海水溶解有机质分离富集方法的发展与比较

溶解有机质（dissolved organic matter,DOM）在海洋生物地球化学循环中扮演着重要的角色。了解海洋DOM的化学组成和化学性质是理解海洋碳、氮等重要生源要素环境行为的必要前提。近年来快速发展的分析技术为解析DOM分子组成与结构提供了新的机遇,与多数陆地淡水DOM相比,海水DOM不仅具有浓度低、化学成分复杂的特征,而且伴随着很高的无机盐含量。光谱技术如紫外-可见光谱和三维荧光光谱可对过滤后的海水进行直接测定,但对质谱和核磁技术而言,只有对海水DOM进行分离和富集后才能满足高分辨率分析的要求。本文对常用的海水DOM分离富集方法,包括固相萃取（SPE）、反渗透电渗析（RO/ED）和超滤（UF）进行了综述,讨论了每种方法的优缺点,并对未来海水DOM的分析发展做了展望。     

挺水植物对城市河流中典型污水印记药物的去除

以AZM（阿奇霉素）、STZ（磺胺噻唑）、IBU（布洛芬）、DCF（双氯芬酸）、PRC（扑热息痛）、ATL（阿替洛尔）、CLF（氯贝酸）、CBM（卡马西平）和CAF（咖啡因）共9种WWMPs（wastewater-marking pharmaceuticals,污水印记药物）为目标物,采用HPLC-MS/MS检测方法,通过室内河流模拟系统,研究3种挺水植物组合（旱伞草+灯芯草、菖蒲+灯芯草、旱伞草+菖蒲）的人工生态系统在不同介质（水相、泥相、水生植物）中WWMPs的变化特性及对常规污染物（如COD_Cr、NH₃-N、TP、TN）的去除效果,并运用物料衡算等手段计算目标物的实际去除率.结果表明:3种挺水植物组合的人工生态系统对4种常规污染物的去除效果较为明显,COD_Cr、NH₃-N、TP、TN去除率范围分别为39.7%~47.8%、88.2%~99.4%、39.1%~58.1%和49.1%~58.5%;与无植物系统相比,挺水植物组合的人工生态系统对水相中药物有明显的去除效果,尤其是对CBM、IBU和DCF,最大去除率均在54.0%以上;旱伞草+菖蒲组合的人工生态系统对水相中CAF、CBM、CLF、DCF、IBU和STZ的去除效果较好,去除率为51.6%~87.7%;3种挺水植物组合的人工生态系统对泥相中WWMPs的去除效果大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草;不同挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的富集特性不同,9种WWMPs吸收效果大小依次为CBM > CLF > CAF > IBU > DCF > ATL > PRC > AZM > STZ;3种挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的实际总去除率大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草.研究显示,挺水植物组合的人工生态系统可以有效地去除城市河流中WWMPs及常规污染物,能作为净化水质、改善城市河流水环境的一种有效手段.      

四边形折流式膜生物流化床内填料浓度及液相流场特性研究

针对研究开发的四边形折流式膜生物流化床,构建了气、固、液三相流可视化平台,应用取样法和激光粒子图像测速(PIV)技术剖析了不同进水流量和曝气强度组合对流化床内的填料浓度及液相流场特性的影响.结果表明,折流板上部形成的曝气死区,提高了升流区的填料浓度;折流板和导流锥形成的进水角度使流场冲击反应器底部的填料,提高了在低曝气强度下流化床的填料浓度,在实际运行过程可降低曝气能耗;四边形折流式膜生物流化床的结构特点导致填料与膜组件相互碰撞的概率增大,强化了膜污染的控制.曝气强度和进水流量的变化改变了液相的轴向返混强度和剪切力,进而改变了填料浓度,使气、固、液三相冲刷膜组件的作用增大,最终影响膜面传质系数和浓差极化边界层厚度,降低了膜污染.通过流化床结构的改变提高填料浓度和改善流场特性,为高浓度有机废水好氧生物的处理提供了一个研究方向.     

四级串联厌氧反应器对阿卡波糖废渣的减量处理

发酵生产阿卡波糖的过程会产生大量发酵废渣,该废渣处理成本高昂且易造成环境污染。因此,寻找高效环保和低成本的废渣减量处理方法,是目前亟需解决的问题。采用四级串联厌氧反应器对阿卡波糖废渣液进行减量处理,经过启动阶段和负荷提高阶段,共运行68 d。其中,负荷提高阶段增加水解酸化罐作为预处理工艺,两阶段有机负荷分别为1.16,3.32 kg/(m3·d)。结果表明:水解酸化罐作为预处理工艺可提高系统稳定性;系统运行后期可溶性COD去除率达83.3%,平均容积产气率为0.36 m3/(m3·d),废渣中固体物质的去除率达64%,在2—4号罐体底部观察到直径0.8~2 mm的颗粒污泥形成。     

两种水体铜配合容量测试方法的适用性比较及应用

配合(络合)容量是影响重金属在水体中环境行为的重要指标.为比较两种测量方法测量值的差异及人为污染物对配合容量的影响,以乙二胺四乙酸(EDTA)和安赛蜜分别作为强、弱配体,对水体铜配合容量(Cu CC)的双硫腙萃取动力学测试法(萃取法)和离子选择电极测试法(电极法)进行验证和比较.研究发现,萃取法更适合用于测定水体中强配体对Cu CC的贡献,而电极法的测试结果与水溶液中强、弱配体的存在均有关联.两种方法对实际水体的测定结果显示,电极法对水库、排污河等地表水体Cu CC的测定值(86.9~227.0μmol·L~(-1))比萃取法(9.9~14.6μmol·L~(-1))高约1个数量级,而对于垃圾渗沥液,电极法的测定值(6 998.4~31 005.8μmol·L~(-1))比萃取法(89.6~109.1μmol·L~(-1))高2个数量级.结果表明,污染受纳水体重金属络合容量的升高主要是由弱配体化合物增加导致,且弱配体的含量与水体氨氮和有机氮的总和具有显著的相关性(R=0.975,P0.01).     

加速溶剂萃取-固相萃取净化-气相色谱法测定土壤中17种有机氯农药

建立了加速溶剂萃取(ASE)-固相萃取净化(SPE)-气相色谱法测定土壤中17种有机氯农药(OCPs)的方法。采用ASE技术对土壤中OCPs进行提取,选用二氯甲烷∶丙酮=1∶1作为萃取溶剂,减少了组分的损失,17种OCPs的提取回收率达71.7%~113.4%。以弗罗里硅土小柱为净化载体,选择不同的淋洗溶剂形成4种方案进行净化试验,结果表明:方案1采用丙酮∶正己烷=1∶1为淋洗溶剂时的净化效果最好,17种OCPs的回收率为71.0%~97.6%,方法的检出限为0.16~0.28μg/kg。利用所建立的方法进行3个水平(0.01 mg/kg、0.02mg/kg、0.05mg/kg)的加标回收试验,结果表明:除了添加水平为0.01mg/kg时异狄氏剂和环氧七氯的回收率较差外,其余OCPs的回收率均达到72.3%~108.2%,相对标准偏差RSD小于15.6%,方法的回收率和相对标准偏差均满足土壤农药残留检测中准确度和精密度的要求。     

短孔道SiO_2固定化脂肪酶催化剂转化粗餐饮废油研究

一种具有短孔道(~200 nm)、大孔径(~9 nm)特征的有序介孔SiO_2材料被用于固定化脂肪酶LVK-s,并用于催化转化生物油脂产生物柴油。在橄榄油及粗餐饮废油底物体系中,分别于常温下60h反应后,脂肪酸甲酯(fatty acid methyl ester,FAME)的总收率为81.3%和84.1%,脂肪酶比活力分别仍可维持在80%和60%以上。该研究验证了短孔道、大孔径的有序介孔SiO_2材料可作为催化转化粗餐饮废油生产生物柴油的固定化酶催化剂的良好载体,对催化反应中保持高活性具有良好的促进作用。     

水力负荷对生物沉淀池污染物净化性能的影响特性

本研究将生物转盘和平流式沉淀池设计理念相结合,开发出对水中致浊物质、有机组分、氨氮和总磷具有同步去除性能的一体式生物净化-沉淀池,考察了进水水力负荷对其污染物净化性能的影响规律.结果表明,在特定转盘转速和水质条件下,浊度、有机组分和氨氮的平均去除率随水力负荷的增大均呈先相对稳定后下降趋势,浊度和有机组分与氨氮平均去除率分别在0.036 g·(m~2·d)~(-1)与0.064 g·(m~2·d)~(-1)时达到最大.与浊度、有机组分和氨氮不同,水力负荷对总磷的去除效果影响较大,进水水力负荷在0.064 m~3·(m~2·d)~(-1)时,总磷平均去除率最差,适当减小或增大水力负荷,均有助于除磷过程的进行.进一步研究发现,硝化和除磷过程对水相中的有限碳源及溶解氧存在竞争关系.沿水流方向,盘片表面的微生物具有良好的种群配合和沿程分布特点,保证了在不利水力负荷条件下,工艺仍具有一定的去污效果,在微污染水体的强化净化处理中具有一定的应用前景.     

关中地区农田土壤有机碳固存速率及影响因素：以陕西武功县为例

以武功县为例,通过计算农田土壤碳储量及固碳速率,明确关中地区农田土壤有机碳动态变化的规律,进而揭示农田土壤有机碳与自然因素、人为因素的关系.结果表明:①80%的样点0～20 cm农田土壤有机碳含量在8.0～12.0 g.kg-1之间,总体上呈现正态分布.②武功县2011年0～20 cm农田土壤有机碳密度为26.3 t.hm-2,低于全国农田耕层土壤有机碳密度平均水平(33.45 t.hm-2).近30年农田土壤固碳速率为71.3 kg.(hm2.a)-1,近5年农田土壤固碳速率为480 kg.(hm2.a)-1,近期固碳速率高于全国农田耕层土壤平均固碳速率[380.78 kg.(hm2.a)-1].③在半湿润平原地区,土壤有机碳含量主要受土壤类型、地貌类型、有机肥投入的影响,其中土壤类型可解释30.2%的有机碳变异性,地貌类型可解释37.7%,有机肥可解释32.1%.综合分析表明,武功县农田土壤有机碳密度在过去30 a间呈增加趋势,这可能与化肥的施用和秸秆还田有关,具体有多大的影响程度还需进一步研究.     

固相微萃取和固相萃取评价多环芳烃降解过程中的生物有效性变化

为了揭示多环芳烃(PAHs)降解过程中的生物有效性变化规律,应用PAHs降解菌剂对PAHs污染焦化厂土壤进行微生物修复,采用固相微萃取及固相萃取方法提取评价PAHs的生物有效性,分析降解率和生物有效性变化的差异及相关关系.结果表明,该焦化厂土壤中PAHs总量以低环PAH为主,微生物菌剂对土壤总PAHs降解率为68.3%;微生物作用后,孔隙水中PAHs的降低以3、4环为主,孔隙水中PAHs变化率普遍低于土壤中的降解率;Tenax-TA提取降解前后土壤中的PAHs,降解后3、4环PAHs的快速解吸组分降低,5、6环的快速解吸组分变化不大;土壤中PAHs降解量分别与PAHs孔隙水浓度和Tenax-TA快速提取量存在相关关系.以上结果表明可用PAHs孔隙水浓度以及Tenax-TA快速提取量预测微生物对土壤PAHs的降解,这为焦化厂土壤PAHs污染的修复提供了理论依据.