人工湿地中沸石对铵吸附能力的生物再生研究

利用铵吸附饱和的天然斜发沸石和沙质土壤作为基质,构建了沸石柱和芦苇、菖蒲沸石人工湿地试验系统,采用曝气供氧、自然复氧、植物根系输氧以及培养系统中基质上的硝化菌群的方法,研究了铵吸附饱和的沸石在沸石柱和湿地中的生物再生过程。结果显示,沸石在湿地中再生过程符合指数模拟,在试验周期内沸石在沸石柱中再生可以用指数和线性模拟。沸石在湿地系统和沸石柱中经过1个月的再生,交换容量分别恢复到了原来的60.3%~62.6%和11.8%,3个月后分别恢复到了原来的94.6%~94.8%和38.4%。试验证明,沸石在湿地中再生比在沸石柱中再生效果好,交换容量恢复率高出约50%~63%。根据试验结果,探讨了铵吸附饱和的沸石在人工湿地中的生物再生机理,证明了饱和沸石在湿地中生物再生的可行性。     

人工湿地不同基质对氨氮的吸附特性研究

过量氮是引发水体富营养化的重要原因之一,氮的去除是控制水体富营养化的关键,其中人工湿地中基质对氨氮的去除是人工湿地处理污水的重要途径。通过基质氨氮吸附动力学、等温吸附以及基质饱和吸附后氨氮解吸实验,研究沸石、红泥、水洗砂、炉渣4种人工湿地基质净化氨氮的效果,评价其饱和吸附后氨氮解吸可能造成的二次污染风险及基质去除氨氮的主要途径。结果表明：4种基质对氨氮的吸附量顺序依次为沸石〉红泥〉炉渣〉水洗砂;沸石去除氨氮的途径以离子交换为主,物理吸附作用很小;炉渣的离子交换作用和物理吸附作用效果相当。从氨氮的解吸率来看,沸石的解吸率最小,红泥次之,炉渣和水洗砂的解吸率较大。综合评价,沸石更适合作为人工湿地污水去除氨氮的基质。     

聚丙烯酰胺对紫色土中磷素吸附特征的影响

通过等温吸附实验分别研究了特定磷质量浓度下系列PAM用量和系列磷质量浓度下特定PAM用量对磷素在土壤中吸附特征的影响.试验表明,土壤经过PAM处理后其对磷素的吸附性能发生了明显改变.施用PAM使紫色土磷的吸附量降低,PAM用量较低时,吸附量随PAM用量的增加而减少,并且在0.1%～0.5%PAM内两者之间达到极显著负相关.紫色土磷最大吸附量为277.8 靏穏-1 ,0.1%、0.2%、0.4%PAM处理后紫色土对磷的最大吸附量均降低,分别为263.28 靏穏-1、227.38 靏穏-1、212.88 靏穏-1,但吸附强度却没减弱,甚至得到加强.PAM通过改变土壤集结状态和表面性质对土壤磷慢速吸附阶段产生了显著影响,但对快吸附阶段无明显影响.     

几种粘土矿物和粘粒土壤吸附净化磷素的性能和机理

通过磷素等温吸附实验和磷素饱和吸附后磷素的形态变化,研究了高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石和沸石5种粘土矿物,以及黄褐土和下蜀黄土2种粘粒土壤中磷素的吸附净化性能和机理,结果表明：除高岭土和沸石以外,其它类型的粘土矿物和粘粒土壤均有较好的磷素吸附净化能力,蛭石的磷素吸附净化能力最强,其次为黄褐土、凹凸棒土、蒙脱土和下蜀黄土．粘土矿物和粘粒土壤磷素的吸附能力与其化学组成关系密切,表现为全钙及水溶性钙、胶体氧化铁和胶体氧化铝含量愈多,其磷素的吸附量愈大,磷素的净化能力愈强．此外,粘土矿物和粘粒土壤磷素饱和吸附后的形态转化也受其化学组成的影响,表现为全钙及水溶性钙、胶体氧化铁和胶体氧化铝含量较高,其对应形成的磷酸钙盐、磷酸铁盐和磷酸铝盐含量较高,粘土矿物和粘粒土壤吸附磷素的机制主要为化学吸附,包括专性化学吸附和非专性化学吸附．     

几种粘土矿物和粘土对溶液中磷的吸附效果

通过磷等温吸附与饱和吸附后释放试验,研究了高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石和沸石对溶液中磷的吸附效果及其影响因素。结果表明,蛭石磷理论饱和吸附量最大,为3473mg·kg-1,其他依次为凹凸棒土、黄褐土、蒙脱土、下蜀黄土和沸石,高岭土磷理论饱和吸附量最低,为554mg·kg-1。影响粘土矿物和粘土磷理论饱和吸附量的主要因素是钙含量和胶体氧化铁及氧化铝的含量,pH值、阳离子交换量和比表面对磷理论饱和吸附量影响不大,粘土矿物和粘土吸附磷的机制主要为化学吸附。粘土矿物和粘土磷饱和吸附后释放试验表明其磷释放量很低。     

人工湿地中蛭石填料净化污水中氨氮能力

研究了蛭石吸附污水中氨氮的吸附容量以及蛭石去除氨氮的等温吸附曲线，探讨了水中pH、温度、浓度对氨氮去除量的影响以及饱和蛭石再生后的效果，结果表明，蛭石的饱和和吸附量为20．83mg／g；蛭石吸附量在pH2．0～6．0范围内随着pH的增大而增大，最佳pH为4．0～6．0；温度在15℃～35℃范围内，吸附量随温度的升高减小；氨氮的去除率随着蛭石用量的增加而增加。这为蛭石作为一种新型填料提供了基础数据和理论依据。     

基质对于人工湿地净化磷素潜能的探讨

综述了不同基质对于人工湿地净化磷素的潜能的研究结果。总结了不同基质对磷素的理论最大吸附量以及基质在人工湿地运行中对磷素净化能力,探讨了影响基质对磷素吸附性能的几个主要因素,并对今后在人工湿地基质类型的选择方面提出了展望。     

溶磷混合菌肥对石灰性褐土磷素养分及解析特性的影响

为提高土壤中潜在磷素的有效性,提高磷肥利用率,采用盆栽试验研究施用不同种类的溶磷混合菌肥后石灰性土壤磷素养分及解析特性的变化.结果显示:与单施有机肥相比,施用溶磷混合菌肥,可以增加油菜土壤有效磷和磷酸酶活性及油菜品质,其中施用组合溶磷细菌肥效果最显著,较之单施有机肥,土壤有效磷含量、酸碱磷酸酶活性、油菜干重、鲜重、吸磷量显著增加,分别提高15.44%、10.49%、14.25%、34.45%、27.80%、67.18%;土壤pH值和油菜叶绿素含量变化不显著.施肥可以改变土壤磷的吸附–解吸特性,与其它处理相比,施用溶磷混合菌肥,土壤最大吸磷量Xm和吸附系数k以及土壤最大缓冲容量MBC均降低,土壤磷解吸量及解析率增加,在不同种类的溶磷混合菌肥中,组合溶磷细菌处理对土壤磷的吸附–解吸影响最显著,该处理下土壤中磷的最大吸附量和土壤最大缓冲容量分别为370.88 mg/kg和502.45 mL/g,比组合溶磷真菌、组合溶磷细菌真菌复混处理分别降低了12.47%和16.19%、13.38%和14.37%.本研究表明加入溶磷混合菌肥,特别是组合溶磷细菌肥可以促进土壤磷的活化,降低吸附,减少磷素化肥的施用,提高土壤中磷素的利用率,结果可为农业生产中石灰性土壤上磷肥的合理施用提供理论依据.图3表7参25     

鄱阳湖沉积物中磷吸附释放特性及影响因素研究

沉积物是氮磷营养盐的主要蓄积库,它不仅是外来污染物的归宿地,同时其自身营养盐的释放也可对水环境产生重大影响。针对鄱阳湖存在的沉积物磷释放问题,关键环境因子对基质磷吸附的影响规律进行了探讨。通过控制在不同环境因素条件下,上覆水中磷的变化规律探讨,阐明磷在上覆水-底泥界面迁移转化的规律和环境因素对迁移转化过程的影响。研究结果表明,吸附初始阶段,两者含量相差较大,起始吸附速率很高;随着反应时间的推进,两者含量差随之减小;当吸附时间达到30 min时,此时上覆水的平衡质量浓度为8.648 mg·L^-1,两者含量达成平衡。由磷的吸附等温试验同样可看出,随着平衡质量浓度逐渐增加,土壤吸磷量刚开始增加较快,随后增加趋势逐渐减缓直至磷饱和。pH越小,上覆水质量浓度越低,沉积物对磷的吸附作用越强;pH越大,上覆水中TP质量浓度越大,强碱条件下,TP吸收量剧减。在好氧条件下,沉积物对磷的吸附远远高于厌氧条件下沉积物的吸附。好氧条件下,反应在4 h内,沉积物对磷的吸附速率最高,随后吸附量很小直至逐渐饱和。厌氧条件下,吸附作用不明显;当反应时间达到24 h后,上覆水磷质量浓度保持不变,此时沉积物磷吸附达到饱和。高溶解氧水平对于控制底泥向上覆水体释放磷,维持水体较低总磷是必要的。温度为30℃,20℃和5℃3种条件下,当反应24 h后,三者均达到吸附平衡。因此,当上覆水的磷质量浓度较低时,高温条件下基质的磷释放速度会高于低温条件下的磷释放速度。研究结果旨在为正确认识、合理评估环境因素对湖泊水体磷的影响提供更为充分恰当的试验依据和理论解释。     

城市污水处理脱磷滤料的研究

生物法除磷投资省、成本低,但稳定性较差,当废水中磷酸盐浓度较高时,出水很难达标排放.化学法除磷工艺简单,运行可靠,能达标排放,但运行费用高,产生大量污泥,导致二次污染.文章进行了第三种除磷方法即滤料除磷的研究,并探讨了污水pH及水力停留时间对滤料除磷效果的影响.试验结果表明:煤渣和改性煤渣滤料对城市污水总磷的去除率可以达到54%和71%,但处理后的出水不能达标排放;碳酸钙滤料对城市污水总磷的去除率可以达到83%,能达标排放,但处理效果与城市污水pH值密切相关.城市污水pH值在8～9的范围,出水不能达标排放;pH值在5～8的范围,处理后的出水则可以达标排放,而且污水pH越低,总磷的去除率越高,其最佳水力停留时间为10 min.该方法具有处理效果好、处理成本低、无污染、投资省、占地面积小的特点.     

Dibutyl phthalate adsorption characteristics using three common substrates in aqueous solutions

• DBP adsorption was tested using three kinds of substrates in constructed wetlands. • The DBP adsorption capacity followed the order: steel slag>gravel>shell sand. • High temperatures increased the DBP adsorption capacity in the substrates. • DOM consistently inhibited the DBP adsorption onto steel slag and gravel. In recent years, the presence and adverse impacts of phthalic acid esters in aquatic environments have gained increasing attention. This work investigated the adsorption behavior of a typical phthalic acid ester, dibutyl phthalate (DBP), onto steel slag, gravel, and shell sand (substrates commonly used in constructed wetlands). The influence of dissolved organic matter (DOM) on DBP adsorption was investigated using humic acid as a proxy for DOM. The results demonstrated that the adsorption of DBP to three substrates reached equilibrium within 96 h, and the adsorption kinetics were well fitted by a pseudo-second-order model. The DBP adsorption isotherms were best fitted by the Langmuir adsorption model. The DBP adsorption capacity decreased in the order of steel slag>gravel>shell sand, with values of 656 mg/kg, 598 mg/kg, and 6.62 mg/kg at 25°C, respectively. DBP adsorbed to the surface of all substrates in a monolayer via an endothermic process. The DBP adsorption capacities of steel slag and gravel decreased as the DOM content increased. The DBP adsorption mechanisms to steel slag and gravel mainly involved the surface coordination of DBP with –OH or –COOH groups and electrostatic interactions. The results of this work suggest that steel slag and gravel may be ideal substrates for use in constructed wetlands to treat wastewater polluted with DBP.     

几种工矿废渣改善土壤供硅能力的效果

施用硅肥可以改善土壤硅素肥力状况,提高水稻产量,改善稻米品质,增强水稻抗性,利用工矿废渣生产硅肥还能产生良好的生态环境效益。本研究采用室内模拟与盆栽试验的方法,研究了高炉渣、粉煤灰和金刚石矿渣作硅肥施用对水稻土供硅能力的影响。结果表明,在北方酸性水稻土上施用废渣使土壤硅素释累积放量显著增加,明显改善土壤的供硅能力,促进水稻对硅素养分的吸收,上述效果随废渣用量增加而更为明显,且高炉渣的效果要明显好于粉煤灰和金刚石矿渣。另外,五种废渣的不同施用量与植株含硅量增加率之间均满足对数正相关关系,对数项系数a与127d的硅素累积释放量之间存在极显著的线性正相关关系,说明土壤硅素累积释放量可以评价施用过废渣的土壤的供硅能力,能够反映废渣作硅肥的适宜性。     

淹水对酸性红壤磷吸附解吸特性的影响——以江西省旱地红壤和水稻土为例

采用室内培养法研究了淹水对2种酸性红壤（旱地红壤、水稻土）磷吸附解吸特性及草酸可提取态P的影响。淹水培养实验中,2种土壤分别淹水0（对照）,1、2、3、4、8周,淹水培养结束后进行P吸附解吸实验,解吸实验结束后测定土样中草酸可提取态P。结果表明：与氧化状态相比,淹水后旱地红壤P吸附量减少,水稻土淹水1、2、3周P吸附量高于氧化状态,继续淹水4和8周后P吸附量减少。淹水前后旱地红壤P吸附量均大于水稻土。用简单Langmuir方程拟合P等温吸附曲线,除淹水4周外,P最大缓冲容量（MBC）随淹水时间延长而降低。结合能常数（K）淹水前后的变化规律性差。2种土壤P解吸量随加入P量增加而增加。氧化、还原状态下,2种土壤酸性草酸铵可提取P均远远大于CaCl2解吸P,虽然水稻土吸附P量低于旱地红壤,但P解吸量无论是CaCl2解吸P还是酸性草酸铵可提取P均大于旱地红壤,主要原因在于水稻土全P及速效P含量大于旱地红壤。淹水后草酸可提取态P增加,吸附P的释放和被新近形成的铁氧化物再吸附是淹水后草酸可提取态P增加的主要原因。     

杭州城市及其边缘区湿地磷化学特征的研究

对杭州城市及其边缘区湿地土壤的磷形态组成、固磷能力和释放潜力等方面进行了初步的研究。结果表明,杭州城市及边缘地区的湿地由于受人类影响的不同及所处环境的差异,性质已有很大的分异。城区的西湖、水塘和河流底泥中磷的积累、磷的饱和度和零吸附磷平衡浓度均明显高于城市边缘地区的湿地;湿地土壤中的磷主要呈不稳定、或亚稳定态,可提取态磷约占总磷的80%,62%的湿地土壤磷饱和度在25%以上。最大磷吸附量的大小主要与湿地中无定形氧化铁、铝含量有关。零吸附时磷的浓度(EPC)较高,在0.10~2.48mg·L-1之间,具有较强的释放潜力。半透膜渗析法测得的磷释放量与磷积累呈正相关,但当磷饱和度超过25%时,其磷释放量显著增加。研究表明杭州市及其边缘区湿地土壤磷已普遍达到较高水平,这在一定程度上影响磷净化功能的正常发挥。     

沙土不同有机组分对磷的解吸特征影响

采用平衡解吸法研究了沙土不同有机组分对磷的解吸附特征影响。结果表明,通过过氧化氢去除有机质后的沙土使磷的解吸比例（Dr=0.94）大幅度增加,解吸迟滞性指数（TⅡ=0.05）显著降低;有机质是影响磷在沙土上解吸特征的重要因素;磷在橡胶态胶体（轻组有机组分）上的表面分配作用吸附是导致解吸比例（Dr=0.81）增大,解吸迟滞性指数（TⅡ=0.05）减小的原因;稳结态腐殖质中的胡敏酸在对磷的吸着和滞留过程中发挥重要作用,HⅡ＋HⅢ组（Dr=0.57、TⅡ=0.30）;磷在紧结态腐殖质所形成的团聚体结构中引起的团聚体结构不可逆形变是导致磷的解吸比例（HⅢ组Dr=0.24）降低,解吸迟滞性指数（HⅢ组TⅡ=0.49）增大的根本原因,考查土壤磷的解吸特征不但要考虑有机质的含量,更要考虑有机质的存在形态,它也是影响土壤磷解吸特征的重要因素,轻组有机组分、重组有机组分、以及重组有机组分中的稳结态腐殖质、紧结态腐殖质所携载的吸附态磷进入水体后对上覆水体的释放通量可分别按其饱和吸附量的81%、66%、57%和24%进行估算。     

人工湿地的磷去除机理

人类生产和生活所产生的磷负荷导致了全中国范围湖泊的富营养化,控制此磷负荷的廉价而有效的具有非常广阔的应用前景技术是人工湿地技术。人工湿地中的磷的存在形态主要有有机磷(生物态和非生物态的)、磷酸、可溶性磷酸盐和不溶性磷酸盐。文章总结了人工湿地中的磷去除机理,在防渗人工湿地系统中,主要的磷去除机理包括化学作用(如沉淀作用和吸附作用);生物作用(如植物吸收作用和微生物吸收与积累作用)和物理作用(如沉积作用)。在未防渗的人工湿地系统中,湿地系统和周围水体(如地下水)的交换量对湿地的磷去除有重要的影响。通常情况下,物理作用和化学作用是人工湿地中最主要的磷去除途径。人工湿地中微生物对磷的去除作用的大小和其所处环境中的氧状态密切相关,植物吸收对磷的去除作用的大小和收割频率与时期、进水负荷、植物物种和气候条件等有关。     

人工湿地去除三唑磷的生物学机制初步研究

构建了以陶粒为基质、种植美人蕉（Canna indica）的水平潜流人工湿地小试系统,研究了该人工湿地系统对水体中三唑磷（triazophos,TAP）的去除效果,通过测定基质酶脲酶和碱性磷酸活性、微生物种群特征及植物根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,初步探讨了该人工湿地系统去除水体TAP的生物学机制。实验结果表明,在进水TAP浓度分别为0 mg·L-1（对照CW1）、0.1 mg·L-1（低浓度CW2）、1 mg·L-1（中浓度CW3）和5 mg·L-1（高浓度CW4）的条件下,人工湿地对水体中三唑磷具有良好的去除效果,去除率分别是96.4%、96.8%和53.7%。在进水TAP浓度越高的人工湿地系统中,进水端基质脲酶和碱性磷酸酶活性越高。中、高TAP浓度进水的系统中脲酶活性分别高于对照系统21.8%和29.2%。高TAP浓度进水的系统中碱性磷酸酶活性分别高于对照和低浓度进水系统51.7%和36.3%（p〈0.05）。比较进水端而言,各系统出水端的酶活性显著降低（p〈0.05）。相关性分析结果显示系统TAP的去除与基质中碱性磷酸酶活性呈显著正相关（p〈0.05）,表明基质中脲酶、碱性磷酸酶在人工湿地去除TAP过程中发挥重要作用。对各人工湿地系统基质中微生物进行分离纯化,并通过16S rDNA基因测序,结果表明,进水含TAP系统的进水端基质中均存在能够促进植物对氮磷营养元素的吸收以及与有机物降解密切相关的菌种,尤其在高TAP浓度进水的系统中发现一株含脱氨酶基因（acds）的菌株,能够促进有机磷降解中间产物—有机胺类的降解转化。此外,美人蕉根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性在进水TAP浓度升高的情况下,呈现显著增强态势（p〈0.05）,并正常生长,说明美人蕉对TAP具有较好的抵抗能力。     

pH和添加有机物料对3种酸性土壤中磷吸附-解吸的影响

研究了pH和添加有机物料对红壤、砖红壤和水稻土中磷吸附-解吸的影响。结果表明,砖红壤和水稻土中磷的吸附量和解吸量均随pH的升高而降低,pH对红壤中磷吸附和解吸的影响很小。土壤阳离子交换量(CEC),铁、铝氧化物含量和有机质含量是影响磷吸附的主要因素。红壤的CEC和有机质含量很低,铁、铝氧化物含量高,因而对磷的吸附量最高。砖红壤和水稻土CEC较高,土壤表面对磷的排斥作用较大,而且较高含量的有机质覆盖了土壤表面的磷吸附位,因此这2种土壤对磷的吸附量低于红壤。添加稻草并进行恒温培养可使红壤和水稻土对磷的吸附量显著减少,但对砖红壤中磷吸附的影响较小。添加稻草使土壤磷的解吸量和解吸率增加,从而增加了土壤中吸附性磷的活性。