微量金属元素投加量优化组合对污泥发酵产乙酸的影响

污泥厌氧发酵生产乙酸是实现污泥减量化和资源化的有效途径. 为了提高污泥中的ρ(乙酸),分别考察了Fe2+、Co2+、Cu2+、Zn2+和Mn2+5种微量金属元素的投加影响. 结果表明,5种微量元素都可以促进污泥中乙酸的产生,作用大小依次为Co2+>Mn2+>Fe2+> Zn2+>Cu2+. 但当Fe2+、Co2+、Cu2+、Zn2+和Mn2+投加量(以w计)分别超过0.100 0%、0.006 0%、0.002 0%、0.004 0%和0.100 0%时,ρ(乙酸)却明显下降. 分别选取Fe2+(0.040 0%~0.150 0%)、Co2+(0.002 0%~0.008 0%)、Cu2+(0.000 5%~0.006 0%)、Zn2+(0.000 5%~0.010 0%)和Mn2+(0.040 0%~0.150 0%)进行响应面条件优化试验. 在Fe2+、Mn2+投加量均为0.090 0%,Co2+、Zn2+投加量均为0.005 0%,Cu2+投加量为0.003 5%的组合优化条件下,ρ(乙酸)高达3 452 mg/L,比优化前提高了61.80%. 最优的微量元素投量组合条件下获得的试验结果与二次响应面回归模型预测值(3 475 mg/L)拟合率高达99.34%,表明所建立的回归模型可行.      

Effects of ferrous and manganese ions on anammox process in sequencing batch biofilm reactors

Ferrous and manganese ions, as essential elements, significantly affect the synthesis of Haem-C, which participates in the energy metabolism and proliferation of anammox bacteria. In this study, two identical sequencing batch biofilm reactors were used to investigate the effects of ferrous and manganese ions on nitrogen removal efficiency and the potential of metal ions serving as electron donor/acceptors in the anammox process. Fluorescence in situ hybridization analysis was applied to investigate the microbial growth. Results showed that the nitrogen removal increased at high concentrations of Fe2＋ and Mn2＋ and the maximum removal efficiency was nearly 95% at Fe2＋ 0.08 mmol/L and Mn2＋ 0.05 mmol/L, which is nearly 15% and 8% higher than at the lowest Fe2＋ and Mn2＋ concentrations （0.04 and 0.0125 mmol/L）. The stabilities of the anammox reactor and the anammox bacterial growth were also enhanced with the elevated Fe2＋ and Mn2＋ concentrations. The Fe2＋ and Mn2＋were consumed by anammox bacteria along with the removal of ammonia and nitrite. Stoichiometry analysis showed Fe2＋ could serve as an electron donor for NO3-N in the anammox process. Nitrate could be reduced with Fe2＋ serving as the electron donor in the anammox system, which causes the value of NO~-N/NH4-N to decrease with the increasing of N-removal efficiency.     

Fe2+和Fe3+在4-氯酚光化学反应中性质的相似性

研究在光照条件下,２０ｍｇ／ｌ４－氯酚＋１ｍｇ／ＬＦｅ＾２＋（体系Ａ）和２０ｇ／Ｌ４－氯酚＋１ｍｇＦｅ＾３＋（体系Ｂ）中Ｆｅ＾２＋和Ｆｅ＾３＋的浓度变化,通过离子色谱手段,在体系Ａ中能够同时检测出Ｆｅ＾２＋,在体系Ｂ中亦能够同时检测到Ｆｅ＾２＋,故Ｆｅ＾２＋和Ｆｅ＾２＋在４－氯酚光化学反应中的性质,表现出相似性。     

液/固体系Cu2+、Zn2+、Mn2+在硅藻土表面的吸附行为与特性

为了深入了解液/固体系Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附行为与特性,为硅藻土在含重金属离子废水处理上的应用提供充分的理论依据,采用静态吸附试验对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附条件、性能、行为与特性进行了系统的研究.结果表明,硅藻土投加量和离子初始浓度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响均可归结为液/固比(液相离子与硅藻土的质量比)的影响,过高或过低的液固比均不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最佳液/固比分别为0.025、0.100和0.100.溶液初始pH值对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响主要与溶液初始pH值与硅藻土等电点(2.0)之间的距离有关,接近或低于硅藻土等电点都不利于吸附,过高的pH值会使Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)发生沉淀,也不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最适溶液初始pH值区间分别为4.0~6.0、4.0~7.0和4.0~7.0.溶液温度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的液膜扩散、颗粒扩散和吸附反应3个过程的影响不一致,导致对吸附量的影响无明显规律.硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的吸附分别符合Langmuir、Tenkin、Freundlish等温吸附模型,以物理吸附为主,吸附反应容易进行,在40 min达到平衡,吸附容量(25℃时)理论值分别为4.335、23.031、3.844 mg·g~(-1).吸附是自发的、吸热的、无序性增加,符合二级动力学模型.吸附速率的控制步骤为发生在孔道内部的吸附反应.     

铜和锌离子对真鲷幼鱼组织酶活性的影响

研究水中Ｃｕ＾２＋、Ｚｎ＾２＋对真鲷幼鱼组织ＣＡＴ、ＧＰＴ、胃蛋白酶活性的影响。结果表明：真鲷幼鱼暴露于不同浓度Ｃｕ＾２＋（０．５、０．７５、１．５ｍｇ／Ｌ）、Ｚｎ＾２＋（１、２、４ｍｇ／Ｌ）海水中４ｄ后,Ｃｕ＾２＋、Ｚｎ＾２＋对鳃,肝脏ＣＡＴ,胃蛋白酶有抑制作用。     

膨润土-白云石复合吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附性能

针对煤矿排出的大量含重金属离子的酸性矿山废水污染问题,采用自制膨润土-白云石复合颗粒吸附剂对含Fe2+和Mn2+的酸性矿山废水进行吸附试验研究。结果表明:膨润土-白云石复合颗粒吸附剂释放总碱度达118.39mg/g(以CaCO3计),可中和酸性矿山废水;随着废水中Fe2+和Mn2+浓度增加,膨润土复合颗粒吸附剂的吸附量在不断增加,且大于原膨润土颗粒吸附剂;建立了膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附等温式和吸附动力学方程式:膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+的吸附符合BET吸附,对Mn2+的吸附符合Freundlich吸附,对Fe2+、Mn2+的吸附动力学均符合准二级动力学。膨润土-白云石复合颗粒吸附剂既能释放碱度、又对Fe2+和Mn2+具有优良的吸附性能,可作为处理含重金属离子酸性矿山废水的绿色环保矿物材料应用于实际。     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

凤眼莲对二价铁锰离子的吸附及机理研究

利用凤眼莲根、茎、叶粉末吸附水溶液中的Fe2+、Mn2+,并通过一系列的条件优化,确定了最佳的吸附条件.同时,采用等温吸附模型与动力学模型拟合研究了吸附特性.结果表明,凤眼莲根、茎、叶对Fe2+的吸附能力依次为根＞叶＞茎,对Mn2的吸附能力依次为茎＞叶＞根;在Fe2+、Mn2+起始浓度分别为45 mg·L-1和75 mg·L-1,pH分别为4.0和5.0,吸附剂添加量为0.4g,摇床转速为180 r·min-1,温度为50℃的条件下,根对Fe2+的最大吸附量为(21.73±0.38) mg·g-1,茎对Mn2+的最大吸附量为(15.55±0.58) mg·g-1,去除率分别达到96.58％和82.93％.Langmuir模型和准二级动力学模型能够较好地拟合Fe2+、Mn2+的吸附过程,吸附活化能与傅立叶红外光谱等表明该过程为物理化学吸附.与现有的Fe2+、Mn2+吸附生物质相比,凤眼莲粉末吸附水溶液中Fe2+、Mn2+的能力较突出,是一种极具潜力的吸附材料.     

电镀废水中低浓度镍和锌离子的高效富集研究

电镀废水中低浓度重金属离子的处理普遍采用混凝沉淀法,由此产生了大量重金属污泥,其安全处置过程复杂且成本较高.基于此,本文研究了一种资源化回收电镀废水中低浓度镍离子(Ni~(2+))和锌离子(Zn~(2+))的方法.结果表明,电镀废水经过铁盐混凝后,产生的沉淀溶解于硝酸中,得到硝酸溶解液中Ni~(2+)和Zn~(2+)浓度分别高达2.3 g·L~(-1)和1.5 g·L~(-1),而杂质铁(Fe~(3+))浓度为12.2 g·L~(-1).将硝酸溶解液直接进行水热处理,溶液中Ni~(2+)和Zn~(2+)浓度不变,残留铁浓度为1.76 g·L~(-1).向硝酸溶解液中添加乙酰丙酸(C_5H_8O_3)后进行水热处理,Ni~(2+)和Zn~(2+)浓度依然不变,但溶液中残留铁浓度仅为0.78 mg·L~(-1).硝酸溶解液中铁的去除主要源于水热条件下铁的水解和缩聚转化为高结晶度的赤铁矿.添加乙酰丙酸能够同时降低溶液中NO~-_3浓度和提升pH值,促进溶液中铁的水解和缩聚.     

不同氧化还原环境对煤矸石污染物质释放的影响

为评价不同氧化还原环境对煤矸石污染物质释放的影响,设置处理1(充氧饱和的曝气去离子水,Eh=229mV)、处理2(煮沸30min的去离子水,Eh=250mV)两种氧化环境及处理3(添加富含有机质的过滤养殖废水,Eh=14mV)一种还原环境的水溶液做浸提剂,对煤矸石进行0～9d的连续振荡浸提试验.结果表明:在浸提初期(0～1d内),煤矸石表面已形成的氧化产物迅速溶出,使得两种氧化环境和还原环境下的煤矸石浸出液pH都迅速降低,EC、Eh及多种溶出离子浓度迅速升高,但还原环境下煤矸石浸出液中Cu、F-浓度变化不显著,且还原环境下浸出液中其他离子虽有上升但显著低于氧化环境下.随浸提时间延长(1～9d),两种氧化环境下煤矸石浸出液pH继续降低,浸出液中Fe、Mn、Cu、Zn和SO2-4、F-多种污染物质溶出数量明显增加并呈现典型的持续氧化产酸过程;而还原环境下煤矸石浸出液的pH随时间延长降低不明显,Fe、Mn、Zn等污染物质溶出数量显著低于两种氧化环境下,Cu和SO2-4的释放也受到明显抑制.说明还原环境能有效抑制煤矸石氧化产酸及多种污染物质的溶出,且显著低于氧化环境.因此,在煤矸石堆场投加有机质形成还原(厌氧)环境可进行矸石污染的原位控制及治理.     

Cu(II), Fe(III) and Mn(II) combinations as environmental stress factors have distinguishing effects on Enterococcus hirae

Pollution by various heavy metals as environmental stress factors might affect bacteria. It was established that iron (Fe(III)), manganese (Mn(II)) and copper (Cu(II)) ion combinations caused effects on Enterococcus hirae that differed from the sum of the effects when the metals were added separately. It was shown that the Cu²⁺-Fe³⁺ combination decreased the growth and ATPase activity of membrane vesicles of wild-type E. hirae ATCC9790 and atpD mutant (with defective F_oF₁-ATPase) MS116. Addition of Mn²⁺-Fe³⁺ combinations within the same concentration range had no effects on growth compared to control (without heavy metals). ATPase activity was increased in the presence of Mn²⁺-Fe³⁺, while together with 0.2 mmol/L N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCCD), ATPase activity was decreased compared to control (when only 0.2 mmol/L DCCD was present). These results indicate that heavy metals ion combinations probably affect the FOF1-ATPase, leading to conformational changes. Moreover the action may be direct or be mediated by environment redox potential. The effects observed when Fe³⁺ was added separately disappeared in both cases, which might be a result of competing processes between Fe³⁺ and other heavy metals. These findings are novel and improve the understanding of heavy metals ions effects on bacteria, and could be applied for regulation of stress response patterns in the environment.     

经典等温吸附模型在重金属离子/硅藻土体系中的应用及存在问题

为了深入了解天然硅藻土对常见重金属离子Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Mn2+、Fe3+的吸附属性,同时也为了发现经典等温吸附模型应用于液/固体系时存在的问题,开展了系列等温吸附研究.结果表明,最适于描述天然硅藻土对Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe3+吸附的模型分别为Tenkin、Tenkin、Langmuir、Tenkin、Freundlich和Freundlich模型.各离子在天然硅藻土上的吸附以物理过程为主,吸附反应容易进行.液/固体系中,应用经典等温吸附模型对试验数据进行线性拟合时,发现平衡吸附量q e不是离子平衡浓度c e的唯一函数,而是c e与吸附剂浓度W0两个变量的函数,q e与c e/W0具有一一对应的函数关系.经典等温吸附模型存在明显的吸附剂浓度效应,参数值不稳定,模拟值与实测值差异显著,缺乏实际指导意义.试验证明新的四组分模型可用于描述天然硅藻土-水溶液体系中单一离子的吸附行为,新模型参数k与q m值也具有唯一性,可用于给定体系的实际定量计算.     

环境中磷化氢对水稻根际环境与土壤有效磷的影响研究

以稻田湿地中磷化氢为研究对象,采用室内模拟的方法,考察了不同浓度的磷化氢(0,1.4,4.2,7.0 mg·m-3)对水稻根际与非根际土壤的p H值、氧化还原电位、Fe2+、Mn2+、磷酸酶活性及有效磷的影响.结果表明:磷化氢导致根际土壤p H明显下降,非根际土壤中p H变化不明显.而氧化还原电位(Eh)则不同,磷化氢使水稻根际与非根际土壤的Eh均增大.磷化氢对Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶的影响具有相似性,磷化氢处理的前15 d,根际土壤中的Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶变化不明显,随着水稻的生长,根际土壤中的Fe2+和Mn2+随磷化氢浓度的增大而增加,随暴露时间的增加而减少;而根际土壤中的碱性磷酸酶随磷化氢浓度和暴露时间的增加而增加.非根际土壤中的Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶在磷化氢作用下变化不明显.水稻在磷化氢的环境影响下,根际与非根际土壤的有效磷含量都提高,表明一定浓度的磷化氢对土壤磷表现出活化效应.     

Decontamination of alachlor herbicide wastewater by a continuous dosing mode ultrasound/Fe2+/H2O2 process

We used a ultrasound/Fe2+/H2O2 process in continuous dosing mode to degrade the alachlor.Experimental results indicated that lower pH levels enhanced the degradation and mineralization of alachlor. The maximum alachlor degradation(initial alachlor concentration of 50 mg/L) was as high as 100% at pH 3 with ultrasound of 100 Watts, 20 mg/L of Fe2+, 2 mg/min of H2O2 and 20℃ within60 min reaction combined with 46.8% total organic carbon removal. Higher reaction temperatures inhibited the degradation of alachlor. Adequate dosages of Fe2+and H2O2 in ultrasound/Fe2+/H2O2process not only enhance the degradation efficiency of alachlor but also save the operational cost than the sole ultrasound or Fenton process. A continuous dosing mode ultrasound/Fe2+/H2O2 process was proven as an effective method to degrade the alachlor.     

Effects of Zn2+ on root growth,cell division, and nucleoli of Allium cepa L.

The effects of different concentrations of Zn²⁺ion on root growth,cell division,and nucleoli of Allium cepa were studied. The test Zn²⁺ ion concentration was made up from zinc sulphate (ZnSO₄. 7H₂O) ranging from 10^-7 to 10^-2 mol/L. The solutions were prepared in tap water (pH =6. 5).The results indicated that Zn²⁺ could obviously inhibit root growth at concentrations from 10^-4)to 10^-2 mol/L.Roots treated with zinc sulphate showed the presence of c-mitosis, anaphase bridges,including sticky and fluidized bridges (at 10^-3 to 10^-2 mol/L) , chromosome stickiness, irregularly shaped nuclei, broken nuclei and micronuclei. A toxicity effect was also observed on the nucleoli using silver staining technique after 48h of treatment with 10^-4to 10^-2 mol/L Zn²⁺, e. g,the nucleolar particulate material scattered around the nucleoli in the nucleus of root tip cells.     

Electrolyte effects on aqueous atmospheric oxidation of sulphur dioxide by hydrogen peroxide

The rate of oxidation of sulphur dioxide by hydrogen peroxide in the presence of various supporting electrolytes has been determined by the stopped flow method. In a sodium perchlorate medium (chosen as reference electrolyte) first-order kinetics were observed with respect to HSO₃⁻, H₂O₂ and H⁺. The influence of the ionic strength was investigated and the third-order rate constant was calculated at infinite dilution. The rate constants of the reaction are shown to be far higher when chloride or ammonium ions are added to the solution.The effect of temperature and traces of metals ions (Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³, Cu²⁺, Cr³⁺) was studied. The oxidation reaction is virtually insensitive to the effects of Mn²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺ and Cr³⁺. Catalytic activity is observed with Fe²⁺.     

二硫代氨基甲酸盐絮凝处理模拟油田聚合物驱采油废水的效果研究

在碱性条件下,端氨基聚醚Jeffamine-T403与二硫化碳反应合成了二硫代氨基甲酸盐型絮凝剂DTC(T403).考察了DTC(T403)对模拟聚合物驱采油废水的絮凝除油性能,研究了DTC(T403)、水解聚丙烯酰胺(HPAM)、Fe2+和Fe3+的投加量以及pH值对除油效果的影响.结果发现,DTC(T403)与Fe2+络合形成的网状螯合物通过网捕作用取得良好的絮凝除油效果;HPAM的存在影响絮凝除油效果;在同时投加Fe2+和DTC(T403)且二者的投加量分别为10mg/L和25mg/L的条件下,HPAM含量在0～900mg/L范围和含油量约300mg/L的模拟水样经絮凝处理后其含油量均可降到10mg/L以下.DTC(T403)的絮凝除油效果受pH値的影响,在pH7.5条件下可取得良好的除油效果.DTC(T403)适用于含Fe2+的聚合物驱采油废水的处理.     

酸性矿山废水影响下水库细菌群落结构特征与环境因子关系

为揭示酸性矿山废水（Acid mine drainage,AMD）影响下水库水体中细菌群落结构特征及影响因子,对贵州省兴仁市3座受AMD影响与1座未受AMD影响水库样品进行了对比研究,利用16S rDNA高通量测序技术分析揭示细菌群落结构特征,并通过冗余分析（Redundancy analysis,RDA）探明影响水体细菌群落变化的主要环境因子.结果表明,受AMD影响水库水体中各主要阳离子（Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺）、SO₄^2-浓度及电导率值均高于未受AMD影响的水库,而DOC和pH值均低于未受AMD影响的水库.变形菌门（Proteobacteria）是受AMD影响水库水体的主要细菌门类,在3个受影响的水库中均占比95%以上.在属分类水平上,红杆菌属（Rhodobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）和铁氧化细菌属（Ferrovum）是受AMD影响水库水体中的主要菌属;未受AMD影响水库水体细菌群落中,放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）为主要细菌门类,占比分别为48%和29%,主要菌属为发光杆菌属（Ilumatobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）.分析表明,受AMD影响水库细菌群落结构特征与未受AMD影响水库细菌群落存在明显差异,推测DOC、pH及Na⁺浓度对此差异起主导作用.本研究可为科学认识受AMD影响水体微生物群落与环境因子之间的关系提供依据.     

铁锰在贵州阿哈湖沉积物中的分离

贵州阿哈湖 1982年扩容后 ,长期受到煤矿废水的污染 ,大量铁、锰元素随废水带入湖中 .研究发现 :主要来自酸性矿山废水的还原态溶解铁、锰离子在入湖向下游迁移过程中发生了显著地分离 .受岩溶地区湖泊较强的酸中和能力及近年人为石灰投放的影响 ,湖泊未被酸化 ,Fe²⁺,Mn²⁺在入湖运移过程中由于氧化速率的差异 ,在不同的湖区发生沉积 ,形成了铁、锰在水平迁移上的明显分离 ;锰在深湖区上层沉积物中富集现象明显 ,并在沉积深度上与铁形成垂向上的显著分离 .经过陆源校正 ,证实铁、锰在阿哈湖的显著分离的开始是对该湖扩容事件的响应 .扩容后下游沉积物中铁含量逐渐减少 ,孔隙水中溶解铁分布特征也指示铁还原作用主要发生在沉积物下层 ,表明铁在沉积后再迁移能力较弱 .锰还原过程则发生在上层沉积物中 ,再迁移能力很强 .本研究还提出了来自煤矿废水的Fe²⁺、Mn²⁺在入湖水平运移过程中 ,铁、锰逐步分离、富集以及在沉积深度上的分离模式 .     

Mn2+、Mo6+和Zn2+对活性污泥内胞外聚合物组分的影响

通过测定不同浓度的金属离子对活性污泥比耗氧率的影响, 确定了Mn²⁺、Mo⁶⁺和Zn²⁺的最佳促进浓度, 并研究了在各自促进浓度范围内3种金属离子对活性污泥内胞外聚合物(EPS)组分(蛋白质、糖类和核酸)含量变化的影响.结果发现, Mn²⁺、Mo⁶⁺和Zn²⁺的最佳促进浓度均为1mg·L^-1. Mn²⁺和Zn²⁺对EPS各组分的影响较大, 而Mo⁶⁺基本没有产生影响. 试验同时发现, 经低温贮存的污泥, 其EPS含量下降, 其中多糖含量下降最为明显.