新旧微孔曝气器氧转移速率试验研究

以某污水处理厂运行4年多的旧盘式曝气器和同型号的新盘式曝气器为试验对象,对其氧转移速率进行了对比试验,结果表明新旧曝气盘氧转移速率均明显分为两个阶段,运行了4年的旧曝气盘微孔数量减少、微孔孔径增大、气泡数量减少、气泡尺寸增大,氧转移速率比新曝气盘降低了29.2%。因此,污水处理厂在日常运行管理中要做好曝气器的保养工作,及时清洗更换破损、堵塞的曝气器避免能耗浪费。     

鄱阳湖阻隔湖泊浮游植物群落结构演化特征：以军山湖为例

人类改造自然的行为——建闸筑堤对湖泊生态系统有着重要影响,由于缺乏生态监测对比数据,对阻隔湖泊的浮游植物群落结构变化及其响应特征缺乏足够认识.为探明阻隔湖泊浮游植物群落结构演变趋势,选取了鄱阳湖典型阻隔湖泊——军山湖,于2007~2008年和2012~2013年对其浮游植物进行丰枯水期调查,重点分析群落结构特征.结果表明,2012~2013年共检出浮游植物6门53属,主要由绿藻(种属数占47.2%)、硅藻(22.2%)、蓝藻(14.8%)、裸藻(9.3%)等组成.丰水期优势种属为飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)(生物量百分比20.5%)、鱼腥藻(Anabeana spp.)(18.5%)和微囊藻(Microcystis spp.)(12.9%);枯水期优势种属为卵形隐藻(Cryptomonas ovata)(生物量百分比38.4%)、颗粒直链硅藻(Aulacoseira granulata)(15.2%)和微囊藻(10.5%).浮游植物细胞数量主要由蓝藻(85.4%~87.0%)构成;丰水期生物量主要由蓝藻(45.0%)、甲藻(21.1%)、硅藻(15.6%)和绿藻(11.5%)组成;枯水期生物量则由隐藻(38.2%)、硅藻(31.3%)和蓝藻(21.1%)组成.与2007~2008年军山湖浮游植物群落结构相比,主要变化趋势有:①丰水期,浮游植物优势种从2007~2008年的甲藻-硅藻,甲藻绝对优势型转变为2012~2013年的蓝藻-甲藻,蓝藻绝对优势型;枯水期,从2007~2008年的甲藻-硅藻,甲藻绝对优势型转变为2012~2013年的隐藻-硅藻-蓝藻,隐藻绝对优势型.②浮游植物细胞数量由2007~2008年的2.66×106cell·L-1上升至2012~2013年的6.77×107cell·L-1,生物量由2007~2008年的0.72 mg·L-1增加至2012~2013年的12.30 mg·L-1.总之,军山湖浮游植物群落结构中贫营养型的甲藻比例减少,金藻消失,富营养型的蓝藻和隐藻增加.因此,通过建闸筑堤对湖泊进行人为阻隔后,湖区水体交换时间的延长,水流流速的变缓等水文条件的改变均促进了浮游植物富营养指示种在军山湖湖区内的生长聚集.     

硫素对氧化还原条件下水稻土氧化铁和砷形态影响

通过充N2和充O2的氧化还原反应装置,在添加外源砷污染的水稻土中,施用不同形态的无机硫(不施硫S0,单质硫S1和硫酸盐S2),模拟水稻田的氧化还原状况.结果表明,通N2时,土壤溶液氧化还原电位(Eh)在-100~-200 mV之间,溶液pH在7.0~8.0之间,pe+pH为4~7之间;通O2时,溶液Eh在200mV左右,溶液pH在6.5~7.5之间,pe+pH为9~12之间.无论通N2还是通O2,土壤溶出铁的浓度在1.2~1.6 mg·L-1,均有处理S0>S1>S2和AsS0>AsS1>AsS2.在通N2时,各处理HCl提取土壤氧化铁的含量比原土[(21.4±0.3)g·kg-1]低5 g·kg-1,有利于结晶态氧化铁向无定形氧化铁转化和形成Fe2+,无定形氧化铁活化度比原土活化度46.8%有所增加,且处理AsS2(49.4%)AsS2(36.1%).通N2时,土壤溶液中砷浓度变化为AsS0[(1.13±0.04)mg·L-1]>AsS1[(0.89±0.01)mg·L-1]>AsS2[(0.77±0.04)mg·L-1];通O2时,土壤溶液中砷浓度变化AsS1[(0.77±0.01)mg·L-1]>AsS0[(0.20±0.09)mg·L-1]>AsS2[(0.09±0.01)mg·L-1].通N2时,不同处理各形态砷占总砷比例变化为残渣态(34.9%~41.4%)≈专性吸附态(37.4%~39.5%)>晶态铁锰结合态(23.3%~25.6%)>非专性吸附态(2.4%~3.3%)>无定形铁锰结合态(0.5%~0.8%).通O2时,各处理形态砷占总砷比例变化为残渣态(30.8%~39.3%)≈专性吸附态(30.3%~34.7%)>晶态铁锰结合态(26.0%~28.7%)>无定形铁锰结合态(9.3%~10.7%)>非专性吸附态(0.5%~1.6%),其中,无定形铁锰氧化物结合态砷比通N2时提高了约9%,也就是无定形铁锰的老化作用对砷形态转化的影响.这表明还原条件能够使氧化铁的活化度升高,砷的移动性增强,但硫酸盐体系降低氧化铁的活化度,单质硫体系的砷移动性要大于硫酸盐体系的砷移动性.     

O3浓度升高对南方城市绿化树种氮素的影响

近地层臭氧(O3)浓度升高会降低树木的光合速率,抑制Rubisco酶的活性,势必会间接影响树木N素的吸收与分配.本研究利用开顶式气室研究过滤大气(CF,<20 nL·L-1)与O3浓度升高(E-O3,约150 nL·L-1)对10种南方城市常用绿化树种幼苗N素吸收和分配的影响.结果表明,与CF相比,E-O3使枫香叶生物量和马褂木茎生物量分别显著降低了20.9%和21.4%,使枫香和马褂木的根生物量显著降低了24.2%和32.5%.O3对被测树种茎中N素含量影响显著,而对叶和根中N素含量无显著影响.O3对被测树种整株树N素吸收总量(Ntu)、叶片N素吸收量及根的N素吸收量存在显著影响,而对茎N素吸收量无显著影响.与CF相比,E-O3使马褂木与木荷的Ntu分别显著降低了28.4%与22.7%,而使舟山新木姜子Ntu显著增加了15.5%.O3浓度升高对各树种N素吸收量在各器官中的分配无显著影响.     

北京市典型绿化灌木阻滞吸附PM2.5能力研究

选取北京市典型绿化灌木物种大叶黄杨、小叶黄杨、紫叶小檗、矮紫杉,结合气室模拟与实地观测的方法,综合测定不同树种对PM2.5的吸附能力.同时,收集2012年12月~2013年5月间北京市区PM2.5浓度值,分析了北京市冬春季PM2.5污染特征.结果表明,由气室实验得到的4种植物对PM2.5阻滞吸附能力排序为:紫叶小檗>小叶黄杨>矮紫衫>大叶黄杨,其原因主要为叶片特征差异所致;室外测量结果表明,4种物种吸附能力排序为:小叶黄杨>紫叶小檗>矮紫衫>大叶黄杨.气室模拟与室外实测结果均表明,小叶黄杨和紫叶小檗具有较强的阻滞吸附PM2.5的能力;气室模拟与室外观测实验中植物阻滞吸附PM2.5能力的大小略有差异,其原因应与植物结构相关.同时,通过分析北京市PM2.5浓度的季节性变化,发现北京市冬季的PM2.5浓度值尤为高,且常绿灌木植物仍能表现出较好的阻滞吸附PM2.5的能力.     

铅元素人为循环环境释放物形态分析

环境中铅污染物来自于物质人为循环的环境释放,铅释放物的形态差异意味着其在环境介质中迁移和转化的起始状态不同.确定铅元素人为循环环境释放物的形态,可以为环境风险评估和源头管理提供科学依据.本研究通过追踪铅元素人为循环流动过程,应用物理化学分析方法,辨识生命周期各阶段环境释放物中铅元素的形态,并以2010年为例,定量分析中国铅元素人为循环中环境释放物的形态分布特征.结果表明,2010年中国铅人为循环中环境释放物主要形态表现为PbSO4,约占总量的23.4%;其次是PbO、Pb和PbCO3,共占总释放量的46.2%.国内每消费1 kt精铅,将向环境释放547.9 t的铅,这些环境释放物中73.3%来源于产品使用阶段和废物处置与回收阶段;从形态看,PbSO4占释放物的量为128.2 t,主要来源于生产阶段和废物处置与回收阶段,PbO、Pb和PbCO3则分别主要来源于废物处置与回收、产品使用和生产几个阶段.     

微气泡曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

同步硝化反硝化(SND)是废水处理中的新型生物脱氮工艺,和传统生物脱氮工艺相比具有显著的应用优势.本研究采用微气泡曝气固定床生物膜反应器,研究了SND过程中污染物去除效果并检测了生物膜功能菌群的变化情况.结果表明,在微气泡曝气固定床生物膜反应器内可以实现同步硝化反硝化,通过提高进水COD负荷和C∶N比,降低溶解氧(DO)浓度,同时增加填料床层孔隙率,可以改善SND效果.当进水COD负荷和总氮(TN)负荷为0.86 kg·(m3·d)-1和0.10 kg·(m3·d)-1,且填料床层孔隙率为81%时,COD和TN的去除率分别为97.6%和70.2%,实现了COD和TN的同步高效去除;同时,微气泡曝气对氧传质的强化作用使得氧利用率高达91.8%.此外,生物膜活性和硝化及反硝化功能菌群的变化,与反应器COD、氨氮和TN去除能力的变化基本一致.     

TiO2光催化降解PFOA的反应动力学及机制研究

全氟辛酸(PFOA)是一种新的持久性有机污染物,其处置技术是研究的热点.以UV254 nm紫外灯为光源,采用商品TiO2(P25)对PFOA进行光催化降解实验,并考察pH、TiO2用量、初始浓度、反应气氛对降解的影响.结果表明,反应符合准一级动力学方程,pH对反应有重要影响,氧气存在下能提高反应效率.在pH为3,TiO2用量为1.5 g·L-1,通入空气条件下反应7 h实现基本降解,速率常数为0.4206 h-1.投加俘获剂实验表明,空穴(h+)是主要的活性物质,其对反应速率贡献率为66.1%;羟基自由基(·OH)也参与PFOA的降解过程;投加NaF实验表明,PFOA在TiO2上吸附是反应发生的首要条件.UPLC-QTOF/MS分析表明,PFOA光催化降解逐级生成短链全氟羧酸(PFCAs).     

桑沟湾溶解态无机砷的分布、季节变化及影响因素

作为一种化学形态有变的有毒类金属元素,砷在水环境中的生物地球化学行为被越来越多的学者所重视.利用氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)对2011年4月、8月、10月和2012年1月航次桑沟湾总溶解态无机砷(TDIAs,[TDIAs]=[As5+]+[As3+])和亚砷酸盐(As3+)的含量进行了测定.结果表明,4个航次中TDIAs的浓度范围分别为3.4~12.4、8.9~16.9、14.7~21.3和13.8~21.9 nmol·L-1,As3+的浓度范围分别为0.3~2.1、0.4~3.8、1.8~4.0和0.3~2.9 nmol·L-1.春、夏季桑沟湾TDIAs的浓度低于秋、冬季,高值出现在湾口和河口区.春、冬季As3+的含量低于夏、秋季,As3+与TDIAs的比值在夏季达到最大值.桑沟湾TDIAs平均浓度为13.9 nmol·L-1±4.7 nmol·L-1,低于美国环境保护署水质标准.根据我国地表水环境质量标准,桑沟湾属于一级水质,这表明桑沟湾未受到明显的人为污染.桑沟湾春、夏季TDIAs的浓度低于与之相邻的爱莲湾和俚岛湾,水文环境和陆源输入的差异是造成这种现象的主要原因.影响桑沟湾TDIAs分布的主要因素包括河流的输入、与黄海的交换以及生物活动的清除,其中养殖活动的影响尤为显著.养殖生物对砷的富集作用可能会带来潜在的生态危机和食品安全问题,需要相关部门加以重视,确保桑沟湾养殖产业的平衡发展.     

流溪河水体有机氯农药的生态风险评价

通过检测流溪河水体18个采样点水样中的有机氯农药浓度,构建了淡水生物对有机氯农药的物种敏感性分布,并计算出各类水生生物的HC5(Hazardous Concentration for 5%the Species)值,预测了不同浓度有机氯农药对生物的潜在影响比例(Potential Affected Fraction,PAF),最后采用商值概率分布法对流溪河水体的有机氯农药进行了生态风险评价.结果表明:流溪河水体中的有机氯农药浓度在216.41~389.70 ng·L-1之间,平均值为293.02 ng·L-1;甲体六六六(α-BHC)的HC5值最高,而硫丹硫酸酯和p,p'-滴滴滴(p,p'-DDD)对全部物种的HC5值均低于0.10μg·L-1,对生态系统的影响较大;当污染物的浓度达到0.50μg·L-1时,除甲体六六六、七氯之外,其余9种有机氯农药对全部物种的PAF值均超过了5%的阈值;除硫丹Ⅱ外,其余10种有机氯农药均具有潜在的生态风险;在假定保护95%物种的情况下,硫丹硫酸酯的生态风险最高.