Effects of overlying water aeration on phosphorus fractions and alkaline phosphatase activity in surface sediment

Microbial activity may influence phosphorus (P) deposit and release at the water sediment interface. The properties of DO (dissolved oxygen), pH, P fractions (TP, Ca-P, Fe-P, OP, IP), and APA (alkaline phosphatase activity) at the water sediment interface were measured to investigate microbial activity variations in surface sediment under conditions of two-month intermittent aeration in overlying water. Results showed that DO and TP of overlying water increased rapidly in the first week and then decreased gradually after 15 day of intermittent aeration. Microorganism metabolism in surface sediment increased pH and decreased DO and TP in the overlying water. After two-month intermittent aeration, APA and OP from surface sediment (0–2 cm) were both significantly higher than those from bottom sediment (6–8 cm) (p < 0.05), and surface sediment Fe-P was transferred to OP during the course of microorganism reproduction on the surface sediment. These results suggest that microbial activity and microorganism biomass from the surface sediment were higher than those from bottom sediment after two-month intermittent aeration in the overlying water.     

壳聚糖负载磺化酞菁钴催化过硫酸盐降解甲基橙的研究

过渡金属催化过硫酸盐（PS）产生活性氧自由基（ROS）可有效降解有机污染物.为避免均相催化过程中过渡金属带来的二次污染,将磺化酞菁钴（CoPcS）键合固定于壳聚糖（CS）微球载体上,制备出一种结构稳定、较高催化活性的催化剂（CS-CoPcS）,并以偶氮染料甲基橙（MO）为目标污染物,考察不同反应条件对MO降解过程的影响,进而分析了催化剂的稳定性和降解机理.结果表明：CS-CoPcS催化PS可有效降解MO,当反应温度为25℃,MO初始浓度为152.75μmol/L,pH₀为5.5,PS的投加浓度为10mmol/L,CS-CoPcS投加量为1.25g/L,MO在180min的降解率可达87.21%,降解速率为1.24×10^-2min^-1,符合准一级动力学方程;电子自旋共振（EPR）和淬灭实验均证实催化过程产生以硫酸根自由基为主的有效ROS;4次循环利用实验中未能检测出溶液中潜在浸出的钴离子,CS-CoPcS表现出很好的催化活性和结构稳定性.     

钢渣碱活化过硫酸盐降解双酚A

通过钢渣水解后产生的碱性溶液活化过硫酸盐（PS）降解水中的双酚A（BPA）,考察了钢渣、过硫酸钾投加量对体系降解能力的影响.结果表明,在25℃,当投加3g/L钢渣以及2g/L过硫酸钾时,浓度50μg/L的BPA溶液可在1h后被降解72%.扫描电镜、X射线衍射分析及X射线荧光分析表征反应前后的钢渣,结果表明反应后钢渣的CaO及FeO含量均下降.自由基淬灭实验结果表明体系中同时存在O₂^·-,SO₄^·-和·OH 3种活性氧物种,对BPA降解的贡献分别占68.97%,9.52%和21.51%.在自来水中由于含有HCO₃^-水解过程而使降解效率升高,在市政废水出水中由于其他有机污染物对活性氧物种的竞争湮灭而使降解效率降低.机理推断认为,钢渣活化K₂S₂O₈体系中,自由基的生成由两类反应共同实现,除碱活化过程外还包含少量的氧化亚铁催化过程.LC/MS结果表明BPA的降解产物主要包括二羟基的醌及羧酸类物质.     

联合多种荧光光谱和GC-MS研究高铁酸钾对菲的降解机理

研究了高铁酸钾对PAHs中的菲的降解反应过程,对该反应过程联合了时间扫描、偏振、偏振三维(PEEM)、三维(EEM)等多种荧光光谱模式进行了表征和分析,并结合GC-MS进一步检测分析了该反应过程的中间产物,最后系统探讨了高铁酸钾对菲降解的动力学反应规律及降解机理.实验结果表明,在设定的高铁酸钾-菲降解体系的物质的量之比为1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1的各个降解反应过程均符合一级反应动力学特征,其拟合系数在0.905—0.995之间.通过不同摩尔比的高铁酸钾-菲降解过程的时间扫描荧光参数直接求得了各反应的动力学方程及曲线;菲降解过程的荧光偏振度值与PEEM共同揭示出高铁酸钾对菲的有效降解,且产物均为无偏振效应、无产生新的特征荧光的小分子结构,各特征光谱峰强与时间变化关系也与时间扫描荧光曲线相符合;最后结合GC-MS深入分析了菲的降解产物,并由此推测了高铁酸钾对菲的降解机理.降解产物中9,10-菲醌的大量存在表明菲结构中9,10位发生氧化而开始降解.     

不同螯合剂对零价铁活化过硫酸盐降解对氯苯胺的影响

研究了螯合剂EDTA、草酸(OA)、柠檬酸(CA)以及2,2-联吡啶(BPY)对零价铁(ZVI)活化过硫酸盐(PS)降解对氯苯胺(PCA)的影响;考察了溶液中PCA的降解率、PS消耗量和溶液中的Fe2+含量对反应的影响.结果表明,在中性条件下,EDTA、OA、CA等3种螯合剂抑制PCA在零价铁活化过硫酸盐体系中降解.而BPY促进了PCA的降解,增加溶液中BPY浓度,PCA的降解率增大;且PCA的降解是拟一级反应,其速率和BPY浓度呈正比;溶液初始p H值为3.0—11.0时,PCA在中性和碱性条件下的降解效率高于酸性条件.相对未加入BPY的体系,在中性和碱性条件下,BPY促进ZVI中Fe2+的溶出而提高PS活化效率,在酸性条件下,BPY由于减少了溶液中游离的Fe2+浓度,表现出对PCA的降解抑制.本文结果进一步证明了零价铁活化过硫酸盐非均相体系中,零价铁是作为活化PS的Fe2+的替代来源.     

The physiological response and iron and potassium contents in the hairy roots of Brassica rape L. Under cadmium stress北大核心CSCD

The experiments were conducted to investigate the tolerance and enrichment capabilities by elucidating the physiological response and cadmium impact on iron and potassium accumulation amounts of brassica rape hairy roots under different cadmium concentrations by using liquid suspension culture method. The results showed the following. (1) The growth of hairy roots was not significantly different under low cadmium concentrations (below 100 μmol/L), whereas it was obviously inhibited under high cadmium concentrations (more than 100 μmol/L). Further, the maximum fresh weight of brassica rape hairy roots reached 4.34 g under 25 μmol/L cadmium stress after 7 days. (2) The content of ROS in brassica rape hairy roots increased with increasing concentrations of cadmium; the antioxidant enzyme activities of brassica rape hairy roots (SOD, POD, and CAT) decreased first and then increased with increasing cadmium concentrations under 1-day stress, whereas showed an opposite trend under 7-day stress. (3) PI staining and MDA content indicated that cellular damage was more serious with increasing cadmium concentrations. (4) With the increase of cadmium concentrations, cadmium content of hairy roots increased and reached maximum of 2.97 mg/g under 400 μmol/L cadmium stress after 7 days. The iron content also increased significantly with the maximal weight of 14.52 mg/g after 1-day cadmium stress, whereas no significant difference was noted under 7-day cadmium stress. The potassium content under 7-day cadmium stress was 1.6 times of that after 1-day stress (15.73 mg/g). The study showed that the physiological response of Brassica rape hairy roots was correlated with the concentration and time of cadmium stress. Moreover, cadmium stress caused metabolic disorders of iron and potassium in the hairy roots, but the hairy roots of Brassica rape had better enrichment effect on cadmium. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

热活化过一硫酸盐调理强化厌氧消化污泥脱水的研究

为了解热活化过一硫酸盐（PMS）调理对厌氧消化污泥脱水性能的影响,本文以毛细吸水时间（CST）、污泥比阻（SRF）和泥饼含水率（WC）为评价指标,通过比较不同温度条件下（25~80℃）热活化PMS调理过程中PMS分解速率、自由基产生、胞外聚合物（EPS）含量和组成,以及污泥形貌特征和粒径分布等变化规律,探讨作用效果及机理.结果表明,热活化PMS调理能显著改善厌氧消化污泥的脱水性能,且温度的升高可增强脱水改善的程度.在温度80℃、PMS投加量4 mmol·g^-1 DS（干物质）和处理5 min的条件下,厌氧消化污泥CST、SRF和WC分别从原始污泥的141 s、2.31×10¹³ m·kg^-1、85%降至35 s、1.95×10¹² m·kg^-1和63%.热活化PMS调理过程中产生的SO₄^-·和·OH破坏了污泥絮体结构,大幅消减了TB-EPS中的蛋白质（尤其是芳香类蛋白和色氨酸类蛋白）,同时污泥粒径的增大（100 μm→1000 μm）可能是厌氧消化污泥脱水性能提高的主要原因.该结果可为热活化过硫酸盐调理技术应用于厌氧消化污泥的高效脱水提供参考.     

碱性土壤锌镉比对小麦籽粒镉积累的影响

我国北方地区小麦镉(Cd)污染形势严峻.土壤锌(Zn)与Cd存在显著的交互作用,但两者关系尚不明确.本研究通过区域调查及大田实验,探究了北方碱性小麦土壤锌镉比(Zn/Cd)与小麦籽粒Cd含量的相关关系.结果表明,土壤Zn/Cd与小麦籽粒Cd含量显著负相关.施加硫酸锌(增Zn)及深翻耕措施(降Zn)均能显著提高土壤Zn/Cd,并降低小麦籽粒Cd含量.其中,增施100 mg·kg^-1的Zn²⁺,可将土壤Zn/Cd增加61.2%,并使小麦籽粒Cd含量降低9.28%;将土壤0~30 cm及30~60 cm土层互换的深翻耕措施,可将土壤Zn/Cd增加45.8%,并使小麦籽粒Cd含量降低13.5%.综合区域调查及大田实验数据,发现当土壤Zn/Cd小于50时,小麦籽粒Cd含量全部超标且有98.4%的样品超标1倍以上;而当土壤Zn/Cd大于100时,小麦籽粒Cd含量超标风险显著降低至11.9%.该阈值的确定对于小麦Cd污染防治具有指导意义.     

可见光驱动下罗丹明B自活化过硫酸盐降解双酚A

目前,过硫酸盐的常规活化方法研究已经逐步成熟,但因成本过高或催化剂难以回收和二次污染等问题严重制约了其实际应用.本研究通过构建染料自活化体系,探讨了染料在活化过二硫酸盐发生自脱色以及降解其他污染物方面的应用潜能.结果表明,染料在可见光照射下可活化过二硫酸盐,不仅可以实现染料自脱色,而且可以降解其他污染物,罗丹明B与双酚A的降解率最高分别可达80%和90%.这一过程即包含了自由基反应途径,也包含了非自由基反应途径.体系中所产生的活性氧化物质包含：超氧自由基、硫酸根自由基、羟基自由基和单线态氧.染料自脱色效率与染料初始浓度、PS投加量和溶液初始pH等有关,同时,染料及其他污染物的初始浓度对其他污染物的降解有很大影响.这为过二硫酸盐的活化提供了一种经济环保的新思路,在未来染料废水的处理中拥有广阔应用前景.     

紫外活化过硫酸钠灭活水中噬菌体MS2的特性及机制

水环境中的病毒对常见的消毒技术有较强的抵抗力.为了开发水中病毒的高效灭活技术,以噬菌体MS2为对象,研究紫外活化过硫酸钠（UV/PS）体系灭活病毒的特性和机制.采用双层平板法对噬菌体MS2进行定量检测,研究UV/PS对水样中噬菌体MS2的灭活率和动力学特征,并考察PS用量、pH值和噬菌体初始浓度等因素对灭活效果的影响.利用透射扫描电镜观察UV/PS处理前后噬菌体的形貌,利用电子顺磁共振波谱法确认反应体系中存在的自由基种类.在自由基淬灭实验的基础上,分析计算UV/PS体系中各因素对噬菌体灭活的贡献率.结果表明,当紫外辐照强度为160 μW·cm^-2时,UV/PS处理4 min即可去除4.39 lg的噬菌体MS2,较单独使用同样辐照剂量的UV消毒灭活率高1.44 lg.UV/PS体系对噬菌体MS2的灭活动力学过程符合一级反应动力学模型.增加体系中的PS初始浓度能明显提高对噬菌体的灭活率和灭活速率,而pH和噬菌体初始浓度对UV/PS灭活噬菌体的影响较小.UV/PS处理可导致噬菌体的衣壳破损,促进了噬菌体颗粒团聚.UV/PS体系中存在SO₄^-·和·OH,是噬菌体MS2灭活的重要因素.·OH比SO₄^-·对噬菌体MS2灭活的贡献更大.