膨润土调质对污泥堆肥的脱毒及重金属钝化和雌酮消除作用

利用干基添加比例为0~10%钙基膨润土对污泥进行了调质,通过52 d的好氧堆肥研究了调质对堆体温度、pH、水溶性盐分(EC)、有机碳、总氮、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)的影响,并进一步分析了其对污泥脱毒(种子萌发)和重金属(Zn、Cu、Pb、Cd)钝化及雌酮(E1)消除的影响.结果表明,污泥经外加膨润土调质后,可以促进堆肥物料的热灭活无害化,能使有机碳矿化率达到15.27%~19.71%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高,最终稳定在6.76~7.05之间,但膨润土调质堆肥pH的波动变缓;添加膨润土的堆肥EC显著低于对照处理(1 132μS·cm~(-1)),整个堆肥过程EC值随着膨润土添加比例的增加而稍有降低.堆肥过程中的总氮含量逐渐增加,但对照处理在堆肥初期存在一定的氮素损失,而污泥经过调质可减少堆肥初期氮素损失;整个堆肥中NH_4~+-N含量先增加后降低,各处理NO_3~--N均呈现出逐渐增加的趋势,表明污泥调质促进NO_3~--N的转化.虽然调质对种子发芽产生一定的抑制作用,但均不影响堆肥的腐熟,且能显著促进重金属的钝化,同时添加膨润土处理显著降低堆料E1含量,添加比例5%处理使E1含量由90.48μg·kg~(-1)降低至28.27μg·kg~(-1).研究表明,膨润土不高于5%的添加比例是适合的污泥调质措施,在污泥堆肥物料的安全化、脱毒及重金属钝化和雌酮消除方面具有较好的应用潜力.     

生物质炭输入对污泥施用土壤-植物系统中多环芳烃迁移的影响

利用温室盆栽黑麦草实验,研究了生物质炭输入对污泥施用土壤性质、植物生长及土壤-植物系统中多环芳烃迁移性能的影响.结果表明,施用含炭堆肥污泥更有利于改善土壤的缓冲性能及增加土壤养分含量,与普通堆肥污泥处理相比,施用含炭堆肥污泥的黄棕壤和红壤中阳离子交换量分别提高了10%和5%,而2种土壤总氮含量则分别提高了13%和18%.同时,生物质炭的输入更有利于促进植物生长,与普通堆肥污泥处理相比,2种土壤中含生物质炭堆肥污泥处理黑麦草生物量均提高了23%,黄棕壤和红壤中种植的黑麦草叶绿素含量分别增加了8%和10%.生物质炭的输入还使得污泥-土壤体系中的多环芳烃转移到植株中的量明显减少,含炭堆肥污泥处理中多环芳烃在黑麦草中的累积量比普通污泥相应处理降低了27%~34%.因此,生物质炭作为污泥堆肥调理剂,不仅能进一步改良土壤性质,促进植物生长,还可以有效限制污泥-土壤体系中多环芳烃在环境中的迁移,降低潜在的污染风险.     

不同堆肥工艺处理的城市污水污泥对滨海湿地土壤中养分释放特征和潜力的影响

通过土壤培养实验研究了4种不同堆肥［纯城市污水污泥堆肥、玉米秸秆生物炭（CSB）改良堆肥、益生菌菌剂（EM）改良堆肥和CSB+EM改良堆肥］在土壤中的碳、氮、磷和钾等养分释放特性及其对土壤溶解有机质（DOM）光谱特征、微生物群落的影响.结果表明,堆肥添加可显著降低土壤的pH,提高土壤的电导率,同时提高土壤中植物可利用养分［如可溶性有机碳（DOC）、NH₄⁺-N、NO₃^--N、速效磷（AP）和速效钾（AK）］含量;比较不同堆肥发现CSB+EM改良堆肥（CSB+EM-C）具备更高的养分释放潜力,且同时显著提高土壤DOM的腐殖化程度;高通量测序结果发现堆肥添加可以增加优势菌门水平上的相对丰度（如变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门）,但不同堆肥之间有所差异,其中CSB+EM-C的提高潜力最大.综合上述结果证实CSB+EM的堆肥工艺具有最佳的堆肥养分供应和改善土壤质量的潜力.该研究能够为建立有效的城市污水污泥资源化利用和滨海湿地退化土壤改良综合技术策略提供科学的理论依据.     

生物质炭和石灰对酸化紫色土的改良效果

为改良酸化紫色土,作者采用连续30 d的室内培养实验,研究了生物质炭和石灰单独和配合施用对紫色土酸度和肥力特征的改良效果。结果表明:单独或混合施用生物质炭和石灰均能提高紫色土的pH值,降低土壤的交换酸、交换性H~+和交换性Al~(3+)的含量,且随着改良剂用量的增加,对土壤酸度的改良效果越明显。由于生物质炭的物质组成丰富,富含碱性物质、盐基离子、磷素和有机质。施用生物质炭后能显著提高土壤中水溶性和交换性盐基离子、有机质和有效磷的含量。而单独施用石灰处理仅对土壤的交换性和水溶性Ca~(2+)含量有显著的提高效果,而对土壤其余盐基离子、有机质和有效磷含量影响不显著。由于生物质炭对土壤酸度有突出的改良效果,不同处理间的改良效果大小关系为:生物质炭和石灰配合施用生物质炭单独施用石灰单独施用,说明生物质炭与石灰配施或单独施用生物质炭是快速改良酸化紫色土的有效办法。     

生物质炭对双季稻田土壤反硝化功能微生物的影响

目前,基于田间条件下生物质炭添加对稻田反硝化微生物的调控效应还不甚明确.为此,本研究采用小区试验,通过在双季稻田添加不同量的小麦秸秆生物质炭(0、24和48 t·hm-2,分别用CK、LC和HC代表),结合实时荧光定量PCR(q PCR)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析技术,研究了生物质炭添加对双季稻田休闲季和水稻季土壤反硝化微生物相关功能基因(调控硝酸还原酶的nar G基因,亚硝酸还原酶的nir K基因和氧化亚氮还原酶的nos Z基因)的影响.由于生物质炭呈碱性,添加到土壤后,可提高稻田休闲季土壤p H 0. 2～0. 8个单位.生物质炭本身含有部分可溶性N,因此,添加生物质炭可增加休闲季土壤铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量,增幅分别达21. 1%～32. 5%和63. 0%～176. 0%,但由于其吸附作用,降低了水稻季NH_4~+-N含量48. 8%～60. 1%.生物质炭添加增加了休闲季微生物生物量氮(MBN)含量,这可能是由于生物质炭较大的比表面积为微生物生存提供了适宜的环境,可利用养分的增加促进了微生物的生长.与对照相比,休闲季生物质炭引起的NH_4~+-N和NO_3~--N含量增加,促进NH_4~+-N向NO_3~--N的转化,进而增加nar G和nos Z的基因丰度(P0. 05),同时,生物质炭处理p H的提高促进了nos Z的基因丰度的增加,显著改变了反硝化功能基因nar G和nos Z的群落结构,并以此对反硝化作用产生影响,但未对休闲季氧化亚氮(N_2O)排放产生影响.而在水稻季,生物质炭增加了土壤nos Z的基因丰度(P 0. 05),HC处理增加了nir K基因丰度(P 0. 05),这也是导致水稻季HC处理N_2O排放增加的重要原因.生物质炭通过降低水稻季土壤NH_4~+-N含量,改变了nir K和nos Z基因的群落结构,而nar G基因群落结构的变化影响了土壤N_2O排放.综上所述,生物质炭可通过改变双季稻田土壤性质,来影响参与土壤反硝化作用的相关微生物,进而影响土壤N_2O排放及NO_3~--N的淋失.     

污泥处置方法的研究

主要讨论了经粉煤灰与石灰稳定后的污泥与天然土壤组成的改良土壤的性质及种植可能性。研究表明,只要控制稳定化污泥在改良土壤中所占百分比,所选植株的发芽及产量都不受影响,并且植株组织中未发现Cu、Mn等重金属累积。因此,将污泥采用粉煤灰和石灰稳定后用于改良土壤不失为一种污泥处置方法。     

基于污泥资源化利用的粗放型绿色屋顶生长基质的组成

构建了8个不同基质组成的粗放型绿色屋顶小试装置,通过累积650 mm模拟降雨实验,研究厌氧稳定污泥应用于粗放型绿色屋顶生长基质时的合理组成,考察使用过程中装置出水水质情况与基质自身营养物质含量变化情况,结合厌氧稳定污泥资源化利用时带来的N、P淋出问题,讨论不同改良材料的效果.结果表明:厌氧稳定污泥能够显著增加植物量,实验期间植物平均增重808%;厌氧稳定污泥会造成TP的大量淋失,给水厂污泥能够有效控制TP淋失并且不会影响植物对P的吸收,实验期间给水厂污泥累计减少TP淋出质量68.66%,且稳定后出水TP达到地表水Ⅴ类标准;厌氧稳定污泥会造成TN的严重淋失,淋失TN的主要形态是NO_3~--N,稻壳炭能够减少NO_3~--N的淋失,累计减少NO_3~--N淋出质量28.86%,增加稻壳炭用量,有助于控制NO_3~--N淋出;淋出液中SS和COD能够迅速下降并稳定,稳定后COD含量约为30 mg·L~(-1),优于地表水Ⅴ类标准;在以中小降雨为主的实际降雨条件下,基质中厌氧稳定污泥所含营养物质的保留时间能超过1 a,可以满足植物较长时间的生长需求.     

含生物质炭城市污泥堆肥中溶解性有机质的光谱特征

以外源添加生物质炭的城市污泥堆肥过程中溶解性有机质(DOM)为研究对象,讨论了其紫外-可见和荧光光谱特征变化.结果表明:与对照组相比,外源添加生物质炭的处理其堆肥DOM的芳香性和腐殖化程度更高,有利于提高堆肥的腐熟度,且外源添加花生壳炭的处理较添加小麦秸秆炭的处理更有利于堆肥腐熟度的提高.外源添加花生壳炭的处理在堆肥21d后,其堆肥腐熟度可能达到峰值,而外源添加小麦秸秆炭的处理其堆肥腐熟度则随着堆肥时间的进行而增加.对照组和处理组堆肥DOM的FI0.7,BIX0.8,表明其来源为自生源,可能与微生物对有机物的降解有关.因此,通过对城市污泥堆肥过程中DOM的光谱特征分析,能较好地评估城市污泥堆肥腐熟度的情况.     

含生物质炭城市污泥堆肥中溶解性有机质的光谱特征

以外源添加生物质炭的城市污泥堆肥过程中溶解性有机质(DOM)为研究对象,讨论了其紫外-可见和荧光光谱特征变化.结果表明:与对照组相比,外源添加生物质炭的处理其堆肥DOM的芳香性和腐殖化程度更高,有利于提高堆肥的腐熟度,且外源添加花生壳炭的处理较添加小麦秸秆炭的处理更有利于堆肥腐熟度的提高.外源添加花生壳炭的处理在堆肥21d后,其堆肥腐熟度可能达到峰值,而外源添加小麦秸秆炭的处理其堆肥腐熟度则随着堆肥时间的进行而增加.对照组和处理组堆肥DOM的FI>0.7,BIX>0.8,表明其来源为自生源,可能与微生物对有机物的降解有关.因此,通过对城市污泥堆肥过程中DOM的光谱特征分析,能较好地评估城市污泥堆肥腐熟度的情况.     

基于污水厂污泥资源化利用的粗放型绿色屋顶水质控制效果

基质材料是影响粗放型绿色屋顶降雨出水水质的重要因素.采用污水厂稳定污泥作为基质主要营养成分,配合改良材料生物炭、双层基质结构,构建5个绿色屋顶中试设施,通过1a的现场实验,考察设施出水水质控制效果.结果表明将3%稳定污泥添加进粗放型绿色屋顶基质中,出水总氮(TN)和硝氮(NO_3~--N)的年平均质量浓度为3. 27 mg·L~(-1)和1. 61mg·L~(-1),在上海当地降雨与气温条件下稳定污泥的使用不会导致TN和NO_3~--N大量淋失;为改善使用污水厂稳定污泥作为营养基质的设施的出水水质,添加生物炭作为基质改良成分,出水中TN和NO_3~--N年平均质量浓度下降至2. 16 mg·L~(-1)和1. 38mg·L~(-1),吸附层的设置可降低出水总磷(TP)和化学需氧量(COD)浓度;对各中试设施系统进行TN平衡分析表明,经过一个汛期的使用,基质中存留的TN占到初始量的55%以上,污泥作为营养基质可以满足植物较长时间的生长需求.添加生物炭后基质存留TN减少和出水NO_3~--N浓度降低,分别与落干期期间矿化作用、降雨期间反硝化作用增强有关.从污染物质量负荷的角度出发,污泥不是营养物质N的污染源,是P的污染源.添加生物炭并设置双层结构能有效降低设施TN和COD出水负荷.     

磺胺二甲基嘧啶对镉在针铁矿上吸附行为的影响

环境中抗生素与重金属的共存会使各自在土壤中的迁移转化和生态效应变得更为复杂,为了准确评估磺胺二甲基嘧啶(SMT)与重金属镉复合污染下的环境风险,采用紫外光谱法,研究了中性条件下磺胺二甲基嘧啶与镉的络合特性;采用批量振荡吸附平衡法,研究了SMT存在的条件下针铁矿对镉的吸附特性.结果表明:SMT与镉有一定的络合能力,络合常数log K值为-3.31;针铁矿对SMT和镉都有一定的吸附作用;在SMT存在条件下,针铁矿对镉的吸附容量明显增强,这可能是由于SMT改变了针铁矿表面带电情况,红外结果表明在吸附过程中形成了针铁矿-SMT-镉三元络合物.因此,在评估抗生素与重金属复合污染的环境影响时,需要考虑到污染物之间的协同效应.     

化感物质对硝酸还原酶活性影响的研究

３种来自小麦秸杆腐解过程中产生的化感物质,在不同浓度及不同ＰＨ条件下对硝酸还原酶活性的影响实验结果表明,阿魏酸在０．２６、２．５８、５．１５ｍｍｏｌ／Ｌ浓度下对硝酸还原酶活性均表现出一定的抑制作用,抑制率分别为０．５２％,１１．６％和９．０２％;     

环状糊精在生物法处理废水中的应用

用生物法进行污水的处理，因其环保高效的优点而被广泛应用。但是，废水中的毒性超过一定浓度，生物淤泥的脱毒能力会受到不可恢复的损害。概述了环状糊精的结构、性质以及国内外的研究进展；将环状糊精应用于生物法废水处理，以其特有的结构特点可解决上述问题。     

《控制船舶有害防污底系统国际公约》及有关问题探讨

介绍了《控制船舶有害防污底系统国际公约》产生的历史背景和基本内容，论述了中国加入该公约的必要性及对中国产生的影响，并提出中国加入控制船舶有害防污底系统国际公约后对策和建议。     

人工底泥对除草剂生物有效性的影响

以StompSC(有效成分为二甲戊灵)和Hora FloSC(有效成分为异丙隆)2种除草剂为供试药剂,以栅藻(Sencedesmus subspicatus)为非目标生物,建立了一种在水/底泥系统内检测农药生物有效性的方法.除草剂在该系统内的吸附程度比预测的低.除草剂的生物有效性主要取决于其极性,亲脂性的二甲戊灵被人工底泥强烈吸附,因而对水藻的生物有效性低.此外生物有效性还可能与水中是否存在可溶性有机碳(DOC)有关.     

海水养殖对生物多样性的影响研究进展

近年来,海水养殖对全球海水产品供应的贡献持续增加,但是海水养殖对海洋和沿海生物多样性以及海洋资源可持续利用产生的不利影响,已经引起国内外海洋、环境等领域科学家和大众的广泛关注.海水养殖对生物多样性的影响一般包括在海岸带地区建设养殖场对海域或土地生物多样性的影响,对为维持养殖生产活动所需的超量海域的生物多样性的影响,海水养殖残饵、代谢物污染及养殖生物外逃对海洋生态系生物多样性的影响等方面.本文首先综述了上述影响,并展望了我国海水养殖业生物多样性保护的管理对策,以期为海水养殖业可持续发展、海洋资源可持续利用和生物多样性保护提供参考.     

苯丙胺对铜绿微囊藻的生物效应研究

研究了不同浓度苯丙胺在不同条件下对铜绿微囊藻的生长及毒性效应。结果表明 ,低浓度苯丙胺在弱碱性条件下促进铜绿微囊藻的生长 ;高浓度的苯丙胺则抑制其生长。苯丙胺对铜绿微囊藻 2 4、48、72、96h的EC50 值分别为 2 4 .52、1 6 .51、1 0 .76、9.60mg/L ,且其毒性随时间的延长而增加     

臭氧氧化对天然有机物在氧化铝表面吸附行为的影响

为进一步明确臭氧预氧化对颗粒的脱稳作用,选用氧化铝（α-Al₂O₃）作为悬浮颗粒,考察了臭氧氧化后天然有机物（natural organic matters,NOM）特性及吸附行为的变化.结果表明,臭氧氧化能够破坏NOM的芳香结构,SUVA值降低25%～35%,氧化后酸性官能团含量增多,总酸度增加0.3～1.4 mmol·g^-1,分子量和极性的变化与NOM的性质有关;有机物初始浓度相对于臭氧投量较低时,NOM的溶解性增强,与其酸性官能团增加产生的吸附促进作用相抵消,因而吸附性能出现不变甚至降低的现象;有机物初始浓度较高时,臭氧能够起到强化NOM吸附的作用.采用2.5　mg·L^-1臭氧进行氧化后,以商用腐殖酸为代表的NOM的吸附形貌,由密集分布的球形对称聚集结构向网状结构过渡,分子之间的交联作用十分明显,吸附高度低于其氧化处理前,云母的表面覆盖率较氧化前略有提高.     

室内空气的植物净化效果试验

为探讨植物净化室内空气，吸收污染物的效果，用虎尾兰，君子兰作为试材，开展一系列有针对性的试验。结果表明：在污染物一定浓度范围内。虎尾兰在1周内可吸收室内甲醛总量的64.6％，二甲苯总量的61.4％、总挥发性有机物（TVOC）总量的64.8％；君子兰在1周内可吸收室内甲醛总量的70.1％，二甲苯总量的33.6％，总挥发性有机物（TVOC）总量的56.6％。     

菲对湘江沉积物吸附镉的影响

制备了镉单独污染和镉-菲复合污染的模拟水样,研究了菲对湘江沉积物吸附模拟水样中镉的动力学和热力学特征的影响,并进一步研究了在不同水样pH和ρ(沉积物)下,菲存在与否及ρ(菲)对沉积物吸附镉的影响.结果表明,无论菲存在与否,湘江沉积物吸附镉的热力学数据均能够用Langmuir方程拟合,相关系数达到0.99以上,属单分子层吸附;动力学数据均可用拉格朗日二级动力学方程拟合,相关系数接近1;以化学吸附过程为主,且在湘江沉积物上的吸附均以快速吸附为主;但是菲的存在削弱了沉积物对镉的吸附能力,提高了镉的解吸率.在试验范围内随着水样pH逐渐增大,菲对沉积物吸附镉的影响越小;ρ(菲)越大,沉积物对镉的吸附量越小;菲对沉积物吸附镉的影响主要是由于菲与镉竞争沉积物颗粒矿物之间的孔隙以及甲醇化的菲分子与颗粒的结合掩蔽了颗粒物表面的部分极性基团两方面原因造成的.