基于Box-Behnken响应曲面法优化Fenton预处理高浓度染料中间体生产废水

为高效处理染料中间体生产废水、优化工艺参数,针对染料中间体生产废水有机负荷高、生物抑制性强等特点,选用Fenton氧化处理过程,以实际生产废水为研究对象,基于Box-Behnken响应曲面法分别考察了反应时间、初始pH、n(H₂O₂)/n(Fe2+)、Fenton试剂投加频率等因素对Fenton法处理废水过程的单独影响及各因素间的交互作用,并建立以COD_Cr去除率为评价指标的数学模型进行全面分析.结果表明:各影响因子显著性顺序为初始pH>n(H₂O₂)/n(Fe2+)>Fenton反应时间>投加频率,其中n(H₂O₂)/n(Fe2+)与投加频率的交互作用最为显著(F=3.43);模型决定系数R2=0.917 9,说明模型可信度和精密度高;最佳反应条件组合为反应时间30 min、初始pH为3.46、n(H₂O₂)/n(Fe2+)为6.12、投加频率为2次.预测最大COD_Cr去除率为56.53%,验证试验实测平均结果为55.17%,与预测值相比偏差为1.36%.经最优条件处理后废水的ρ(COD_Cr)由9 600 mg/L降至4 000 mg/L左右,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.07增至0.37,可生化性提高.研究显示,采用Fenton法预处理高浓度染料中间体废水可有效提高COD_Cr去除率及其可生化性.      

改性纳米零价铁对稻田土壤As污染的修复效能

为实现对稻田土壤As污染的高效修复,通过制备C-NZVI(壳聚糖基稳定化纳米零价铁),分析其对还原态亚砷酸〔As(Ⅲ)〕的吸附动力学和等温吸附特征,阐明典型竞争性阴离子/分子对C-NZVI吸附As(Ⅲ)效率的影响;在此基础上,重点研究淹水和拮抗性肥料对稻土As的强化溶出效应,揭示C-NZVI对稻土液相As的异位吸附去除与原位补充钝化作用.结果表明:准一级动力学和Langmuir等温吸附模型能很好地描述C-NZVI对As(Ⅲ)的吸附过程特征,该材料对As(Ⅲ)的最大吸附量为145.09 mg/g;当竞争性K₂HPO₄、H₃BO₃、Na₂SiO₃和CH₃COOH的摩尔浓度为0.05~0.50 mmol/L时,C-NZVI对As(Ⅲ)的去除率依然高达99%.在对稻田土壤进行淹水和依次施用NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂C₂O₄、Na₂SiO₃三种拮抗性肥料条件下,稻土中累积溶出w(水溶态As)(18.1 mg/kg)达到土壤w(As)的30.0%;对强化溶出反应后的淹水稻土进行排水并利用C-NZVI对各步分离获得的含As液相进行异位吸附,As去除率为91.3%~99.8%,该过程使稻土中w(As)减少43.4%~52.6%;进一步利用1%和5%的C-NZVI对强化溶出后的稻土进行补充钝化,可使稻土中w(非专性吸附态As)降低94.7%~100%.研究显示,淹水强化条件下,利用C-NZVI对稻田土壤As污染进行异位去除与原位钝化的联合修复可为有效减控稻田土壤As生物有效性提供有益途径.      

SBR反应器内碳基好氧颗粒污泥的培养及其稳定运行特性

为探究粉末活性炭和钙离子的投加对污泥颗粒化进程的影响,在300 L SBR（序批式反应器）中接种普通絮状污泥,投加1.0 g/L粒径约75 μm的PAC（粉末活性炭）及35 mg/L的Ca2+以促进污泥颗粒化进程,并研究其稳定运行特性.结果表明:常温下反应器在14 d内开始形成具有良好沉降性能的AGS（好氧颗粒污泥）,至第18天污泥颗粒化程度达到80.0%左右;在此后运行的100 d内,AGS基本能保持其结构完整性.同时,反应器内ρ（MLSS）（污泥浓度）由接种时的3 300 mg/L升至4 050 mg/L,污泥SVI（体积指数）由接种时的120 mL/g变为35 mL/g.w（PS）（PS为胞外多糖）较少且变化量小;w（PN）（PN为胞外蛋白）在反应器启动及稳定运行阶段内都在提高,最终达到240 mg/g（以每gMLVSS中含PS的质量计）,PN/PS（质量比）最终稳定在15.00左右.稳定运行期间,反应器对污水中COD_Cr、TN、TP的平均去除率分别达到82.0%、76.5%和96.0%.研究显示,投加的PAC与普通絮状污泥间的吸附作用,促进了污泥的颗粒化进程;同时,PAC作为AGS的惰性成核物质,避免了AGS因内源呼吸从颗粒内部解体,提高了AGS的稳定性.      

羧酸类药用活性化合物在生物碳质上的吸附特性

为研究生物碳质吸附在处理水土环境中羧酸类PhACs（药用活性化合物）的作用,通过比表面积、红外光谱、元素分析及电镜扫描对商业水稻秸秆生物碳质的结构与性质进行了讨论,同时研究了生物碳质对不同初始pH及不同初始质量浓度的五种羧酸类PhACs[KTP（酮洛芬）、IBP（布洛芬）、NPX（萘普生）、ASP（阿司匹林）、SYA（水杨酸）]吸附特征的影响.结果表明:吸附过程包括前期快速吸附和后期缓慢吸附至平衡两个阶段;在第一阶段,外表面吸附与大孔及中孔扩散是控制吸附的机制,在第二阶段,生物碳质内表面吸附及基质在微孔中的扩散是影响吸附的主要机制.初始pH为6.0~7.0时,等温吸附数据符合Freundlich吸附等温方程,反映了非均匀性表面的吸附特性.五种羧酸类PhACs在生物碳质上的吸附能力[通过K_d,0.01（特定液相浓度下的单点分配系数）表达]表现为NPX（24.30 g/L）> IBP（15.82 g/L）> KTP（10.44 g/L）> SYA（2.64 g/L）> ASP（1.24 g/L）.溶液初始pH变化对所选PhACs的吸附量有显著影响,初始溶液pH处于pKa±1.0范围内时,所选吸附质的吸附量达到最大值,随着初始pH的升高,所选PhACs主要以阴离子形式存在,同时生物碳质表面负电性增加,增强的静电斥力减弱了氢键作用.研究显示,氢键作用在生物碳质吸附PhACs过程中起到主要促进作用,除此之外,还受到范德华力及π-π电子供受体等多种作用驱动.      

安徽铜陵新桥河上游沉积物重金属污染及潜在生态风险评价

安徽铜陵新桥河的沉积物样中，重金属浓度为Cu〉Zn〉Pb〉Cr，按国家土壤环境二级质量标准评价，Cu、Zn含量已超标。其新桥河的沉积物样中，Cu、Zn的污染参数很高，含量为高风险或极高风险；Pb污染参数较高，含量为一般风险或高风险。同时新桥河的沉积物样中，Cu具有很高的潜在生态风险。     

苏南经济快速发展区土壤Cu形态含量影响因素定量分

以江苏省昆山市为典型区，定量研究几种因素对农田土壤Cu形态含量的影响。结果表明：1)土壤有效态Cu含量为837 mg/kg，土壤全Cu含量为27.43 mg/kg，土壤Cu的活化率为31.02%；2)土壤重金属Cu各形态含量相对大小为残渣态(13.82 mg/kg)＞有机质结合态(9.42 mg/kg)＞铁锰氧化物结合态(2.79 mg/kg)＞碳酸盐结合态(0.84 mg/kg)、可交换态(057 mg/kg)，残渣态含量明显高于其它形态，达47.83%，有机质结合态Cu含量也较高，占全量的36.09%；3)pH值是影响可交换态Cu含量的最主要因素，达极显著负相关水平。全Cu含量是影响碳酸盐结合态Cu含量、铁锰氧化物结合态Cu含量、有机质结合态Cu含量和残渣态Cu含量的最主要因素，达极显著正相关水平；4）全Cu含量是影响可交换态Cu含量的重要因素，达显著正相关水平。pH值是影响碳酸盐结合态含量的相对重要因素。CEC是影响铁锰氧化物结合态Cu含量的重要因素。有机质含量是影响有机质结合态Cu含量的重要因素，达极显著正相关水平。＜0.01 mm黏粒含量是影响残渣态Cu含量的重要因素.     

太湖蓝藻预警监测遥感自动解译系统研究

针对太湖蓝藻遥感监测自动化、智能化等业务需求,研究了太湖蓝藻遥感自动解译系统的总体架构、功能模块等。系统包括遥感数据接收子系统、蓝藻遥感解译子系统和海量遥感数据管理子系统,可实现从数据接收到报告编制全流程自动化处理。     

HCO-3碱度对铜绿微囊藻生长与光合活性的影响

研究了23 mM (ALK23)和124 mM (ALK124) HCO-3对铜绿微囊藻(〖WTBX〗Microcystis aeruginosa〖WTBZ〗 FACHB 927)生长与光合特性的影响。实验结果表明，ALK23显著抑制铜绿微囊藻的生长，至培养结束，与对照相比对生物量的抑制率为38%，ALK124条件下虽然至培养结束生物量没有显著变化，但碱度增加铜绿微囊藻生物量有一个快速的增殖期，之后其生长速率持续下降。碱度增加强烈抑制光合色素Chla的合成，ALK23和ALK124条件下对Chla含量抑制率分别为74％和56％。藻胆蛋白与叶绿素a的比值（PBP/Chla）在碱度增加的条件下有显著升高。HCO-3碱度增加，铜绿微囊藻的光合活性先降低之后逐渐恢复，至处理结束表现出低碱度（ALK23）促进光合活性，高碱度（ALK124）对光合活性影响不显著。说明HCO-3碱度增加对铜绿微囊藻有一定伤害作用，与高碱度（ALK124）相比，低碱度（ALK23）对细胞的伤害程度更大，随着细胞的增殖，碱度对细胞的伤害作用逐渐恢复，且低碱度下细胞恢复更快。暗示碱度可以作为水华控制的手段之一.     

乌江流域石灰土中铀等元素形态与铀活性

以中国西南乌江流域石灰土为例，运用逐级提取(Sequential Extraction，SEE)技术，并结合化学成分和相关参数数据，研究了石灰土中铀(U)等元素的形态，并在此基础上探讨了石灰土中U的活动性及释放潜力，旨在增进对U等元素生物地球化学循环的了解，同时也为流域U污染防治提供科学依据。研究结果表明：①石灰土中Mn主要存在于锰(氢)氧化物中，Ca主要存在于碳酸盐和硅酸盐矿物中，P主要存在于硅酸盐矿物和有机质中，U主要赋存于硅酸盐等残留部分中，其次赋存于有机质结合部分和碳酸盐矿物中；②石灰土剖面中活动态U所占的比例为10%~30%，平均17%，说明石灰土中的部分U在酸性和氧化-还原界面等条件下具有一定的迁移活性，即在上述条件下，石灰土中的部分U可释放进入周围水体或植物中；③石灰土中U的潜在释放量为036~150 g/t，平均U潜在释放量为076 g/t，因此，在酸雨和侵蚀等作用下，石灰土U释放可显著提高乌江河水U通量。     

猫跳河流域梯级水库夏季N2O的产生与释放机理

为了研究河流筑坝对河流氮生物地球化学循环的影响，在夏季水体分层期间对猫跳河梯级水库坝前分层采集水样进行了相关地球化学分析。结果显示，在上游的两座水库存在2个明显的温度分层现象，并影响到了水体N2O的产生和分布。红枫水库整个剖面的氮分布主要受硝化作用控制，而百花湖、修文及红岩水库则表现为上层水体为硝化作用，中层为硝化反硝化共同作用。所有水库表层水和下泄水高饱和度的N2O含量表明这些水体为大气N2O的源。百花湖底层反硝化作用强烈，中间产物N2O大量消耗。底层泄水的方式对于温室气体释放影响重大，因此不同水库下泄水的N2O含量在时间和空间上的变化与水库运行和调蓄模式有关。研究结果表明，梯级水库过程对N2O的排放影响很大，在水电开发的环境保护中应当引起重视。