人工湿地系统微生物去除污染物的研究进展

人工湿地污水处理系统具有净化效果显著、建设和运行费用低廉、管理简便等优点,近年来越来越受到人们的重视。人工湿地是利用介质、植物和微生物构成的复合系统来处理污水。微生物在人工湿地系统净化污水过程中发挥着重要作用。介绍了人工湿地系统中微生物去除污染物的研究进展,重点讨论了人工湿地对污染物和特殊有机污染物的去除以及系统基质中微生物的种群和活性等内容,并结合我国研究现状展望了该领域的研究前景。人工湿地系统微生物对污染物去除将成为人工湿地生态系统服务功能评价、人工湿地生态系统健康与稳定的诊断的重要组成部分。     

生活垃圾循环流化床焚烧锅炉飞灰中二噁英热解析特性研究

实际垃圾焚烧系统中飞灰会在尾部烟道堆积并在受热后发生二噁英的再生成、热降解及向烟气解析等协同作用.本文研究了半干法脱硫塔前生活垃圾焚烧飞灰在受热过程中二噁英的质量变化及其气固相分布情况,重点研究了反应温度、含氧量及硫胺基复合阻滞剂的添加等对飞灰中二噁英热解析特性的影响.试验结果表明,250℃时飞灰析出的气相二噁英很少,而450℃时气相二噁英的比例高达99.7%;氧含量对飞灰中二噁英的热解析特性影响较大,当氧含量为6%时,气相二噁英的析出量最大,达到2.87 ng·g-1;350℃时添加硫胺基复合阻滞剂后二噁英总量明显下降,表明阻滞剂能够抑制二噁英再合成,但气相中二噁英的比例从47.69%上升到87.50%.     

VOx-MoOx/TiO2催化剂低温催化降解一氯苯及二英的研究

垃圾焚烧过程中会产生大量氯苯等氯代挥发性有机污染物(CVOCs)和二噁英等持久性有机污染物(POPs). CVOCs的排放会导致光化学烟雾和温室效应的产生,而二噁英能在土壤中长期附存,具有人体致癌和致畸变等严重危害. 催化降解技术具有显著优势,能将二噁英等有机污染物彻底破坏分解,最终将其转化为CO₂、H₂O和HCl等产物. 基于钒基催化剂VO_x/TiO₂的过渡金属氧化物催化剂已被广泛应用于烟气CVOCs和二噁英处理领域. 钒基氧化物VO_x中的V=O基团对二噁英起到亲核吸附的作用,在钒基氧化物上添加第二活性组分钼氧化物MoO_x可以提高催化剂的催化活性. 本文采用湿法浸渍的方法制备出用于催化降解含氯污染物的粉体钒钼钛VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂,并分析其合成方法、催化表征和性能测试结果,讨论反应温度对一氯苯及二噁英催化率影响的机理,旨在为开发二噁英催化技术提供参考. 结果表明:VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂表面催化活性位点较多,活性组分分散良好,起始还原温度较低,活性氧含量较多,比表面积较大,颗粒团聚较轻,具有优良的催化特性. 通过系列实验筛选出合适的催化剂组分比例为5%VO_x-5%MoO_x/TiO₂(记作“V5-Mo5-Ti”,即VO_x和MoO_x的质量分数各占5%,TiO₂的质量分数占90%),在150 ℃低温下其对一氯苯和二噁英的催化效果优异. V5-Mo5-Ti催化剂对一氯苯的低温转化率随原始稳定浓度和空速比的升高而降低. 在一氯苯初始浓度为150×10?6、空速比为10 000 h?1时,V5-Mo5-Ti催化剂在150 ℃下对一氯苯的转化率为54.0%,在300 ℃时接近100%. 在150 ℃的低温环境中,该催化剂对二噁英催化脱除率在86%以上,催化降解率在74%以上. 研究显示,VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂对二噁英的催化脱除率和降解率随温度的升高而提高,主要归因于升温加快了V₂O₅中V5+和V4+元素以及MoO₃中Mo6+和Mo4+元素的催化氧化循环速率.      

壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B动力学研究

采用仿生矿化法制备了壳聚糖/纳米CdS复合颗粒光催化剂,并用于可见光光催化降解猩红B染料模拟废水,研究了猩红B初始浓度、pH、催化剂投加量和催化剂重复使用次数等因素对猩红B光催化降解的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,壳聚糖能有效负载CdS纳米微晶.采用Langmuir-Hinshelwood模型描述壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B反应动力学行为,在猩红B初始质量浓度较低(≤20 mg/L)时,光催化降解过程符合假一级动力学方程.降低猩红B初始浓度和溶液pH都可显著增大光催化降解速率常数;催化剂投加量小于0.7 g/L时,光催化降解速率随其增加而增大,但催化剂投加量过大会使光催化降解速率减小;催化剂重复使用第5次时,猩红B光催化降解速率常数仍为第1次使用时的63.4%.     

喀纳斯自然保护区生态系统服务价值变化研究

生态系统可持续发展是随着全球范围内可持续发展研究的深入和人们对环境破坏和资源利用认识的不断加深而逐渐形成的.人类社会的可持续发展从根本上取决于生态系统及其服务的可持续性,本文应用喀纳斯自然保护区1980、2005年两期Landsat TM影像解译数据,参照谢高地等制定的中国生态系统单位面积生态服务当量因子和新疆布尔津县单位面积农田生态系统提供的食物生产服务的经济价值,确定喀纳斯自然保护区生态系统单位面积生态服务价值系数,对保护区生态系统服务价值及其变化进行了估算和比较.结果表明,林地和草地是喀纳斯自然保护区主要的土地利用类型,25年间土地利用总体上发生了明显变化,林地面积在减少,革地、水域、建设用地面积略有增加；保护区生态系统服务价值由1980年的37.289亿元减少至2005年的36.351亿元,有林地和离覆盖度草地的减少是服务价值降低的主要原因；主要由林地、草地和水域提供的维持生物多样性、水文调节、气候调节、保持土壤等单项功能服务价值均呈现不同程度地减少,说明保护区生态系统结构和功能已受到影响,保护区生态环境质量不断趋向退化.     

土地利用变化对贵州印江喀斯特小流域水体DIC含量及δ~(13)C_(DIC)的影响

以印江流域水体为研究对象,分别于2014年夏季和冬季采集印江河主干与支流表层水样品,测定并分析其基本物理化学参数、主量离子浓度和溶解性无机碳(DIC)含量及其碳同位素组成(δ~(13)C_(DIC)),结合流域内不同的气候条件和土地利用强度与方式等生态环境条件,对表层水体中DIC的来源及其时空变化特征进行探讨。结果表明:印江河流域表层水p H值呈中性到碱性,水化学组成主要受碳酸盐岩风化的控制,阳离子主要以Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,阴离子主要以HCO-3为主,而且主量离子在冬夏季表现出较为显著的差异。印江河流域干、支流水体DIC和主量离子含量向下游总体呈现递增趋势,并随季节呈现夏低冬高的变化趋势,可能与研究区水体上游土地利用强度低而下游存在大量的农耕用地以及当地冬夏季降雨量差异有关。相比之下,印江河流域干流水体δ~(13)C_(DIC)均值为-10.39‰、支流水体δ~(13)C_(DIC)均值为-8.29‰,差异相对显著,反映了作为源头支流水体主要受碳酸盐岩风化影响,支流汇入干流水体过程周边土地利用强度增大、方式多样,影响较为明显。而且该流域干、支流水体δ~(13)C_(DIC)的季节性差异显著,支流水体DIC主要由于水-岩交换在冬季更加富集13C,而干流水体DIC则主要由于生物量效应在夏季相对富集13C,极有可能与当地土地利用强度和方式的季节性变化有关。     

成都市PM2.5中无机组分与硝酸盐氮氧同位素变化特征

2013年1月12日～2013年1月23日和2014年8月10日～2014年8月21日在成都市城东成都理工大学校园内按昼夜采集PM_(2.5)样品,分析了PM_(2.5)样品的质量浓度、9种水溶性无机离子含量和硝酸盐的δ~(15)N和δ~(18)O。结果表明,采样期间成都市PM_(2.5)冬、夏季的质量浓度分别为161～677μg/m~3(360±118μg/m~3)和87～137μg/m~3(92±18μg/m~3),冬季超标2～9倍,属于重度污染,夏季超标1～2倍,属于轻度污染; SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+(SNA)的质量浓度占总水溶性无机离子和PM_(2.5)质量浓度的比值冬夏季分别为72%±14. 3%和65%±9. 2%,21. 1%±2. 5%和30. 3%±6. 9%,是主要的无机离子组分。结合离子相关性分析,SNA的存在形式在白天以(NH_4)_2SO_4或NH_4HSO_4为主,部分以NH_4NO_3的形式存在,而在夜间则以NH_4NO_3为主,部分以(NH_4)_2SO_4或NH_4HSO_4形式存在。成都市PM_(2.5)中硝酸盐的δ~(15)N和δ~(18)O呈冬季高、夏季低的特征。冬季,硝酸盐来源于燃煤和机动车尾气;夏季,硝酸盐来源于机动车尾气、燃煤和农业土壤释放,根据其[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]值说明成都市冬夏季均以固定污染源(燃煤)为主,移动污染源(机动车尾气)为辅。成都市冬季大气颗粒物中硝酸盐主要由NO_x经O_3氧化形成,夏季主要经·OH氧化形成硝酸盐或N_2O_5水解生成硝酸盐。     

Triton X-100对土壤中柴油的解吸特征及影响因素

为考察非离子表面活性剂Triton X-100对土壤中柴油解吸特性及土壤理化性质对其解吸的影响,通过振荡平衡法研究Triton X-100对浙江水稻土、重庆紫壤、江西红壤、海南沙土、青海灰漠土和黑龙江黑土中柴油解吸行为及其影响因素.结果表明,Triton X-100对浙江水稻土、重庆紫壤、江西红壤、海南沙土、青海灰漠土和黑龙江黑土中柴油的解吸均符合先快后慢、最后达到解吸平衡的规律,平衡时解吸量分别1.61、1.85、1.80、2.29、2.01和1.13 mg/g.其解吸动力学过程均符合准二级动力学模型（R2>0.99）;6种典型土壤中柴油的等温解吸特征可较好地用修正的米氏方程模型进行描述（R2>0.92）.Q_max（柴油最大解吸量）介于1.81~2.23 mg/g之间,浙江水稻土、重庆紫壤、江西红壤、海南沙土、青海灰漠土和黑龙江黑土中ρ_max（柴油最大解吸率）分别为73.20%、78.06%、75.63%、90.36%、79.89%和62.92%;土壤各理化性质对Triton X-100解吸土壤中柴油的影响起综合作用,其中土壤w（砂粒）与ρ_max呈显著正相关（R2=0.993 6,P < 0.01）,对Triton X-100解吸柴油的影响最大;而CEC（阳离子交换量）、w（OM）、w（黏粒）均与ρ_max呈显著负相关（P < 0.05）.研究显示,修正的米氏方程可用于描述柴油在土壤-水-表面活性剂Triton X-100系统中的解吸行为,w（砂粒）是影响不同土壤中柴油解吸的关键因子,可为应用Triton X-100修复柴油污染土壤提供理论基础.      

氧化法烟气脱硝技术的研究进展

在氮氧化物超低排放要求下,FGD(烟气脱硫)系统协同实现脱硝是经济可行的手段,基于NO氧化的烟气脱硝技术成研究热点。文章首先论述了氧化法脱硝技术的可行性;根据氧化过程中使用催化剂的情况,将NO氧化技术分为直接氧化和催化氧化2类,阐述了等离子体、臭氧、强氧化性溶液、半导体光催化等氧化脱硝方式的最新研究进展;同时对目前氧化法烟气脱硝技术领域关心的S、N竞争关系、N平衡、二次污染及成本控制进行了分析;指出了现有氧化法烟气脱硝技术的不足。最后,对氧化法烟气脱硝技术的研究方向进行了展望,评价了氧化法烟气脱硝技术在尾部烟气脱硝工业化应用的可行性。     

钢铁行业不同物料的二英生成分布及机理探讨

钢铁行业是我国二噁英的第一大排放源,但对不同钢铁生产过程二英的生成排放认识有所欠缺.本文系统探究了钢铁行业不同物料的二噁英生成能力和同系物分布特征.结果表明,烧结飞灰的二英生成能力最强,而烧结生料生成二噁英能力最弱.3种污泥(连铸、热轧、冷轧)和烧结生料的二英生成途径相似,4种飞灰(电炉、转炉、高炉一次、高炉二次)之间也有相似的二英生成途径,而烧结飞灰则与其他物料均不同.所有物料中,有毒2,3,7,8-PCDD同系物之间存在极强的相关性,且氯酚合成二噁英路径也被发现存在于钢铁生产过程中.