湘中矿区不同用地类型面源Cd输出负荷的原位实验研究

受污染土壤重金属随降雨径流输出已成为河流、湖泊等水体重金属超标的主要来源之一,近年来日益受到关注.研究表明湘江中下游农田土壤重金属超标问题日益严峻,以镉超标最为严重.研究以湘中矿区Cd超标农业小流域为实验场,选取流域内水稻、旱田、荒草地这3类土地利用模式设置径流小区进行自然降雨水文过程的原位观测.结果表明,雨水pH值由春季到夏季呈升高趋势,径流水相溶解态Cd浓度呈明显的季节性差异,春季显著高于夏季,雨水pH值可显著影响土壤溶解态Cd向径流水相迁移,与径流水相溶解态Cd浓度呈负相关关系.相同降雨条件下,稻田径流水相溶解态Cd浓度显著低于旱田和荒草地,旱田与荒草地Cd面源输出负荷显著高于水稻田,由于降雨量差异,3类土地利用类型溶解态Cd面源输出负荷的季节性规律不明显.本研究可为流域尺度重金属面源输出负荷定量估算以及湘江流域水环境安全与水质预警提供数据支持和科学依据.     

崇明东滩湿地干湿交替过程脲酶活性变化初探

以典型滨海湿地——崇明东滩为原型区域,采集湿地沉积物及海水样品,通过土柱模拟方法(30、35、40℃),研究了半月潮(15d左右为周期的"大潮")与日潮(一个太阴日内出现的涨潮和落潮)水分生态过程沉积物脲酶(Urease)活性及溶解性有机氮(DON)与铵态氮(NH+4-N)含量等的变化,计算了Urease活性的表观温度敏感性系数(Q’10),旨为揭示典型滨海湿地潮汐驱动下周期性干湿交替过程沉积物Urease活性的变化规律.半月潮过程,干燥沉积物(1%~3%)淹水后,Urease活性迅速增加.随着沉积物变干,酶活性逐渐下降.Urease活性对沉积物水分变化的敏感性随干湿交替频次的增加而下降.日潮过程对Urease活性的影响较小.30、35、40℃下,酶活性分别为(0.067±0.018)、(0.143±0.027)、(0.028±0.011)g·(10 g·h)-1.相比较而言,半月潮过程Urease活性明显低于日潮过程.这表明,干湿交替显著降低了沉积物Urease活性(30、35℃).半月潮过程中,沉积物Urease活性Q’10的最高值出现在35~40℃,而日潮过程中出现在30~35℃.因此,干湿交替可能增高了Urease活性Q’10的温度响应范围.此外,半月潮过程中,Urease活性主导着沉积物NH+4-N含量的变化(30、35℃),但其与DON含量之间并无显著相关性.日潮过程Urease活性与NH+4-N和DON含量之间均不显著相关.     

温度与pH对生物合成施氏矿物在酸性环境中溶解行为及对Cu2+吸附效果的影响

探析施氏矿物在不同温度、pH下的溶解行为,对其在酸性煤矿废水(ACMD)重金属去除领域的应用具有重要的工程指导意义.本研究通过摇瓶实验,在0.16mol·L-1FeSO4·7H2O,初始pH为2.5的酸性体系中,采用氧化亚铁硫杆菌A.ferrooxidans催化合成施氏矿物.考察了15℃与30℃,pH为2.0$6.0环境条件下矿物的溶解行为,及生物合成施氏矿物对酸性体系Cu2+的吸附去除效果.研究结果表明,经过24h反应,施氏矿物合成体系pH从原始2.50降低至2.18,体系Fe2+氧化完全,27.3%的铁离子参与矿物的合成,矿物分子式可表示为Fe8O8(OH)4.22(SO4)1.89.生物合成施氏矿物在温度为15℃,pH分别为3.2、3.0、2.8、2.6、2.4、2.2与2.0液态体系中振荡72h,矿物溶解率分别为1.92%、3.34%、5.90%、13.09%、28.74%、44.53%与61.46%.在温度为30℃的上述酸度体系中,矿物溶解率在相应时间却达到2.04%、3.98%、8.34%、20.53%、43.50%、96.74%与99.92%.在pH≥3.5的不同温度液态体系中该矿物无溶解迹象.在15℃,pH为6.0、5.0、4.5、4.0与3.5,Cu2+浓度为40mg·g-1的液态体系中,生物合成施氏矿物对Cu2+的吸附量为(50.9±2.2)、(47.3±13.3)、(40.5±4.7)、(31.1±5.0)及(16.9±6.5)mg·g-1.体系酸度一定,施氏矿物在15℃与30℃条件下对Cu2+的吸附效果无显著差异.本研究结果对生物合成施氏矿物在ACMD重金属去除工程应用提供必要的参数支撑.     

温度对生物强化除磷工艺反硝化除磷效果的影响

以处理城市污水的中试规模生物强化除磷A2/O活性污泥工艺系统为研究对象,考察了温度对系统COD去除和脱氮除磷效果的影响,特别是温度对活性污泥反硝化除磷性能的影响.结果表明,当温度从(30.9±0.8)℃降低到(9.1±0.6)℃时,A2/O系统的脱氮除磷效果显著下降,系统对TN和TP的污泥去除负荷明显下降.通过污泥反硝化除磷活性实验发现,随着温度的降低,系统中活性污泥的最大厌氧释磷速率、最大好氧吸磷速率和最大缺氧吸磷速率都降低.活性污泥中反硝化除磷菌(DPB)占聚磷菌(PAOs)总量的比例随温度降低稍有下降,但平均值仍维持在47.5％左右.用阿伦尼乌斯公式对实验结果进行拟合,得到系统中活性污泥聚磷菌厌氧释磷反应活化能Ea1为148.0 kJ· mol-1,聚磷菌好氧吸磷反应活化能Ea2为228.8 kJ·mol-1,发生在缺氧条件下反硝化除磷菌的吸磷反应活化能Ea3为315.8 kJ·mol-1.对不同温度下污泥絮体粒径分析结果表明,随温度降低,粒径分布更加集中,系统中活性污泥絮体颗粒平均粒径减小,不利于污泥絮体内部反硝化除磷缺氧微环境的形成.     

象山港国华电厂强增温海域浮游动物群落结构和多样性的时空特征

为探明电厂强增温海域浮游动物群落结构和多样性的时空特征,于2011年在象山港国华电厂附近海域,采用浮游生物Ⅱ型网(网目160μm)进行10站位2重复的浮游动物季节性采样.结果表明,共识别出62种浮游动物(含幼体),平均丰度为9 531.1 ind.m-3.该海域浮游动物群落主要由桡足类和浮游幼体类组成,且以浮游幼体类为主,比例高达66.6%.相似性分析显示,各月间浮游动物群落结构差异极显著(P<0.01),控制群落结构的优势种有18种,最重要的判别种有瘦尾胸刺水蚤Centropages tenuiremis、大同长腹剑水蚤Oithona similis、伪长腹剑水蚤Oithona fallax、克氏纺锤水蚤Acartia clausi、长尾基齿哲水蚤Clausocalanus furcatus、针刺拟哲水蚤Paracalanus aculeatus和小拟哲水蚤Paracalanus parvus.GLM分析显示,月份间的多样性指数也存在极显著差异(P<0.01),经计算,各多样性指数随水温增加而下降的拐点水温范围为20.31～22.31℃.在断面上,离排水口0.2 km断面(D02)的平均水温比2 km断面高2.16℃.受温度影响,主要优势种如瘦尾胸刺水蚤和大同长腹剑水蚤倾向于向D02断面移动,克氏纺锤水蚤、尤其是大型浮游动物倾向于远离排水口,并向1.2 km断面聚集,使D02断面的种类数最少(33种)、丰度最低(5 522.8 ind.m-3),而1.2 km断面的种类数(53种)和丰度(16 491.0 ind.m-3)最高;同时,D02断面的多样性指数也明显低于其它断面.经线性回归分析,海域增温使多样性指数极显著下降(P<0.01),每增温1℃浮游动物丰富度下降12.3%.     

单光子/光电子在线质谱实时分析聚氯乙烯热分解/燃烧产物

实验室研制了低能光电子磁场增强电离(MEPEI)和单光子电离(SPI)复合电离源,该电离源具有电离化合物范围宽、碎片离子少、质谱图简单等优点,结合飞行时间质谱(TOF-MS)实现了聚氯乙烯(PVC)热分解/燃烧产物的在线分析.针对不同的目标化合物,MEPEI/SPI复合电离源通过调节电离区电场强度,可以快速在SPI和SPI-MEPEI之间切换.PVC热分解/燃烧产物中电离能大于光子能量(10.60 eV)的HCl和CO2(12.74 eV、13.77 eV)利用MEPEI模式电离;而烯烃、二氯乙烯、苯系物、氯苯、苯乙烯、茚满及萘系物等可通过SPI-MEPEI复合模式电离.通过实时监测PVC主要燃烧产物的信号强度随温度的变化趋势可推断出,PVC燃烧产物主要是通过两种机制生成:①250～370℃时,PVC发生脱氯及分子内环化反应,产生大量的HCl、苯和萘;②380～510℃时,PVC发生分子间交联反应,生成烷基芳烃,如甲苯和二甲苯/乙苯等.实验结果表明,SPI/SPI-MEPEI复合离子源TOF-MS分析速度快,应用范围广,在在线分析中具有广泛的应用前景.     

Degradation of monofluorophenols in water irradiated with gaseous plasma

Decomposition of aqueous monofluorophenols (MFPs) was investigated by contact glow discharge electrolysis (CGDE). During CGDE, both MFPs and the corresponding total organic carbon (TOC) in water were consumed smoothly, suggesting that carbon atoms of benzene nucleus could be eventually mineralized to inorganic carbon (IC). And all the fluorine atoms in the MFPs were equally converted to fluoride ions. Based on the primary intermediates from each starting materials, it showed that aromatic hydroxylation preferentially occurred at the para- or ortho- position to the phenolic OH group of each MFPs. The disappearance of both MFPs and TOC followed the first-order rate law. The apparent rate constants for the decay of MFPs were independent from the pK_a values of MFPs.     

活化温度对SCAC制备过程中副产物生成规律的影响

文章研究了污泥-玉米芯活性炭(SCAC)制备过程中,活化温度对副产物(热解气和热解油)生成规律的影响。热解气和热解油分别采用气相色谱仪和气质联用仪进行分析检测。试验结果表明,随着活化温度的升高,SCAC的产量逐渐降低,热解气与热解油的产量则随之增多。不同温度条件下,热解气的主要成分均为H2和CO2,热解气中H2所占的体积百分数随着活化温度的升高而增加,而CO2则相应降低。此外,热解气中CH4的含量也会随着活化温度的上升而略有提高,说明较高的活化温度更有利于热解气的资源利用。热解油组分较为复杂,每个温度条件下的液态产物都包括上百种化合物,可分为烷烃,烯烃,苯类,酚类,腈类,杂环化合物,多环芳烃,有机酸,酰胺,酯类,甾体,醇,酮以及其他类共14大类型,其中以有机酸、腈类和甾体类有机物含量居多。随着活化温度的升高,有机酸和多环芳烃的含量有所增加,而酚类化合物的含量则有所降低;当活化温度升高至650℃以上时,甾体类有机物含量明显降低。     

沈阳地区采暖期气候特征与节能预报技术研究

基于沈阳地区1961-2010年逐日平均气温观测数据,采用气候倾向率及度日法,参照采暖供热相关规范,对沈阳地区采暖期气候变化特征进行了分析。结果表明:沈阳地区采暖期平均气温呈上升趋势,采暖期度日呈减少趋势。平均采暖初、终日分别为10月26日、4月3日,平均采暖期长度为160 d。采暖初终日和采暖期长度均存在年际变化振荡,但总体呈现出采暖初日推后,终日提前,采暖期长度缩短的趋势。寒冷程度的减小和寒冷期的缩短使得采暖能源需求量减少,采暖期节能减排空间较大。利用2008-2010年气象-热力数据建立的沈阳地区供热量预报方程及供热气象指数,近3年理论节煤率达9.1%。该预报方程及供暖气象指数已于2010年11月开始在沈阳地区供热作业中投入应用,为实时供热调度提供参考依据。     

不同类型湖泊沉积物中氮释放规律研究

通过对武汉市东湖子湖郭郑湖、庙湖以及南湖这3个不同类型的湖泊进行释氮模拟实验,结果表明:(1)在厌氧条件下,不同污染程度的湖泊中沉积物释氮作用均比较明显。为了抑制沉积物向上覆水释氮,控制湖泊富营养化,保持湖泊较高的溶解氧水平是必要的。(2)在厌氧条件下,高温对不同类型湖泊总氮和氨氮的释放均能起到促进作用。(3)沉积物与上覆水间污染物的浓度梯度越大,总氮和氨氮的释放速率与释氮量也越大,此时温度的影响不明显。(4)通过比较3类湖泊沉积物上覆水中总氮和氨氮两者的释放浓度可知,氨氮的释放贡献十分显著,因此控制氨氮的释放量对于控制湖泊氮释放量具有显著效果。