限域结构纳米复合材料及其吸附性能研究进展

纳米材料因其比表面积大和表面活性高，在水处理领域表现出了极具潜力的发展前景。利用空间限域结构来固定和分散纳米材料可有效解决纳米材料易团聚失活、操作分离困难和潜在环境风险等问题。文章综述了具有限域结构的纳米复合材料制备方法及其对水中污染物吸附性能的研究进展，从限域空间内纳米颗粒的尺寸调控与污染物的富集、限域空间中特异性的污染物分子结构和纳米材料晶体结构等多方面详细分析了纳米限域效应的环境行为及其对水环境中污染物去除的重要意义。根据分析可知，限域结构中的吸附机理、纳米复合材料在真实环境体系下的应用、材料的环境与健康风险等是未来该领域研究的重要方向和热点内容。     

水体被动采样技术的发展与应用

被动采样技术不需要任何外力,具有操作简单、安全可靠等特点,在环境领域表现出良好的应用前景.本文回顾了水体被动采样技术的发展历程,简要介绍了被动采样技术定量方法,介绍并讨论了典型无机、有机水体被动采样装置特点、应用和发展趋势.其中,沉积物-水界面有机污染物被动采样以及水体无机/有机污染物被动采样是近些年被动采样技术的重要发展方向.最后,对水体被动采样技术在构型设计、应用范围、理论推进、与生物分析结合以及方法标准化方面的发展前景进行了展望.     

制药废水中抗生素的去除技术研究进展

发酵类抗生素生产废水中残留抗生素及相关物质(残留效价)含量高,对废水生物处理系统微生物群落结构以及废水处理效果影响显著,同时会导致生物处理细菌耐药基因的产生和排放;因此,如何去除废水中残留抗生素及效价是解决抗生素废水处理难题的关键。在前期研究的基础上,提出高浓度抗生素生产废水残留抗生素效价的水处理控制目标,概述了水中抗生素去除的生物和物化技术的最新研究进展,提出了在废水生物处理之前进行抗生素选择性去除的强化催化水解预处理技术方案,结合生物处理之后采用高级氧化技术保障该类废水安全排放,并对未来该类废水处理技术的发展方向提出了建议,以期为行业的可持续发展提供技术支持和科学依据。     

pH值对纳米零价铁吸附降解2,4-二氯苯酚的影响

在不同pH条件下,对纳米铁(颗粒粒径为30～40 nm)及其降解2,4-二氯苯酚反应体系进行取样,并进行透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜-能谱联用(SEM-EDX)以及电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等形貌观测与分析表征,以考察pH值在纳米零价铁降解氯酚反应过程中的影响和作用.结果表明,在降解2,4-二氯苯酚的过程中纳米铁由分散的颗粒逐渐团聚,其表面逐渐氧化,并最终被呈针状结晶的碱式氧化亚铁(FeOOH)覆盖,从而阻碍了降解反应的进一步进行.在酸性体系中,纳米零价铁的氧化和团聚现象有所缓解,尽管会造成一部分铁量的损失,但反应产生大量的亚铁离子参与并促进了脱氯降解反应的进行,反应过程中溶液pH值有逐渐升高的趋势.不同pH条件下,纳米铁对氯酚的去除率随pH值的降低而升高,酸性条件有利于提高氯酚的还原降解速率,当pH=3时,24 h内氯酚的去除率可达到90%以上.     

塘-湿地系统中芦苇对再生水氮磷吸收能力研究

以天津市空港经济区塘-湿地组合处理系统为对象,研究了再生水补给条件下芦苇各组分氮(N)、磷(P)的吸收能力。研究发现:在一个生长周期内,芦苇不同组分(穗、叶、茎、根)N、P的质量分数为(1.17±0.82)%和(0.067±0.057)%,存在穗>叶>根>茎的特点。芦苇各组分N、P的质量分数随生境类型而变化,其中N的质量分数范围介于0.22%~2.34%,P介于0.012%~0.23%。再生水补给条件下系统地上生物量为(119.37±62.25)kg/m2,明显高于周边河道自然生长的芦苇((19.08±5.73)kg/m2),表明再生水的补给能有效提高芦苇的初级生产力,且地上部分对N、P的累积能力高于地下部分,分别为4.10和5.20倍。     

北运河下游典型河网区水体中氮磷分布与富营养化评价

选择北运河下游典型河网区(闸坝多、水流慢和湖库化)为研究对象,通过为期1 a的水质监控,阐述了河网区氮、磷的时空变化特征,并利用对数型幂函数普适指数公式对其水体营养状态进行了评价.结果表明,河网区水体中TN平均质量浓度为12.50 mg.L-1(NH4+-N占67.41%),TP为1.45 mg.L-1(SRP占80.81%).河网区水体中氮、磷的时空分布特征明显,TN和NO 3--N质量浓度随季节变化特征趋于一致,NH 4+-N稍有不同;TP和SRP质量浓度随季节变化特征基本一致.从河网区进水带至出水带,水体中氮、磷质量浓度均呈逐渐下降趋势,其中TN、NH4+-N和NO3--N平均质量浓度分别从19.30、13.22和2.19mg.L-1降至7.98、4.45和1.50 mg.L-1;TP和SRP分别从1.95和1.59 mg.L-1降至1.11和0.91 mg.L-1.富营养化评价综合指数表明,河网区水体在时空尺度上均处于"极富"营养状态.     

潮白河周丛生物群落元素组成与水质变化的生态计量学关系研究

研究了潮白河流域中污染水体对周丛生物群落的碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量以及生态计量组成的影响.结果表明,下游潮白河NH4+-N、NOx--N分别占TN的52%和28%;上游白河则分别占1.6%和38%.潮白河TP含量(0.104 mg.L-1)为白河TP含量(0.005 mg.L-1)的21倍.白河和潮白河周丛生物C、N、P元素的变异系数分别为0.55、0.41、0.62和0.24、0.13、0.18,表明生长于白河周丛生物的元素结构变化更大.无周丛生物的水体NH4+-N和TP的浓度分别为有周丛生物的21倍和11倍.通过对TOC、TN、NOx--N、NH4+-N、TP、pH、氧化还原电位(ORP)和电导率(conductivity)等水质指标进行二元Logistic回归分析得知,水体TP为影响潮白河周丛生物生存的主要因素,其预测正确率为87.3%.周丛生物C、N、P元素间有强相关性,其中N起了"桥梁"作用.生态计量学分析进一步显示周丛生物的N∶P的比值追随水体TN∶TP的变化;并且该比值主要受水体TP浓度影响.周丛生物N∶P可用于水体TN∶TP变化的生态计量学的指示因子.本研究为进一步探究周丛生物群落结构变化,以及对高一级营养级生物群落结构和元素循环的影响奠定了基础.     

三门峡库区河流湿地沉积物重金属赋存形态和风险评价

调查三门峡库区河流型湿地沉积物中重金属含量和赋存形态,通过污染指数评价沉积物生态潜在风险、表层重金属可交换态与碳酸盐结合态的质量分数评价其释放风险.结果表明,沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量分别为25.8～68.5、12.1～36.7、3.25～48.74、33.5～472.4、0.16～0.69和9.04～90.74 mg.kg-1.从三门峡库区上游至大坝坝前,沉积物重金属含量呈显著增加趋势.库区最大支流渭河入黄口下游沉积物中重金属Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量高于上游.典型污染支流宏农涧河河口沉积物重金属累积明显,极有可能是该区域矿业发展的工业废水排放所致.沉积物污染指数(SPI)平均值为3.11,介于1.83～7.39之间,渭河入黄口下游沉积物重金属污染程度明显增加,宏农涧河河口沉积物SPI=6.33,处于中度风险.污染河口表层沉积物重金属碳酸盐结合态和交换态所占金属总量的质量分数分别为Cd 63.8%～85.7%,Cu 6.58%～22.62%,Pb 10.6%～28.9%,Ni 1.56%～3.02%.支流污染物排放引起重金属累积,三门峡流域下游沉积物生态风险增加,河口表层重金属释放风险由大到小为Cd>Pb>Cu>Ni.此调查可为河流沉积物污染治理和原位修复提供了参考和依据.     

氯酚类化合物对青鱼和细鳞斜颌鯝幼鱼的毒性

以我国特有青鱼和细鳞斜颌鯝为受试物种,利用其生命早期阶段的急性毒性LC50值和28d慢性生长抑制试验所获得的最大可接受浓度(MATC)评价了3种氯酚类化合物的毒性效应.实验结果显示,2,4-二氯酚(2,4-DCP),2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)对青鱼和细鳞斜颌鯝的的96hLC50值分别为4.01(3.61～4.68)、1.22(1.12～1.31)、0.10(0.08～0.11)mg·mL-1和2.48(1.94～2.89)、1.10(0.38～1.36)、0.09(0.08～0.10)mg·mL-1,且3种氯酚类化合物对青鱼的毒性和细鳞斜颌鲴的毒性存在良好的线性相关性.根据化学物质对鱼类毒性分级标准,PCP对青鱼和细鳞斜颌鲴均为剧毒,2,4-DCP和2,4,6-TCP对青鱼和细鳞斜颌鲴均为高毒.青鱼对2,4-DCP,2,4,6-TCP和PCP的MATC分别为0.05mg·mL-1、0.10mg·mL-1和0.015mg·mL-1,对应的急慢性毒性比(ACR)分别为80.2、12.2和6.67;细鳞斜颌鲴对2,4-DCP、2,4,6-TCP和PCP的MATC分别为0.30mg·mL-1、0.15mg·mL-1和0.01mg·mL-1,对应ACR分别为8.27、7.33和9.00.     

纳米复合聚硅酸铝的颗粒粒度效应:Al_(13)与氧化硅的相互作用及其混凝特征

为了研究纳米复合聚硅酸铝(PASC)混凝剂的颗粒粒度效应,以实验室提纯的Al13溶液和活化水玻璃为原料,制备一系列不同粒度分布的PASC.以Al-Ferron法测定的铝水解形态表明,在该混凝剂中,Al13作为混凝优势形态具有较好的稳定性.氧化硅聚集度的测定和粒度分析结果表明,活化硅酸的加入能显著提高混凝剂的平均粒度,同时,Si/Al比(物质的量比)是影响平均粒度的主要因素.在活化硅酸不过量的前提下,Si/Al比和混凝剂的平均粒度呈正相关.混凝实验结果表明,在保证电中和能力的前提下,混凝剂的颗粒粒度越大,混凝剂的除浊能力越强.