黄土高原工农业复合循环经济模式与关键技术集成利用实证分析——以甘肃省定西市为例

针对黄土高原半干旱节水型区域的典型——甘肃省定西市生态环境薄弱、工农业生产欠发达的现状,从工农业复合循环经济的内涵出发,利用工农业复合循环经济模式的关键技术,把种植、养殖、沼气生物能、高效有机肥等产业和技术进行高效集成,通过对甘肃富民生态农业科技有限公司的工农业复合循环经济模式案例进行实证分析研究,为黄土高原干旱、半干旱节水型区域提供切实可行的工农业复合循环经济典型推广模式,促进该类型地区经济社会可持续发展。     

胺类捕收剂的好氧生物降解性能研究

为了控制胺类捕收剂对环境造成的污染,借鉴表面括性剂等有机污染物的生物降解性评价体系,采用BOD5/CODCr法和OECD-301B(IS0 9439)标准对胺类捕收剂的生物降解性进行评价,考察分子结构对生物降解度的影响.研究表明,十二胺、十八胺、癸烷基丙基醚胺(醚胺609)、十二烷基丙基醚胺(醚胺601)、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵28d最终好氧生物降解率分别为76.0％、50.6％ 、63.2％、56.3％、63.4％、68.0％,生物降解指数分别为173.4、162.2、160.8、149.4、164.6、171.2,其中癸烷基丙基醚胺和十二烷基丙基醚胺对微生物有抑制作用,其抑制时间分别为2d和4d,除癸烷基丙基醚胺和十二烷基丙基醚胺的BOD,/CODC值小于0.3以外,其余4种药剂的BOD5/CODCr值均在0.3以上.综合两种评价方法,这6种胺类捕收剂均属于可生物降解有机物.其生物降解性从大到小为:十二胺、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、醚胺609、十八胺、醚胺601.相对来说,有机物碳链越长,其降解性能越差,另外,碳链中醚基的加入也影响有机物的生物降解性能.最后初步探讨了胺类捕收剂的生物降解机理.     

酸-碱改性粉煤灰基铝铁复合混凝剂的除磷机理

为解决城市污水排放磷超标的问题,本研究制备出一种新型铝铁复合混凝剂。混凝剂以粉煤灰和铝土矿为原料,采用常压高温酸碱两段改性法制备,并研究了其除磷性能及机理。结果表明:(1)最佳制备条件为:碱改性过程使用4 mol/L Na OH溶液,温度100℃,时间2 h;酸改性过程使用2 mol/L盐酸,温度100℃,时间4 h;酸性上清液与碱性上清液比例为1∶16。(2)混凝剂对污水中TP去除率达97.73%,出水TP含量为0.132 0 mg/L,优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。(3)对新型混凝剂进行表征测试发现,混凝剂主要由Al Cl_3·6H_2O、Na Cl、KMg F_3、Na_3Al H_x、Sr Fe O_(2.5)构成,主要有效成分为Al_2O_3(13.343%)、Fe_2O_3(5.497%)及Si O_2(17.920%)等。混凝剂投入水中后,其中的铁离子和铝离子及其水解产物形成Fe_3(OH)_2~(7+)、Al_n(OH)_m~((3n-m)+)等不饱和多羟基络合离子,并从溶液中吸取羟基来补充其未饱和位,从而对水中聚磷酸盐等胶体颗粒产生强烈吸附作用。同时,由于混凝剂表面粗糙,孔隙发达,比表面积大,可进一步提高其除磷效果。     

生物结皮的发育演替与微生物生物量变化

生物结皮在荒漠地区的生态恢复中具有重要的生态学意义,且不同发育演替阶段的结皮具有不同的生态功能.通过野外调查、显微观察结合微生物定量分析对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区生物结皮的发育演替进行了研究.结果表明该地区的生物结皮一般按照"藻结皮→地衣结皮→藓结皮"的模式发育演替.随着结皮的发育演替,光合生物生物量逐渐增加,微藻生物量却呈现先增加后减少的趋势.其中,具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)作为结皮藻类中的第一优势种,在藻结皮中生物量最大,达到0.33 mm3·g-1,而爪哇伪枝藻(Scytonema javanicum)和(一种)念珠藻(Nostoc sp.)在晚期的地衣结皮中生物量达到最大.另外,研究发现异养微生物生物量在藻结皮中开始增加,但在地衣结皮中呈下降的趋势,最后在藓结皮中异养微生物生物量再次增加并达到最大.其中细菌数量的增加与结皮有机碳、Na+含量的增加显著相关(P<0.05),真菌数量的增加与K+、Na+含量的增加显著相关(P<0.05).本研究观察了沙坡头地区生物结皮发育演替的模式,并从环境适应与功能需求的角度探讨了生物结皮发育演替过程中微生物生物量的变化特征,对于理解结皮的发育演替以及荒漠化地区生态恢复过程中结皮的维护管理具有重要的理论与实践意义.     

基于CA-MAS的水域总有机碳扩散模拟研究

当前水环境污染扩散研究一般基于普通数值模型模拟,忽略了水污染扩散微观驱动力的影响。为能更真实地反映其动态扩散过程,针对水域总有机碳(TOC)扩散机理,基于CA和MAS技术,将影响TOC扩散的自然和社会经济因素抽象为微观的水流Agent、风速Agent、径流量Agent、污水排放口Agent、人工管理Agent以及农业生产地Agent,将研究水域抽象为CA元胞空间,建立了CA-MAS水域总有机碳扩散模型,对水域总有机碳的动态演化过程进行模拟,并以武汉理工大学鉴湖水域作为实验区域,借助NetLogo仿真平台完成了模型的实现与验证。模拟结果表明,该模型基本能够反映水体总有机碳的扩散规律,可以为水环境污染控制提供参考。     

TiO2-Cu2O/蒙脱土复合光催化剂的制备与性能

以钠基蒙脱土（MMT）为载体，先采用溶胶-凝胶法将纳米TiO₂引入到MMT层间，再采用化学沉积法将纳米Cu₂O负载在TiO₂/MMT上，制备出TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂。采用XRD、SEM、紫外-可见漫反射技术对催化剂进行了表征。以甲基橙为目标污染物，考察了催化剂的光催化性能。表征结果显示：TiO₂与Cu₂O均匀分布在MMT的表面与片层孔隙中;TiO₂-Cu₂O/MMT结合了TiO₂和Cu₂O的特性，拓宽了催化剂的光吸收范围。实验结果表明，在光源为可见光、初始甲基橙质量浓度为20 mg/L、光催化剂加入量为2 g/L的条件下，TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂对甲基橙的光催化降解效果明显优于单一负载的Cu₂O/MMT和TiO₂/MMT，大幅提高了催化剂的光催化效率，反应300 min时TiO₂-Cu₂O/MMT对甲基橙溶液的脱色率达到93%。     

8种典型选矿药剂对小鼠的急性毒性研究

为了解8种典型选矿药剂的毒性,选用小鼠灌胃给药做急性毒性试验.在预试验中确定死亡率为0和100%的剂量后,按改良寇氏法计算其中6种药剂LD50,并做出比较.最大耐受量法测定其中2种药剂急性毒性作用.正戊基黄药等6种药剂的小鼠灌胃给药范围为101.7～1 611 mg/kg时LD50由大到小的药剂依次为丁胺黑药、十二胺、正戊基黄药、水杨羟肟酸、H205和Z200;醚胺GE-601、氧化石蜡皂的最大耐受量分别大于5 000 mg/kg、2 703 mg/kg.根据急性毒性分级标准,醚胺GE-601属于实际无毒的物质,正戊基黄药、丁胺黑药、十二胺、氧化石蜡皂、水杨羟肟酸属于低毒物质,而H205和Z200则属于中等毒物质.     

工业废水中多金属离子的吸附净化

以含有Si、Al、Ca、C元素的矿物材料作为基质,经特定条件处理后造粒成型加工成轻质多孔Si-Al-Ca-C结构的吸附材料。研究了该吸附材料对工业废水中多种金属离子的吸附性能,探讨了影响吸附性能的因素。研究结果表明,在一定条件下,Si-Al-Ca-C吸附材料对工业废水中Al3+、Ca2+、Mn2+、Cu2+、Fe3+、Mg2+、As3+和Zn2+的净化率分别高达99.34%、99.82%、98.26%、98.16%、97.76%、97.01%、100%和89.09%。金属离子残留浓度分别为0.152、0.07、0.012、0.02、0.119、0.311、0和0.259 mg/L,均低于国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准。     

壳聚糖复合絮凝剂处理造纸废水的实验研究

研究并考察了壳聚糖复合絮凝剂对造纸污水中COD和SS的絮凝效果，结果表明，当复合絮凝剂的配方和处理条件为：聚合硫酸铁（PFS）60 mg/L聚丙烯酰胺（PAM）2 mg/L壳聚糖（CTS）0.4 mg/L，pH为7.5时，其絮凝效果最佳，此时它对水中COD与SS的去除率分别达到57.4%和97.6%, 与传统絮凝剂PAC/PAM相比，COD与SS的去除率分别提高了10.1%和5.2%，药剂成本下降了21.1%，具有明显的经济效益与环境效益。     

人工浮床对汾江河水质净化的研究

对佛山市汾江河内布置浮床的水域的7个断面进行采样监测,分析了布置浮床侧与未布置浮床侧各水质指标的差异,以考察人工浮床对汾江河水质的净化效果。同时比较了圆币草、水罂粟、梭鱼草、狐尾草、美人蕉和鸢尾6种浮床植物的生物量和氮磷吸收量。结果表明,布置人工浮床一侧的水质TN、TP、COD和NH4＋-N含量均显著低于未布置浮床一侧的水质,表明人工浮床对水体水质的有净化效果。总面积约4 900 m2的浮床植物经过3个月的生长,从水体中共吸收了192.5 kg的氮和76.1 kg的磷。6种浮床植物中,狐尾草的净增生物量最高,达到64.2 kg/m2;圆币草次之,为62.2 kg/m2。狐尾草和圆币草对氮磷的吸收能力在6种植物中处于较高水平,每平方米狐尾草和圆币草从水体中分别吸收了51.61g氮、19.79 g磷和46.90 g氮、22.93 g磷。综合比较得出,狐尾草和圆币草在生物量和氮磷吸收量上均保持在较高水平,是较好的浮床植物。本研究为人工浮床在南方类似河流中的应用及植物选择提供了参考依据。