中药渣生物炭对磺胺甲基嘧啶的吸附及机理研究

以传统中药-黄芪废渣为原料,分别在200℃、400℃、500℃、600℃和700℃的厌氧氛围下热解制备生物炭材料（BC200、BC400、BC500、BC600和BC700）,并利用BET比表面积分析、FTIR光谱分析、扫描电子显微镜等方法对其进行表征,同时考察不同投加量、吸附时间、初始浓度和pH值下生物炭对磺胺甲基嘧啶的吸附特征.结果表明,随制备温度的升高,生物炭的表面积及吸附性能也显著增加.相比原状黄芪渣（S_BET=0.42m²/g）,BC700的BET比表面积（S_BET=155.69m²/g）增大370倍,对磺胺甲基嘧啶的吸附容量增加185倍.BC700对磺胺甲基嘧啶的等温吸附过程符合Langmuir模型（R²=0.9977）,最大吸附容量为11.96mg/g,吸附反应过程满足准二级动力学方程（R²>0.994）,且为化学吸附.同时随着溶液初始pH值和投加量的升高,生物炭的吸附容量先增大后减小,最佳吸附pH值为4.     

湖泊基质客土改良的环境效应:对芦苇生长及光合荧光特性的影响

湖泊底质对根着水生植物生长发育有重要的影响,通过滨岸底质植生性改良、重建水生植被被认为是污染湖泊生态修复的重要手段.本研究模拟5种客土厚度对芦苇生长和叶绿素荧光参数的影响,结果表明,覆盖5 cm处理芦苇总生物量、株高、叶长和叶宽显著大于覆盖18 cm处理(P0.01),实验第120 d,地下/地上部生物量和细根/地下部生物量显著大于其他处理(P0.05).表明覆盖18 cm显著抑制芦苇生长,但对照组富营养底质可能对芦苇生长造成轻微胁迫,随覆盖厚度增大,显著降低芦苇的地下部/地上部生物量比值,芦苇优先生长地下部,特别是细根的生物量,以便从底质中吸收更多养分供植物生长.不同处理芦苇F_v/F_m、Yield、q P和q N变化差异不显著(P0.05),覆盖厚度越大,芦苇光合结构PSⅡ更易受到损坏,主要是通过较高的热耗散、降低叶片光合面积与叶片捕光色素含量来维持光合结构PSⅡ保持正常.就客土改良对芦苇生长与叶绿素荧光参数总体影响而言,覆盖2 cm和5 cm能有效改善基质Eh和营养条件,促进植物生长,其中覆盖2 cm处理能有效地提高芦苇光合利用效率(α)、相对电子传递速率(ETRmax)和半饱和光强(E_k),覆盖18 cm使得芦苇对冬季的低光抑制有更强的适应能力.     

太湖流域小型水源性湖泊氮、磷时空分布及营养状态评价

2009年11月至2010年10月,对太湖流域小型水源性湖泊20个采样点水体的TN、TP、NO3--N、NH4+-N、NO2--N以及PO43-等水质因子进行测定分析,讨论了氮、磷时空分布特征,并评价其富营养化程度。结果表明,TN、TP年均值分别为1.50、0.05mg/L;TN、TP的季节性变化规律具有一定差异,TN浓度为冬、春季高于夏、秋季,而TP浓度为2009年11月至2010年3月高于其他月份。由于受入湖河流的影响,TN、TP的空间分布格局较为相似,均表现为西南部高于东北部、入湖口分别高于湖中心和出湖口。NO3--N年均值为0.68mg/L,浓度变化趋势呈双峰型(2010年3、9月为峰值),基本同TN的变化趋势一致,空间分布表现为入湖口分别低于湖中心和出湖口(除冬季外),显示水体硝化过程对硝酸盐的贡献。NH4+-N年均值为0.23mg/L,从2010年4月开始浓度逐渐升高,到2010年7月达到全年最高值,其浓度空间分布特征表现为入、出湖口均高于湖中心(除秋季外)。NO2--N和PO43-的年均值都较低,均为0.01mg/L(以P计),时空差异不明显。根据CARLSON提出的营养状态指数法计算分析可知,该湖泊冬、春季处于中营养状态,夏、秋季营养状态略高,且磷是全年初级生产力的限制因子。     

河蚬扰动沉积物界面效应及其在水中代谢速率

采用室内培养实验,研究了河蚬扰动对沉积物耗氧速率与营养盐通量的影响及河蚬在水中的呼吸与排泄速率.结果表明,河蚬增大了沉积物耗氧速率与溶解活性磷(SRP)、NH4+、NO3-向上覆水释放通量.河蚬在沉积物-水系统中产生NO3-速率与其在水中产生NO3-速率不存在显著差异.而河蚬在水中呼吸速率是其在沉积物-水中所产生净耗氧速率的4.3倍,河蚬在水中排泄SRP、NH4+速率分别为其在沉积物-水中所产生净SRP、NH4+释放速率的7.3倍与20倍.这些显著差异可能是由于河蚬在水中与沉积物中的活动形态不同.     

不同有机基质诱发的水体黑臭及主要致臭物(VOSCs)产生机制研究

目前在研究湖泛发生方面还主要停留在视觉(黑色)水平,嗅觉(臭味)因为更加难以判断,有关致臭机制及致臭物质的研究仍停留在检测分析和理论假设方面,缺乏有效的证据证实.采用自制室内模拟装置研究不同有机基质作用下黑臭发生的情况,以确定挥发性有机硫化物(VOSCs)的前驱物并初步研究其降解机制.结果表明,有机物只要达到一定负荷水平(1.0 g.L-1)对水体均有致黑作用,但含硫有机物能使水体在7～13 d就变黑,而不含硫有机物需要13 d以上才能使水体变黑,且含硫有机物能使水体颜色变得更深(最高色度值达410度以上).只有含硫有机物才具有致臭作用,其中二甲基二硫醚(DMDS)、二甲基三硫醚(DMTS)和二甲基四硫醚(DMTeS)是黑臭水体主要的致臭物质.根据蛋氨酸降解产生的VOSCs情况,可确定蛋氨酸为VOSCs的主要前驱物.蛋氨酸以生物降解为主,硫酸还原菌(SRB)是水环境中重要的蛋氨酸降解菌之一,添加SRB使蛋氨酸快速分解为以DMDS、DMTS和DMTeS为主的VOSCs,降解率在第35 d高达95%,并使黑臭暴发的时间从13 d提前至8 d;产甲烷菌对蛋氨酸降解有抑制的趋势,其大量存在可能会抑制小分子硫化物的形成,因此添加甲烷菌抑制剂使黑臭暴发时间提前1 d.非生物降解是蛋氨酸降解的次要途径,仅能使蛋氨酸发生初步降解而水体始终未变黑.     

太湖水土界面氮磷释放通量的流动培养研究

运用一种新的水土界面释放通量研究方法--流动培养法,对太湖不同湖区不同季节条件下水土界面氮磷释放通量进行研究.结果表明,太湖水体沉积物是其上覆水体氮磷的内源,不同湖区间铵态氮、磷酸盐交换速率差异显著,其中,受入湖河道污染输入影响较大的梅梁湾北部、竺山湾、西部沿岸带湖区铵态氮释放速率[(103.35±13.17)mg·m-2·d-1]显著高于太湖其他湖区[(11.87±12.03)mg·m-2·d-1].磷酸盐空间释放规律与铵态氮相似,但释放的高值还出现在西南沿岸带、贡湖湾和东太湖.与静态培养方式下获得的结果相同,流动培养方式下梅梁湾铵态氮和磷酸盐释放速率也表现出季节性和空间差异,即夏季水土界面氮磷释放速率高于春、秋季,且污染严重湖区的释放速率高于其他湖区.由于流动培养的气密性减少了上覆水铵态氮以NH3的形式挥发,使得铵态氮释放速率高于敞口的静态培养方式;而就非挥发性磷酸盐释放速率而言,2种培养方式下得到的结果基本一致.