磷对降低土壤中铅的生物有效性的X-衍射及电镜分析

通过盆栽实验,对不同磷化合物处理的铅污染土壤和植物分别进行X-衍射(XRD)、能谱扫描电镜(SEM-EDS)及能谱透射电镜(TEM-EDS)分析.结果显示,不同磷化合物处理土样的X-衍射图在0.288 nm、0.296 nm及0.321 nm处有明显衍射峰生成,以SSP5、HA5及HASSP2处理土样的X-衍射谱图中生成的衍射峰比较明显,而PR5处理的衍射峰相对较弱,其原因可能与磷矿粉的弱溶解特性有关.这显示了土壤经不同磷化合物处理后,土壤中新生成了较多的磷酸铅及Ca-Pb磷酸铅盐的沉淀,不同程度地降低了土壤中铅的迁移和转化特性.对植株根系的SEM分析结果表明,土壤中加入不同的磷化合物处理后,磷酸铅类化合物在植株根表细胞有明显的晶体沉淀物.对植物根细胞的透射电镜分析结果发现,在不同磷处理土壤中,铅以不同的磷酸盐化合物的形式沉淀在植物的细胞壁及细胞间隙,从而有效地阻止了铅离子向原生质细胞及植物中柱内的迁移,不同程度地降低了污染土壤中铅的蓄积毒性.     

Electrochemical reduction characteristics and mechanism of nitrobenzene compounds in the catalyzed Fe-Cu process

The reduction of the nitrobenzene compounds （NBCs） by the catalyzed Fe-Cu process and the relationship between the electrochemical reduction characteristics of NBCs at copper electrode and reduction rate were studied in alkaline medium（pH=11）. The catalyzed Fe-Cu process was found more effective on degradation of NBCs compared to Master Builder＇s iron. The reduction rate by the catalyzed Fe-Cu process decreased in the following order： nitrobenzene 〉4-chloro-nitrobenzene ≥m-dinitrobenzene ：〉 4-nitrophenol ≥2,4-dinitrotoluene 〉2-nitrophenol. The reduction rate by Master Builder＇s iron decreased in the following order： m-dinitrobenzene ≥4-chloro-nitrobenzene 〉4-nitrophenol 〉2,4-dinitrotoluene ≈nitrobenzene 〉2-nitrophenol. NBCs were reduced directly on the surface of copper rather than by the hydrogen produced at cathode in the catalyzed Fe-Cu process. The reduction was realized by the hydrogen produced at cathode and Fe（OH）2 in Master Builder＇s iron, It is an essential difference in reaction mechanisms between these two technologies. For this reason, the reduction by the catalyzed Fe-Cu depended greatly on NBC＇s electron withdrawing ability.     

Dechlorination of carbon tetrachloride by the catalyzed Fe-Cu process

The electrochemical reduction characteristics of carbon tetrachloride (CT) were investigated using cyclic voltammetry in this study. In addition, the difference in reduction mechanisms of CT between Master Builders' iron and the catalyzed Fe-Cu process was discussed. The results showed that CT was reduced directly on the surface of copper rather than by atomic hydrogen produced at the cathode in the catalyzed Fe-Cu process. The reduction was realized largely by atomic hydrogen in Master Builders' iron. The entire CT in 350 ml aqueous solution with 320 mgL was reduced to trichloromethane and dichloromethane in 2.25 h when 100 g of scrap iron with FeCu ratio of 10:1 (ww) were used. Moreover, the reduction rate slowed with time. CT could be reduced at acidic, neutral and alkaline pH from solution by Fe-Cu bimetallic media, but the mechanisms were di?erent. The degradation rate was not significantly in?uenced by pH in the catalyzed Fe-Cu process; in Master Builders' iron it clearly increased with decreasing pH. The kinetics of the reductions followed pseudo-first order in both cases. Furthermore, the reductions under acidic conditions proceeded faster than that under the neutral and alkaline conditions. The catalyzed Fe-Cu process was superior to Master Builders' iron in treating CT-containing water and this advantage was particularly noticeable under alkaline conditions. The reduction was investigated in the cathode (Cu) and anode (Fe) compartments respectively, the results showed that the direct reduction pathway played an important role in the reduction by the catalyzed Fe-Cu process. The catalyzed Fe-Cu process is of practical value.     

北京城区可吸入颗粒物(PM10)的矿物学研究

使用X射线衍射技术(XRD)和扫描电镜技术(SEM/EDX)对北京PM10中的矿物组分进行了分析.结果表明,北京PM10中的矿物组分存在明显的季节变化规律,春季PM10中的矿物组成种类最多;秋季PM10中的矿物种类最少;在夏季PM10中,矿物的种类有所减少,却有新的物种出现,如NH4Cl、K(NH4)Ca(SO4)2?H2O、As2O3?SO3等.粘土矿物是北京PM10中含量最高的矿物,石英的含量次之,其他依次为方解石、石膏、长石、白云石以及其他矿物颗粒;北京PM10中还存在一定数量的复合颗粒,颗粒表面常有S、Cl元素的存在.     

环境扫描电镜对废水生物样品形态结构的表征研究

采用环境扫描电镜(ESEM)分析颗粒污泥和悬浮填料生物膜的微生物群落形态,并与扫描电镜(SEM)观察结果进行比较.结果表明,ESEM观察悬浮填料生物膜的适宜条件为样品台温度5℃,样品室汽压5.91×102Pa,相对湿度75%,加速电压15.00kV.观察颗粒污泥样品的适宜条件为样品台温度0℃,样品室汽压7.00×102Pa,相对湿度100%,加速电压10.00kV.表面存在的水滴凝聚和含水量高、结构脆弱的样品易因气压和入射电子束轰击收缩变形,是影响ESEM观察样品真实面貌的主要因素.悬浮填料生物膜的ESEM观察说明,相较于SEM,未经任何处理的载体生物膜样品在合适的ESEM条件下可得到的高放大倍数的清晰照片,能更真实的表征生物膜的微生物群落结构.含水量高、结构脆弱,承受能力差的颗粒污泥样品,则需要通过锇酸或者戊二醛等固定剂进行化学固定,降低ESEM的加速电压,并且尽量缩短观察时间,避免因气压和高速入射电子束的轰击而收缩变形,获得其原始形貌照片.     

Ce-MCM-22分子筛的合成与吸附动力学研究

采用静态水热晶化法,以硅溶胶为硅源、六亚甲基亚胺(HMI)为模板剂,通过掺杂Ce合成了具有MWW层状结构的Ce-MCM-22分子筛。并利用粉末X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法对其进行了表征,对其进行了吸附动力学的研究。研究表明,Ce-MCM-22吸附动力方程拟一级方程为y=-0.028 1x-0.136,R2=0.983 4。Ce-MCM-22吸附动力方程拟二级方程为y=0.465 7x+1.2005,R2=0.999 5,说明拟二级反应模型更能真实地反映分子筛吸附亚甲蓝溶液的反应机理。     

芦竹-砾石A/O生物滤池对农村污水强化脱氮效能的研究

雨污混流农村污水具有低污染、低碳氮比的特性,由于碳源缺乏导致其采用生物法处理时总氮(TN)难以去除,无法达标排放。采用芦竹碎段作为缺氧/好氧(A/O)生物滤池(2#)缺氧段填料和碳源强化对农村污水脱氮,以砾石A/O生物滤池(1#)作为对照组,研究芦竹对氮的强化去除作用,并采用扫描电镜(SEM)和实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)分析生物滤池中的脱氮微生物群落。结果表明:当进水CODCr、 NH 4 + -N、TN和 PO 4 3 - -P浓度分别为(79.47±14.21)、(34.49±2.08)、(34.73±3.87)和(2.38±0.46)mg/L,水力停留时间为10 h时,1#和2#生物滤池对其去除率分别为88%±7%和86%±6%、90%±2%和97%±7%、38%±13%和65%±9%、27%±13%和40%±18%。芦竹作为缺氧段填料能显著增强A/O滤池对 NH 4 + -N、TN和 PO 4 3 - -P的去除效果。1#和2#生物滤池缺氧段填料上的微生物均以短杆菌为主;2#生物滤池缺氧段中微生物反硝化脱氮和厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能基因丰度高于1#生物滤池。     

Degradation of nitrobenzene in wastewater by γ-ray irradiation

The degradation of nitrobenzene(NB) by γ-ray irradiation was studied. The influences of dose rate and initial NB concentration were investigated in details. At a dose rate of 55 Gy/min, the degradation kinetics was pseudo-first-order at NB concentrations from 0.2 mmol/L to 4.0 mmol/L. At an initial NB concentration of 0.8 mmol/L, the degradation of NB at various dose rates also followed pseudo-first-order kinetics. Dissolved oxygen was found to have a positive effect on NB degradation. The degradation products were identified as nitrophenol,nitrosobenzene, and hydroquinone, and so on. Based on the product analysis, possible degradation pathways of nitrobenzene were proposed.     

处理含油废水的好氧颗粒污泥形成过程及其特性研究

含油废水中因含有较高浓度的油脂类物质和聚合物而对环境造成危害,威胁人类健康,同时,为解决采用传统膜分离工艺运行成本较高的难题,开展了基于好氧颗粒污泥技术的含油废水处理研究.结果表明,以含油废水启动反应器,经35 d好氧颗粒污泥培养成熟,COD和溶解性油的去除率高达86.0%和94.2%;在絮状污泥颗粒化过程中,污泥胞外聚合物中蛋白质类物质含量提高3.7倍,蛋白质类物质与多糖类物质比值升高到2.72,证明胞外聚合物内蛋白质类物质浓度增加是活性污泥颗粒化的重要因素;好氧颗粒污泥荧光光谱结果显示好氧颗粒污泥中蛋白质类物质的稳定存在是好氧颗粒污泥形成的重要因素.选取好氧颗粒污泥技术处理含油废水的效果和成本均优于常规生物处理工艺和膜分离工艺,由于污泥及其胞外聚合物中多糖类和蛋白质类物质含量均较高,适用于回收污泥资源,对含油污泥的资源化利用意义重大.     

污水处理工艺对氨氧化菌及细菌群落的影响

采用针对氨氧化菌(AOB)功能基因氨单加氧酶(amoA)的末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP)、克隆测序等方法,研究了北京市2个污水处理厂的4个污水处理系统中AOB的群落结构,同时采用针对16S rRNA基因的T-RFLP技术分析了总细菌的群落结构.T-RFLP指纹图谱分析表明,4个污水处理系统中AOB的优势限制性片段(T-RF)均为291bp和354bp,细菌的优势T-RF为115,117,166,455,465, 468,471,482,800,893bp等.说明污水处理工艺对系统中AOB及细菌的群落结构影响很小.对功能基因amoA的系统发育分析表明,4个污水处理系统中优势AOB均属于Nitrosomonas europaea cluster和Nitrosomonas oligotropha culster.     

土壤胡敏素对铜离子的吸附作用及其机理研究

以暗棕壤为供试土壤,研究了不同溶液pH值、离子强度、接触时间、反应温度和初始铜离子(Cu~(2+))浓度条件下,胡敏素对Cu~(2+)的吸附作用;利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量色散谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS),对胡敏素/胡敏素-Cu~(2+)复合物的表面形貌、元素分布和官能团组成进行了分析;应用延展X-射线吸收精细结构谱(EXAFS),对吸附态Cu~(2+)的局域配位结构进行了表征.结果表明:胡敏素对Cu~(2+)的吸附量随pH值、接触时间、反应温度和Cu~(2+)浓度的增加而增加,但随离子强度的增加而下降;吸附动力学符合准二级动力学方程,而吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果较好;吸附过程需要能量,是自发、吸热和自由度增加的缔合反应;吸附Cu~(2+)之后,胡敏素表面产生了团聚现象,表面羧基、羟基、吡啶氮和N—O基团参与了Cu~(2+)的吸附作用,同时吸附态Cu~(2+)是以内层配位形式与胡敏素表面的O/N和C原子结合.     

PACT工艺系统中的吸附和生物降解性能研究

通过对比研究生物活性炭法(PACT)中各作用相对实际废水和模拟废水中污染物的吸附和生物降解性能,以及活性炭用量和污泥量对PACT降解污染物动力学的影响,探讨了PACT系统对废水处理的特征和作用机理. 结果表明:PACT工艺对污染物的去除效果要优于纯活性炭吸附和活性污泥法,且对污染物具有更好的持续去除效果. 活性炭用量越大,PACT工艺的处理效果越好,最佳污泥量〔以ρ(MLSS)计〕在1 500 mg/L以上. 动力学曲线拟合结果表明,伪二级动力学方程可以精确拟合PACT工艺降解有机物的过程,表明PACT工艺中吸附过程并非系统的控制步骤,生物降解性能至关重要. PACT系统污泥中活性炭的扫描电镜照片证明了活性炭作为微生物载体进行生物作用的事实,固定化载体作用是PACT系统主要的强化作用机理.      

Adsorption characterizations of fulvic acid fractions onto kaolinite

Fulvic acids extracted from a typical rice-production region near Taihu Lake of China were fractionated into three fractions including F4. 8, F7. 0 and F11. 0(eluted by pH4. 8 buffer, pH 7. 0bufferandpH 11. 0buffer, respectively). Sorption of fulvic acid(FA)fractions onto kaolinite was studied by batch adsorption experiments, and characterizations of kaolinite before and after adsorption were investigated using scanning electron microscopy(SEM). Adsorption isotherms of kaolinite for three FA fractions fit well with the Langmuir adsorption model. The adsorption density of the three fractions was positively correlated with the ratio of the amount of the alkyl carbon to that of carboxyl and carbonyl carbon in FA fractions and followed an order of F11. 0>F7. 0>F4.8.Hydrophobic interaction Was one of the control mechanisms for the sorption of FA fraction onto kaolinite. SEM images confirmed that compared to blank kaolinite samples, kaolinite samples coated by a FA fraction displayed an opener and more dispersed conformation resulting from the disruption of the floe structure in complex. Dispersion of kaolinite after adsorption was due to the repulsion between negatively charged FA. coated particles, which is closely related to the amount of FA fractions absorbed on kaolinite.     

可吸入颗粒物中非晶质含量的原样XRD分析

为了获取尽可能完整的样品信息,直接利用采集的大气PM10原样进行非晶质X射线衍射(XRD)的定量分析.按照实际PM10的构成用玻璃纤维滤膜采集人为模拟大气结晶颗粒物样品,结合实验拟合得到的滤膜衍射图,推导出根据空白滤膜衍射强度计算不同样品载量时滤膜的衍射强度公式,从而消除了滤膜的基底效应的影响,并计算出实际大气样品中非晶质的衍射强度.采用无定形碳模拟大气中的非晶质,通过测定纯碳的衍射强度,得到纯碳比空白玻璃纤维滤膜的参比强度K为0.59,类比绝热法求出非晶质的质量百分比.应用该方法对北京市2010年冬季采集到的一组大气可吸入颗粒物样品进行了原样XRD分析,得出其非晶质含量分别为10.44%、13.83%、15.12%、15.88%和11.96%.     

基于SEM-EDS的大气降尘特征及来源解析——以荒漠草原区井工开采煤炭基地为例

利用场发射扫描电子显微镜-配能谱分析系统(SEM-EDS)于2019年3～5月对荒漠草原区煤炭基地及其周边5个功能区(煤炭工业区、煤炭运输道路、电力工业区、商住区和沙区)共计23个大气降尘样品的粒径特征、微观形貌、单颗粒能谱图进行检测分析.结果表明,各功能区大气降尘中颗粒物总体形貌基本相似,均包括近球状、类椭球状、颗粒...     

臭氧催化氧化-BAF深度处理抗生素废水效能及微生物群落结构分析

采用臭氧催化氧化-曝气生物滤池（BAF）组合工艺对抗生素废水二级生化处理出水进行深度处理，考察了组合工艺对废水污染物的去除效果，通过三维荧光光谱结合平行因子法（EEMs-PARAFAC）分析了废水中有机物的荧光变化特征，并利用Illumina MiSeq高通量测序技术对BAF中微生物菌群结构的变化进行研究.结果表明，在最佳运行条件下，抗生素废水COD平均值由232 mg·L^-1降至46 mg·L^-1，NH₄⁺-N平均浓度由12 mg·L^-1降至4.1 mg·L^-1，出水水质可稳定达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB21903-2008）.EEMs-PARAFAC从废水中解析出3类荧光组分，主要可归为腐殖酸（胡敏酸）、富里酸及其混合物，经组合工艺处理后荧光强度大幅下降甚至消失.Illumina MiSeq测序显示，污泥经抗生素废水驯化后微生物丰富度和均匀度明显降低，Proteobacteria（变形杆菌门）、Chloroflexi（绿屈挠菌门）和Firmicutes（厚壁菌门）是优势菌门，其中，Thiothrix（发硫菌属）、Thermomonas、Pseudoxanthomonas（假黄单胞菌属）和JG30_KF_CM45是降解抗生素类污染物的主要菌属.     

高效反硝化菌和包埋填料性能及微生物群落分析

为考察高效反硝化细菌及其包埋填料对低温、低底物浓度的适应性和恢复性,实验采用2个条件(适宜、不利)、3个阶段(D_1、D_2、D_3),探究二者的反硝化能力,即:将初始适宜条件下培养的高效反硝化细菌[300 mg·(L·h)~(-1)]置于不利条件下运行(D_1),反硝化性能稳定后将其包埋,仍置于不利条件下运行(D_2),90 d后恢复到适宜条件(D_3).结果表明分别经过17d和16 d的运行,反硝化细菌和包埋填料在D_1、D_2阶段的速率最终稳定在5.4 mg·(L·h)~(-1)、4.8 mg·(L·h)~(-1),说明细菌及其包埋填料能够适应低温、低底物的不利条件;在D_3阶段发现,经过12 d运行填料的反硝化速率就可达到300mg·(L·h)~(-1),表明其具有快速的自我恢复能力.利用扫描电镜分析包埋填料的内外结构,发现其内外结构均利于细菌生长代谢和传质.高通量测序分析结果表明,D_2阶段的优势菌属仍为具有反硝化功能的Pseudomonas、Thauera、Gelidibacter,因而证明了细菌在不利条件的适应性;D_3阶段包埋填料的优势菌属Thauera、Petrimonas、Pseudomonas,与初始适宜条件下培养的高效反硝化细菌的优势菌属完全相同,这也充分证明了细菌包埋填料具有良好的恢复能力.     

UV、O3及UV/O3削减耐药菌和抗性基因性能

从某污水处理厂二级出水分离出粪肠球菌、短芽孢杆菌、假单胞杆菌和大肠杆菌4种耐药菌,通过菌落计数法、qPCR评价UV、O₃及UV/O₃对耐药菌和抗性基因的削减效果.研究表明,3种方式对耐药菌均有较好的削减效果,其中革兰氏阳性菌灭活效果比阴性菌差;对抗性基因的削减受消毒方式和抗性基因的种类影响较大,结果表明短芽孢杆菌在耐药菌和抗性基因削减过程中表现出较强的抗逆性.结合复活实验和扫描电镜发现,UV消毒72h后耐药菌的光复活率为6.93%~11.58%;O₃因破坏了细胞结构未出现光复活现象,这一过程中胞内抗性基因可能释放到环境中;UV/O₃对耐药菌造成的损伤同样具有不可逆性.     

扎当冰川雪坑中不同粒径微粒元素和矿物组成特征

为了研究雪冰中不溶性微粒的矿物和元素组成及其来源,2009年5月和7月在念青唐古拉山扎当冰川垭口采集了2个雪坑样品,采用质子激发X荧光分析（PIXE）和X射线衍射定量分析方法（XRD）测定了不同季节粗细微粒（d〉10μm和0.22μm     

生物-微电解组合工艺处理染料废水研究

采用上流式污泥床过滤器（upflow blanket filter，UBF）＋曝气生物滤池（biological aerated filter，BAF）＋微电解的组合工艺，对盐度接近2％、色度和COD分别约为8000倍和600．5mg／L的染料废水进行处理。经过连续120d的稳定运行后，组合系统处理效果良好，脱色率和COD去除率分别达到99％和75％以上。UBF和微电解单元均可以大幅度提高废水的可生化性，有利于进一步的生物处理。UV—Vis扫描和GC—MS分析表明，该组合工艺能破坏染料的发色基团和共轭双键，并能高效降解原水中的酚类、氯代有机物和复杂的杂环类化合物。实验结果表明，UBF＋BAF＋微电解的组合工艺是处理染料废水的一种有效方法。