其丰度不高,后者导致滤池的氨氧化能力有限,进而影响总氮去除.以上研究结果表明,不同工况的调整会影响到生物滤池的氧化还原状态和功能菌富集,进而最终影响净化效率.     

硅基载铁材料催化H_2O_2降解染料废水

采用浸渍-高温煅烧的方法制备了负载型Fe/Si O2催化材料,并利用该催化材料催化H_2O_2降解亚甲基蓝废水,同时考查了不同因素对亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明,催化材料催化H_2O_2对亚甲基蓝废水具有较好的去除效果,受到催化材料投加量、H_2O_2浓度、pH、反应时间等因素影响。正交试验结果表明,影响因素的主次关系依次为H_2O_2浓度、pH值、反应时间及催化材料的投加量。为了考查该催化材料稳定性,经4次循环利用后,发现亚甲基蓝脱色率仍在97%以上。此外,该催化材料催化H_2O_2降解工业染料废水,色度去除率达到近100%,并且其COD去除率达到84.3%,符合染料废水达标排放要求。     

薪柴燃烧溶解性棕色碳排放特征及光学性质

对农村薪柴（杨木和毛竹）燃烧排放的4类溶解性棕色碳（BrC）组分,包括水溶性有机物（WSOM）、水溶性类腐殖质（HULIS_WS）、碱溶性有机物（ASOM）和碱溶性类腐殖质（HULIS_AS）的组成特征和光学性质进行了初步研究.结果显示,薪柴燃烧排放出大量的BrC,其中BrC_T（WSOM+ASOM）占烟气PM_2.5质量的46%~56%,排放因子为（7.5~16）g/kg.HULIS是薪柴燃烧排放BrC的重要组分,占BrC_T的44%~46%.4类BrC的特征吸收指数（SUVA₂₅₄）、光吸收效率（MAE₃₆₅）和Ångström指数（AAE）值分别为1.9~4.0m²/g、0.4~2.1m²/g和6.2~11.1,说明薪柴燃烧排放BrC具有较高的芳香度、较强的光吸收能力且其光吸收具有较强的波长依赖性.三维荧光光谱分析结果显示,薪柴燃烧排放BrC主要以类蛋白荧光物质组成为主,这与雨水和大气气溶胶中水溶性BrC以类腐殖质荧光物质组成为主的特征存在显著差异.相关性分析结果显示,BrC的MAE₃₆₅与HIX和SUVA₂₅₄呈现显著的正相关性,与E₂/E₃、FI、BIX和β：α呈现显著的负相关性,说明薪柴燃烧排放BrC的光吸收特性与其芳香性、腐殖化程度、自生源贡献和新鲜度等紧密相关.本研究结果有助于进一步认识生物质燃烧BrC的排放特征,为探索大气BrC的来源和环境效应提供数据基础和科学依据.     

风化煤提取的不溶腐殖质对铅的吸附性能及应用潜力

以不同絮凝方法从风化煤中提取的不溶性腐殖质为研究对象,表征其理化性质和表观形态结构,通过吸附和钝化试验探究不溶性腐殖质对铅（Pb）的吸附、钝化性能.结果表明,传统“碱溶酸析”法制备的腐殖质（记为HA）具有较低pH和灰分含量,较高的碳和羧基含量;碱性条件下采用CaCl₂和CaCl₂-阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）絮凝制备的腐殖质（分别记为Ca-HA和Ca-CPAM-HA）具有较高pH和灰分含量,较低的碳和羧基含量. HA、Ca-HA和Ca-CPAM-HA对铅离子（Pb2+）的吸附分别在6、3、6 h达到吸附-解吸平衡,吸附量随着Pb²⁺浓度增加而增大.准二级动力学方程较好地描述整个动力学吸附过程,结合傅立叶变换红外吸收光谱谱图（FTIR）,表明吸附过程以化学吸附为主且羧基是主要作用官能团.采用热力学方程对吸附数据进行拟合发现,HA、Ca-HA和Ca-CPAM-HA对Pb²⁺的吸附方式存在差异.利用Langmuir方程对数据拟合量化,表明HA、Ca-HA和Ca-CPAM-HA对Pb²⁺