红壤剖面重金属分布特征及对有机碳响应

以湖南株洲红壤耕地剖面土(0~100 cm)为样本,对剖面全土及胶体中重金属的纵向分布特征,重金属的来源和相关性进行了分析,并探究剖面土壤中重金属分布对有机碳组成的响应.剖面土中重金属含量依次为ZnCrCuPbNiAsCd,其中Cd在各个剖面中都属重度污染,Zn在部分剖面中是轻度污染,其它金属都在尚清洁区域.主成分分析表明,剖面金属分布分为两大主成分,第一主成分金属为Zn、Cu、Pb、As、Cd;第二主成分金属为Cr和Ni,主成分元素之间具有较强的正相关关系.在0~30 cm耕作区,第一主成分金属随剖面向下,含量逐渐减小;第二主成分金属随剖面向下,含量增大.对不同尺度颗粒组研究发现,As、Cu、Zn、Cd、Cr、Ni以胶体形式在土壤中进行纵向迁移;而Pb主要以向53μm的黏粒组分富集为主,其胶体携带作用不显著.红外光谱分析表明,土壤中有机碳以多糖类(22.07%~47.13%)、芳香类(13.88%~34.37%)和醇类(21.04%~59.49%)为主.其中,稳定性有机碳,即多糖类和芳香类碳有利于第一主成分金属在土壤中的吸附固定,使其不易向深层迁移;而活性醇碳则能促进第一主成分金属的迁移.     

紫色土坡耕地裂隙潜流的产流机理与胶体颗粒迁移

土壤胶体是坡耕地农化物质迁移的主要载体.借助18O（氧同位素）示踪技术,探索了2014年8月29日和9月10日两场降雨下大型紫色土坡耕地（1 500 m2）裂隙潜流产流的水源来源及过程特征,并耦合了胶体颗粒释放与迁移机理的研究.结果表明,裂隙潜流及胶体迁移的水文过程线均总体呈快速上升和长拖尾的特征.随裂隙潜流产流开始,雨水对潜流的贡献逐渐增大,并在流量快速上升段支配裂隙潜流产流,而潜流流量峰值前及退水阶段,土壤前期可动水是潜流的主要产流来源.两场降雨下裂隙潜流中胶体颗粒浓度介于0.60~6.85 mg/L之间,平均值分别为1.58和2.31 mg/L,水浴超声后胶体颗粒浓度平均值分别为原样的2.15和1.81倍.胶体颗粒迁移速率比产流速率快（>30 min）,表明胶体辅助坡地农化物质迁移的潜力较大.对于长历时小降雨事件,潜流中胶体的迁移动态受潜流水化学因素〔如ρ（DOC）、ρ（Mg2+）和EC（电导率）〕支配,而强降雨事件下,潜流中胶体颗粒浓度还与潜流流量呈极显著负相关（R2 > 0.5）.此外,坡地内部产流方式（横向及垂向）对裂隙潜流中胶体颗粒的迁移通量有重要影响.研究显示,裂隙潜流产流过程线结合土水势、18O及水化学指标的动态变化,能够全面揭示裂隙潜流产流的阶段特征以及胶体颗粒释放与迁移的机理,对于进一步研究胶体对磷、有机农药等憎水性农化物的辅助运移特征有重要意义.      

胶体迁移及其对典型类固醇雌激素的吸附

研究胶体自身的可迁移性和对污染物的可吸附性能够为地下环境中胶体对污染物的携带迁移作用提供重要依据。通过动态柱实验和静态批实验研究二氧化硅胶体、伊利石胶体和胡敏酸胶体在饱和多孔介质中的可迁移性以及对雌酮和雌二醇的吸附作用。结果表明:不同胶体在饱和多孔介质中的可迁移性有所差异,胡敏酸胶体和二氧化硅胶体分别在石英砂柱和河砂砂柱中迁移性最强,而伊利石胶体在2种多孔介质中的迁移性均较弱;准二级动力学模型对胶体吸附雌激素的数据拟合效果最好,吸附速率的控制因素可能包括表面吸附、化学络合等;Langmuir模型对胶体吸附雌激素的拟合效果较Freundlich模型更好,推测胶体对雌激素的吸附为单层吸附,3种胶体对雌酮和雌二醇的最大吸附量分别为90.09～3 333 mg?kg~(-1)和116.28～2 000 mg?kg~(-1)。因此,胶体的可迁移性和对雌激素的吸附作用能够为胶体影响雌激素在地下环境中的迁移提供理论指导。     

超滤用于钢铁厂污水回用的中试研究

考察了抽吸式PVDF中空纤维超滤设备对钢铁污水厂二级出水的处理效果,以及作为反渗透预处理的措施.结果表明,PVDF超滤膜可以有效去除水中浊度、细菌、胶体和有机颗粒,同时还具有较高耐污能力的特点,可以保持较长的生产周期.使用不同药剂进行化学清洗,发现柠檬酸具有较好的清洗效果,污水中金属离子结垢是膜污染的主要原因.     

膜生物反应器处理工业废水中膜污染及膜过滤特性研究

采用膜生物反应器(MBR)中试试验装置处理制革、印染工业园区混合废水,考察了悬浮污泥浓度(MLSS)、溶解性微生物产物(SMP)和松散型胞外聚合物(EPS)表征总量、胶体粒子等因素对膜污染发生的影响程度.结果表明,试验装置启动后的120 d内,发生轻度膜污染现象,过滤膜阻力R20从1.5×1012m-1增加至1.8×1012m-1.MBR池内胶体粒子浓度与膜过滤阻力变化呈现明显的线性相关,而MLSS、SMP和EPS表征总量等因素的变化与膜过滤阻力的变化不存在相关性.分析认为胶体粒子是引起该试验装置发生膜污染现象的主要因素,其成因可能是胶体粒子通过附着在膜表面,沉积堵塞膜孔,从而造成膜污染.     

微滤过程中腐殖酸与膜表面黏附特性的试验研究

为了进一步研究微滤过程中腐殖酸对微滤膜的污染机制,通过运用原子力显微镜(AFM),结合自制的PVDF胶体探针考察了不同的pH、离子强度以及钙离子浓度等水质条件下膜-腐殖酸与腐殖酸-腐殖酸之间微观黏附力的变化趋势以及与膜的通量衰减幅度之间的相关性.结果发现,微观黏附力是膜面污染产生的根本原因.由于pH的电性中和以及离子强度的电性屏蔽作用,膜-腐殖酸以及腐殖酸-腐殖酸之间黏附力随着pH的减小或离子强度的增大都呈增大趋势;而随着钙离子浓度的增大,由于少量钙离子的"架桥"作用以及过量时的电性中和作用,两种黏附力先增大后减小.各条件下,膜-腐殖酸与腐殖酸-腐殖酸之间黏附力都呈相同的变化趋势,且与对应污染膜的通量衰减幅度具有正相关性,为更加深入了解膜污染的形成机制提供了一定的理论支持.     

飞机密封防水新技术研究

针对我国飞机传统密封防水方法存在的主要问题,提出了道轨式密封带与胶体密封剂相结合的密封防水方法,并应用于3个机型9个关键对接部位的密封防水改进。密封防水试验结果表明,该方法具有优良的密封防水性能,能达到“滴水不漏”的效果,适用于对飞机各种口盖、活动构件、连接部位、螺栓孔等存在缝隙的结构部位进行密封防水。     

太湖梅梁湾水体中胶体对铜绿微囊藻生长的促进效应

为探讨太湖水体中胶体对铜绿微囊藻生长的影响,在太湖藻型湖区梅梁湾采集水样,采用常规过滤与切向流超滤(CFF)相结合的方法,得到胶体浓缩液(1nm~1μm).分别将胶体浓缩液、灭菌的胶体浓缩液与纯水配制成体积百分比为5%、10%、25%的培养液,接种处于指数生长期的铜绿微囊藻.结果表明,添加天然胶体浓缩液或灭菌胶体浓缩液可以促进铜绿微囊藻的生长,灭菌胶体对铜绿微囊藻生长的促进作用更显著.胶体促进铜绿微囊藻生长的主要原因是胶体态有机磷促进了铜绿微囊藻对溶解性无机磷的摄取,胶体所吸附的营养盐的补充是另一个有利因素.此外,胶体作为微量元素载体也是胶体促进铜绿微囊藻生长的原因之一.     

纳米TiO_2胶体分离富集水样中痕量镍研究

利用纳米二氧化钛胶体比表面积大,吸附能力强以及吸附离子沉积后又很容易转化为胶体的特点,提出用纳米二氧化钛胶体富集水样中痕量镍。系统研究了胶体纳米二氧化钛对N(iII)的吸附行为,考察了吸附时间、酸度以及共存离子对吸附行为的影响。研究结果表明:在优化条件下,纳米二氧化钛胶体对N(iII)的吸附率可达99%以上。建立了纳米二氧化钛胶体分离富集与火焰原子吸收光谱联用测定水样中痕量镍的方法。该法检出限(3σ)为4.17μg/L,相对标准偏差(RSD)为2.8%;并且由于纳米二氧化钛胶体吸附镍后不需要脱附,分析过程简便、快速;用于实际水样中痕量镍的测定,结果满意。     

粘土矿胶粒及其含富里酸悬浊体系的电动特性

本文主要研究了氯化铝和聚合氯化铝凝聚二氧化硅、高岭土和蒙脱土胶粒，以及它们分别与含富里酸悬浊体系的电动特性及其影响因素。