饮用水源微生物快速检测技术的发展及应用

微生物是威胁饮用水安全的首要问题，水环境微生物快速检测技术的开发和应用是推动饮用水源微生物快速检测和水质安全预警技术发展的保障。随着对水质微生物污染快速检测和准确预警新要求的提出，水环境中微生物在线检测和预警技术得到了越来越多的开发和应用。笔者总结了水环境常见微生物检测方法和技术的发展，重点讨论了饮用水源微生物快速检测技术的发展和应用，根据各项技术的应用和推广使用程度，将其归纳为常用快速检测技术、潜在适用快速检测技术和新型快速检测技术等类别，并详细阐述了一些应用较广的技术，以期为构建水质微生物污染早期预警系统提供参考。     

基于遗传算法的袋式除尘器脉冲喷吹清灰自适应模糊控制

针对当前主流的袋式除尘器定时、定压差脉冲喷吹清灰控制技术所表现的控制效果不理想、压缩空气消耗高以及无法自动调节清灰周期等问题,提出了一种基于控制规则可调的脉冲喷吹清灰自适应模糊控制方法。研发了一种脉冲喷吹清灰控制结构模型及自适应模糊控制器,将模糊控制规则按阻力偏差的大小分为4个等级并分别引入调整因子,以阻力偏差的时间误差绝对值积分(ITAE)作为目标函数,通过遗传寻优得到最优调整因子,进而得到能够根据不同工况条件自适应调节清灰周期的模糊控制规则。实验结果表明:相较于优化前的模糊控制器,该自适应模糊控制器超调量小、响应速度提升39.5%;与定时、定压差控制相比,自适应模糊控制能够维持过滤阻力的稳定性,分别节省耗气量34.0%、5.4%。在脉冲喷吹清灰控制系统中,该自适应模糊控制方法使控制效果得到较大提高。     

羟基磷灰石的制备及其对水中氟离子的吸附

本研究利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)观察了共沉淀法合成羟基磷灰石(HAP)的形貌及其晶型结构,并探讨了Ca/P摩尔比、反应时间及反应温度等因素对羟基磷灰石吸附水中氟离子性能的影响。结果表明,n(Ca/P)=1.5/1、反应时间1 h、反应温度40℃、陈化时间48 h、煅烧温度200℃、煅烧时间2 h时,HAP除氟效果最佳,吸附效率和吸附容量分别达到68.8%和6.88 mg/g。实验数据Langmuir等温模式拟合效果优于Freundlich模式,热力学参数计算可知,HAP对氟离子的吸附是自发(ΔG00),吸热(ΔH00),熵增(ΔS00)的过程。HAP对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学过程。     

鄱阳湖及周边经济区土壤镉的含量与分布

采用双层网格布点法,在研究区分别采集表层和深层土壤样品9829和2467个,测定了样品的镉含量和pH值。表层土壤镉含量呈对数正态分布,含镉范围0.024~4.619mg/kg,宜用几何平均值0.157mg/kg表征其平均含量。深层土壤镉含量显著低于表层,含量范围0.010~1.982mg/kg,算术平均值和几何平均值分别为0.098mg/kg和0.080mg/kg。研究区7地市表层土壤镉含量几何平均值较30年前上升34.6%~165%。据《土壤环境质量标准GB15618-1995》,以镉为评价指标时,研究区以Ⅰ类土壤为主,分布面积占总面积的78.36%,次为Ⅱ类土壤、分布面积占总面积的15.92%,Ⅲ类和劣Ⅲ类土壤仅占总面积的5.72%,显示土壤环境质量良好,但仍须采取有效措施遏制镉污染的迅猛发展。     

Ag/P-g-C3N4复合材料可见光催化降解双酚AF的机理研究

利用简单的热聚合及原位沉淀法制备了一系列不同质量比(1%～10%)的Ag/P-g-C_3N_4复合材料,采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS、FTIR、BET和XPS等表征手段对复合材料的形貌结构、光学特性和化学组成进行了表征.利用合成材料光催化降解双酚AF(BPAF),研究了溶液初始pH、溶解性有机质(DOM)对BPAF降解的影响,并对光催化降解机理进行了探讨.结果表明,在pH=7时,5%Ag/P-g-C_3N_4表现出最强的光催化性能,其在90 min内对BPAF的降解率达到100%.DOM在低浓度(0.5 mg·L~(-1))时促进了BPAF的光降解,而在高浓度时(2～10 mg·L~(-1))抑制了BPAF的光降解.活性基团捕获实验结果表明,在Ag/P-g-C_3N_4降解BPAF过程中,h~+和·OH起主要的作用,直接参与了BPAF的降解.相对于P-g-C_3N_4,Ag/P-g-C_3N_4光催化性能的增强主要是因为Ag的负载促进了e~-和h~+的分离,同时Ag单质的SPR效应提高了复合材料对可见光的吸收率,延长了光生载流子的寿命.     

鄱阳湖平原浅层地下水有机污染物含量特征与健康风险评价

为掌握鄱阳湖平原地下水的有机物污染状况,采样并分析了该区地下水中14种挥发性有机物(VOCs)与10种半挥发性有机物(SVOCs)的含量,利用美国环境保护署(USEPA)的健康风险评价模型对其进行健康风险评价。结果表明:鄱阳湖平原地下水的这些有机物的检出率为3. 03%～27. 27%,其中14种VOCs的检出率为6. 06%～15. 15%,10种SVOCs的检出率为3. 03%～27. 27%,部分区域地下水受有机物污染,主要污染物为1,1,2-三氯乙烷、苯并(a)芘和萘;使用内梅罗多项指标的综合污染指数评价污染程度,区域有机物污染特征分为无污染、轻度污染、中度污染以及严重污染四个等级,污染源主要来自杀虫剂、石油化工企业和垃圾填埋场;有机的致癌物质通过饮用途径产生的健康风险远大于非致癌物质的健康风险,其中三氯乙烯、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、1,2-二氯丙烷、1,1,2-三氯乙烷、苯并[a]芘等通过饮水产生的致癌风险水平分别为最小可接受水平10-6的7. 06、1. 06、18. 7、54、1. 64、14. 4、2. 87倍,a-六六六通过饮水途径引起的致癌风险水平甚至高达1. 03×10~(-4),是区域地下水中主要致癌风险物质。研究成果可为鄱阳湖平原地下水水质污染状况研究及治理监管工作提供理论依据,为其他区域地下水有机物的监测和质量控制提供参考和借鉴。     

硫酸盐还原菌包覆矿石控制酸性废水排放及碳源的优选研究

本研究基于实验室筛选、培养的硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria,简称SRB)菌群,分别考察以麦芽糊精、污泥、乙醇、乳酸钠等为碳源时SRB的生长状况,同时模拟野外环境进行柱淋滤实验,分析在不同碳源作用下原位控制酸性矿山废水的效果。结果表明,采用这4种碳源时,SRB还原硫酸盐能力的大小依次为:乙醇麦芽糊精乳酸钠污泥,对SO24-的去除率分别为91.9%、86.9%、83.4%和65.0%。模拟实验结果表明,接种SRB并在初期补充碳源,能有效控制含硫废石的SO24-释放和酸性矿山排水的产生,以乙醇、麦芽糊精、乳酸钠和污泥为碳源对雨水淋溶时SO24-的减排率分别为84.8%、76.2%、69.9%、54.0%。综合考虑经济性和污染控制能力,麦芽糊精是较理想的工程碳源,培养7天后能在矿石表面广泛覆膜,生物膜中优势菌群为Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,能有效控制硫的氧化与酸性排水的产生。     

三维有机LDH的制备及其对有机物的普适性吸附

以表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为软模板剂,制得有机三维花状层状双金属氢氧化物(3D-SLDH).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和N₂吸附-脱附等表征手段对3D-SLDH的结构进行表征,确定最佳合成尿素浓度,并通过静态吸附实验考察了3D-SLDH对金橙Ⅱ(AO7)、罗丹明(RhB)以及萘(NAP)的吸附性能.结果表明,室温下,3D-SLDH对AO7、RhB和NAP的吸附容量分别为454.9,46.8和43.7mg/g,表明其对有机物的吸附具有普适性.3D-SLDH对AO7、RhB和NAP吸附过程均符合准二级动力学模型,对AO7和RhB的吸附等温线符合Langmuir模型,而对NAP的等温吸附行为符合partition-adsorption模型.升温有利于3D-SLDH对AO7和RhB的去除,不利于对NAP的去除.此外,结合反应前后固样XRD,FT-IR和XPS分析,可知3D-SLDH对AO7的去除机制主要是层间离子交换作用,对RhB的去除机制主要是疏水及表面吸附作用,而对NAP的去除机制主要为分配作用.     

鄱阳湖流域重金属污染评价与分析

为分析评价鄱阳湖流域重金属积累污染情况,采集流域内沉积物及土壤样品,测定其Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg含量以及pH、氧化还原电位(Eh)、有机质(SOM)以及黏粒含量等理化参数,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法评价流域内沉积物及土壤的重金属污染水平,利用相关性分析法及主成分分析法解析重金属污染的影响因素及来源。结果表明:鄱阳湖流域沉积物和土壤中重金属含量存在明显差异,两者可能存在不同的重金属污染机制;Cu、Pb、Zn是沉积物中主要累积的元素,沉积物剖面垂向分布规律不明显;鄱阳湖流域土壤质量良好,沉积物重金属污染和生态风险较土壤严重,应该引起重视;沉积物和土壤重金属含量与pH、Eh呈负相关关系,与SOM、黏粒含量总体呈正相关关系;主成分分析结果显示,人为工农业活动是鄱阳湖流域重金属污染的主要来源。