青岛市海泊河污水处理厂二级出水深度处理技术研究

通过小试、中试 ,对污水厂二级出水深度处理技术进行了研究 ,确定以回用为目的的处理流程为“混凝 -沉淀 -氯气脱色 -纤维球过滤”。结果表明 :该工艺处理成本低 ,且处理后水质满足国家生活杂用水水质标准。     

木薯和花生间作对Cd吸收及根区速效养分的影响

木薯（Manihot esculenta Crantz）是热带和亚热带广泛种植的大生物量能源植物,在污染土壤上具有较强的生物修复潜力,花生（Arachis hypogaea）对土壤Cd具有很强的富集能力.木薯与花生间作可充分利用光热水资源,具有良好的间作优势,是近年来我国南方红壤坡耕地生态种植模式.为了解木薯与花生间作对土壤Cd吸收及根区速效养分的影响,在重金属Cd污染的小区进行了木薯单作、花生单作、木薯与花生间作的比较试验.结果表明,木薯与花生间作的产量土地当量比（LER）大于1,土地利用率提高了87.0%.与木薯单作相比,间作下木薯茎和叶w（Cd）分别降低了12.24%和19.51%,二者呈显著性差异（P < 0.05）,花生籽粒w（Cd）降低了35.38%,与单作花生差异显著（P < 0.05）.与单作下木薯和花生相比,花生、木薯总富集系数分别降低了16.32%、12.45%,间作系统对每hm2土地上Cd的富集量分别提高了10.72%、113.76%;间作下花生根区土壤w（速效氮）、w（速效磷）分别提高了18.85%、20.36%,木薯根区土壤w（速效氮）提高了21.00%,与单作下花生和木薯相比均呈显著性差异（P < 0.05）.研究显示,木薯与花生间作可提高土壤根区速效养分含量,促进作物生长,在提高作物生物量、降低作物各部位单位Cd含量的同时,可提高间作系统对土壤Cd的富集量,这种间作方式对实现两种能源植物生态修复及经济效益的整合具有重要意义.      

小球藻高效净化猪场废水厌氧发酵沼液研究

为了净化脱除养猪场废水厌氧发酵沼液中的主要污染物,本文利用臭氧氧化对沼液灭菌并且降解其中的大分子有机物(效果优于高压蒸汽灭菌法),然后高效培养小球藻转化为生物质变废为宝.研究了通入不同体积浓度CO_2以及在沼液中补充部分营养盐对微藻生长净化沼液的影响.当CO_2体积浓度从2%逐渐增加到30%时,微藻生物质产量和脱除污染物效率先升后降,并在体积浓度为15%时达到峰值.当沼液中补充添加营养盐10 mg·L~(-1)磷和1 mg·L~(-1)铁时,微藻生物质产量相对未添加条件进一步提高了29.1%,达到了5.81 g·L~(-1),相应的COD、TN、NH_3-N、TP和抗生素替米考星等污染物脱除效率分别提高到88.5%、91.2%、93.6%、98.9%和90.7%.因此,小球藻可高效净化猪场厌氧发酵沼液同时生产高值生物质,具有良好的应用前景.     

Biological treatment of chicken feather waste for improved biogas production

A two-stage system was developed which combines the biological degradation of keratin-rich waste with the production of biogas. Chicken feather waste was treated biologically with a recombinant Bacillus megaterium strain showing keratinase activity prior to biogas production. Chopped, autoclaved chicken feathers (4%, W/V) were completely degraded, resulting in a yellowish fermentation broth with a level of 0.51 mg/mL soluble proteins after 8 days of cultivation of the recombinant strain. During the subsequent anaerobic batch digestion experiments, methane production of 0.35 Nm³/kg dry feathers (i.e., 0.4 Nm³/kg volatile solids of feathers), corresponding to 80% of the theoretical value on proteins, was achieved from the feather hydrolyzates, independently of the pre-hydrolysis time period of 1, 2 or 8 days. Cultivation with a native keratinase producing strain, Bacillus licheniformis resulted in only 0.25 mg/mL soluble proteins in the feather hydrolyzate, which then was digested achieving a maximum accumulated methane production of 0.31 Nm³/kg dry feathers. Feather hydrolyzates treated with the wild type B. megaterium produced 0.21 Nm³ CH₄/kg dry feathers as maximum yield.     

污水厂尾水MBBR反硝化深度脱氮填料比较

针对污水处理厂尾水中NO-3-N含量高的特点,采用移动床生物膜反应器(MBBR)对其进行反硝化深度脱氮,并对填料效能进行比较.结果表明:在p H值为7.2~8.0、温度为24~26℃、HRT为12 h、甲醇投加量为25.5 mg·L-1、填料填充率为30%、进水TN浓度为7.5~13.3 mg·L-1、NO-3-N浓度为2.2~12.4 mg·L-1的条件下,MBBR采用聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯泡沫体和陶粒4种填料,均有较好的脱氮效能,其中,聚丙烯填料MBBR的脱氮效能最优,其TN、NO-3-N平均去除率分别达45.3%和76.3%,出水TN、NO-3-N最低为2.4 mg·L-1和0.2 mg·L-1,最大反硝化速率可达10.6 g·m-2·d-1(以NO-3-N计).三维荧光图谱分析表明,各填料MBBR进水和出水中均含有SMP和BOD5,陶粒和聚丙烯填料MBBR对其去除效能较优.     

菌藻共生系统净化污水处理厂尾水的条件探究与优化

城镇污水处理厂尾水排入水体后,尾水中的氮、磷仍易引起受纳水体富营养化问题,开展尾水深度处理以进一步去除氮、磷营养物质具有现实意义。通过试验研究了不同菌藻共培养对氮、磷的去除效果,筛选出优势菌藻组合,采用响应面法研究了通气量、光波长、细菌接种量对氮、磷去除效果的交互影响,提出最优参数组合,并建立菌藻共生系统,进行验证试验。结果表明：不同菌藻组合中,蛋白核小球藻-地衣芽胞杆菌-恶臭假单胞菌共培养组对TN、TP的去除效果较好;此菌藻共生系统在蓝光、通气量为1.8 L/min及细菌接种量为20%（体积比）条件下,TN去除率最大可达93.7%,1 d 后TP基本上完全被去除;在蓝光、通气量为2.0 L/min及细菌接种量为5%条件下,2 d后氮去除率可达98.4%;在红光、通气量为2.0~3.0 L/min及细菌接种量为10%~20%条件下,2 d后氨氮可完全被去除。菌藻共生系统对氮、磷去除效果的最优参数组合为蓝光、通气量为1.8 L/min及细菌接种量为20%,最优参数组合验证的结果与预测值相符,系统出水符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准,可为菌藻共生系统的实际应用提供理论基础。

     

植物叶表尘及重金属对城市大气颗粒物污染的指示与评估

城市大气颗粒物污染问题日渐突出,目前主要依靠大气站点的直接观测数据反映污染的即时状况,而植物叶表尘及重金属的监测为评价大气颗粒物阶段性污染状况提供了新的途径.本研究通过分析北京交通带和公园共7个样点的臭椿(Ailanthus altissima)、槐(Sophora japonica)、北京杨(Populus beijingensis)、榆树(Ulmus pumila)、紫叶李(Prunus cerasifera f.atropurpurea)等5种常见绿化树种的叶表尘及重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn含量,并计算尘金属综合累积指数(MAI),进而与邻近站点大气颗粒物观测数据对比并进行统计分析,尝试量化评价植物所处环境的大气颗粒物及尘重金属综合污染状况.结果表明:采用榆树叶表尘可量化评价大气可吸入颗粒物PM10的月均质量浓度,相对误差为1.2%~10.6%;臭椿叶表尘可量化评价大气细颗粒物PM2.5的月均质量浓度和月均空气质量指数(AQI),相对误差分别为0.18%~3.7%和0.26%~5.7%.MAI值可指示大气尘重金属综合污染状况,本研究中京承高速和朝阳公园大气尘重金属综合污染较重,其次为念坛公园、望京公园和玉蜓桥,最轻为岳各庄桥和麋鹿苑.     

污水处理厂二级出水中四环素抗性菌的生长特性与耐药性

抗生素抗性菌的扩散已成为全世界面临的重要公共卫生安全隐患.本文从某城市污水处理厂二级出水中分离出21株四环素抗性菌,对其种属、生理生化特性、抗生素耐受性进行了研究.结果表明,21株四环素抗性菌均属于肠杆菌科,分别属于气单胞菌属(9株)、埃希氏菌属(5株)、肠杆菌属(3株)、克雷伯氏菌属(2株)、柠檬酸杆菌属(1株)和哈夫尼菌属(1株).这些菌大多属于条件致病菌,且有18株携带质粒.21株四环素抗性菌中,气单胞菌、埃希氏菌的平均最大生长量显著高于肠杆菌,大部分菌株的迟滞时间在2 h以内.抗生素耐受性试验结果表明,四环素抗性菌对氯霉素耐受能力最强,对β-内酰胺酶类抗生素(青霉素、氨苄青霉素、头孢噻吩)的耐受性次之,对利福平的耐受性最弱.75%以上的四环素抗性菌同时表现出对其它5种抗生素具有抗性.以上结果为我国污水处理厂抗生素抗性菌的风险分析与控制提供了参考数据.     

Density and nutritional condition of carabid beetles in wildflower areas of different age

Density and nutritional condition of the five carabid beetle species Agonum mülleri, Anchomenus dorsalis, Anisodactylus binotatus, Pterostichus vernalis and Poecilus cupreus was studied. Carabids were caught in sixteen 1–4-year-old wildflower areas, identified and counted, their nutritional condition was calculated and calculations were related to habitat parameters (i.e. wildflower area age, vegetation cover, soil water content, habitat size, surrounding landscape composition) and sex.Whereas the number of Anisodactylus binotatus caught responded positively to succession in wildflower areas, A. mülleri numbers tended to decrease and the other three species were unaffected. In a stepwise multiple regression species affiliation, sex and age of wildflower area explained together 98.5% of the variance in the pooled nutritional condition of Anchomenus dorsalis, Anisodactylus binotatus, A. mülleri and P. vernalis. Age of wildflower area alone explained 61.7% of the variance and age increased the nutritional condition of carabids. Correspondingly, nutritional condition of Poecilus cupreus was positively correlated with the age of wildflower area. Overall, the nutritional condition of the carabid assemblage studied increased from the first to the second year and then remained stable. To keep the proportion of 1-year-old wildflower areas low, wildflower areas should therefore be maintained for several years to improve the life conditions of carabid beetles and to enhance their beneficial effects in agroecosystems.     

NO_x光解测量装置的观测应用实例

将一套基于NO2光解原理自主设计的光解室与Thermo 42i系列氮氧化物分析仪的化学发光检测室联用,应用于四川资阳乡村站的外场观测中.结果发现,在进样流量170 m L·min-1、光源温度20℃、光源功率约60 W的条件下,该套自主设计的光解室对NO2的转化效率可连续30 d稳定在80%.同时,与传统钼转化炉法进行了比对,发现两种方法得到的NO浓度测量结果趋于一致(误差5%以内,R2=0.99);而NO2的测量结果则是钼转化炉法显著偏高于光解法,偏差约为3.72 ppbv(R2=0.86).将两种方法的测量差值(ΔNO2)与O3、NOz([NOz]=[NOy]-[NOx])及NO2光解速率J(NO2)等数据进行分析,推论出ΔNO2由钼转化炉中部分NOz热转化所致,且ΔNO2在NO2低浓度段偏差的不确定性也初步归因于NOz浓度测量的不确定性.利用观测中获得的HONO、HNO3、PAN浓度代表NOz对NO2进行修正后,再次与光解法测量结果比对,结果证实钼转化炉法的高估值确由部分NOz物种导致,同时证实光解法测量结果更接近NO2的真实值.     

Augmentation of tribenuron methyl removal from polluted soil with Bacillus sp. strain BS2 and indigenous earthworms

Tribenuron methyl (TBM) is a member of the sulfonylurea herbicide family and is widely used worldwide. In this study, TBM-degrading bacteria were enriched with TBM as potential carbon, nitrogen or sulfur source, and 44 bacterial isolates were obtained. These isolates were phylogenetically diverse, and were grouped into 25 operational taxonomic units and 14 currently known genera. Three representatives, Bacillus sp. strain BS2, Microbacterium sp. strain BS3, and Cellulosimicrobium sp. strain BS11, were selected, and their growth and TBM removal from culture broth were investigated. In addition, indigenous earthworms were collected and applied to augment TBM degradation in lab-scale soil column experiments. Results demonstrated that Bacillus sp. strain BS2 and earthworms significantly increased TBM removal during soil column experiments.     

凤眼莲对富营养化水体中氨氧化和反硝化微生物的影响

凤眼莲近年来广泛应用于富营养化淡水湖泊的生态修复中,但其对微生物的相互作用和对水体中氮素的去除鲜有报道.本研究在氮素去除过程中对比凤眼莲和细菌的相对重要性,并且检测浮游植物对硝化细菌和反硝化细菌相对丰度及多样性的影响.水体中氮素的去除率以及硝化和反硝化作用的潜在能力使用定量聚合酶链式反应(qPCRs)对硝化作用基因amoA和反硝化作用基因nirS/K进行检测,从微观角度研究富营养化水体中是否会受到凤眼莲存在的影响.结果表明,TN的减少在70d的实验周期中所有处理组表现较为一致,但凤眼莲存在的实验组在24h内TN和NH_4~+-N的去除上有显著的降低,并且amoA的丰度有所增加,nirS/K的丰度有所降低.T-RFLP结果表明亚硝化单胞菌在氨氧化微生物中占优势.凤眼莲的种植可以实现富营养化水体中NH_4~+-N的快速有效减少,且微生物的相互作用可以充分利用到淡水生态系统的修复中.     

某退役溶剂厂有机物污染场地燃气热脱附原位修复效果试验

热脱附技术一般用于土壤中有机物的异位修复,然而对于受有机物污染较深土壤的原位修复却鲜有报道.本文以某退役溶剂厂土壤中苯、氯苯和石油类为目标污染物,运用燃气热脱附技术进行原位修复.本文介绍了燃气热脱附技术的工艺设计流程,针对场地目标污染物进行燃气热脱附的工程化试验,结果显示热脱附处理后土壤中苯、氯苯和石油类最高去除率接近100%.本文还探讨了温度、停留时间、土壤含水率和土壤质地对热脱附效率的影响,发现在温度和停留时间相同情况下,含水率较小、孔隙率较大的粉砂土热脱附效果更好.试验表明,燃气热脱附原位修复技术处理场地挥发性有机污染物效果良好,可以进行大规模的实际运用.     

两种能源草田间条件下对镉和锌的吸收累积

大生物量能源草对镉污染土壤的修复潜力如何还未知.本研究采用两种能源草杂交狼尾草(Pennisetum americanum×P.purpureum)和紫色象草(P.purpureum 'Purple')以及马蔺(Iris lactea var.chinensis)和镉的超累积植物遏蓝菜(Noccaea caerules...     

前沟藻(Amphidinium hoefleri)和角刺藻(Chaetoceros gracilis)二甲基硫生产的实验研究

用实验室模拟的方法着重研究硅藻的角刺藻（Ｃｈａｅｔｏｃｅｒｏｓｇｒａｃｉｌｉｓ）和乳游甲菏的前沟藻（Ａｍｐｈｉｄｉｍｉｕｍｈｏｅｆｌｉｅｒ）生长过程中ＤＭＳ的生产及不同氮营养条件下对前沟藻ＤＭＳ生产的影响。结果表明（１）前沟藻和角刺激都可以生产二甲基硫（ＤＭＳ）,但２者ＤＭＳ生产能力有很大差别,前沟藻ＤＭＳ平均生产率大约是角刺激藻的１００倍。（２）不同生理阶段的ＤＭＳ产量不同。对数增生匠前沟藻细胞     

生物炭对华北农田土壤N2O通量及相关功能基因丰度的影响

为了探寻施用生物炭对农田土壤氧化亚氮(N_2O)的减排效果和机制,于2015年3月27日至6月5日,利用盆栽实验研究了施用生物炭(CK,C1:5%,C2:10%,C3:15%,C4:30%)(质量分数)对华北农田土壤N_2O通量、氨单加氧酶(amo A)、亚硝酸盐还原酶(nir S、nir K)以及氧化亚氮还原酶(nos Z)基因丰度的影响.结果表明:(1)施用低量生物炭(5%)能够促进N_2O排放,施用中、高量生物炭可以起到抑制N_2O排放的效果,且生物炭用量为15%时减排效果最佳.(2)实验初期,施用生物炭对土壤硝化反硝化基因丰度影响较大,AOA和nir S基因丰度与生物炭施用量呈极显著正相关关系,nir K基因丰度与生物炭施用量呈显著正相关关系,AOB和nos Z基因丰度与生物炭施用量呈显著负相关关系;实验末期,AOA丰度与生物炭施用量表现为显著负相关关系,AOB丰度与生物炭施用量表现为显著正相关关系.(3)实验初期,N_2O排放通量与AOA、nir S基因呈现极显著的负相关关系,说明在土壤含水量较高的条件下,N_2O的产生受AOA、nir S基因丰度控制调节;实验末期,N_2O排放通量与nos Z基因呈现极显著正相关关系,说明在土壤含水量较低的条件下,N_2O的产生受nos Z基因丰度控制调节.本研究结果表明施用生物炭能够增加硝化反硝化功能基因丰度,并降低N_2O的排放,为华北农田合理施用生物炭提供了一定的理论依据.     

A GFP-based bacterial biosensor with chromosomally integrated sensing cassette for quantitative detection of Hg(II) in environment

A mercury biosensor was constructed by integrating biosensor genetic elements into E. coli JM109 chromosome in a single copy number, using the attP/attB recombination mechanism of λphage. The genetic elements used include a regulatory protein gene (merR) along with operator/promoter (O/P) derived from the mercury resistance operon from pDU1358 plasmid of Serratia marcescens. The expression of reporter gene gfp is also controlled by merR/O/P. Integration of the construct into the chromosome was done to increase the stability and precision of the biosensor. This biosensor could detect Hg(II) ions in the concentration range of 100-1700 nmol/L, and manifest the result as the expression of GFP. The GFP expression was significantly different (P ≤ 0.05) for each concentration of inducing Hg(II) ions in the detection range, which reduces the chances of misinterpretation of results. A model using regression method was also derived for the quantification of the concentration of Hg(II) in water samples.     

绿狐尾藻对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的抑藻效应

分别将不同起始浓度(10~5、10~6、10~7、10~8和10~9ind.·L~(-1))的铜绿微囊藻和羊角月牙藻分组与绿狐尾藻进行共培养,连续10 d,每天测定各组铜绿微囊藻或羊角月牙藻的光密度值,用以确定绿狐尾藻对两种藻类不同浓度的生长抑制情况.结果表明,2. 5 g·(200 m L)~(-1)的绿狐尾藻对起始浓度为10~7ind.·L~(-1)和10~8ind.·L~(-1)的铜绿微囊藻具有明显的抑制作用;而对实验所设的所有起始浓度的羊角月牙藻生长均没有显著的抑制作用.并且,采用溶剂浸提与气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定的方法,分析了绿狐尾藻粉末浸提液和绿狐尾藻生长液中可能存在的化感物质,通过分析,确定棕榈酸是绿狐尾藻分泌的化感物质之一,并且发现了3种可能是绿狐尾藻分泌的新型化感物质:3-乙基-3-甲基庚烷、磷酸三乙酯和酞酸二丁酯.     

光倒刺鲃、白鲢协同投放抑制丝状藻(水绵)藻华围隔研究

为探究高效与安全抑制丝状藻藻华的方法,利用光倒刺鲃(Spinibarbus hollandi)、白鲢(Hypophthalmichthys molitrix)的食性特点,研究了不同密度(低密度(L)40 g·m-3、高密度(H)80 g·m-3)与不同投放比例(光倒刺鲃∶白鲢=3∶1、1∶1、1∶3)协同作用下,对围隔内水体丝状藻水绵(Spirogyra sp.)的抑制效果,以及对水生植物和水质的影响.结果表明,光倒刺鲃可以显著摄食丝状藻水绵,且在低密度、高比例(3∶1)时,即对丝状藻的生长具有明显抑制作用.高密度(80 g·m-3)投放光倒刺鲃、白鲢,无论比例如何,都会引起水体水质下降,引起轻微富营养化,并导致浮游藻类生物量上升,不适用于本试验水体.在本试验条件下,高密度(80 g·m-3)投放条件下,白鲢可以抑制浮游生物总量,H(1∶3)、H(1∶1)组中,呈现藻类小型化的趋势;而在低密度(40 g·m-3)投放条件下,未发现浮游藻类有小型化趋势.本试验L(3∶1)组,即光倒刺鲃30 g·m-3、白鲢10 g·m-3,可以有效控制试验水体丝状藻水绵滋生,且能够兼顾改善水质.     

放射性核素土壤-植物吸收与钍、镭富集植物的发现

对采集珠江三角洲从化、台山等地的11种植物以及对应的土壤样品,采用HPGe-γ能谱分析了其中的天然放射性核素²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th和⁴⁰K的比活度.结果表明,土壤样品中²³⁸U、²²⁶Ra、²³²Th和⁴⁰K的平均含量为151.8、 146.3、 226.6和665.5 Bq/kg,高于我国和世界的平均值.植物样品中的²³⁸U含量较低,大多数样品低于检出限,而²²⁶Ra、 ²³²Th和⁴⁰K的平均含量相对较高.铁芒萁(Dicranopteris dichotoma)样品中²²⁶Ra、²³²Th含量最高,平均值分别为285.9 Bq/kg、 968.5 Bq/kg,对应的生物富集系数 (bioconcentration factor)的平均值为2.20、 4.23,而其它10种植物²²⁶Ra、²³²Th的生物富集系数均在10^-1～10^-2的范围.铁芒萁²²⁶Ra和²³²Th 的富集系数和转移系数(translocation factor)都大于1,可以认为是²²⁶Ra和²³²Th的超富集植物.