钒氧化物活化过硫酸钠降解2,4,6-三氯酚的机制

研究了三氧化二钒(V_2O_3)活化过硫酸钠(SPS)降解2,4,6-三氯酚(TCP)的效果,分别考察了V_2O_3投加量、SPS和TCP浓度对其降解的影响。结果表明,在V_2O_3投加量为0.05 g·L~(-1),SPS浓度为1.0 mmol·L~(-1),TCP初始浓度为5.0mg·L~(-1)时,反应24 h,有72.4%的TCP被降解。提高V_2O_3投加量不利于TCP的降解,而增加SPS浓度能有效增加TCP的降解速率;利用自由基淬灭反应和电子顺磁共振技术(EPR)对反应体系的主导自由基进行了鉴定,发现羟基是体系降解TCP的主要活性物种,推测并初步证实了V_2O_3活化SPS的过程,发现了二氧化钒(VO_2)和五氧化二钒(V_2O_5)也能活化SPS降解TCP。     

阿散酸在土壤中的降解与形态变化

通过土壤培养实验,研究畜牧养殖过程中阿散酸污染在土壤中的降解规律和形态变化特征。设计阿散酸污染水平为0、30、75、150、225和300 mg·kg~(-1),分别于培养的2~48 h和5~60 d采集土样,测定其中砷(As)、阿散酸、水溶态As、吸附态As、铁型砷(Fe-As)、铝型砷(Al-As)、钙型砷(Ca-As)、可还原态As和残渣态As。结果表明:阿散酸水平为30~75mg·kg~(-1)时,48 h内降解率为42.99%~71.77%,40 d时降解率100%;阿散酸水平为150~300 mg·kg~(-1)时,降解较慢,降解最快时间段为5~10 d时,但60 d时各组仍有部分阿散酸未被降解;阿散酸污染水平对土壤砷形态的影响表明,随着污染水平增加,对土壤水溶态As和吸附态As影响最大,对Ca-As和残渣态As影响最小。阿散酸污染水平从30~300 mg·kg~(-1)变化时,土壤水溶态As和吸附态As分别增加了4.84~50.29倍和10.43~106.14倍;相反,Ca-As和残渣态As仅增加1.6~1.3倍和1.3~1.62倍;阿散酸污染时间对土壤砷形态的影响表明,污染后10~60 d,随着时间延长,土壤中水溶态As和交换态As呈逐渐下降趋势,而Ca-As、Fe-As和Al-As含量逐渐增加,残渣态As相对稳定。阿散酸在土壤中降解因污染水平而存在差异,低污染水平降解快,高污染水平降解慢。同时,阿散酸污染能够不同程度改变土壤各种砷形态,并随着污染时间延长,由可利用态逐渐变为稳定态。     

TiO_2对几种农药在土壤中光降解的催化作用

以太阳光为光源,研究了TiO2添加量、土壤厚度对毒死蜱、苯线磷、克百威、多菌灵在土壤中光催化降解的影响,并分析了毒死蜱、苯线磷初始浓度对其光催化降解的影响。结果表明,这4种农药的光降解均符合准一级动力学方程,随着TiO2添加量从0mg/kg增加到200mg/kg,光催化降解一级动力学常数逐渐增加。这4种农药在不同厚度含有TiO2的土壤中的光催化降解率不同;在土壤厚度较大的情况下,相应的半衰期也较长;在土壤中添加毒死蜱、苯线磷浓度相对较低的情况下,其对应的光催化降解较快。     

零价铁强化城市污泥与垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化

针对城市污泥(初沉污泥、剩余污泥)和垃圾焚烧厂渗滤液2种市政废物的协同厌氧消化产气量不足的问题,采用投加零价铁的方式,探究零价铁对厌氧消化过程中产酸和产甲烷阶段的强化作用,并研究消化前后COD、VSS、氨氮以及上清液离子的变化。以初沉污泥与剩余污泥体积比4∶1、渗滤液添加量为15%的基质作为底物,投加不同浓度零价铁进行厌氧消化。结果表明:零价铁能有效提升协同厌氧消化系统中总挥发性脂肪酸产量、促进丙酸分解、进一步降解复杂有机物;当零价铁投入量为4 g·L~(-1)时,累计产甲烷量最高达189.65 mL·g~(-1)(以VSS计),相比对照组提升了30.1%,其产气速率符合一次函数和Scholl Canyon模型指数衰减规律;在25 g·L~(-1)和40 g·L~(-1)的高投加量零价铁条件下,产气高峰提前,但累计甲烷产量低于对照组;随着零价铁的投加量增加,COD降解率呈下降趋势,VSS降解率提升,氨氮变化不大;此外,消化液上清液中,正磷酸盐、硫酸根浓度明显减少,这与亚铁离子的混凝沉淀作用相关,同时也是削弱零价铁强化作用的原因之一。研究结果可为城市污泥和垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化提供参考。     

非正规生活垃圾填埋场周边黄壤对铵态氮的吸附特征及其影响因素

为探明某非正规垃圾填埋场周边包气带土壤对铵态氮向地下水迁移的影响,以包气带土壤为对象,通过批平衡实验研究了水溶态铵、可交换态铵、固定态铵和铵态氮总量在黄壤中的吸附动力学、热力学以及温度、pH、阳离子对吸附过程的影响,结合解吸附实验,探索了黄壤对铵态氮的固定能力。结果显示:不同形态铵吸附动力学特征相似,但吸附过程存在差异,达到吸附平衡的先后顺序依次为水溶态铵、固定态铵、可交换态铵;吸附热力学过程更符合Langmuir等温式,25℃时铵态氮理论最大吸附量为696.49 mg·kg~(-1),水溶态铵、可交换态铵、固定态铵最大吸附量分别为363.50、245.64、112.50 mg·kg~(-1);温度升高可加速吸附进程,抑制吸附量的增加;pH对吸附总量的影响不显著,可通过影响水溶态铵和可交换态铵吸附改变土壤中铵态氮的组成;阳离子存在可抑制水溶态铵和可交换态铵吸附,促进其解吸附。研究结果还表明,供试黄壤对铵态氮具有一定的固定作用,可有效阻止低浓度NH_4~+向地下水迁移,温度越低、pH越高、阳离子浓度越低,越有利于增强包气带对NH_4~+的防护作用。     

微量元素Fe、Ni对污泥厌氧消化优化调理

当今社会消耗了大量的化石能源,使得环境和能源问题十分突出。污泥厌氧消化产沼气是解决能源问题一种具有潜力的方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低以及污泥停留时间长等问题,严重地阻碍了其优势的发挥。探究了添加不同浓度微量元素Fe和Ni对污泥厌氧消化产气和有机物去除的影响。结果表明,当FeCl_2投加量小于400 mg·L~(-1)时均能促进产气,FeCl_2投加量为25 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值414.6 m L·g-1(VSadded),比对照组高28 m L·g-1(VSadded)。当NiCl_2投加量小于5 mg·L~(-1)时均能促进产气,在NiCl_2投加量为5 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值389.5 m L·g-1(VSadded)。在最佳投加浓度下,添加Fe对产气的促进效果比添加Ni对产气的促进效果好。对有机物去除而言,当FeCl_2投加浓度为25 mg·L~(-1)时,有机物去除率轻微提升,而后随着FeCl_2添加量的增加整体呈下降趋势,FeCl_2最佳投加浓度为25 mg·L~(-1)。有机物去除率随着NiCl_2添加量的增加整体呈下降趋势。在水解产酸实验中,最优FeCl_2投加条件下(25 mg·L~(-1))能使污泥溶解态化学需氧量和挥发性脂肪酸浓度分别提高15.3%和39.2%,为后续的产气提供了更好的基质条件。     

紫外辐照改性生物炭对土壤中Cd的稳定化效果

以废椰子壳为原料制备生物炭,采用365 nm紫外光辐照改性生物炭,探究改性生物炭对土壤中Cd的钝化效果。通过改性生物炭对溶液中Cd~(2+)的等温吸附实验表明,经过16 h辐照后的生物炭吸附效果最好,对溶液中Cd~(2+)的吸附量可达67.46 mg·kg~(-1)。通过添加不同生物炭含量(0、1%、3%、5%和10%)对土壤中Cd的修复实验发现,生物炭的添加可以提高酸性土壤的pH值,但经紫外辐照改性后的生物炭对pH值改变能力不如未改性生物炭。此外,生物炭的添加可使土壤中弱酸提取态和可还原态Cd向可氧化态转化,紫外辐照改性可显著提高这一能力。改性生物炭对土壤中Cd的钝化与表面含氧官能团有关。     

生物炭对邻苯二甲酸二甲酯在土壤中自然降解和吸附行为的影响

为了解生物炭应用于邻苯二甲酸酯污染土壤修复的可行性,选择邻苯二甲酸二甲酯作为目标污染物,以花生壳为原料制备生物炭,通过室内模拟试验研究生物炭对邻苯二甲酸二甲酯在土壤中自然降解和吸附行为的影响。结果表明,未添加与添加生物炭土壤中邻苯二甲酸二甲酯的自然降解过程均遵循一级动力学方程,生物炭含量0.5%和1.0%的土壤中邻苯二甲酸二甲酯的半衰期分别延长2.185 d和4.151 d,表明添加生物炭会不同程度地延缓土壤中邻苯二甲酸二甲酯的自然降解;在不同的生物炭含量水平下,土壤对邻苯二甲酸二甲酯的吸附均能很好地符合Freundlich方程所描述的规律,生物炭含量0.1%、0.5%和1.0%土壤的吸附常数Kf分别为35.647、45.830和57.649,显著高于对照土壤(7.793),表明土壤对邻苯二甲酸二甲酯的吸附作用随生物炭含量增加而显著增强。     

无机碳强化处理焦化废水EGSB反应器运行效能

为实现处理焦化废水的颗粒污泥的快速培养,进而高效处理焦化废水,在22~27℃环境温度下,平行运行2个EGSB反应器,用焦化废水驯化处理啤酒废水颗粒污泥,对微氧运行(与厌氧对比),有机营养物添加(厌氧、微氧运行)、无机碳营养添加(厌氧、微氧运行)3种情况时的污染物质(COD)去除效果进行实验研究。研究结果表明:与厌氧相比,微氧运行能够明显强化焦化废水中毒性污染物质的去除。在焦化废水驯化初期,多次水质冲击(1 500 mg·L~(-1)COD,220 mg·L~(-1)氨氮→2 000 mg·L~(-1)COD,70 mg·L~(-1)氨氮→700 mg·L~(-1)COD,104~220 mg·L~(-1)氨氮),微氧运行时COD平均去除率为24.8%(厌氧运行时仅为5.16%)。微氧运行虽然保证了污泥床的有效膨胀,但COD去除率的提高仍然有限。有机营养物的添加并没有使得COD去除率大幅提高,厌氧时为22.8%,微氧时为37.5%。无机碳营养(碳酸氢钠)的添加能够大幅提高焦化废水中COD去除率,厌氧时提高到53.8%;微氧时提高到75.4%,增幅分别达到31.0%和37.4%。微氧运行条件与无机碳营养的耦合作用能强化焦化废水中COD的去除,快速驯化培养处理焦化废水颗粒污泥。通过给处理焦化废水微氧EGSB反应器内添加碳酸氢钠,40 d就能完成高活性颗粒污泥的培养,高效处理焦化废水中各种污染物质。进水COD、酚类、氰化物和硫氢化物分别为54.8—1 927 mg·L~(-1),10.1—154.3 mg·L~(-1),0.9—57.8 mg·L~(-1)和66.7—340.4mg·L~(-1)、进水流量1.2 L·h-1、HRT10 h时,COD去除率达到78%~86%,酚类、氰化物、硫氢化物的平均去除率分别高达98.9%、93.1%和97.5%。     

草炭对Cd~(2+)的吸附及其用于Cd污染土壤修复的实验研究

通过室内模拟实验研究了草炭对Cd2+的典型吸附特征,以及添加草炭对Cd污染土壤中其浸出毒性和存在形态的影响。结果表明,溶液pH为3~6时,草炭对Cd2+的吸附量随着pH升高而增加,pH为6~8时草炭对Cd2+的吸附量趋于平稳;当溶液体系Cd2+初始质量浓度不超过800mg/L时,草炭对Cd2+的吸附未达到平衡,其吸附率随Cd2+初始浓度的增大而由98.60%降低至88.53%;草炭对Cd2+的等温吸附行为可用Langmuir、Freundlich方程拟合,r均达到极显著水平;添加草炭能降低轻污染(总Cd为3.0mg/kg)土样中Cd2+浸出量,Cd2+钝化率随草炭添加量增加而增加;相对较低(1%~2%,质量分数,下同)的草炭添加量对重污染(总Cd为6.0mg/kg)土样中的Cd2+表现出活化效果,导致Cd2+浸出量增加;但较高(4%)的草炭添加量下,重污染土样中Cd2+的钝化率要明显大于轻污染土样;添加草炭能影响土样中Cd的存在形态。在2种污染程度的土样中添加草炭后,有效态、无机结合态和残留态Cd所占比例均降低,而有机结合态Cd所占比例均增加。     

氨氮浓度对猪粪厌氧消化及产甲烷菌群结构的影响

氨氮抑制是影响高含固厌氧消化推广应用的主要因素之一。通过批式实验,采用外源氨氮投加方式,考察了厌氧消化过程中不同氨氮浓度对鲜猪粪产甲烷效果和产甲烷菌群结构的影响。结果表明:氨氮添加量为2 000 mg·L~(-1)(TAN≈3 596.7 mg·L~(-1))时,日产甲烷速率及累积产甲烷量均明显下降;添加量大于4 000 mg·L~(-1)(TAN≈5 618.7 mg·L~(-1))时,氨氮抑制加剧,出现VFAs累积、产甲烷高峰期后移、丙酸降解失败。不同氨氮投加量下猪粪中挥发性固体(VS)产甲烷率分别为(369.0±17.3)、(318.5±7.6)、(234.7±2.5)、(165.4±19.4)mL·g~(-1),产甲烷效率较对照组分别下降14%、36%和55%。超过4 000 mg·L~(-1)的外源氨氮投加促使产甲烷菌群结构发生显著变化,乙酸利用型产甲烷优势菌Methanosaeta逐渐被Methanosarcina代替,而氢利用型产甲烷菌属中Methanospirillum的优势性逐渐被Methanoculleus和Methanomassiliicoccus取代,说明后者均有较强的氨氮耐受性。主成分分析和冗余分析表明,高浓度氨氮会促使产甲烷途径由乙酸利用型为主向氢利用型为主转变。     

吐温80对柴油污染老化土壤的洗脱特征及影响

研究了柴油污染土壤的老化特性及吐温80(Tween 80)修复柴油污染老化土壤的效率和对总油中含有不同基团物质的洗脱特性,进行了一系列不同浓度的Tween 80洗脱柴油污染老化土壤实验,并使用红外分光光度法对洗脱后的土壤和残留液中的总油及各基团浓度进行测定。结果表明,经过1年时间的老化,约53%的柴油从土壤中挥发,土壤中残留的总油中约40.55%为稳定吸附态。随着洗脱液中Tween 80浓度的提高,老化土壤中总油量不断减少,但当Tween 80浓度超过3 000 mg·L~(-1)时土壤中总油含量的减少速率和Tween 80的增溶效率的增加速率显著降低,因此3 000 mg·L~(-1)浓度的Tween 80作为洗脱液性价比最高,其对吸附态总油的洗脱率为20.30%,对老化土中总油的洗脱率为67.68%。Tween 80溶液洗脱石油污染老化土时,对含烷烃(CH3)基团和含烯烃(CH2)基团的物质洗脱效率较高,而对于含芳烃(CH)基团的物质洗脱效率相对较低。     

生物炭基调理剂对水稻镉吸收的影响

以木质生物炭为基础,与沸石、石灰石、磷酸钙等混配制生物炭基调理剂,并用于镉污染稻田。通过田间水稻栽培实验,探讨该生物炭基调理剂的合适配比及应用效果。按照DTPA浸提法分析土壤中有效态镉含量,按HNO_3-HCLO_4消化法测定水稻植株中镉的含量。结果表明:随木炭用量增加,土壤中有效态镉减少,施用0.48 kg·m~(-2)木炭时降幅高达23.87%。施用不同配比炭基调理剂实验中,木炭:石灰石:沸石:磷酸钙=4:1:1:1时对土壤中有效态镉的钝化效果最好,达到36.42%。水稻根、茎累积镉量高于叶、壳、糙米,并且稻米中镉含量与栽培后期50 d土壤中有效态镉含量高度相关,相关系数为0.921 6(P0.05)。     

Pseudomonas sp. BS-1发酵产物对土壤中钍的淋洗作用

从焦化废水污泥中筛选出一株产生物表面活性剂的菌株,将其命名为BS-1,16SrDNA系统发育学分析确定其属于假单胞菌属(Pesudomonas sp.)。该菌株发酵产物初步鉴定为鼠李糖脂,在其临界胶束浓度为0.56g·L~(-1)时,可将水溶液的表面张力从76.8mN·m~(-1)降至38.5mN·m~(-1)。将菌株发酵产物溶液作为淋洗剂,采用浸提和土柱淋洗的方法研究了BS-1发酵产物对污染土壤中钍的去除效果,结果表明:当pH为10,浓度为3 g·L~(-1),振荡时间为72h时,钍的去除率可达70.14%;在柱状动态实验中,当淋洗量达到800mL时,发酵产物溶液对钍的累积去除量最大为65.03 mg·kg~(-1),发酵产物溶液对钍的累积去除量明显优于去离子水。对比淋洗后土壤中钍的形态占比可知,残渣态增加10.16%,氧化结合态减少了11.41%。对比淋洗前后土壤中钍的形态含量可知,酸可提取态、氧化结合态、有机结合态分别减少了83.25%、75.22%、60.70%。淋洗后钍的稳定性增强。     

基于硫酸亚铁的机械化学还原法处理六价铬污染土壤

通过机械化学还原法对六价铬污染土壤进行固化稳定化处理,采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299-2007)对处理效果进行评价,以及使用激光粒度仪、SEM和XPS对处理前后土壤样品的粒径、形貌以及铬的价态变化等性质进行表征。分析结果显示,机械化学还原法处理可以有效降低土壤中六价铬的浸出浓度。当未添加七水合硫酸亚铁时,土壤中六价铬的浸出浓度由115 mg·L~(-1)降低至2.0 mg·L~(-1);而添加七水合硫酸亚铁作为还原剂时,六价铬浸出浓度由115 mg·L~(-1)降至0.16 mg·L~(-1)。另外,经过机械化学还原处理后的土壤样品颗粒变细并形成致密的团聚体以及发生六价铬向三价铬的转化。     

生物质炭添加量对BDE-47在土壤中吸附和解吸行为的影响

研究了添加生物质炭对2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)在土壤中吸附和解吸行为的影响。结果表明,在受试天然土壤中添加不同量的生物质炭,土壤对BDE-47吸附能力的变化程度也将不同,当生物质炭添加量为2.0%(质量分数,下同)以下时,随着生物质炭添加量的增加,土壤对BDE-47吸附能力的提高程度越明显,BDE-47的解吸滞后性则呈现先上升后下降的趋势。当生物质炭添加量为0.1%、0.5%时,土壤单点分配系数分别为原土壤的0.98~1.39、1.02~1.50倍;当生物质炭添加量为1.0%、2.0%时,土壤单点分配系数分别为原土壤的1.44~1.68、3.25~3.27倍;生物质炭添加量为1.0%时,BDE-47的解吸滞后性最显著。     

铵态氮在非正规垃圾填埋场土壤中的赋存特征

应用连续分级提取法,对重庆市某非正规垃圾填埋场污染土壤中铵态氮的赋存形态进行分级测定,研究了各形态铵的赋存特征及影响因素。结果表明:土壤总铵量在116.32~241.66 mg·kg~(-1)之间,平均值为(164.13±24.98)mg·kg~(-1),水溶态铵、可交换态铵和固定态铵的平均含量分别为(10.93±3.64)、(7.08±3.46)、(146.12±24.11)mg·kg~(-1);3种形态铵占总铵的比重大小为固定态铵水溶态铵可交换态铵。受雨水冲刷及淋滤影响,铵态氮有在下游点位积累的趋势。水溶态铵含量与有机碳含量、氧化还原电位呈极显著相关,与pH、粉粒含量及粘粒含量显著相关。可交换态铵与土壤氧化还原电位在垂直剖面上变化趋势一致,并与土壤粘粒含量呈极显著的负相关。固定态铵含量与土壤中粘粒含量呈极显著的正相关,与砂粒含量呈显著的负相关。     

EDTA/纳米羟基磷灰石联合修复重金属污染土壤

土壤淋洗可能导致残留重金属活化,采用淋洗/钝化联合修复重金属污染土壤可在一定程度上减少这一影响。研究了EDTA淋洗、纳米羟基磷灰石钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率、TCLP浸出浓度、化学形态分布的影响,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和生理毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复进行了评价。结果发现,EDTA淋洗对Pb和Cu的洗脱效果较好,对Zn浸出浓度的削减率较高。当EDTA投加量为2 g·L~(-1)时,Zn的浸出浓度降低了70.40%。纳米羟基磷灰石对Pb和Zn具有较好的钝化效果,对Cu和Cd的钝化作用相对较弱。当纳米羟基磷灰石投加量为2%时,Pb浸出浓度削减率高达89.65%。淋洗/钝化联合修复大幅度降低了Pb和Cd的浸出浓度,降低了可还原态Cu残留量、可还原态和残渣态Cd残留量,以及弱酸提取态和可还原态Zn、Pb残留量。当EDTA和纳米羟基磷灰石投加量分别为1 g·L~(-1)和1%时,土壤重金属总环境风险削减率达到74.12%。EDTA对土壤中Cu和Cd的洗脱效果较好,后续钝化修复作用有限,Pb和Zn则可通过淋洗/钝化联合修复大幅度提高削减环境风险削减率。     

固相萃取—气相色谱质谱法测定水样中的毒死蜱及其代谢产物

建立了水样中毒死蜱及其主要代谢产物3,5,6-三氯吡啶醇(TCP)的固相萃取—气相色谱质谱检测法,即采用固相萃取对水样中的毒死蜱及其代谢产物TCP进行富集,浓缩后经双(三甲基硅烷基)三氯乙酰胺(BSTFA)衍生TCP,采用气相色谱质谱进行测定。同时,采用外标法对毒死蜱和TCP进行定量。结果表明,该方法的线性范围为20~1 000μg/L,毒死蜱和TCP的检出限分别为0.375、0.100μg/L;环境水样中的毒死蜱和TCP平均加标回收率分别为89.12%~93.44%和87.37%~90.75%,相对标准偏差(RSD)为2.79%~6.64%和1.22%~5.48%。     

天然海泡石-二乙基二硫代氨基甲酸钠复合体对土壤中镉的钝化机制

通过材料的表征、吸附实验及钝化实验,探讨了天然海泡石-二乙基二硫代氨基甲酸钠复合体(SEP-DDTC)对土壤中镉的钝化效果和机制。结果显示,SEP-DDTC与镉的反应机制除了静电吸附、离子交换吸附和羟基配位吸附外,还存在CSS—基团螯合配位吸附作用。海泡石改性后对镉的饱和吸附容量明显提高;在2种土壤中,添加0.10%(质量分数)SEP-DDTC能够不同程度地降低土壤中有效态镉含量,有效态镉含量分别比对照降低59.4%、18.8%。表明SEP-DDTC是一种潜在的土壤重金属镉修复材料。