太湖北部湖区春、冬季节天然有机质的荧光特征及环境意义

天然有机质(OM)广泛存在于各类水体,含有丰富的碳、氮、磷等生源要素,其形成、转化、归宿及其相伴随的营养盐再生过程是水生态系统营养盐生物地球化学循环的重要环节,在湖泊蓝藻水华暴发过程中势必也扮演着非常重要的营养盐供给者的角色.本研究于2015年2月和5月分别在太湖北部湖区采集了17个样品,利用POM-DOM PARAFAC三维荧光模型解析春、冬季节颗粒态有机质(POM)和溶解态有机质(DOM)的荧光特征及来源,并探讨POM和DOM各荧光组分之间及其与叶绿素a(Chla)的关系.结果表明,春、冬季节太湖北部湖区POM和DOM的荧光峰、荧光中心位置和荧光强度均存在明显的差别;POM有着比DOM更复杂的组分构成.综合POM和DOM的荧光强度和荧光指数可知,春、冬季节太湖北部湖区POM和DOM均以自生源为主,河口区受陆源贡献较大.POM(C1p~C5p)和DOM(C1d~C5d)有5种荧光组分,分别是类色氨酸(C1和C2)、类腐殖质(C3和C4)及类酪氨酸(C5).POM和DOM的荧光组分特征存在明显的差别;春、冬季节POM均以类腐殖质荧光C3为主,荧光组分高值区分别集中在梅梁湾区域和湖心区;而DOM均以类蛋白组分C2、C1和C5为主,荧光组分高值区均分布在竺山湾区域.相关分析结果显示,春季C1d与C2d(P0.01)、C3d与C4d(P0.01)、C1p与C4p(P0.05)、C2p与C5p(P0.01)均具有较强的相关性.值得注意的是,C3d(P0.01)、C4d(P0.05)与C3p均具有较好的相关关系,表明POM与DOM在组分、来源上具有某种联系.与春季类似,冬季荧光组分C1d与C2d、C3d与C4d、C1p与C2p、C1d与C2p亦具有极好的相关性(P0.01).春季C5d与Chla之间存在正相关关系(P0.01),而C2d(P0.05)、C3p(P0.01)与Chla之间具有负相关关系;冬季C4d与Chla之间也存在负相关关系(P0.05).     

微絮凝对腐殖酸超滤过程膜污染的减缓特性

以硫酸铝[Al_2(SO_4)_3·18H_2O]为絮凝剂,腐殖酸(humic acid,HA)和高岭土(Kaolin)水溶液为原水,研究微絮凝过程产生的不同絮体形态,对自制聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜过滤过程的影响.主要考察了微絮凝过程中絮体的特性(粒径大小及分布,分形维数)以及不同条件下形成的絮体形态对膜通量的影响,利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对污染膜的表面形貌进行表征,并测定了PVDF膜与有机污染物之间黏附力大小,来解析不同絮体形态对超滤膜的膜污染影响机制.结果表明,Al~(3+)以电性中和作用水解去除有机物,随着絮凝剂投加量的增加,絮体粒径不断增大,絮体的分形维数减小.膜通量衰减速率与絮体的粒径呈负相关,絮体粒径越大,膜通量衰减速率越小,超滤过程中形成的滤饼层越疏松,同时,较小分形维数的絮体引起的膜污染较轻,其膜通量恢复率也较高.PVDF-有机污染物之间的相互作用力大小与运行初期相应污染膜通量衰减速率呈正相关.当Al~(3+)投加量为5 mg·L~(-1),初始pH=7时,HA去除率为96.7%,膜通量衰减最小,通量恢复率达到88%.     

Performance and fouling mechanism of direct contact membrane distillation (DCMD) treating fermentation wastewater with high organic concentrations

In this study,direct contact membrane distillation(DCMD)was used for treating fermentation wastewater with high organic concentrations.DCMD performance characteristics including permeate flux,permeate water quality as well as membrane fouling were investigated systematically.Experimental results showed that,after 12 hr DCMD,the feed wastewater was concentrated by about a factor of 3.7 on a volumetric basis,with the permeate flux decreasing from the initial 8.7 L/m~2/hr to the final 4.3 L/m~2/hr due to membrane fouling;the protein concentration in the feed wastewater was increased by about 3.5 times and achieved a value of 6178 mg/L,which is suitable for reutilization.Although COD and TOC in permeate water increased continuously due to the transfer of volatile components from wastewater,organic rejection of over 95%was achieved in wastewater.GC–MS results suggested that the fermentation wastewater contained 128kinds of organics,in which 14 organics dominated.After 12 hr DCMD,not only volatile organics including trimethyl pyrazine,2-acetyl pyrrole,phenethyl alcohol and phenylacetic acid,but also non-volatile dibutyl phthalate was detected in permeate water due to membrane wetting.FT-IR and SEM–EDS results indicated that the deposits formed on the membrane inner surface mainly consisted of Ca,Mg,and amine,carboxylic acid and aromatic groups.The fouled membrane could be recovered,as most of the deposits could be removed using a HCl/Na OH chemical cleaning method.     

悬浮填料对厌氧氨氧化MBR运行的影响特性及机理

向厌氧氨氧化（anammox）膜生物反应器（MBR）投加悬浮填料,考察其对反应器脱氮性能和膜污染的影响特性,并探究了相关机理.试验结果表明,投加填料后,反应器脱氮性能良好.当进水氨氮（NH₄⁺-N）160mg/L、亚硝态氮（NO₂^--N）180mg/L时,出水NH₄⁺-N和NO₂^--N均在15mg/L以下,硝态氮（NO₃^--N）在30mg/L以下,总氮去除率可达90%.投加填料显著减轻了膜污染,跨膜压差（TMP）稳定在8kPa左右.混合液中溶解性微生物产物（SMP）和胞外聚合物（EPS）成分分析结果表明,在第67~149d,蛋白质总量、多糖总量和总有机碳总量分别下降了49%、43%和61%,它们浓度的下降有利于延缓膜污染;此外,悬浮填料对膜组件的机械碰撞也起到了物理清洗作用.高通量测序结果显示,悬浮填料生物膜在anammox菌相对丰度方面显著高于混合液污泥,说明anammox菌更适宜于附着生长,投加填料可以为其提供更加稳定的生长环境.     

表面活性剂复配修饰添加不同含量蒙脱石的黄棕壤对苯酚的吸附作用

在两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子型表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰膨润土吸附苯酚最佳修饰比例的基础上,通过添加膨润土改变2种黄棕壤中的蒙脱石含量(分别为6%和43%),利用X射线衍射和有机碳含量表征了蒙脱石含量对BS+CTMAB复配修饰黄棕壤性质的影响.同时,采用批处理法研究了蒙脱石含量对BS-12+CTMAB复配修饰黄棕壤吸附苯酚能力的影响,对比了不同温度、p H和离子强度下吸附的差异,并探讨了影响机制.结果表明,CTMAB复配修饰增加了BS-12修饰土样的TOC含量并增强了土样对苯酚的吸附能力,且苯酚在复配修饰土中的解吸程度均高于CK、BS-12和CTMAB修饰土;随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大,BS-12、CTMAB修饰和BS-12+CTMAB复配修饰土蒙脱石层间距、TOC含量和对苯酚吸附能力整体上均呈增加趋势;单因素对各修饰土样吸附苯酚的影响程度上,温度、p H逐渐减小,离子强度逐渐增大;蒙脱石含量决定的TOC是影响修饰土样对苯酚吸附能力大小的关键因素,修饰土样对苯酚的吸附依然以分配作用为主.     

液化和压缩气体半球形扩散模型集的构建和应用

国内外液化和压缩气体的泄漏爆炸事故屡见不鲜,针对其性质和短时间近地面扩散的特点,总结、修正和扩展了瞬时泄漏下的平均半球形扩散模型。对于连续泄漏,利用数学积分理论建立了静风下的半球形扩散模型。接着对有风时的情况进行建模推导,将风速和气体自身扩散速度进行矢量合成,得到了半椭球形扩散和半椭圆锥与1/4椭球体组合扩散下气体的质量浓度和质量浓度变化趋势。最后用实例验证了该模型的先进性。该模型集能较好地反映液化和压缩气体泄漏后不同泄漏情况、时间、近地面区域和风速下的扩散浓度空间分布及其动态变化过程,为事故后果预估和应急救援决策提供参考。     

复合药剂对不同类型重金属污染土壤的固化修复

为了考察复合药剂对Pb、Hg、Cr、Cd、Zn、Cu和Ni污染土样的固化修复效果,以重污染企业用地、冶炼厂河道底泥和自配土壤为污染土样进行试验,试验中的普适复合药剂主要为含磷酸盐沉淀剂、黏土和水泥,视情况辅以无机还原助剂和有机络合助剂。在普适药剂(相对原土样的质量分数15%)、还原剂(5%)和有机助剂(2%)的组配下,处理后的重金属浸出质量浓度低于GB 18598—2001标准值。普适药剂对Pb、Cd、Zn、Cu、Ni的固化有效,磷酸盐是促成Pb固化的关键成分,黏土和水泥分别起到吸附固定和物理包封的作用。无机助剂中的还原/络合性成分和硫化物分别对Cr(VI)和Hg的固化有明显的促进作用。对于Pb、Cd、Zn、Cu复合污染土壤的修复,分析了重金属浸出质量浓度随普适药剂投加量变化的特征曲线,结果表明,Pb比Cu的曲线斜率更大,表明Pb的固化效率更高;Cd和Zn具有相似的曲线形状,推测二者具有类似的固化机理。     

北京一次近地面O3与PM2.5复合污染过程分析

利用O_3、PM_(2.5)监测数据、紫外辐射观测数据及气象观测资料,结合WRF模式模拟的大气环境背景场,分析了2014年9月3—8日北京一次近地层O_3与PM_(2.5)复合污染过程。结果表明,O_3和PM_(2.5)出现高质量浓度污染与大陆高压和副热带高压系统的相继持续控制有关,较强的紫外辐射及高压形成的下沉气流是造成边界层复合污染,尤其是O_3污染的主要原因。此次复合污染过程中,O_3于9月4—7日连续4 d超标,PM_(2.5)于9月5—7日连续3 d超标。造成这一现象的原因为:受大陆高压和副高的持续高压影响,北京地区天气晴朗、紫外辐射较强,地面风场较弱,700 h Pa以下持续存在下沉气流,O_3日均质量浓度逐日上升,于9月5日先到达峰值,同时PM_(2.5)日均质量浓度逐日升高;6日在副高西部边缘偏南暖湿气流输送及形成的平流逆温作用下,PM_(2.5)质量浓度突增,削弱了太阳紫外辐射强度,O_3质量浓度开始下降。此后,在低压槽作用下PM_(2.5)质量浓度增到峰值,O_3质量浓度保持下降趋势。9月5—7日形成了3 d的O_3与PM_(2.5)复合污染事件。     

白腐真菌组合培养提高漆酶酶活的作用机制研究

采用白腐真菌组合培养的方式提高漆酶酶活,并对组合后菌株相互作用机制进行了研究.菌株55(Trametes trogii)和菌株m-6(Trametes versicolor)组合后漆酶酶活较菌株55和m-6分别提高了24.13倍和4.07倍;组合后菌株间不存在抑制作用;平板培养时,两菌株菌丝生长止于菌丝交界处,该处漆酶酶活最高并分泌褐色色素;液体培养时,菌株m-6对组合后漆酶酶活的提高起着更为重要的作用:向菌株55的培养物中添加菌块m-6,其酶活比向菌株m-6培养物中添加菌块55时的酶活高7.03倍,并且菌株m-6胞外物对菌株55的漆酶分泌也有明显的刺激作用,其中加入20 mL过滤灭菌胞外物可使菌株55漆酶酶活提高6.79倍,而且胞外物高温灭菌后仍能刺激菌株55的漆酶分泌,加入20mL后酶活比对照高4.60倍;Native-PAGE活性染色结果表明组合后同工酶种类未发生变化,但有3种同工酶的浓度升高.     

水源地藻类及藻毒素同时去除的效果及机制分析

利用组合载体对太湖梅梁湾水源地水体中藻类及藻毒素的同时去除试验表明:检测水源地水体中藻量、Chl-a、TMC的含量各为(31.67～78.27)×106个.L-1、32.58～102.67μg·L-1、1.79～11.97μg·L-1.在水力停留时间为7d、组合载体的密度为13.1%的条件下,组合载体AP对藻量的平均去除率达到了59.78%,对Chl-a的平均去除率达到了80.82%,对TMC-LR、TMC-RR、EMC-LR、EMC-RR的降解率最高能达到99.73%、97.10%、100%、75.44%.对其去除机制的研究表明,组合载体AP对总细菌的富集能力达到了8.3×1011～35.6×1011cells.g-1,比湖水本底值中细菌的总数高出了8～9个数量级.对除藻及藻毒素过程中的优势菌种,经过培养、分离,考察其形态、生理生化特性,利用聚合酶链反应(PCR)、16S rRNA序列分析技术,经鉴定确认该优势菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和芽孢杆菌(Bacillussp.).组合载体AP上富集的大量微生物,它们的协同降解作用是去除藻及藻毒素的主要作用机制.