不同腐植酸类材料对电解锰渣中Mn的稳定作用

针对电解锰渣堆场在降雨条件下释放出大量Mn产生的环境问题,通过对褐煤和腐植酸钠进行改性,优选改性材料再与壳聚糖、酚醛树脂进行复合,探讨不同腐植酸类材料对电解锰渣中Mn的稳定效果。结果表明:在腐植酸类材料添加量为5%~20%时,褐煤对锰渣中Mn的稳定效率为27.5%~31.5%,而腐植酸钠对Mn的稳定效率为7.2%~27.6%;褐煤改性后的不溶性腐植酸对锰渣中Mn的稳定效率最高提升了14.3%,但腐植酸钠改性后的磺化腐植酸钠对Mn的稳定效率仅略有提高。进一步将不溶性腐植酸、磺化腐植酸钠分别与壳聚糖、酚醛树脂进行复合,得出壳聚糖-不溶性腐植酸复合材料对锰渣中Mn的稳定效率最高为55.7%,而酚醛树脂-磺化腐植酸钠复合材料对Mn的稳定效率最高可达73.1%。     

Effect of Fe（Ⅲ） on the bromate reduction by humic substances in aqueous solution

Humic substances are ubiquitous redox-active organic compounds of environment. In this study, experiments were conducted to determine the reduction capacity of humic acid in the man-ix of bromate and Fe（Ⅲ） solutions and the role of Fe（Ⅲ） in this redox process. The results showed that the humic acid regenerated Fe（Ⅱ） and reduced bromate abiotically. The addition of Fe（Ⅲ） could accelerate the bromate reduction rate by forming humic acid-Fe（Ⅲ） complexes. Iron species acts as electron mediator and catalyst for the bromate reduction by humic acid, in which humic acid transfers electrons to the complexed Fe（Ⅲ） to form Fe（Ⅱ）, and the regenerated Fe（Ⅱ） donate the electrons to bromate. The kinetics study on bromate reduction further indicated that bromate reduction by humic acid-Fe（Ⅲ） complexes is pH dependent. The rate decreased by 2-fold with the increase in solution pH by one unit. The reduction capacity of Aldrich humic acid was observed to be lower than that of humic acid or natural organic matter of Suwanne River, indicating that such redox process is expected to occur in the environment.     

滴定分析法在土壤胡敏酸研究中的应用

胡敏酸是土壤有机质的重要组成部分,是研究土壤有机质物理化学性质的重要环节之一。本文综述了国内外在土壤胡敏酸研究中所采用的各种分析方法,详细论述了滴定分析方法在土壤胡敏酸官能团测定、土壤胡敏酸带电性质测定以及胡敏酸与金属相互作用研究中的应用,并使用滴定分析法测定了贵州喀斯特地区石灰土胡敏酸中酸性官能团及其与Ca2+形成络合物的稳定系数。通过总结对比滴定分析法在研究胡敏酸方面的应用,本文认为现代滴定分析法在表征土壤胡敏酸物化特性和研究土壤胡敏酸演化规律等方面具有广泛应用前景。     

Effect of Fe(Ⅲ) on the bromate reduction by humic substances in aqueous solution

Humic substances are ubiquitous redox-active organic compounds of environment.In this study,experiments were conducted to determine the reduction capacity of humic acid in the matrix of bromate and Fe(Ⅲ) solutions and the role of Fe(Ⅲ) in this redox process.The results showed that the humic acid regenerated Fe(Ⅱ) and reduced bromate abiotically.The addition of Fe(Ⅲ) could accelerate the bromate reduction rate by forming humic acid-Fe(Ⅲ) complexes.Iron species acts as electron mediator and catalyst for the bromate reduction by humic acid,in which humic acid transfers electrons to the complexed Fe(Ⅲ) to form Fe(Ⅱ),and the regenerated Fe(Ⅱ) donate the electrons to bromate.The kinetics study on bromate reduction further indicated that bromate reduction by humic acid-Fe(Ⅲ) complexes is pH dependent.The rate decreased by 2-fold with the increase in solution pH by one unit.The reduction capacity of Aldrich humic acid was observed to be lower than that of humic acid or natural organic matter of Suwanne River,indicating that such redox process is expected to occur in the environment.     

Effect of temperature on the sorption and desorption of perfluorooctane sulfonate on humic acid

Sorption and desorption of perfluorooctane sulfonate (PFOS) on humic acid at different temperatures were studied. It was found that the sorption process could be modeled with power kinetic equation very well, suggesting that diflusion predominated the sorption of PFOS on the humic acid. The sorption capacity was doubled when the temperature increased from 5 to 35°C, and thermodynamics parameters △G0 was calculated to be -7.11 to -5.04 kJ/mol, △H0 was 14.2 kJ/mol, and △S 0 was 69.5 J/(mol·K), indicating that the sorption was a spontaneous, endothermic, and entropy driven process. Desorption hysteresis occurred at all studied temperatures which suggested that humic acid may be an important sink of PFOS in the environment.     

不同来源腐殖酸对三价锑的光氧化作用及影响因素

三价锑是有毒金属锑生物地球化学循环中的不稳定还原态,其在腐殖酸体系中的光氧化过程可能是水体环境中Sb（Ⅲ）转化的重要途径.通过室内模拟实验,探讨了光照条件下不同来源腐殖酸对Sb（Ⅲ）的光氧化反应特征,并考察腐殖酸浓度、Sb（Ⅲ）初始浓度、溶液pH值、环境中普遍存在的阴阳离子等环境因素对光氧化作用的影响.结果表明：Sb（Ⅲ）在腐殖酸溶液中的光化学反应过程符合准一级动力学规律.反应体系中腐殖酸浓度的升高有利于促进Sb（Ⅲ）的光氧化作用,而Sb（Ⅲ）初始浓度增加则抑制其光氧化作用,Sb（Ⅲ）的光氧化速率常数随溶液pH值的升高而逐渐增大,褐煤来源腐殖酸对Sb（Ⅲ）的光氧化速率常数高于土壤来源腐殖酸.水环境中NO₃^-的存在促进了腐殖酸对Sb（Ⅲ）的光氧化作用,而Cl^-、SO₄^2-和Na⁺未对Sb（Ⅲ）的光氧化作用产生显著影响.羟基和超氧自由基是Sb（Ⅲ）光氧化反应中的主要活性基团,其中在酸性条件下,羟基自由基对Sb（Ⅲ）的光氧化反应起主导作用,而在中性和碱性条件下超氧自由基起主要作用.     

活性污泥法对水溶性腐殖酸的去除效能与机制研究

采用人工配水的方式,研究了单级活性污泥法和两级活性污泥法对水溶性腐殖酸的去除效能,并通过测试污泥中腐殖酸的相对含量、污泥的元素组成、污泥的活性和进出水腐殖酸的分子量分布.对去除机制作了初步探讨.结果表明,在单级活性污泥处理系统中,不同浓度的腐殖酸均未对可生物降解有机物的去除构成影响,并且腐殖酸的去除率维持在67%-84%.随进水中腐殖酸浓度的增加去除率有所下降;通过两级活性污泥法试验.发现第l级活性污泥系统对腐殖酸的去除效果优于第2级.分别为71.3%和60.1%.且活性污泥系统对大分子量腐殖酸的去除效果优于小分子量腐殖酸.机制分析表明,腐殖酸难以作为微生物生长所需的碳源.主要依靠污泥吸附的方式,使水相中的腐殖酸进入泥相,再通过剩余污泥排放的方式去除.     

Rapid prediction of disinfection by-product formation potential by fluorescence

Recent drinking water regulations have lowered the disinfection by-product standards as well as added new disinfection by-products for regulation. Natural organic matter (NOM) plays a major role in the formation of undesirable organic by-products following disinfection/oxidation of drinking water. It is suspected that most precursors to disinfection by-products are humic, although nonhumic substances are also suspected of contributing to these by-products. Many of the disinfection by-products have adverse health effects in humans (i.e., carcinogenic or mutagenic effects). The primary chlorinated disinfection by-products of concern include trihalomethanes, haloacetic acids, and haloacetonitrile. Fluorescence spectroscopy was used to study humic and fulvic acids. The two fractions of humic substances, humic and fulvic acids, were characterized by a double-peak phenomena in an overlapping fluorescing region. Disinfection by-product formation potentials of humic and fulvic acids have been correlated with total organic carbon, UV absorbance at 254 nm, specific absorbance and fluorescence. River humic and fulvic acid was found to have the highest reactivity to disinfection by-product formation as compared to soil and peat humic and fulvic acid. Fluorescence spectroscopy has shown to be a rapid and predictive tool for disinfection by-products formation potential of humic and fulvic acids.     

堆肥腐殖酸形成及其电化学活性

为探究堆肥腐殖酸形成过程及腐殖酸的氧化还原性能,以城市生活垃圾不同堆肥阶段提取的腐殖酸样品为研究对象,运用现代色谱学技术、光谱学方法和电化学分析,研究了堆肥过程不同形态氮和碳官能团形成腐殖酸的特征,探究了堆肥腐殖酸的氧化还原性能及影响因素. 结果表明:堆肥腐殖酸中50%~75%的氮为氨基酸态氮,检出的15种氨基酸中酸性氨基酸(Asp和Glu)含量(高于100 mg/g)最高、丝氨酸(Ser)含量(3.78 mg/g)最低. 与堆肥腐殖酸中其他组分和官能团相比,氨基酸易被生物降解和利用,其含量随着发酵的进行呈下降趋势,后期氨基酸态氮占比逐渐降低. 腐殖酸中碳有多种形态,包括苯环、羧基、脂肪族等多种官能团,随着堆肥发酵的进行,木质纤维素降解形成腐殖酸,脂肪族官能团亦被氧化降解;与之相反的是,腐殖酸中羧酸类、醛、酮及苯环等官能团不断增加,导致腐殖酸氧化还原性能增强. 氧化和还原过程中,腐殖酸得失电子均会造成部分官能团结构破坏,大分子腐殖酸被降解和转化为小分子有机物. 研究显示,堆肥腐殖酸活性较高,可利用腐殖酸修复环境过程,但需要适当补充活性腐殖酸,防止腐殖酸因修复氧化还原过程导致降解后只能作为碳源.      

天然土壤有机质中菲的分配行为

天然土壤吸附不同初始浓度的菲后,提取胡敏酸组分(包括胡敏酸和富里酸),通过计算得到胡敏素组份所吸附的菲,用以研究菲在2种组份中的动态吸附/分配行为,以及初始浓度的影响,并利用Freundlich式进行拟合.结果表明:天然土壤中菲的吸附/分配过程表现出分阶段特征:从最初的快吸附至48 h左右达到转折点,然后进入慢吸附过程.在快吸附至转折点阶段,胡敏酸组分中菲的吸附比例(吸附量与初始量之比)出现先升后降的波动,可归因于初始时段矿物表面吸附、胡敏素竞争吸附的影响.在慢吸附阶段,胡敏酸中菲的吸附比例变化很小,菲初始浓度的影响也不大;而对于胡敏素组份,低初始浓度条件下菲的吸附比例明显大于高初始浓度条件,并呈现逐步增加的趋势,表明胡敏素组份是慢吸附的主要发生域.模型参数拟合结果显示:胡敏酸、全土、胡敏素吸附的非线性程度依次增加,并随时间逐渐加强.在吸附/分配的动力学过程中,胡敏酸和胡敏素分阶段不同的变化特征反映出土壤有机质组分异质性对非线性吸附行为的影响.     

Effects of duckweed (Spriodela polyrrhiza) remediation on the composition of dissolved organic matter in effluent of scale pig farms

The swine effluent studied was collected from scale pig farms, located in Yujiang County of Jiangxi Province, China, and duckweed (Spriodela polyrrhiza) was selected to dispose the effluent. The purpose of this study was to elucidate the effects of duckweed growth on the dissolved organic matter composition in swine effluent. Throughout the experiment period, the concentrations of organic matter were determined regularly, and the excitation–emission matrix (3DEEM) spectroscopy was used to characterize the fluorescence component. Compared with no-duckweed treatments (controls), the specific ultra-violet absorbance at 254 nm (SUVA₂₅₄) was increased by a final average of 34.4% as the phytoremediation using duckweed, and the removal rate of DOC was increased by a final average of 28.0%. In swine effluent, four fluorescence components were identified, including two protein-like (tryptophan, tyrosine) and two humic-like (fulvic acids, humic acids) components. For all treatments, the concentrations of protein-like components decreased by a final average of 69.0%. As the growth of duckweed, the concentrations of humic-like components were increased by a final average of 123.5% than controls. Significant and positive correlations were observed between SUVA₂₅₄ and humic-like components. Compared with the controls, the humification index (HIX) increased by a final average of 9.0% for duckweed treatments. Meanwhile, the duckweed growth leaded to a lower biological index (BIX) and a higher proportion of microbial-derived fulvic acids than controls. In conclusion, the duckweed remediation not only enhanced the removal rate of organic matter in swine effluent, but also increased the percent of humic substances.     

胡敏酸衰减全反射-傅里叶变换-红外光谱研究

胡敏酸是土壤有机质的重要组成部分。胡敏酸的物化结构和特性直接影响其环境地球化学行为,因此,也是胡敏酸地球化学研究的重要内容。傅里叶变换-红外光谱是胡敏酸物化结构和性质研究的强大工具,以往的研究通常采用压片-透射吸收法来研究分析胡敏酸的有机官能团信息。本工作采用透射-傅里叶变换-红外光谱和衰减全反射-傅里叶变换-红外光谱两种分析方法对比研究了黄壤和石灰土中胡敏酸的有机官能团信息。结果表明,两种分析方法给出完全一致的研究结果,即:黄壤胡敏酸脂肪碳含量较高,芳香结构含量较低;石灰土胡敏酸分子的脂肪碳含量较低,芳香结构和含氧官能团含量较高。比较而言,衰减全反射-傅里叶变换-红外光谱操作简便,无需对待测胡敏酸样品进行预处理,可以广泛地应用于胡敏酸红外光谱的分析。     

亚临界水处理模拟有机-矿质复合体形成机制探讨

为模拟地质吸附剂中的有机质矿化腐殖化及有机-矿质复合体的形成过程,采用亚临界水处理技术,通过控制压力反应釜的温度、压力和反应时间对商用腐殖酸、高岭土及有机-矿质复合体进行处理,并通过比表面积全分析、傅里叶红外光谱（FTIR）、特定波长可见吸光度比值（E₄/E₆）、X射线衍射（XRD）和¹³C核磁共振（¹³C-NMR）等表征手段尝试探讨不同处理条件下有机质、粘土矿物及二者复合体的各自变化特征及机制.结果表明,升温增压不仅导致腐殖酸比表面积显著增加,而且分子量变大,芳化度由59.52%增加到70.90%,其主要原因是游离羧基和链烃在升温增压条件下实现了成环、聚合过程,使其结构更加复杂,化学稳定性提高.高岭土在升温增压的过程中脱水,形成结晶更加完整的有序结构.腐殖酸与高岭土形成有机-矿质复合体的过程中存在多重作用,首先高岭土优先选择腐殖酸分子中的芳香组分进行插层,至形成较为致密的内层结构,其次,补丁在外围的游离羧基、烷氧和链式结构在高温高压的作用下成环、聚合形成疏松的外层空间.高岭土、腐殖酸及二者的复合体的变化趋势分别与天然环境中粘土矿物及有机质的矿化腐殖化进程和方向相一致.     

猪粪稻秸超高温预处理促进后续堆肥腐殖化条件优化

以猪粪稻秸为原料,设计超高温预处理温度（75,85,95℃）、时间（2,4,8h）和通风量（0.3,0.6,0.9L/kgTS·h）的三因素三水平正交试验,研究不同超高温预处理条件对猪粪稻秸理化特性及后续模拟堆肥腐殖质生成的影响,结果表明,温度、时间和通气量对猪粪稻秸后续高温堆肥腐殖化系数影响各不相同,各因素对后续好氧发酵累腐殖化系数的影响大小顺序为大小顺序为预处理时间 > 温度 > 通气量;最佳超高温预处理条件为：预处理温度为95℃,停留时间为4h,通气量为0.6L/（kgTS·h）,与CK相比,最佳预处理参数下猪粪稻秸后续高温发酵60d腐殖化系数提高119%,腐殖质、胡敏酸含量分别增加105%、116%,而富里酸含量降低17.2%,结合预处理前后物料理化特性变化规律分析,表明超高温预处理促进了大分子有机物降解为可溶性有机碳,促进了木质纤维素组分降解溶出,促使其更多转化为多酚,同时增加了腐殖质前体还原糖、氨基酸的含量,从而有利于腐殖质的生成.     

不同腐殖酸物质对土壤中汞的固定作用及植物吸收的影响

通过盆栽试验研究了不同腐殖酸物质对土壤有机结合态汞、全汞含量及土壤汞生物有效性的影响.结果表明,不同供试腐殖酸物质可以显著增加土壤中有机结合态汞和残留在土壤中汞的含量,降低土壤中汞的挥发量,从而有效降低土壤汞的生物有效性.与加入HgCl2但不施加腐殖酸物质的对照CK2相比,添加腐殖酸钠、提纯后的煤基腐殖酸、土壤腐殖酸、氨化风化煤、风化煤、褐煤、泥炭的处理中油菜对土壤中汞的吸收量分别降低了73.62%、71.11%、63.39%、40.05%、33.61%、22.26%、5.66%.     

淹水厌氧条件下腐殖酸对红壤中铁异化还原过程的影响

采用室内培养实验,观测淹水厌氧条件下分别添加及共同添加葡萄糖和不同制备来源的腐殖酸,对红壤中铁的异化还原作用的影响.结果表明,红壤单独培养条件下,Fe(Ⅱ)浓度培养前后没有发生变化.添加葡萄糖促进了铁的异化还原,培养至12 d其Fe(Ⅱ)浓度为培养前的25倍.腐殖酸不能作为电子供体促进铁的异化还原,单独添加时红壤中Fe(Ⅱ)浓度没有发生变化,而同时添加葡萄糖情况下,培养前期促进而后期减弱铁的异化还原,其Fe(Ⅱ)浓度增幅仅为单独添加葡萄糖处理的35%.腐殖酸的浓度对红壤中铁的异化还原作用有影响,浓度为2.00 g/kg时培养前期促进而后期减弱铁的异化还原,低浓度时（0.20和0.02 g/kg）影响很小.不同制备来源的腐殖酸对红壤中铁异化还原过程的影响不同.培养前期,从山西大同风化煤(HAs)、河南巩县褐煤(HAh)和云南昆明滇池底泥(HAk)中提取的腐殖酸都促进了红壤中铁的异化还原;培养后期,HAk依然发挥促进作用,其Fe(Ⅱ)浓度始终高于G处理,而添加HAs和HAh的处理培养至7 d Fe(Ⅱ)仅为单独添加葡萄糖处理的14%和25%,减弱了铁的异化还原.     

离子强度和胡敏酸影响下不同土壤胶体稳定性研究

土壤胶体的稳定性对其携带污染物的能力产生重要影响,但离子强度和胡敏酸（HA）对不同土壤胶体稳定性的影响程度尚不明确.本实验通过土壤胶体沉降实验以及DLVO理论研究离子强度、HA对黑钙土、潮土和黄壤3种土壤胶体稳定性的影响.结果表明：即使在高离子强度背景下,黑钙土胶体和黄壤胶体因有机质和黏土矿物（黑钙土胶体：伊/蒙混合层;黄壤胶体：伊利石）较高,表面负电荷多、静电斥力大,故稳定性好;而潮土胶体的稳定性受离子强度影响明显,在低离子强度下,静电斥力占主导,稳定性达到最高.HA通过增加土壤胶体表面的负电荷,提高土壤胶体间静电斥力而增强其稳定性,且HA浓度越高土壤胶体的稳定性越强.不同粒径HA对土壤胶体稳定性的影响受pH值控制,相对于大粒径HA,酸性条件下,小粒径HA （F-HA）自身稳定性更强,同时也会自凝聚形成较大的团聚体来提高土壤胶体的稳定性;中、碱性条件下,F-HA产生的链状凸起结构较小,导致空间弹性斥力和渗透性斥力减弱,进而降低土壤胶体的稳定性.结果为明晰离子强度和HA对不同土壤胶体稳定性产生差异性影响提供数据支撑.     

离线式的热化学降解技术研究Pahokee泥炭腐殖酸

离线式封闭体系下大分子的热化学降解通常在较低的温度下进行,很少讨论较高反应温度下的情况。本文以前期研究较深入的Pahokee腐殖酸作为对象进行了离线式热化学降解研究,结果表明,若反应时间相同,中等反应温度(350～400℃)下Pahokee腐殖酸的离线式热化学降解产物与较低温度(250～300℃)下的结果十分一致,在较低温度下反应时间对降解产物的分布没有明显的影响。尽管在较高的温度条件(500～600℃)下反应时间为30min时,可能导致严重的裂解与缩合反应。但是当反应时间减少至1min,可以获得与较低温度条件下类似的热化学降解产物。本文在离线方式下获得的Pahokee腐殖酸的热化学降解产物与已经报道的在线方式下得到的结果基本类似,主要差别在于离线方式下降解产物中长链脂肪酸甲脂相对含量较高并且检出了木质素芳环β-醚键降解的结构单元。因此,离线式封闭体系下的热化学降解方法可以在中等以及相对较高的温度条件下进行。这一结论有待于不同来源和结构的大分子样品的进一步证实。     

腐殖酸钠处理乳化液废水的实验研究

文章采用酸活化法从褐煤中提取腐殖酸,将腐殖酸通过加碱的方式制成一种天然高分子絮凝剂——腐殖酸钠,并将其应用于乳化液舍油度水的处理。实验中分别采用物理沉降、化学混凝及化学混凝-活性炭吸附的方法对乳化液废水处理进行了研究。实验结果表明,采用吸附＋混凝联合法处理乳化液废水效果明显,出水水质可以达到国家污水排放综合标准GB8978—1996一级标准。与传统法相比,该方法具有沉降时间短,环保经济,出水水质好等特点。     

猪粪与秸秆协同发酵产热及溶解性有机质的转化特征

采用量热计法和三维荧光光谱,分别对猪粪发酵产热不同阶段温度、热值以及溶解性有机质(DOM)的转化特征进行了研究. 结果表明:在不同C/N(猪糞与芦苇秸秆物料配比)的4组发酵产热试验中,纯猪粪发酵产热温度高于室温时间达到60d,累积热量损失最多达8.862kJ/g,是增温技术最为理想的配比;随着发酵产热的进行,纯猪粪发酵产热样品中类蛋白化合物荧光比值(P_1,n+P_2,n,0.625~0.546)逐渐减少,类富里酸物质荧光比值(P_3,n,0.140~0.173)与类胡敏酸物质荧光比值(P_5,n,0.051~0.097)逐渐增多,腐殖化程度逐渐加强,但是与其他各组相比其腐殖酸类物质增加最少,腐殖化程度最低;不同C/N物料产热过程中,尽管不同区域的荧光强度与热值的相关性不同,但不同C/N物料释放的热量均来源于微生物对简单有机化合物的分解.