羊粪炭对水体氮磷吸附条件的响应面优化及吸附机理研究

为缓解水体富营养化,通过经济高效的方法降低水体氮磷含量,同时解决羊粪资源化利用问题,以羊粪球为原料在600℃下热解制备生物炭(YF600),利用Box-Behnken设计实验,研究浸渍比、pH、温度对YF600吸附水中NH₄⁺-N、NO₃^--N、PO₄^3--P效果的影响,运用响应面优化法确定最佳吸附条件。用吸附等温线中的Langmuir方程、Freundlich方程和吸附动力学的准一级方程、准二级方程对3种污染物的吸附过程进行拟合,并通过BET、FTIR、SEM-EDS、XRD、元素分析仪分析其理化性质和吸附机理。结果表明,对YF600吸附NH₄⁺-N、PO₄^3--P的影响显著性大小为:浸渍比>pH>温度,吸附NO₃^--N为:浸渍比>pH(温度影响不显著)。拟合出最佳吸附条件为浸渍比0.004,温度26.2℃...     

引发2021—2022年度湖光岩玛珥湖水华事件的主要藻种及原因分析

水华(algal bloom)是水体中藻类过度繁殖所引起的生态环境问题，水华的暴发会对水体环境以及水生生态平衡造成严重的破坏.湖光岩玛珥湖是低平地区火山口形成的湖泊，具有相对封闭的水体环境，是研究认识较为单纯的水文条件下水华形成与发展的理想场所，研究其水华暴发期间的主要藻种构成及水生态环境条件对认识水华形成的原因具有积极的意义.本文对2021年12月—2022年3月期间湖光岩水华暴发的主要藻类进行了分析鉴定，并从营养盐条件、水文条件、气象因素等方面探讨分析湖光岩水华暴发的原因.结果表明：(1)湖光岩水华暴发的主要藻种为绿藻门中的小球藻(Chlorella vulgaris)以及蓝藻门中的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa);(2)湖光岩表层水营养盐含量分析显示，SiO₃^2--Si的含量最高，PO₄^3--P的含量最低，NO₂^--N、NO₃^--N、NH₄⁺     

亚热带典型林分降水过程中的水质效应

森林生态系统在净化空气、截留沉降污染物及改善流域水质等方面具有重要作用。为评价亚热带地区典型森林生态系统对大气降水中氮、磷及重金属离子的截留能力和调控特征,以广东省新丰江库区3种典型林分(常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林)为研究对象,分析了大气降水、穿透水、树干茎流、土壤渗透水及溪流水中p H值、总磷(TP)、总氮(TN)、硝酸盐氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)及6种重金属(Cd、Cr⁶⁺、Pb、Cu、Hg、Mn)含量的变化特征和冠层截留效应。结果表明：观测期间,大气降水经3种林分溪流输出后,均呈中性,常绿阔叶林对酸雨的缓冲能力较强。降水经针叶林后酸化加剧,树干茎流p H值为3.89。大气降水中TN、TP、NH₄⁺-N和NO₃^--N质量浓度分别为0.977、0.046、0.047和0.173mg·L^-1,Cd、Cr⁶⁺、Pb、Hg、Cu和M...     

不同C/N下硫对斜生栅藻生长与油脂积累的调控

为探究不同C/N污水下下硫对微藻生长、水体净化与油脂积累的调控作用,以斜生栅藻为研究对象,通过改变NH₄⁺-N浓度配制了4种不同C/N的实验用水,对比研究了斜生栅藻在无硫和含硫条件下经5 d培养后的生长、碳氮利用与油脂合成情况.结果表明,外源硫添加可有效促进微藻的生长,当C/N为15时,藻细胞密度达到最大,为1.23×10⁷ cells·mL^-1,较无硫条件提高了90%;同时,外源硫也有助于提升藻细胞对碳氮的利用效率,微藻对有机物的利用效率随着C/N的降低而升高,并在C/N为7.5时最大,为80.33%,较无硫条件提升了63%;当C/N为7.5时NH₄⁺-N去除率为73.6%,较无硫条件提升了149%,其余实验组别NH₄⁺-N去除率均达100%;此外,在含硫条件下,油脂产率和油脂含量均随着C/N升高而降低,均在C/N为7.5时达到最大,油脂产率为5.04 mg·（L·d）^-1,相较于无硫条件...     

冻融作用下藏北高原牦牛和藏绵羊粪便降解及养分变化特征

冻融是影响高寒草地土壤理化和生物学特性的重要因素,冻融期放牧牲畜粪便沉积及其降解特性也可能受到冻融作用复杂且不容忽视的重要影响,而目前关于冻融对高寒草地牲畜粪便降解及养分变化的影响效应和作用机制尚不清楚。选取季节性冻融藏北高原牦牛和藏绵羊粪便开展30 d室内冻融模拟试验,分别在冻融0、5、15和30 d后采集两种粪便样品进行理化和养分指标测定,探究不同冻融时间对牛羊粪便降解及其主要养分变化的影响。结果表明,1)冻融试验期内牛粪含水量与干物质量在前15 d冻融循环中均显著降低(P<0.05),羊粪含水量在前5 d冻融中下降了82.6%;反复冻融易破坏粪便降解初期的物理结构,加速粪便含水量及牛粪干物质量的损耗。2)牛粪铵态氮(NH₄⁺-N)含量在冻融后第5 d达到最大值(415mg·kg^-1),且牛羊粪硝态氮(NO₃^--N)含量在0-15 d冻融过程中显著降低(P<0.05),冻融初期有机氮矿化增加和反硝化速率增强可能是导致NH₄⁺     

九龙江流域丰枯水期表层水体氮污染特征及其来源解析

为探明九龙江流域表层水体氮污染分布特征及其污染来源,于2020年7月(丰水期)和2021年1月(枯水期)开展九龙江全流域表层水体多点多断面原位观测,利用正定矩阵因子分析模型(positive matrix factorization, PMF)对不同水期全流域表层水体氮污染来源及贡献率进行解析,耦合相关性统计分析方法研究不同水期流域表层水体氮污染的关键驱动因子。结果表明,九龙江流域表层水体氮污染存在明显的水期分异特征,ρ(TN)为0.72～13.14 mg·L^-1,丰水期ρ(TN)为1.39～10.95 mg·L^-1,枯水期为0.72～13.14 mg·L^-1。硝态氮(NO₃^--N)、氨氮(NH₄⁺-N)、亚硝态氮(NO₂^--N)和溶解性有机氮(DON)浓度均表现为丰水期大于枯水期,但颗粒态氮(PN)浓度则表现为枯水期大于丰水期。丰水期氮污染以NO₃^-     

活性污泥-悬浮生物膜系统处理低C/N污水深度脱氮性能

通过农业废弃物玉米芯悬浮生长生物膜的载体,构建了活性污泥-悬浮生物膜混合系统,以SBR工艺运行方式对低浓度低C/N污水的深度脱氮性能进行了研究.探究了挂膜启动阶段系统脱氮效果;在工艺稳定运行后,考察了温度、HRT、DO、进水C/N、进水pH等参数对工艺脱氮性能的影响.经过24 d挂膜后,结合污染物去除情况及镜检显示生物膜挂膜成功.运行结果表明,以预处理后的生活污水作为模拟原水,控制反应温度为26—30℃,HRT=8 h,COD/TN为(4.0±0.1),DO=(2.2±0.1) mg·L^-1,进水pH=(8.0±0.1)的条件下,系统达到最佳运行条件,COD、NH₄⁺-N、TN平均去除率分别为70.2%、94.8%和80.8%,平均出水COD、NH₄⁺-N、TN浓度分别为14.89 mg·L^-1、0.57 mg·L^-1和2.40 mg·L^-1.好氧阶段DO浓度对TN去除率有一定的影响,当好氧阶段DO浓度为(2.2...     

安阳市夏季道路积尘水溶性离子污染特征及来源分析

为了解安阳市夏季道路积尘水溶性离子污染特征及来源,于2020年5月使用手持式便携吸尘器采集70个城市道路积尘样品,经离子色谱仪测定其中10种水溶性离子(F^-、Cl^-、NO₂^-、NO₃^-、SO₄^2-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺),用比值分析法和相关性分析法分析其污染特征,结合地理统计分析和正定矩阵模型判断其主要来源.结果表明,Ca²⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、K⁺在安阳市道路积尘水溶性离子中占比较大,其中Ca²⁺占比最高,SO₄^2-和NO_...     

太湖入湖河流氮磷时空分布特征

为探究典型入湖河流的水环境状况,选取太湖入湖河流梁溪河为研究对象,于2017年12月—2018年12月进行定期取样监测,开展水体氮磷时空分布特征的分析.结果表明,梁溪河支流的污染状况比干流严重,大多支流为劣Ⅴ类水.其中,干流总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、总磷(TP)浓度的变化范围分别为0...     

MBR处理不同浓度高硫酸盐有机废水效能比较

针对食品加工过程中产生的高SO₄^2-有机物废水,采用MBR工艺对其进行处理研究,分别考察了1.6%和2.6%SO₄^2-浓度下反应器容积负荷和污染物去除情况.经过110天的运行时间发现,进水SO₄^2-浓度为1.6%的系统能获得更高的容积负荷和污染物去除效率,其最大容积负荷为1.0 kg·(m³·d)^-1COD,COD去除率为97.7%;而另一方面较高的无机盐环境进水SO₄^2-浓度为2.6%SO₄^2-系统下,获得的最大容积负荷仅为0.5 kg·(m³·d)^-1(按COD算),COD去除率为96.4%.在2.6%SO₄^2-浓度下,微生物受到的抑制更强,有机物降解效果低于1.6%SO₄^2-的系统.此外,氨...     

疫情常态化管控下济南市春节前后PM2.5中二次组分变化特征

为研究新冠肺炎疫情常态化管控下,济南市春节前后PM_2.5中二次组分的变化特征、气粒分配规律及其影响因素,本文对2021年2月1-27日春节前、春节期间和春节后的3个时段济南市区在线监测的水溶性离子、碳组分及气态前体物质量浓度小时数据进行分析.结果表明,2021年疫情常态化管控下济南市春节前后二次组分浓度与2020年同比均明显下降,ρ(NO₃^-)、ρ(SO₄^2-)、ρ(NH₄⁺)和ρ(SOA)分别下降53.09%、58.32%、51.17%和61.84%,其中二次无机组分(NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺之和)和SOA在PM_2.5中的占比分别为54.07%和8.20%,春节期间PM_2.5及二次组分在10—18时浓度较低,与春节期间白天人为活动相对减少,机动车、建筑工...     

不同pH条件下河道底泥净化再生水试验研究

北方城市景观河流的主要用水来自再生水,但其氮含量较高,有造成河流富营养化与地下水污染的风险。河道底泥作为河水与地下水间的介质,能够通过物理、化学和生物反应对水体起到净化作用,河道水环境酸碱条件对底泥NO₃^--N净化效果有一定影响。通过河槽模拟装置,探究进水pH为4、7和10条件下河槽系统中底泥对NO₃^--N的净化效果。结果表明：3种pH条件下河槽系统对NO₃^--N均有显著净化作用,整体去除率分别为51.3%、57.5%和69.9%;尤其在河槽底泥10、20和30 cm处NO₃^--N净化效果较好,去除率均在89.0%以上;在50和70 cm处3种pH处理之间NO₃^--N去除率差异明显,在pH=4条件下去除效果较好;在NO₃^--N浓度的垂向变化上,3种pH条件下底泥中NO₃^--N浓度在1...     

2018年成都市PM2.5中水溶性无机离子污染特征及来源解析

为了探究成都市PM_2.5水溶性无机离子的污染特征与来源贡献,于2018年1月1日—12月31日利用高分辨率的MARGA对PM_2.5组分展开在线监测,结合同一点位的气态污染物、气象参数监测数据进行分析.结果表明,水溶性无机离子与PM_2.5具有相同的月变化趋势,水溶性无机离子月均浓度为10.35-39.60μg·m^-3,在PM_2.5中的占比为31%—51%,水溶性无机离子是PM_2.5的重要组成部分.NO₃^-在水溶性无机离子中月均占比以12月最高,8月最低,SO₄^2-刚好与之相反.大气长期处于富氨状态,二次离子主要以（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃、NH₄Cl的形式存在,SOR在冬季12月与夏季8月分别出现高值0.61与0.5,但NOR只在冬季出...     

不同pH条件下太湖入湖河道沉积物磷的释放

对不同pH条件下太湖西部主要入湖河道沉积物中溶解性活性磷(SRP)和总溶解性磷(TDP)的采样分析结果表明,中部人湖河道SRP与TDP的释放表现出明显的不一致性,北部和南部入湖河道SRP和TDP的释放基本一致,只是在强碱性条件下,某些河流2种磷的释放变化不一致.营养程度高的河道,沉积物磷在碱性条件下容易释放;营养程度低的河道,沉积物磷在酸性条件下容易释放.因此,应当考虑碱化(或酸化)引起的磷释放风险.Fe-P和Ca-P含量及2者比值与河道的营养状况有关,也与沉积物磷的释放量有关,表明沉积物磷的形态组成对磷的释放影响明显.湖泊因自身的水动力条件差和对营养元素的富集,营养程度高于河道,湖泊沉积物磷的释放量也较大.     

三亚河营养盐时空分布及富营养化研究

为了解三亚河营养盐污染状况,于2018年6月—2019年5月对三亚河流域进行逐季调查,分析水体中氮磷营养盐的时空分布特征及影响因素,评估河流富营养化状况,并进一步估算三亚河营养盐入海通量.结果表明,三亚河水体中营养盐浓度季节变化显著,三亚河水体中DIN的浓度范围为0.028—2.096 mg·L^-1,平均浓度为(0.700±0.279)mg·L^-1,冬季>秋季>夏季>春季,NO₃^--N和NH₄⁺-N是水体中DIN的主要存在形式.DIP浓度范围为0.007—0.442 mg·L^-1,平均浓度为(0.140±0.066) mg·L^-1,夏季>春季>冬季>秋季.空间分布上,N、P营养盐均呈现出上游及入海口河段浓度低,中下游河段浓度高的特点.河段环境特征、人为活动、降雨、潮汐作用是影响三亚河营养盐分布的主要因素.综合富营养盐指数(EI)结果显示,各季节三亚河上游及入海口河段均处于中富营...     

废白土炭对印染废水中甲基橙的吸附研究

本研究以油脂精炼行业副产物废白土(SBE)为原料,通过缺氧高温热解法制备废白土炭(SBE@C),用以吸附去除印染废水中的染料甲基橙。研究结果显示,1、2、3 g/L的SBE@C对甲基橙的吸附容量在180 min时分别为12.53、7.14、5.12 mg/g,其吸附动力学更符合伪二级动力学模型,吸附等温线更符合Freundlich模型。进一步研究SBE@C对于复合染料(甲基橙-曙红Y-茜素红)的吸附性能,考察了溶液离子强度及共存阴离子对SBE@C吸附能力的影响,结果表明,共存Cl^-对SBE@C吸附能力的抑制作用随离子强度的增加而增加,CO₃^2-、Cl^-、PO₄^3-和SO₄^2-种共存离子对SBE@C吸附染料均存在抑制作用。     

基于生态功能定位的太湖流域水生态安全评估

太湖流域水生态安全在维持长江流域生态安全格局中发挥重要作用。为阐明不同生态功能影响下太湖流域分区水生态安全状况,将太湖流域水生态功能分区与不同区域主导生态功能定位结合,构建基于主导生态功能定位的“压力-状态-服务”（PSS）模型并开展分区评估。结果表明,太湖流域整体生态安全形势为“较安全”和“基本安全”。太湖湖体生境状态因素最差,水质净化区、水源涵养区、水环境维持区和重要生境维持区的生境压力及生境状态为主要制约因素。太湖湖体Ⅱ-08、Ⅱ-10和Ⅲ-20水生态功能分区处于“不安全”水平,入湖河流污染负荷汇入影响突出。水环境维持区和重要生境维持区均受人类活动扰动影响较大。根据湖体与入湖河道水体、底泥氮磷浓度相关性研究结果,Ⅱ-03、Ⅲ-11、Ⅲ-12水生态功能分区水质与Ⅲ-20区域氮磷浓度关系密切,与总氮、总磷相关性显著（P>0.05）的入湖河道占比分别为50%、66.7%,应兼顾氮磷输入影响。Ⅲ-13和浙江省分别有100%、71.4%的入湖河道的TP浓度与湖体TP浓度相关性显著（P>0.05）,应重点把控总磷输入风险,湖体总磷外源污染输入风险更大。入湖河道底泥中氮磷浓度较高,...     

望虞河西岸河流氮磷污染状况及其对调水水质的影响

为探讨望虞河西岸河流氮磷污染状况及其对调水引流入太湖水质的影响,分别于2017年11月以及2018年3和6月,选取望虞河西岸紧临入湖口的4条代表性河流,测定水体各形态氮、磷浓度,对各形态氮、磷时空分布规律及其对调水水质的影响进行研究。结果表明:(1)伯渎港、徐塘桥河、古市桥河和张塘河ρ(TN)平均值分别为4.93、5.20、2.27和3.78 mg·L~(-1),ρ(TP)平均值分别为0.18、0.23、0.16和0.15 mg·L~(-1),NO_3~--N和PO_4~(3-)-P分别为氮、磷的主要形态;(2)夏季伯渎港、徐塘桥河和古市桥河TN平均浓度最高,分别为各自最低季节的1.24、1.44和2.01倍;4条河流氮、磷浓度沿汇入望虞河方向呈下降趋势,但入河断面水质未达到区域水功能区划制定的Ⅲ类水质目标;(3)研究区91.3%的水体断面处于中度富营养化水平,56.5%的水体断面为磷限制状态;(4)电导率、COD_(Mn)和ρ(Chl-a)为各形态氮、磷分布的主要影响因素。研究区河流营养盐的汇入对望虞河入湖口水质有较大影响,尤其是磷素污染,需加强水体溶解性磷浓度的削减控制。夏季研究区氮素污染最为严重,且夏季为望虞河引水期,应加强该时段入河支流水体污染控制,保障调水水质。     

南四湖沉积物营养盐释放特性

通过营养盐静态释放模拟试验,研究了南四湖沉积物NH4＋-N、TP和有机质（OM）的释放能力;针对微山湖区（WS）沉积物氮含量较高、释放较强的特点,为明晰WS湖区的氮释放潜力,考察了该湖区16个点位沉积物对NH4＋-N的等温吸附特性.静态释放试验表明,沉积物TP和OM释放能力较弱,对南四湖上覆水水质影响不明显;而WS湖区的NH4＋-N释放能力较强.WS湖区沉积物的NH4＋-N等温吸附试验表明,湖心区沉积物NH4＋-N释放能力最强,吸附/解吸平衡浓度（CEAC）高于1 mg.L-1的区域面积约占微山湖的1/5,该区域沉积物NH4＋-N释放将会对南水北调东线调水水质产生不利影响.     

陆生蔬菜浮床对富营养化水体氮磷的去除以及水体、根系细菌群落分析

为了探究陆生蔬菜浮床对富营养化水体氮、磷去除效果以及对微生物群落和反硝化作用的影响,利用16S rDNA高通量测序和定量PCR(qPCR)技术,在分析水质理化指标的基础上,对富营养化水体中氮、磷营养元素以及微生物群落和功能基因的变化开展研究。结果表明,陆生蔬菜浮床对TP和NH₄⁺的去除效果较为突出,水芹、生菜和青菜处理组对TP的平均污染负荷去除率(分别为57.13%、46.91%和40.86%)优于对照组(25.46%);水芹和生菜处理组对NH₄⁺的平均负荷去除率(分别为51.30%和48.16%)高于对照组(27.23%)。对16S高通量测序属水平优势菌种的分析结果表明,蔬菜浮床系统根系表面均富集红杆菌属(Rhodobacter)来进行反硝化;水芹和生菜根系表面会富集大量噬氢菌属(Hydrogenophaga)来增强氢自养反硝化作用;芽单胞菌属(Gemmatimonas)在青菜周围水体和水芹、生菜根系表面较高,该菌属会将N₂O转化为N₂,实现完全反硝化。...