不同微生物处理工艺对全氟化合物的去除效果

以辽宁省4个采用不同微生物处理工艺的污水处理厂为研究对象,采用WAX固相萃取分离富集和高效液相-质谱联用(HPLC/MS/MS)方法测定了4个污水处理厂中13种PFCs(全氟化合物)〔9种PFCAs(全氟羧酸类化合物,C₄~C₁₂)和4种PFSAs(全氟磺酸类化合物,C₄、C₆、C₈、C₁₀)〕的质量浓度. 研究发现,9种PFCAs(C₄~C₁₂)(记为∑PFCAs)和2种PFSAs(C₄、C₈)(记为∑PFSAs)均有不同程度的检出,水体中各PFCs浓度水平与碳链长度呈显著负相关. 进水中ρ(∑PFCAs)和ρ(∑PFSAs)分别为81.5~135.9和3.7~4.6 ng/L,出水中ρ(∑PFCAs)和ρ(∑PFSAs)分别为47.4~63.3和2.8~3.7 ng/L. 进、出水受PFCAs尤其是短链PFCAs污染较为严重. 4个污水处理厂对PFCs的去除呈现相似的去除效果及规律,即PFCs的去除主要靠活性污泥的吸附作用,而与污水处理厂所采用的微生物处理工艺相关性不大.      

三峡库区消落带表层沉积物生物标志物时空变化与来源分析

受三峡大坝季节性“蓄水-放水”影响,三峡库区消落带每年呈“淹没-落干”周期性变化,库区内有机质环境地球化学过程也随之改变.基于此,于2018年3月和9月带采集淹没期和落干期表层沉积物成对样品(n=16×2=32),GC-MS分析生物标志物(正构烷烃、未分离复杂混合物、藿烷和甾烷),探讨不同时期有机质时空变化与来源组成.结果表明,落干期和淹没期正构烷烃(C₁₀~C₄₀)浓度分别为(14.09±4.05)μg/g和(16.25±3.91)μg/g,UCM为4.28~28.62μg/g,表明存在石油烃类污染.正构烷烃短链与长链比(L/H)在落干期和淹没期平均值分别为(0.90±0.56)、(0.74±0.15),指示落干期为低等生物与陆源高等植物的混合有机质输入,淹没期则以陆源输入为主.碳优势指数CPI平均值分别为(1.66±0.32)、(1.70±0.33),指示化石燃料与高等植物的混合贡献.正构烷烃主峰碳数(Cmax)与浓度特征揭示落干期藻类、细菌和水生植物源输入比淹没期高.库区上游多以水生、高等植物源为主,而下游则以细菌、浮游藻类低等输入居多.藿烷类(C₂₇、C₂₉~C₃₂) Ts/Tm,C₃₁(S/S+R)以及甾烷类(C₂₇~C₂₉) C₂₉ααα S/(S+R)比值结果均可指示高成熟度石油烃输入.主成分分析结果表明落干期以石油源和水生、陆生植物源混合输入为主,淹没期以低等生物与水生植物混合源输入居多.本研究探讨了季节性水位调节对消落带沉积物生物标志物的影响机制,获得了示踪信息,为进一步研究库区生物标志物环境地球化学循环提供基础数据.     

Co2+/CaO2/草酸高级氧化体系降解水中SMT的机理研究

过氧化钙(CaO₂)类芬顿反应对痕量有机污染物具有高效的处理效果.本研究建立了新型的Co²⁺/CaO₂/草酸体系,利用草酸缓解Co²⁺沉淀的形成及加速Co³⁺转化为Co²⁺从而增强Co²⁺对CaO₂的活化效率.以磺胺二甲嘧啶(Sulfadimethoxine,SMT)为目标污染物,研究了Co²⁺浓度、CaO₂浓度、草酸浓度、溶液初始pH值和水体中常见离子等因素对Co²⁺/CaO₂/草酸体系活性的影响.结果表明：在Co²⁺/CaO₂/草酸体系中,最佳投加量比例为Co²⁺∶CaO₂∶草酸=2∶1∶1时,反应10 min SMT的降解率可以达到70%,降解速率常数k比Co²⁺/CaO₂体系提升了5.26...     

典型碳纳米材料在水中的凝聚特性比较

以富勒烯(C₆₀)和多壁碳纳米管(MWNTs)纳米颗粒悬浮液为对象,采用动态光散射技术对比研究了电解质、有机物等环境因素对其在水中凝聚和稳定性的影响.结果表明,电解质存在下,可通过压缩双电层作用使水中碳纳米材料发生凝聚反应,凝聚过程均符合经典的胶体稳定性(DLVO)理论;MWNTs较C₆₀稳定性弱、更易凝聚;两种纳米颗粒悬浮液对应的Na⁺、Mg²⁺ 和Ca²⁺的临界凝聚浓度均远高于其在天然水体中的含量.Na⁺和Mg²⁺凝聚体系中,腐殖酸(HA)可通过空间位阻作用抑制凝聚发生,且对C₆₀的抑制作用更强.HA可与Ca²⁺发生络合,强化纳米颗粒凝聚反应,并对MWNTs具有更强的强化凝聚作用.不同碳纳米材料和环境因子存在着不同的相互作用关系,将影响其在水中的稳定性.     

杭州冬季大气细颗粒物污染特征及形成机制

为探究杭州市冬季大气细颗粒物的污染特征及形成机制,采集2019年12月～2020年1月PM_2.5样品,根据天气条件将采样期分为无雨期、多雨期和少雨期,比较分析各个时期SOA(二次有机气溶胶)的形成机制,结合稳定碳同位素技术确定污染来源.结果显示,多雨期PM_2.5的pH值为(2.2±0.6),比其它时期低1～2个pH值单位,这归因于降水对NH₃(g)的有效去除.二元羧酸类化合物的分子组成与其它地区类似,C₂(草酸)>C₄(丁二酸)>Ph(邻苯二甲酸),但m Gly(甲基乙二醛)与Gly(乙二醛)的比例高得多,表明杭州冬季的SOA主要来源于生物排放的光化学氧化.特异性稳定碳同位素组成结果也表明,大部分二元羧酸在多雨期富集δ¹³C,可能是因为POA(一次有机气溶胶)的气相分解增强和VOCs(挥发性有机化合物)的气相氧化减少.     

北京典型土壤剖面含氧非烃化合物分布及成因

根据对北京地区6个典型采样点土壤样品的试验分析结果,探讨了含氧非烃化合物的含量、组成及其在采样点剖面上的分布特征,并对其污染源进行了讨论. 结果表明,检测到的含氧非烃化合物主要包括C₆~C₂₈正构烷酸类、C₁₂~C₂₈正构烷醇类、正构烷酸甲酯类、酞酸酯类、甾醇类和脱氢松香酸等. 含氧非烃化合物总质量分数及各类化合物的质量分数均有随深度增大而降低的趋势,其中0~40cm含氧非烃化合物总质量分数(4.539~60.689μg/g)较高且变化明显,深度大于40cm的土壤中降至<9.000 μg/g且均趋于稳定. 各采样点含氧非烃化合物的总质量分数纵向变化特征与w(TOC)的变化趋势基本一致,表明w(TOC)是控制土壤中含氧非烃化合物分布的重要因素. 不同采样点正构烷酸类化合物都以C₁₆为主峰碳,次主峰碳为C₁₈,除个别采样点表层土壤中高碳数正构烷酸存在较明显奇偶优势外,中低碳数正构烷酸偶碳优势不明显,推测其主要来源于化石燃料或原土中的有机质,部分高分子量正构烷酸来源于生物质;正构烷醇类以C₂₂为主峰碳,并具有明显的偶碳优势,主要来源于植物或者微生物源等天然源;酞酸酯中DBP(邻苯二甲酸二丁基酯)、DEHP〔邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯〕和DIBP(邻苯二甲酸二异丁基酯)质量分数较高,其来源与这些化合物的人为使用有关;甾醇类以β-谷甾醇占优势,并且大部分集中在表层,主要为生物源.      

秋季黄渤海C2~C5非甲烷烃海-气通量与大气反应活性

分别运用吹扫捕集和三级低温预浓缩系统与气-质联用的方法,测定了2014年11月黄渤海表层海水和大气中主要的C₂~C₅非甲烷烃（NMHCs）的浓度,研究其分布特征及海-气通量,并评价了它们的大气化学反应活性.海水中乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯和异戊二烯的浓度平均值分别为53.0,49.4,26.4,29.2,186,62.7,35.6,89.9,42.4pmol/L.大气中乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯和异戊二烯的体积分数平均值分别为0.043,21,0.36,6.7,7.5,0.71,0.12,0.16,0.085×10^-9.大气中乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯和异丁烯具有较好的相关性,均与异戊二烯没有相关性.海-气通量的计算结果表明,近岸陆架海域可能是大气中C₂~C₅NMHCs重要的源.通过计算C₂~C₅NMHCs的臭氧生成潜势和OH·消耗速率,表明乙烯、丙烯、丙烷和正丁烷是黄渤海大气C₂~C₅NMHCs的关键活性组分.     

青藏高原北部土壤正构烷烃氢同位素及物源意义

采用正构烷烃及其单体氢同位素组成特征相结合的方法研究了青藏高原北部多年冻土区表层土壤正构烷烃（C₂₁~C₃₃）的生物来源.研究表明：表层土壤中正构烷烃呈双峰型和三峰型的分布特征,表明其具有多个生物来源.长链长正构烷烃（C₂₅~C₃₃）主要来源于陆源高等植物.表层土壤中长链长正构烷烃（C₂₅~C₃₃）中奇碳数正构烷烃的δD值比偶碳数的整体偏轻,原因可能是两者的生物合成途径不同.对中等链长正构烷烃聚类分析后分为两种类型,类型I的中等链长正构烷烃（C₂₁~C₂₄）主要来源于陆源高等植物,类型Ⅱ的中等链长正构烷烃主要来源于细菌等微生物降解的产物.表层土壤样品（FHS-10、TG2-10和TG3-10）中等链长的正构烷烃δD值最轻,应为δD值偏轻的水源和细菌等微生物降解共同作用的结果.     

胶州湾表层沉积物中烃类有机物特征参数研究

本文以胶州湾南部海域表层沉积物为研究对象,利用气质联用技术（GC-MS）研究了其正构烷烃、多环芳烃、甾烷和萜烷的参数特征,以及来源的解析指示。结果表明:胶州湾南部海域表层沉积物正构烷烃碳数范围为C₉~C₃₄,均呈双峰分布,主峰碳分别为C₁₇、C₂₇,且后峰丰度远高于前峰。沉积物中PAHs可能主要来源于石油及其衍生品的输入,近年来,其来源可能由化石燃料等燃烧为主转为石油产品输入影响为主。胶州湾南部海域Ts/Tm指示了石油输入的特征。C₃₁αβ（S/（S+R））、C₃₂αβ（S/（S+R））、C₃₃αβ（S/（S+R））等藿烷比值范围分别为0.61~0.63、0.42~0.58、0.64~0.71,C₂₉甾ααα（S/（S+R））比值为0.46~0.58,显示了较高成熟度的特征。     

甲基丙烯酸树脂吸附微生物降解与演化石油烃特性

为了提高石油污染土壤的生物降解效率,以甲基丙烯酸丁酯制备的树脂为载体吸附石油降解菌进行生物降解,利用GC-MS“指纹图谱”对TPH（total petroleum hydrocarbon,总石油烃）的降解程度及生物演化特性进行分析.结果表明:树脂吸附菌剂后TPH的半衰期为24.23 d,比单纯菌剂降解缩短7.28 d;其中正构烷烃的降解性能表明,高碳数高达92.03%,中、低碳数皆超过75%,高于TPH的56.67%,较好地解释了TPH降解率比单纯菌剂提高的内在原因;在演化特征方面,正构烷烃的生物演化参数——w（∑C₂₁）/w（∑C₂₂₊）（C_21-、C₂₂₊分别指C₁₄~C₂₁和C₂₂~C₃₉）、姥植比〔w（pr）/w（ph）〕和OEP（奇/偶碳数质量比）分别为0.643 3、0.486 5和1.111 9,均高于单纯菌剂演化程度.研究显示,树脂吸附菌剂后对较难降解的偶数碳正构烷烃和类异戊二烯烃类物质的氧化还原能力增强,从生物演化的角度有力地佐证了降解的优势所在.      

南京市大气气溶胶中二元羧酸昼夜变化研究

2002年3月14-19日在南京大学校园内进行了为期1周的采样,用以研究大气气溶胶PM_2.5中的低分子量(C₂～C₁₀)二元羧酸的昼夜变化规律.结果表明,南京市大气气溶胶中二元羧酸的夜间质量浓度(平均为460ng/m3)普遍高于相应的白天质量浓度(平均为350 ng/m3).草酸是含量最高的二元羧酸,其次是丁二酸与丙二酸,这3种二元羧酸占所检测到的水溶性有机酸总量的89%.由C3/C4(ρ(丙二酸)/ρ(丁二酸))(平均为1.00)可以判断采样期间气溶胶中有机酸主要来源于大气的光化学氧化反应,从C6/C9(ρ(己二酸)/ρ(壬二酸))(平均为0.88)可以认为生物源是有机酸的一个重要来源.      

秦皇岛市大气PM2.5中一元羧酸的污染特征及来源分析

大气细颗粒物中有机物含量占20%~80%,部分有机物除具有较强的毒性外,还具有较强吸湿性,影响大气环境质量.因此,为充分研究细颗粒物中一元羧酸的来源及其对大气环境的影响,于2020年在秦皇岛市区（海港区站点）和工业园区（昌黎站点）采集细颗粒物,经预处理的样品用三氟化硼-甲醇（BF₃-CH₃OH）衍生化试剂衍生后,采用气相色谱质谱联用（GC-MS）的方法对PM_2.5中的一元羧酸进行测定,一共检测到17种一元羧酸（碳数分布在10~24之间）.结果表明:①PM_2.5浓度的季节性变化呈冬季>秋季>春季>夏季的特征,且工业园区（昌黎站点）PM_2.5浓度为21.40~112.41 μg/m3,高于市区（海港区站点为9.01~104.88 μg/m3）.②两个采样点一元羧酸浓度的季节性变化特征并不明显,海港区站点、昌黎站点一元羧酸的年均浓度分别为873.91、895.22 ng/m3.③两个站点碳数小于22的一元羧酸浓度均表现出明显的偶数碳优势,海港区站点、昌黎站点浓度最高的一元羧酸均为棕榈酸（C₁₆）,年均浓度分别为512.86、514.34 ng/m3;其次是硬脂酸（C₁₈）,年均浓度分别为270.06、268.17 ng/m3.两站点各季节C₁₆和C₁₈分别占一元羧酸总浓度的48.83%~66.40%和22.81%~36.96%.一元羧酸的碳优势指数（CPI）与植物贡献的一元羧酸（碳数≥ 22）总浓度呈负相关.④根据碳数分布规律、∑C _{≥ 22}/∑C _{< 22}（碳数大于等于22的一元羧酸与碳数小于22的一元羧酸浓度的比值）、C₁₈/C₁₆（硬脂酸和棕榈酸浓度的比值）、CPI值以及C_18:1/C₁₈（油酸与硬脂酸浓度的比值）来初步判断一元羧酸的来源及其对大气环境的影响,发现秦皇岛市两个站点夏季大气氧化性最强（市区大气氧化性较工业园区强）,春、秋两季大气氧化性较弱,尤其是工业园区春季大气氧化性最弱,其一元羧酸主要来自本地源;燃煤、机动车尾气排放、道路扬尘以及肉类烹饪是大气PM_2.5中一元羧酸的主要来源;植物源对一元羧酸浓度的贡献较小.研究显示,秦皇岛市两个站点一元羧酸浓度的季节性变化并不显著,燃煤、机动车排放、道路扬尘及肉类烹饪对一元羧酸贡献较大.      

北京西三环地区不同粒径大气颗粒物中有机脂肪酸的污染特性

年1—7月在北京市西三环航天桥地区,用大流量分级采样器分5级采集大气颗粒物样品,采用溶剂提取和衍生化方法对样品进行前处理,利用GC-MS分析不同粒径颗粒物中的有机脂肪酸. 结果表明:在颗粒物中共检出21种MOA(一元有机脂肪酸)和7种DIA(二元有机脂肪酸);ρ(∑₂₁MOA)(21种MOA总质量浓度)和ρ(∑₇DIA)(7种DIA总质量浓度)均在粒径<0.69μm的超细颗粒中最高,分别约占各自5级颗粒物质量浓度总和的30.0%和32.5%;颗粒物中ρ(∑₂₁MOA)和ρ(∑₇DIA)月际变化规律不同,前者在1—2月最高,3月次之;而后者在5—7月最高. MOA和DIA的组成、分布特点亦不尽相同,其中C₁₀~C₂₄的MOA表现出明显的偶数碳优势,而DIA没有显现奇偶优势;MOA中ρ(C₁₆-MOA)最高,ρ(C₁₈-MOA)次之;DIA中ρ(壬二酸)最高. 基于MOA的C₁₈/C₁₆〔ρ(C₁₈-MOA)/ρ(C₁₆-MOA)〕和CPI(碳优先指数)分析表明,颗粒物中MOA主要来自人为源,与燃煤排放、机动车尾气及烹调排放相关,1—2月燃煤排放对颗粒物中MOA的贡献明显.      

舟山海域表层海水正构烷烃、甾萜烷特征参数研究

本文选择舟山海域作为研究对象,对舟山海域的表层海水中有机物特征参数进行了研究。采集的表层海水样品,经正己烷洗脱后,旋转蒸发和氮吹浓缩定容转移至气相分析样品瓶中待GC-MS上机分析。结果表明,从正构烷烃分布来看,峰型为双峰优势碳型和后峰优势碳型,Pr、Ph丰度相对较高,可能是受到石油污染的影响。碳优势指数（CPI）均在1左右,结合Σn-Alk/C₁₆、陆生与水生类脂物比值（TAR）、Pr/Ph、奇偶优势指数（OEP）参数,指示了舟山海域石油污染的存在。舟山海域各站位甾烷萜烷分布趋势上相似,大部分站位检出了18α（H）-奥利烷,Ts/Tm、C₃₁αβ（S/（S+R））、C₃₂αβ（S/（S+R））、C₂₉甾ααα（S/（S+R））等参数指示了该区域有机物成熟度较高,可能与石油污染有关。     

抚仙湖沉积物有机碳埋藏特征及来源解析

为探讨近百年来抚仙湖不同湖区沉积物中有机碳埋藏及其来源变化特征,以抚仙湖南北部沉积柱为研究对象,分析有机碳埋藏速率时空变化特征,利用正构烷烃及其分布特征对埋藏在沉积物中的有机碳来源进行解析.结果显示,抚仙湖沉积物中有机碳含量为1.79~29.39mg/g,有机碳埋藏速率为3.07~27.71g/（m²·a）,两者均随时间的增加呈现整体上升的趋势,1980年以来增长速度明显加快;沉积物中有机碳含量北部（8.70mg/g）小于南部（12.59mg/g）,但有机碳埋藏速率北部（13.54g/（m²·a））大于南部（8.29g/（m²·a））,这与抚仙湖南北部有机质来源类型及人类活动的加剧造成的流域环境变化有关;抚仙湖沉积物中正构烷烃碳数范围为C₁₂~C₃₃,整体以高碳数组分为主,奇偶优势明显,表明沉积物中有机质主要来源于高等植物,Paq指示水生植物中以沉水植物占主导优势,2C₃₁/（C₂₇+C₂₉）与ACL_27~33指示陆生高等植物来源中,草本植物与木本植物的贡献相当,水生植物在北部湖区贡献大于南部,陆生高等植物在南部湖区的贡献大于北部.     

西太平洋添加营养盐培养实验中挥发性卤代烃含量动态变化

于2018年10月9日~11月1日采集西太平洋表层海水，通过营养盐添加船基培养实验，研究了不同营养盐条件下浮游植物的生长及其释放挥发性卤代烃（VHCs）含量的动态变化规律.结果表明，与对照组相比，氮磷营养盐的添加对叶绿素a（Chl-a）的含量和三氯乙烯（C₂HCl₃），四氯乙烯（C₂Cl₄），一氯二溴甲烷（CHBr₂Cl），三溴甲烷（CHBr₃）的释放量表现出显著促进作用，但促进程度与添加氮磷营养盐的浓度及比值密切相关.高浓度氮更有利于浮游植物的生长及C₂HCl₃和C₂Cl₄的释放.N/P比符合Redfield比值更有利于CHBr₂Cl和CHBr₃的释放.相比NO₃^--N，NH₄⁺-N的添加更有利于4种VHCs释放.     

模拟SO42-沉降对闽江河口潮汐淡水湿地温室气体排放通量的影响

为了探究SO₄2-沉降对潮汐淡水湿地温室气体排放通量的影响,在闽江河口短叶茳芏（Cyperus malaccensis）潮汐淡水湿地模拟SO₄2-沉降,采用静态箱法测定样地环境因子与3种温室气体（CH₄、CO₂、N₂O）通量随SO₄2-添加量和不同月份的变化,采用多元逐步回归分析影响温室气体通量的关键因子.结果表明:①各环境因子和3种温室气体通量均具有显著的月际变化. ②添加SO₄2-显著增加了短叶茳芏种群密度和间隙水ρ（SO₄2-）、ρ（NH₄+-N）,但对其他环境因子无显著影响. ③添加SO₄2-显著抑制了CH₄排放,当SO₄2-添加量（以SO₄2--S计,下同）为40和120 kg/（hm2·a）时,CH₄通量分别减少了33.8%、69.9%;CO₂和N₂O通量随SO₄2-添加量的变化不显著,但分别趋于减小和增加,其中,SO₄2-添加量为40和120 kg/（hm2·a）时,CO₂通量分别减少了5.2%、11.8%,N₂O通量则分别增加了98.0%、103.0%. ④相关分析和多元逐步回归分析结果显示,沉积物温度及间隙水ρ（SO₄2-）、ρ（NH₄+-N）、ρ（NO_x--N）（NO_x--N主要包括NO₃--N和NO₂--N）是影响样地3种湿地温室气体排放通量的关键因子. ⑤当SO₄2-添加量为40和120 kg/（hm2·a）时,3种温室气体排放产生的综合温室效应呈减小趋势,分别降低了5.5%和13.5%.研究推断,SO₄2-沉降速率的升高有助于缓解潮汐淡水湿地对全球气候变暖的贡献.