磺胺抗生素在河流沉积物中的吸附特性研究

地表水环境是抗生素污染物的重要汇。磺胺类抗生素是地表水环境中重要的抗生素类污染物,对生态系统及人类健康构成严重威胁。磺胺类抗生素在水-土界面的迁移、扩散研究对维护水环境及人类健康有重要意义。采用OECD Guideline批量平衡法,通过对磺胺嘧啶(SD)在河流沉积物中吸附过程、吸附机理及不同阳离子影响的研究,探讨了SD在水-土界面的环境行为。结果表明,SD在各断面沉积物中的吸附动力学过程均最适于用Elovich方程描述。SD在各断面沉积物中的吸附行为最适宜用Freundlich方程描述。SD在沉积物中的吸附量与沉积物的有机质质量比及阳离子交换量显著相关(p0.05)。不同价态阳离子的竞争吸附能力为价态越高,竞争能力越强,从小到大为M+(Na+、K+)、M~(2+)(Ca~(2+)、Mg~(2+))。     

海洋沉积物吸附Pb(Ⅱ)的特性研究

以黄海海洋沉积物作为研究对象,研究了Pb在沉积物上的吸附行为,探讨了pH值、时间、温度和沉积物上不同成分对吸附作用的影响.并讨论了其吸附热力学性质和吸附机理,同时还进行了解吸研究.结果表明,pH值显著影响沉积物对Pb2+的吸附,pH=6.0时吸附效果最好.其动力学行为符合Lagergren准二级动力学模型.Pb(Ⅱ)的吸附量随着温度的升高而升高,Langmuir和Freundlich模型均能很好拟合等温吸附试验数据.热力学分析表明,该吸附过程是自发的吸热过程.沉积物中存在的碳酸盐、氧氧化物对沉积物吸附Pb的贡献最大.沉积物中的有机质与Pb2+结合更加牢固,使其不容易解吸.     

汞在胶州湾北部沉积物上的吸附特征研究

为研究胶州湾北部沉积物汞吸附的特征,于2012年5月中旬在位于胶州湾北部的红岛贝类养殖滩涂采集沉积物样品,选取两种理化性质差异较大的沉积物。采用F732-V型冷原子吸收测汞仪对沉积物中的总汞质量比进行测定。结果表明,在两种汞质量浓度条件下,有机质质量比和CEC值较高的沉积物最大汞吸附量与有机质质量比和CEC值较低的沉积物最大汞吸附量的比值在106%~143%。用Langmuir、Freundlich、Temkin等温吸附方程对试验数据进行拟合,其中Freundlich(r=0.917~0.945)、Temkin(r=0.909~0.932)等温吸附方程的拟合程度较高。pH值对两种沉积物的汞吸附量有明显影响,当pH值约为7时,两种沉积物的汞吸附量均最大;pH7时,两种沉积物的汞吸附量随pH值增加而递增;pH7时,两种沉积物的汞吸附量随pH值增加而减小。     

典型水稻土中硝态氮垂直穿透状况及模拟

硝态氮(NO3--N)不但可以污染地下水,也会造成河流和湖泊的富营养化.用穿透曲线(BTCs)描述室内土柱模拟的NO3--N在太湖地区3种典型水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)中的垂直穿透状况并用Hydrus-1D模型对实验结果进行了拟合.结果表明,3种水稻土中NO3--N穿透土壤各土层所用的平均时间按从长到短的顺序为:黄泥土、乌栅土、白土,而峰值大小则正好相反,从大到小依次为:白土、乌栅土、黄泥土.因此,在白土样区过量施用氮肥最容易对水体造成污染.3种水稻土中NO3--N的穿透曲线都呈不对称分布,曲线尾部均存在一定的拖尾现象.通过对NO3--N穿透土壤的影响因素的分析可知,土壤容重和粘粒含量是影响NO3--N穿透的主要因素,土壤容重越大或粘粒含量越高,穿透所需的总时间就越长,峰值就越低且拖尾现象越严重;有机质含量对其也有一定的影响.用Hydrus-1D模型对实验结果进行模拟,所得的穿透曲线的模拟值与实测值均呈极显著的正相关关系,相关系数都在0.9以上.同时,在模拟过程中还得到了土壤饱和导水率和NO3--N的垂直扩散率等难以实测的参数,说明利用Hydrus-1D模型不但可以准确地预测NO3--N在研究区土壤中的运移状况,也可以推算出该地区水分和养分运移的参数.     

5种淹水频率湿地土壤硝态氮水平运移室内模拟研究

通过水平土柱室内模拟试验,研究了硝态氮在5种淹水频率洪泛区湿地土壤中的水平运移过程及土壤理化性质对硝态氮水平运移的影响。结果表明,5种淹水频率洪泛区湿地土壤硝态氮运移通量与运移距离呈负相关的关系,并随运移距离的增加呈指数衰减变化;与土壤水分扩散率呈一定的正相关关系,并随土壤水分扩散率的增加呈指数增长。5个不同淹水频率洪泛区湿地各层土壤硝态氮水平运移规律在一定程度上存在差异,表层土壤硝态氮通量明显低于亚表层土壤硝态氮通量。通过建立硝态氮通量与土壤基本理化性质关系的数学模型发现,硝态氮的运移通量随着土壤容重和含水率的增加而减小,并在一定程度上受土壤结构的影响。     

重金属在淀山湖沉积物上的吸附研究

本文以淀山湖沉积物作为研究对象 ,研究了 Cu、Zn、Pb和 Cd在淀山湖沉积物上的等温吸附和沉积物对重金属吸附的影响因素。结果表明 ,重金属 Cu、Zn、Pb和 Cd在淀山湖沉积物上的等温吸附符合 L angmuir模型 ,淀山湖沉积物对重金属饱和吸附量的大小顺序为 Zn>Cu>Pb>Cd。淀山湖沉积物的组成对重金属吸附有较大的影响 ,其中沉积物中粘粒对 Cu、Zn、Pb和 Cd的吸附最强。沉积物中有机质对 4种重金属也有较强的吸附 ,特别对 Zn的吸附最强。碳酸盐对 Zn的吸附较弱 ,而对 Cu、Pb和 Cd有较强的吸附。 p H值对重金属吸附也有较大的影响 ,吸附量随着 p H值的升高而增大。温度对吸附的影响则较小     

无烟煤对超临界态CH4-CO2气体吸附特性研究*

为探究无烟煤对超临界态CH4-CO2混合气体的吸附特性,采用重量法开展无烟煤对纯CH4与纯CO2气体、3种体积浓度CH4-CO2混合气样的超临界等温吸附实验,应用过剩吸附理论和Langmuir单层吸附理论,通过校正绝对吸附量、计算吸附相密度、煤的比表面积以及测定吸附平衡后游离态气体组分,探究由亚临界状态到超临界状态下无烟煤吸附纯CH4、纯CO2以及混合气体的吸附相密度变化特征、混合气吸附特征以及吸附分子层数。研究结果表明:煤对纯CH4与纯CO2、混合气体过剩吸附量随着压力增大呈现出先增大后减小的峰值型曲线;CH4绝对吸附量随吸附压力增大不断增大,接近CH4临界压力时,绝对吸附量缓慢增加并趋于稳定。低压下CH4在煤颗粒中以单层吸附为主;超过临界压力后出现表面局部2层吸附的现象;1~3 MPa 时,CO2在煤颗粒中即表现出2层吸附为主的现象,随压力增大甚至出现局部4层吸附的现象,煤颗粒对CO2有更大的吸附能力。     

亚硝态氮对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响

采用室内培养法.将铜绿微囊藻和四尾栅藻分别置于5种含不同质量浓度亚硝态氮(NO2--N)(0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、4.0mg/L和8.0mg/L)的培养液中,培养10 d,测定不同质量浓度NO2--N对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响.结果表明,0.5～8.0 mg/L的NO2--N可激活铜绿微囊藻的亚硝酸氧化酶和亚硝酸还原酶,进而促进铜绿微囊藻的生长.四尾栅藻因仅具有亚硝酸还原酶,因此只能利用0.5～2.0 mg/L的NO2--N,其利用能力远没有铜绿微囊藻强.培养8 d后,铜绿微囊藻培养液中NH4 -N和NO2 -N的质量浓度明显升高.而NO3--N质量浓度的变化不大;四尾栅藻培养液中NH4 -N,NO3--N和NO3--N质量浓度的变化不大.研究表明,低于8.0 mg/L的NO2--N可促进铜绿微囊藻的生长,高于2.0 mg/L的NO2--N抑制四尾栅藻的生长.     

不同质地土壤中四环素类抗生素的吸附解吸特性研究

抗生素滥用导致的低浓度抗生素环境暴露诱导产生抗生素耐药基因,对人类健康构成潜在威胁。土壤是抗生素类污染物的主要容纳库,也是其迁移进入水环境的必经路径。采用批平衡吸附试验法,研究了四环素和土霉素在不同质地土壤(黏土、壤土和砂土)中的吸附和解吸行为。结果表明,黏土、壤土和砂土对四环素和土霉素的吸附过程可分为快速吸附阶段和慢速平衡阶段。吸附行为均可用Freundlich模型描述,平均拟合决定系数为0.996,其中壤土对四环素和土霉素的吸附能力最强,砂土的吸附能力最弱。四环素和土霉索在黏土和砂土中属于"S型"等温吸附,在壤土中的吸附属于"L型"等温吸附。研究表明,四环素在土壤中的吸附以物理吸附为主,且在黏土、壤土和砂土中解吸过程的滞后系数明显高于土霉素。     

湘江底泥对氨氮的吸附动力学研究

为揭示湘江底泥吸附水中氨氮的吸附特性,以湘江底泥为研究对象,通过室内静态吸附试验,分析和探讨了河流底泥吸附水中氨氮的影响因素,并研究了氨氮的吸附动力学特征。结果表明,底泥对氨氮的吸附是复合动力学过程,即吸附初期是快速吸附阶段,此后吸附速率逐渐减小,进入慢速吸附阶段。外界条件的变化对氨氮的吸附量有一定影响,随温度升高或泥水质量比增加,底泥对氨氮的吸附量减少;随氨氮初始质量浓度升高,底泥对氨氮的吸附量增加;在溶液呈酸性(p H6)时,吸附量随p H值降低而减少,在溶液呈碱性时,吸附量随p H值升高而增大。底泥吸附氨氮过程的动力学试验结果表明,Lagergren准二级动力学模型方程能较好地描述底泥对氨氮的吸附过程。     

高含沙体系中影响硝基氯苯迁移转化因素的研究

通过静态吸附实验,研究了去除腐殖质的黄河泥沙对硝基氯苯的吸附规律及机理.实验结果表明,灼烧后的泥沙对硝基氯苯的吸附量随着平衡质量浓度的增加而增高,随粒径的减少而降低.含沙量100 g/L条件下,泥沙中的矿物成分的吸附占总吸附量的71%～82%;腐殖质吸附量占总吸附量的18%～29%.灼烧后的泥沙对硝基氯苯的吸附量随pH值变化较大,pH在6.66左右时吸附量最高.金属离子的存在使吸附量增加,不同金属离子的存在引起吸附量变化的程度不同.     

利用丝光沸石吸附高浓度氨氮的研究

实验研究了丝光沸石对高浓度氨氮的吸附行为,考察了沸石投加量、温度、吸附时间、氨氮浓度、溶液pH值以及Ca2 、Mg2 竞争阳离子对丝光沸石吸附高浓度氨氮的影响,绘制了丝光沸石的吸附等温线.结果表明,在投加250 g/L丝光沸石,pH值6.5,温度25 ℃,吸附时间3 h的条件下,丝光沸石对高浓度氨氮的去除率可达90%以上.Ca2 、Mg2 竞争阳离子在一定程度上抑制丝光沸石对氨氮的吸附.丝光沸石对高浓度氨氮的吸附符合Freundlich等温吸附线.丝光沸石对实际养猪污水中800 mg/L的高浓度氨氮的去除率达到80%以上.     

渭河西咸段表层沉积物重金属赋存形态及风险评价

以渭河西咸段表层沉积物及其孔隙水为研究对象,采用ICPMS测定了As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的含量,应用改进BCR法分析了沉积物重金属的赋存形态特征,基于风险评价编码法(RAC)和潜在生态风险指数法(PERI)评价了表层沉积物重金属的生态风险。结果表明:渭河西咸段表层沉积物已受到多种重金属的复合污染,孔隙水中As和Cd质量浓度在部分断面超过US EPA水生生物水质基准的持续基准质量浓度,表层沉积物中Cd质量比在所有断面、其余重金属质量比在部分断面超过其对应陕西省A层土壤背景值;表层沉积物重金属赋存形态各异,Cd主要存在于酸可溶态中,Pb主要存在于可还原态中,Cu、As和Cr主要存在于残渣态中,Zn在酸可溶态和残渣态上均有较高的比例,以残渣态为主;RAC评价显示,As和Cu处于低风险级或中风险级,Cd处于高风险级或极高风险级,Cr、Pb均为低风险级,Zn在低风险级和高风险级之间变化;RI评价显示,各断面处于轻微至极强生态风险,Cd处于较强至极强生态风险,其余重金属均属于轻微生态风险。     

玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附特性

以玉米芯为原料制备生物炭,并采用"盐酸+超声波"改性,研究了其对含盐污水中氨氮的吸附特性。结果表明,改性玉米芯生物炭的比表面积和酸性含氧官能团含量较改性前分别提高了7.5、18.2倍,在氨氮初始质量浓度为40 mg/L、盐度为0.45%、p H值为5.0、投加量为2.5 g时,对氨氮的吸附率可达79.4%。改性玉米芯生物炭在含盐条件下对氨氮的吸附过程更符合准二级动力学模型和Langmuir模型,理论最大吸附量为2.538 2~2.842 6 mg/g,显著高于改性前。热力学分析表明,玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附主要为物理吸附,且是自发、放热及熵增加的过程。以HCl为解吸剂,改性前后玉米芯生物炭的最佳吸附-解吸循环次数分别为3、7次,再生后对氨氮的平衡吸附量分别为解吸前的85.1%、93.8%。     

湘江铜霞段镉环境容量模型研究

镉是一种毒性很强的累积性重金属污染物,在<污水综合排放标准>中是第一类污染物.为了控制湘江铜霞段的镉污染,根据该段水环境功能要求及水力学特征,在分析多年水文参数和相应环境监测资料的基础上,根据质量守恒定律,应用稳态二维模型建立了该江段镉环境容量模型.经用该段2002年的3月、6月、9月和12月份的有关监测数据检验,结果表明,模型预测值与实测值相对误差为1.38%～21.4%,具有较好的相关性.该模型可用于该江段镉环境容量及水体中镉浓度时空分布的预测预报,对强化该江段环境管理、实施区域含镉废水污染源总量控制具有指导意义.     

炭化小麦秸秆对水中氨氮吸附性能的研究

用直接炭化法制备了小麦秸秆吸附剂,并通过静态吸附试验研究了炭化小麦秸秆对氨氮的吸附性能和影响因素。结果表明:直接炭化法制备小麦秸秆吸附剂的最佳炭化温度为300℃;在试验的pH值范围内,pH=9时炭化小麦秸秆对氨氮的吸附去除最好;300℃时炭化小麦秸秆吸附不同质量浓度(ρ=30 mg/L、50 mg/L、100 mg/L)氨氮的动力学曲线符合准二级动力学模型,吸附常数k2分别为0.681 8g/(mg.min)、0.747 4 g/(mg.min)、1.025 0 g/(mg.min);直接炭化小麦秸秆吸附剂对氨氮吸附去除的最佳温度是30℃;不同温度下的吸附等温线可用Freundlich吸附等温方程进行拟合;由吸附热力学方程计算得到的等量吸附焓变ΔH>0,吸附自由能变ΔG<0,吸附熵变ΔS>0,表明炭化小麦秸秆对氨氮的吸附为吸热的和熵增加的自发过程,且属于物理吸附。     

活化剩余污泥对Pb2+的吸附热力学研究

以城市污水处理厂脱水干污泥为原料,以浓硫酸为活化剂,制备活化剩余污泥吸附剂,采用正交试验法考察了Pb2+初始质量浓度、初始pH值、吸附温度、活化剩余污泥投加量对活化剩余污泥吸附性能的影响.结果表明,活化剩余污泥对Pb2+的最佳吸附条件为pb2+初始质量浓度60 mg/L、初始pH值5、活化剩余污泥投加量100mg、吸附温度288 K,影响从高到低的各因素为Pb2+初始质量浓度、吸附温度、初始pH值、活化剩余污泥投加量.采用Langmuir、Freundlich、D-K-R吸附等温方程对不同温度下的吸附平衡试验数据进行拟合.Langmuir吸附等温方程可以较好地描述活化剩余污泥对pb2+的吸附平衡过程.其吸附过程吉布斯自由能△G为-3.35 ～-0.32 kJ/mol,焓变△H和熵变△S均为负值,表明活化剩余污泥对pb2+的吸附是自发的、以物理吸附为主的放热反应.     

西北黄土对克百威的吸附特征

采用批量试验的方法研究了西北地区黄土对克百威的吸附动力学和热力学行为,并对相关影响因素进行了分析。结果表明:黄土对克百威吸附的最优动力学方程为准二级动力学方程;克百威在黄土中的吸附较好地符合Freundlich等温吸附方程;黄土吸附克百威过程中的吉布斯自由能ΔG■、焓变ΔH■及熵变ΔS■都小于0,表明黄土对克百威的吸附为自发进行的放热过程,并且吸附过程中体系混乱度减小,黄土吸附克百威的主要作用力为氢键力;pH值为4~10时,随pH值增大克百威的吸附容量减小,且pH值为4~8时减小趋势较平缓,p H值为8~10时减小趋势很大;随供试土样粒径减小,克百威在黄土中的吸附容量增大,当土壤粒径从0.45 mm减小到0.075 mm时,吸附容量由0.009 mg/g增加到0.049 mg/g;克百威在黄土中的吸附容量受其初始质量浓度影响很大,随克百威初始质量浓度增大,黄土对其的吸附容量相应增加,克百威初始质量浓度从20 mg/L增至110mg/L时,其在黄土中的吸附容量从0.080 mg/g增加至0.206 mg/g。     

松花江渔业生态环境特征与质量评价

松花江是中国东北重要的渔业生产水域,监测与评价其水质,掌握渔业生态环境特征和水环境状况具有重要意义.在松花江干流布设23个监测断面,通过现场理化因子和浮游生物分析与调查,并结合获取的数据,依据国家地表水3类标准和渔业水质标准,采用综合评价指数(P)、有机污染综合评价指数(A)及生物多样性指数(H)等对松花江水质及渔业生态环境特征进行评价.结果表明,松花江干流水中高锰酸盐指数平均值在5.0 mg/L以下,溶解氧质量浓度平均值在8.0 mg/L以上.浮游植物有102种,其中硅藻门种类最多,占47.8％;浮游动物包括轮虫、枝角类、桡足类和原生动物,其中轮虫种类最多,占57.6％.冰封季节是鱼类生态脆弱期,经过多年的治理和污水截流,松花江干流水质逐渐好转,P值为1.05,A值为1.25,浮游植物H值为2.48,浮游动物H值为1.58,整体上已由中度污染向轻度污染转变,渔业生态环境和鱼类资源逐渐得到恢复,生物多样性明显增加.松花江水环境质量的改善为鱼类生长、繁殖提供了重要条件.