垂直流人工湿地有机质含量分布特征

利用3种复合基质(沸石+泥炭+红壤、河砂+泥炭+红壤、蛭石+泥炭+红壤,体积比均为18∶1∶1)构建模拟垂直流人工湿地处理人工合成污水,分析基质灭菌与接种污水等情况下,不同基质层w(OM)(OM为有机质)的分布特征. 结果表明:3种复合基质初始w(OM)依次为1.011、6.654和15.896 g/kg,存在显著差异(P<0.01). 复合基质2经灭菌后w(OM)下降26.77%,说明河砂微生物活性最高. 基质灭菌和接种3%污水对湿地w(OM)分布的影响均比较显著(P<0.05),主要是改变了表层的w(OM). 湿地运行45 d后,w(OM)沿基质深度增加明显,并且分布差异显著(P<0.01),OM主要分布于表层;其中复合基质3不灭菌+不接种污水湿地表层的w(OM)高达42.008 g/kg,运行90 d后增至44.228 g/kg,说明蛭石的吸附作用最强. 吸附和微生物作用对复合基质3湿地表层OM积累的贡献大小表现为吸附作用>基质微生物作用>接种污水微生物作用.      

垂直流湿地基质中酶的分布与氮磷及有机质的关系

为了解垂直流人工湿地基质中酶的空间分布特点及其与基质中氮磷和有机质的关系,采用垂直流人工湿地微宇宙试验系统进行了为期4个月的运行试验,分析种植植物的皇竹草系统和不种植物的对照系统基质中不同深度层酶活性的变化,以及酶活性与基质中污染物的关系. 结果表明:脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶和纤维素酶这6种酶的活性在上层(0~<10 cm)的分布特点相一致,即皇竹草系统基质中的酶活性显著高于对照系统(P＜0.05). 在垂直方向上,两个系统中6种酶的活性都表现为上层显著较高,这与基质中w(TN)、w(TP)和w(有机质)的分布规律相一致;Pearson相关性分析发现,脲酶活性与w(TN)、w(TP)、w(有机质)均呈极显著正相关(相关系数依次为0.951、0.970、0.933,P均小于0.01),过氧化氢酶、转化酶活性均与w(TN)呈极显著正相关(相关系数依次为0.997、0.916,P均小于0.01),磷酸酶活性与w(TP)、w(有机质)均呈极显著正相关(相关系数依次为0.925、0.919,P均小于0.01),转化酶活性与w(TP)呈显著相关(相关系数为0.869,P<0.05),纤维素酶活性与w(有机质)呈显著相关(相关系数为0.864,P<0.05). 研究显示,在垂直流人工湿地系统中种植皇竹草有助于提高基质中酶的活性,酶活性与氮磷及有机质等污染物的积累和迁移密切相关.      

不同基质对黄菖蒲光合特性及净化能力的影响

选择5种基质,采用盆钵实验研究了不同基质对黄菖蒲光合速率、 蒸腾速率和SPAD值的影响及其与污水净化能力之间的相互关系.结果表明,不同基质影响了黄菖蒲的净光合速率与蒸腾速率,其中土壤上黄菖蒲的净光合速率与蒸腾速率最高,分别为11.67 μmol·(m²·s)^-1和9.18 mmol·(m²·s)^-1,而沙子上黄菖蒲的净光合速率与蒸腾速率最低,分别为8.38 μmol·(m²·s)^-1和4.55 mmol·(m²·s)^-1,且黄菖蒲的净光合速率、 蒸腾速率与高锰酸盐指数、NH⁺₄-N和NO^-₃-N的去除率呈显著正相关（p﹤0.05）.不同基质上黄菖蒲的SPAD值存在差异,以土壤上黄菖蒲的SPAD值最高（58.92）,有机质+沙+土其次,而沙子上黄菖蒲的SPAD值最低（51.14）;黄菖蒲的SPAD值与净光合速率和蒸腾速率呈显著正相关（p﹤0.05）,且与NH⁺₄-N的去除率也呈显著正相关（p﹤0.05）.不同基质上黄菖蒲的SPAD值存在差异,可以用SPAD仪快速监控人工湿地氮的去除.     

以城市污水为水源和肥源对荒漠化土壤的修复效果

为了同步实现城市污水净化和荒漠化土壤修复,以荒漠化土壤(沙土)作为人工湿地基质(基质深度分别为0.1和0.6 m),分析不同运行条件(植物种类、水力负荷、基质深度、季节变化等)下湿地对净化城市污水、修复荒漠化土壤的效果. 结果表明:经过2 a的修复,城市污水中污染物作为荒漠化修复的肥源可以快速富集到荒漠化土壤中. 与原沙相比,沙土中w(有机质)、w(TN)、w(碱解氮)、w(TP)、w(速效磷)及电导率均极显著增加(P<0.01),而pH并无显著变化(P>0.05). 沙土容重极显著降低(P<0.01),孔隙率极显著增大(P<0.01). 当城市污水作为荒漠化土壤修复水源时,即使水力负荷低至0.0075 m3/(m2·d),植物仍能正常生长. 基质深度为0.1 m的潜流湿地在不同水力负荷时对污水中COD_Cr、TN、TP的最低平均去除率分别为59.46%、77.45%、62.36%;基质深度为0.6 m的潜流湿地对污水中三者的平均去除率分别为59.24%、32.02%、57.89%;基质深度为0.6 m的表面流湿地对污水中三者的平均去除率则分别为80.40%、14.00%、29.31%. 研究显示,以城市污水为水源和肥源对荒漠化土壤修复2 a后,沙土中养分含量均显著增加,沙土结构也得到明显改善,各湿地在夏秋季对污水中COD_Cr、TN、TP均有较好的去除效果.      

土壤不同有机质组分对菲的吸附特征研究

采用批次实验,研究了三种不同类型土壤黄红壤、水稻土和草甸土的全土、重组、去松结态和紧结态4个组分对菲的吸附,结果表明,菲在不同土壤及其组分上的吸附等温线都能用Freundlich方程进行拟合,所有等温线都具有一定程度的非线性,指数N值的大小顺序基本都为全土>重组>去松结态>紧结态.除了黄红壤的紧结态比去松结态对菲的吸附容量KF值略小外,不同土壤及其组分对菲吸附的KF值以及有机碳归一化的KFoc值大小顺序都为紧结态>去松结态>重组>全土.不同类型土壤之间的KF值大小顺序为草甸土>水稻土>黄红壤,而KFoc值大小顺为水稻土>草甸土>黄红壤.KF值与有机碳含量之间呈显著性正相关(P<0.05),KFoc与N之间呈极显著负相关(P<0.001).土壤及其组分对菲的吸附强度与有机质的结构特征和聚合程度有关.     

上海市郊不同耕地类型土壤微生物活性研究

该文利用土壤酶学法和土壤呼吸监测方法,分析了上海市郊不同耕地类型土壤的微生物活性,并对其相关影响因子进行了探讨。结果表明,除水稻田外,其他3种旱地作物的土壤FDA(荧光素双乙酸酯)水解酶活性和土壤呼吸速率均呈由高到低的趋势,即西瓜地设施菜地花菜地;土壤FDA水解酶活性与土壤有机质含量呈极显著正相关(P0.01),与全盐量呈显著负相关(P0.05);土壤呼吸速率与温度呈极显著正相关(P0.01),与含水率呈显著正相关(P0.05);3种旱地作物土壤FDA水解酶活性与土壤呼吸速率显著正相关(P0.05),两者均可反映土壤微生物活性,但土壤呼吸速率不适合用于监测水稻土壤的微生物活性变化,表明FDA水解酶活性在土壤微生物活性监测方面的适用性更为广泛。     

皂河湿地植物对多种重金属污染湿地的修复研究

通过测定皂河湿地香蒲、芦苇、黑麦草和基质中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的浓度,分析植物对受6种重金属污染湿地的修复能力。结果表明:芦苇具有较高的重金属综合富集能力,香蒲具有较高的重金属综合转移能力;聚类分析表明:芦苇湿地受重金属污染程度最小。皮尔森相关性表明:Cd,Pb在香蒲与基质中呈极显著正相关(P<0.01);Cd、Cu、Pb分别在芦苇与基质中呈显著正相关(P<0.05);Cr、Cu、Zn分别在黑麦草与基质中呈显著正相关(P<0.05)。这表明可用植物指示湿地基质受重金属的污染程度。     

PHB监测A^2/O工艺除磷及负荷率耦合关系的研究

以上海市白龙港城市污水厂初沉池污水为进水,培养驯化污泥并构建A2/O试验系统,监测PHB消耗、生成的动态变化,并分析其与除磷和BOD5负荷率的耦合关系.结果显示,曝气池中PHB的消耗与除磷呈现良好的正相关关系(P<0.05),平均消耗约140 mg左右的PHB可去除1 mg P;厌氧池中PHB的生成与释磷存在着极显著的正相关关系(P<0.01),平均释放1.17mg的磷可生成约100 mg的PHB;厌氧池中PHB的含量与系统F/M的正相关性显著(P<0.05),负荷为0.176 g/(g·d)较负荷0.413g/(g·d)下PHB的生成量平均减少约4 ms/g(以MLSS计);PHB的合成与厌氧池中BOD5的去除量的相关性较差(P>0.05),但与温度呈极为显著的正相关关系(P<0.01),温度的升高有助于微生物合成PHB,最高温度(33.2℃)比最低温度(17.1℃)活性污泥中PHB含量约增加5 mgg(以MLSS计),占总量的20%左右.     

蛭石在SBR系统中的应用研究

介绍一种新型蛭石填料,用于提高SBR系统中的污染物去除性能,重点考察了蛭石的硝化性能。试验结果表明,应用了蛭石填料的SBR系统的硝化性能得到了显著提高。在冬季低温且不调节进水pH下(平均温度在15℃左右,pH为6.0左右),氨氮的去除率比对照组高20%~30%,且表现出促进有机质降解的效果。通过调整环境条件(主要是温度和pH),氨氮去除率可以达到80%以上。     

环境因素对荧光假单胞杆菌低温脱氮的影响

采用单因素试验研究了温度、pH、碳氮比、碳源、氨氮浓度对菌株低温氨氮去除效果的影响。结果表明,在低温8~15℃范围内,氨氮去除率较高(70%),20℃时氨氮去除率最高(81.3%)。pH 7.0~9.0利于菌株低温生长及氨氮去除,氨氮去除率为71.4%~68.6%。当C/N5时氨氮去除率较低(40%),C/N5时氨氮去除率较高(68.9%~82.2%),C/N=10氨氮去除率最高(82.2%)。以柠檬酸钠、醋酸钠、葡萄糖、碳酸钠和甘油作碳源氨氮去除率无显著差异。初始氨氮浓度低于200 mg/L氨氮去除率高,大于200 mg/L氨氮去除率低。因此,温度、pH、碳氮比和氨氮浓度对菌株低温氨氮去除影响较大,不同碳源对菌株低温氨氮去除影响不大。     

老化对污泥改良沙土吸附水中对硝基苯酚性能的影响探讨

以添加不同比例城市污泥并老化2年后的新疆沙土为研究对象,从有机碳含量及对硝基苯酚吸附能力2个方面探讨了污泥改良技术对沙土的影响。结果表明,模拟废水对硝基苯酚在沙土、污泥及污泥改良沙土中的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich等温式;与污泥和沙土单独老化过程(用于计算理论值)相比,混合老化后的改良沙土的性质发生了很大变化,当加入污泥含量为9.1%～50%时,污泥改良沙土中的有机碳含量比理论计算值减少了11.54%～29.02%;对硝基苯酚在混合老化的改良沙土中的饱和吸附量远大于理论计算值,但吸附系数却远小于后者,表明混合老化后表面吸附作用增强,而有机质的分配作用在总吸附作用中的贡献减小。     

镉污染稻田土壤理化性质、微生物及酶活性的差异性分析

通过田间试验,分析了萍乡市2 hm2 Cd污染稻田中土壤理化性质、微生物和酶活性的空间差异性及相关性特征。结果表明:糙米Cd变异系数大于土壤有效态Cd和总Cd,且晚稻变异性大于早稻,属于中等变异性。土壤pH和容重变异系数较小,有机质、阳离子交换量、速效钾、有效磷和碱解氮变异系数为22.82%~35.60%,属于中等变异性;除过氧化氢酶变异性较小外,土壤酶活性、机械组成和微团聚体变异系数为10.54%~38.21%,属于中等变异性;土壤微生物（52.59%~84.64%）变异性较强,表现为细菌 > 放线菌 > 真菌。相关性分析表明:土壤pH、砂粒、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶与土壤有机质、阳离子交换量、黏粒、有效磷、速效钾、真菌和脲酶具有较强的负相关;而土壤有机质、阳离子交换量、黏粒、有效磷、速效钾、真菌和脲酶之间具有较强的正相关。主成分分析发现:pH、有机质、容重、速效钾和碱解氮是土壤理化性质的关键因子。     

人工湿地基质磷吸附特性与其物理化学性质的关系

对9种垂直流人工湿地基质进行了对磷的等温吸附试验.结果表明,在溶液磷浓度为100～500mg/L条件下,9种基质中以草炭的吸附量为最高,达到2439.56mg/kg;砾石的吸附量最低,仅为188.67mg/kg;其余基质表现出高炉渣土>高炉渣>煤灰渣土>耕层土>煤灰渣>中粗砂土>中粗砂的规律.供试基质的容重和密度与磷吸附量呈极显著性负相关关系;基质的颗粒直径D₈₀和不均匀系数K₈₀与磷吸附量呈显著性正相关关系.基质的CEC、有机质、有效Fe和交换性Al的含量与磷吸附量呈极显著性正相关关系;pH值与磷吸附量呈极显著性负相关关系.     

零价铁对土壤中硝基苯类化合物的还原作用

用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对零价铁在常温常压下还原3种土壤中对硝基苯和间二硝基苯进行了研究.结果表明,硝基苯类化合物转化为苯胺等化合物,对硝基苯和间二硝基苯2种化合物在黏土中的还原率分别达到91%和90%.不同土壤物理化学性质与硝基苯类化合物的还原率有密切关系,表现为黏土>轻壤土>砂土的规律;中性偏酸的土壤有利于硝基苯类化合物的还原和降解,降解率随有机质含量升高而增高.     

不同设障年限沙丘土壤粒径和有机碳分布特征

为探讨沙柳沙障对毛乌素沙地土壤粒径和SOC(土壤有机碳)的影响,选取流动沙丘、设障2和7 a的半固定和固定沙丘为研究对象,利用多重分形理论分析不同设障年限沙丘PSD(土壤粒径分布)(以φ计)和w(SOC)的分布特征. 结果表明:设置沙障后,φ(黏粒)、φ(粉粒)与φ(极细砂)增加,φ(细砂)与φ(中砂)下降;土壤粒径的多重分形参数D₁/D₀(D₁为PSD均匀性程度,D₀为PSD宽度)和~f()谱图可以反映沙丘土壤PSD的宽度与均匀性程度,随着设障年限延长,PSD的D₁/D₀均小于流动沙丘,土壤中细粒物质显著增多. D₀表现为设障7 a沙丘(1.01)>流动沙丘(1.00)>设障2 a沙丘(0.93),D₁表现为流动沙丘(0.91)>设障2 a沙丘(0.88)>设障7 a沙丘(0.65). w(SOC)随着设障年限的延长而显著增加,设障7 a沙丘与其他2类沙丘间w(SOC)差异显著;多重分形参数可以表征土壤养分状况与流沙防治状况,设障沙丘上部、下部的w(SOC)与PSD的D₁/D₀之间有明显的相关关系,设障沙丘上部、下部D₁/D₀间呈明显负相关,设障沙丘中部D₁/D₀之间则呈正相关,流动沙丘各部位w(SOC)与D₁/D₀间无显著相关关系.      

生态混凝土净化生活污水的机理探讨

制作两种不同材料的混凝土试块,一种由普通硅酸盐水泥与粗砂制备;另一种由复合硅酸盐水泥与粗砂制备。用这两种混凝土试块分别在厌氧、半好氧与好氧条件下进行污水处理试验。所用的污水采自某污水处理厂的进水口,其成分以生活污水为主。净化试验结果表明,生态混凝土对污水的吸附作用及其固液相间的离子交换作用很小,混凝土对污水的净化效果主要是依靠混凝土表面生长的微生物对污水中有机组分的降解作用实现的。含有混凝土试件的反应器对污水的净化效果都要优于无混凝土试件的反应器,这说明利用生态混凝土对污水的净化效果要好于单纯仅对污水的曝气。试验结果还显示,在充分给氧条件下,由复合水泥所制备的混凝土试件对污水的净化效果要明显优于由普通水泥和粗砂所制备的混凝土试件。     

有机质胶体对卡马西平在多孔介质中迁移影响模拟实验

有机质胶体与有机污染物的相互作用会影响污染物在多孔介质中迁移转化等环境行为.为研究有机质胶体对药物和个人护理品(PPCPs)在土壤环境中迁移的影响,本实验以卡马西平(CBZ)为目标污染物,用商用腐殖酸制备有机质胶体,分别选择石英砂、标准土和野外所取土样为研究介质,通过室内土柱模拟实验探究有机质胶体存在时污染物在多孔介质中的迁移行为.结果表明,描述一维溶质运移的两点化学非平衡模型能够较好模拟CBZ在各介质土中的运移过程,说明污染物运移过程中与介质间发生了化学非平衡吸附作用;石英砂柱中加入胶体后,对CBZ的吸附过程无明显影响,但在解吸时阻滞因子及滞留量变小,可见胶体与石英砂间作用微弱,解吸过程中胶体与污染物结合形成复合体后对污染物有增溶作用;胶体存在时,标准土和自然土对CBZ的吸附量和迁移阻滞强度均明显大于石英砂,其中有机质及黏土矿物的作用最为明显,有机质中的低能/高能吸附位点以及黏土矿物极性表面均能够固定污染物;由于有机质含量较高,自然土对CBZ在吸附-解吸过程中的阻滞截留强度大于标准土.针对本实验中CBZ的迁移情况,提出了疏水性有机污染物在含有机质胶体土壤中的迁移过程中各种作用的概念模型.     

植被恢复对旱区表土颗粒中有机碳和氮分布的影响

采用物理分离的方法,获得植被恢复过程中不同土壤粒径的组分,并进行了各组分中有机碳和全氮含量的测定.结果表明,黏粉粒(<0.05mm)含量的增加和沙粒(0.25～0.1mm)含量的减少,共同导致表层土壤质地细粒化.土壤质地的细粒化伴随着有机碳和氮的固存效应,该效应在固沙20年以后效果显著(P<0.05).沙粒(>0.1mm)含量与有机碳和氮含量呈显著负相关(P<0.001),而极细沙(0.1～0.05mm)和黏粉粒(<0.05mm)含量与有机碳和氮含量均呈显著正相关(P<0.001).产生上述结果的原因是,表层土壤颗粒组成中各粒径结合的有机碳和氮含量均增加相关,其贡献程度为黏粉粒>极细沙>沙粒.植被恢复过程中,表层土壤中黏粉粒含量的增加对维持有机碳和氮固存起着主要的作用,土壤的物理稳定也因为土壤中有机质和黏粉粒含量的增加而增大.     

不同环境因子对黑土胶体在饱和多孔介质中运移特性的影响

为评价不同环境条件下黑土胶体在地下水多孔介质中的运移,采用离心法对采自于黑龙江海伦黑土样品中的胶体颗粒进行提取. 通过胶体在石英砂填充柱中的淋溶试验研究了pH、离子强度和溶解性有机质等环境因子对胶体在多孔介质中运移特性的影响. 结果表明:当pH在4～9的范围内变化时,MR(回收率)和k(沉积速率系数)没有发生显著变化,即其对胶体运移能力影响不显著. 随着离子强度从0.001 mmol/L升至1 mmol/L,黑土胶体穿透曲线MR降低,k值升高,说明高无机离子强度使胶体易于沉积在石英砂表面,运移能力降低. 当溶液中含有溶解性有机质HA(胡敏酸)和FA(富里酸)时,MR降低,k值增加,表明胶体运移能力受到抑制,并且FA对胶体颗粒运移的抑制作用比HA强. 溶液离子强度、HA和FA含量对黑土胶体在饱和多孔介质中的运移过程影响较大,是影响地下水中胶体运移过程的关键环境因子.