南方山区生态环境观测成果与展望

20世纪80年代以来,中国科学院南方山区综合考察队和中国科学院千烟洲红壤丘陵综合开发试验站(简称千烟洲站)的历代科研工作者从自然资源综合科学考察到农业科技攻关示范,再到应用基础理论研究,一步一个台阶,不仅为红壤丘陵区的生态恢复和生态经济可持续发展作出了突出贡献,而且在南方红壤丘陵区典型生态系统的物质循环过程、机理及其对全球变化的响应和适应机制方面取得了新的进展。论文以千烟洲站的发展为主线,对南方山区生态环境观测成果与发展进行简单评述。     

二氧化钛催化降解中性红的历程研究

通过监测二氧化钛降解中性红过程中体系pH值的变化,并对体系的UV-VIS光谱进行分析,进而推导出中性红的降解历程,可为降解条件的优化提供依据.     

壳聚糖吸附酸性大红及Cu2+对吸附的增强作用

采用壳聚糖去除水中酸性大红,对壳聚糖吸附酸性大红的动力学、热力学以及溶液pH、盐浓度、外来Cu2+对吸附的影响进行了研究.准二级吸附动力模型、Langmuir、Freundlich及Dubinin-Radushkevich (D-R)方程分别用来对吸附动力学和等温线进行分析.结果表明,酸性大红在壳聚糖上的吸附是一个化学吸附控制的准二级动力学过程.Langmuir、Freundlich和D-R方程都能较好地描述吸附等温线.溶液pH和温度对吸附有较大影响,而氯化钠浓度对吸附的影响较小.对吸附热力函数的计算结果显示ΔH0<0,表明吸附是一个放热过程.由D-R方程计算的吸附自由能E为9.5~10.7 kJ.mol-1,表明吸附过程为离子交换化学吸附.Cu2+对吸附的影响结果显示Cu2+能显著提高壳聚糖对酸性大红的吸附容量,另外建立了Cu2+浓度与吸附量增加之间的数学模型.     

生物阴极型微生物燃料电池同步降解偶氮染料与产电性能研究

构建了生物阴极型微生物燃料电池(BCMFC),研究了以葡萄糖-偶氮染料(活性艳红X-3B)为共基质条件下,BCMFC产电性能及偶氮染料的降解特性.结果表明,电能的产生源于BCMFC对葡萄糖的降解,共代谢下活性艳红X-3B的(ABRX3B)的生物降解是主要的脱色机理.当葡萄糖初始浓度为500mg·L-1(以COD计),ABRX3B浓度低于300 mg·L-1时,功率密度维持50.7 mW·m-2,最终脱色率在94.4%以上,而ABRX3B浓度的进一步提高对BCMFC产电会产生抑制作用.阳极液的COD去除率和UV-Vis光谱表明,ABRX3B的降解过程中,有中间产物的积累.共基质条件下,BCMFC可成功实现同步电能输出和高效脱色.     

矿山强酸性多金属污染土壤修复及麻疯树植物复垦条件研究

采用温室盆栽实验,研究了在不同剂量(质量分数分别为0、0.10%、0.25%、0.5%和1.0%)石灰石改良条件下,大宝山矿强酸性多金属不同污染程度土壤中麻疯树的生长状况和吸收金属特征,并探讨了麻疯树在酸性土壤中生长的抑制因素和石灰石改良适宜剂量.研究表明,在低污染酸性土壤中,Cu和Pb的高活性可能是抑制麻疯树生长的主要因素;而在高污染酸性土壤中,Cd、Cu、Zn等金属的高活性及由强酸引起的Al毒也可能是抑制麻疯树生长的主要因素;石灰石通过提高土壤pH值和降低多金属的生物有效态含量,促进了麻疯树在低污和高污土壤中的生长,其最佳剂量分别为0.25%和0.5%;石灰石可以不同程度地降低麻疯树地上部和地下舔的Cd、Cu、Pb、Zn和Al含量,同时随石灰石用量的增加,其金属含量基本呈降低趋势;麻疯树地下部金属含量高于地上部,且石灰石对麻疯树地下部金属(除Cd外)含量降低幅度较地上部大.因此,种植麻疯树与石灰石改良是联合修复大宝山矿酸性多金属污染土壤的有效措施之一.     

活化赤泥去除猪场废水生化处理出水中的磷和重金属

以铝矿工业废渣赤泥为原材料,采用焙烧活化方法进行活化处理,并将其用于畜禽废水生化处理出水中磷和重金属的吸附去除.同时,研究考察了吸附剂除磷、除重金属的能力以及投加量、pH值和反应时间对去除效果的影响.结果表明,赤泥和活化赤泥对磷、铜、锌、砷吸附规律符合Langmuir吸附等温方程;焙烧改性后,赤泥对磷、铜、锌、砷的去除能力显著提高,900℃焙烧活化饱和吸附量可分别由46.26、18.18 、15.45、18.83 mg·g-1提高至149.00、65.17、99.20、27.51 mg·g-1;pH显著影响除磷、除重金属的效果,高pH条件有利于磷、铜、锌、砷的去除;赤泥和活化赤泥除磷、铜、锌、砷的作用机理包含金属氧化物表面的表面络合作用机理,其对砷和磷的去除机理还包括共沉淀作用.     

尼罗红荧光染色法的优化及应用

以自主筛选的小球藻为材料对尼罗红荧光染色进行条件优化,并用该方法追踪微藻在污水中的油脂含量变化。实验发现,微藻只有经过超声波破碎,染色才会出现荧光,DMSO的添加会增强荧光反应。最终确定其染色条件为:DMSO与藻液体积比为1∶5,超声波破碎5 min后染色5 min,NR质量浓度1.5μg/m L。在其应用方面发现,微藻的油脂积累量只有培养基的一半,说明污水不利于微藻油脂的积累;最佳采收时期为平稳期,此时微藻的产量和油脂含量达到最高。     

新型凹凸棒土颗粒吸附剂对亚甲基蓝和刚果红的吸附研究

利用海藻酸钠和氯化钙的凝胶化,包埋制备有机凹凸棒土颗粒(GOAT)吸附剂,通过批量实验考察了制备的吸附剂对水中亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)的吸附行为。实验结果表明,GOAT对MB和CR的吸附行为都更符合准二级吸附动力学方程,吸附等温线符合Langumir方程。吸附量的大小与溶液的初始p H值有关,且增加盐浓度,GOAT的吸附能力增加。     

铜陵市大气环境系统模拟与综合管控研究

为落实铜陵市环境总体规划中大气环境规划,首先,利用A值法计算铜陵市大气环境容量,得出各区域大气环境承载率;之后,采用CALPUFF模型对铜陵市气象、土地利用以及地形要素进行综合处理;最后,根据模型输出对受体点和市域面积结果并结合ARCGIS得出不同影响性划分结果,以划定铜陵市总体规划中大气红线,并对后续规划提出针对性建议。从铜陵市污染源影响区、污染物影响区以及受体影响区地理坐标及面积占比评价结果来看,以污染物年均浓度为基准,红线部分面积为234.07km~2,占比为19.49%。     

赤泥强化型河岸带模拟系统对再生水中磷去除效果的研究

为了探讨不同比例赤泥施入量对再生水磷去除效果的影响以及植物在再生水净化过程的作用,利用赤泥中富含钙、铁、铝等金属氧化物对磷具有较强吸附性能的特点,构建了室内赤泥强化型河岸带模拟系统.结果表明,赤泥最适施入质量分数为2.5%～5.0%,此时TP去除率为82%～76%,出水磷浓度约为0.22～0.29 mg/L,SRP/TP比值为74%～75%.当赤泥施入量为2.5%时,相比无植物系统,有植物系统的磷净化效率提高了4%,约为86%,出水磷浓度为0.17mg/L.这些结果表明赤泥可以适当比例直接掺混于河岸带的土壤中,这为其提高对再生水中磷的去除能力提供了一种新途径.