基于甲烷氧化菌的城镇污水厂尾水极限脱氮系统构建及机制

好氧甲烷耦合反硝化（AME-D）在城镇污水厂尾水深度脱氮方面具有巨大的应用潜力,研究采用改良型反硝化生物滤池,利用低浓度甲烷构建出AME-D极限脱氮系统.研究发现该系统在间歇式运行方式下,出水中总氮和氨氮的平均浓度能达到1.05 mg·L^-1和0.54 mg·L^-1,其平均去除率分别为94.77%和93.30%.拉曼光谱分析结果显示,由NO₃^-对称伸缩引起的峰明显消失,由醇COH面外弯曲或C—H面外弯曲振动吸收引起峰明显增强,甲烷被氧化形成的中间产物可能主要为醇类物质.16S rRNA基因测序结果表明,系统中的甲烷氧化菌主要为Methylocystis（0.27%）、Methylosarcina（0.10%）和Methyloparacoccus（0.12%）,反硝化菌主要为Pseudomonas（56.92%）、Paenibacillus（3.52%）和Lysinibacillus（3.00%）,硝化菌主要为Nitrospira（0.1%）,说明AME-D极限脱氮系统的脱氮功能是由好氧甲烷氧化菌、反硝化菌和硝化菌协同实现.     

碳酸盐岩对Fe2+生物氧化及铁矿物合成的影响

利用从高硫煤矸石堆场浸出液中培养驯化获得的氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f）,通过静态实验,探讨添加不同量的碳酸盐岩对酸性硫酸盐体系中Fe²⁺生物氧化速率及次生铁矿物合成的影响.结果表明：添加10 g和30 g碳酸盐岩不会对体系中pH、氧化还原电位（ORP）和Fe²⁺生物氧化速率产生明显影响,但总铁（TFe）的去除率可从37%分别提高到55%和62%,矿物生成量也从8.17 g·L^-1分别增加到12.03 g·L^-1和13.69 g·L^-1;同时,体系中合成的次生铁矿物相与不加碳酸盐岩时无明显变化,主要为黄铁矾和施氏矿物的混合物.随着碳酸盐岩添加量增至50、70和90 g时,体系pH快速上升,Fe²⁺生物氧化速率受到抑制,并产生大量结晶程度较好的硫酸钙,形成的铁矿物主要为纤铁矿或针铁矿.而适量的碳酸盐岩添加可使体系中产生Ca²⁺和Mg²⁺,从而影响次生铁矿物的合成.因此,在以碳酸盐岩为反应介质的酸性矿山废水处理工艺设计中,可通过添加A.f菌并控制碳酸盐岩投加量,强化系统中Fe²⁺生物氧化及次生矿物的合成,从而进一步提高反应系统对TFe的去除效果.     

土壤重金属分析常用空间插值法研究进展

空间插值法作为空间预测和绘图的重要方法,在土壤重金属污染和环境科学等领域广泛使用,其插值性能和插值精度受到广泛关注。空间插值方法在对研究区进行空间分析或绘图时插值性能受到很多因素的影响,这些因素随着插值变量或研究区的不同而产生不同的影响。该研究通过分析近20年土壤重金属空间分析比较研究的相关文献,将目前土壤重金属空间分析常用的插值方法分为3类:地统计学插值法、非地统计学插值法和组合插值法,讨论并总结常用空间插值法的插值特征及插值性能的主要影响因素。最后结合空间插值方法的特征和影响因素得到关于土壤重金属空间插值方法的选择原则。通过比较土壤重金属空间分析常用插值方法的特点,为特定研究区或数据选择合适插值方法提供参考。     

入库支流对贵州阿哈水库水体Fe和Mn的贡献率分析

游鱼河为贵州省阿哈湖水库典型煤矿酸性废水汇入支流,通过对游鱼河6月和8月分别连续24h的现场物理化学参数测试和样品实测分析,从水库水质安全方面探讨游鱼河铁、锰的变化特征及对水库水体铁、锰的贡献率.结果显示,游鱼河流域煤矿酸性废水通过投加石灰处理,pH值提高,符合排放要求,HCO3-碱度也有所增加,使水体具备一定缓冲性能.而SO42-质量浓度高于国家地表水环境质量标准,除6月铁符合标准,锰的超标率达到91.7％,8月铁、锰超标率分别为87.5％和100％.游鱼河入库水体中铁、锰按平均质量浓度分别为0.65 mg/L和0.98mg/L,每年进入阿哈湖水库中溶解态铁、锰分别为23.57 t和35.54 t,铁、锰来源与外来补水中铁、锰浓度及河流底泥中铁、锰释放有很大关系.     

猫跳河流域梯级水库磷的夏季变化特征

调查了我国第一条全流域梯级水电开发的河流——猫跳河中梯级水库对磷的拦截效应。于2007年丰水期7~9月在猫跳河流域采集水库坝前分层水样以及下泄水，分析和测试水样中的总磷和正磷酸盐。结果表明：丰水期猫跳河流域梯级水库内部总磷和可溶性正磷酸盐变化趋势相似，而下泄水的磷含量均大于该水库表层水体的磷含量。在猫跳河流域的梯级水库中，上游水库（红枫湖和百花湖）的磷含量明显高于各下游水库，即猫跳河流域各水库顺水流方向磷含量具有逐渐减少的特征，说明该流域梯级水库开发对于全流域磷具有梯级拦截效应；另一方面，各水库的富营养化指数表明该流域各水库均处于较高的富营养化状态，全流域富营养化状态差别与磷的分布特征相似，表现为顺水流方向减弱的规律。     

基于水化学与硫同位素的卡林型金矿区岩溶水文地球化学特征及控制因素

采矿活动通过抽排改变地下水水位和流动条件,促进了地下水与含水层岩石之间的相互作用,同时矿山排水排入地表水系,从而影响整个岩溶水系统的水文地球化学过程.基于水文地球化学和δ³⁴ S同位素,揭示了典型卡林型金矿区及其周边矿山废水、岩溶地下水、地表水等水文地球化学过程、特征及其主要控制因子.结果表明,未受金矿开采活动影响的地下水和地表水的丰、枯水期水化学组分主要受灰岩和白云质灰岩风化作用控制,离子以Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-为主,水化学类型均为Ca-HCO₃型.而矿山废水及其下游受纳水体受碳酸盐和硅酸盐矿物溶蚀与离子交换作用影响,离子以Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺和SO₄^2-为主,水化学类型由Ca-HCO₃型逐步演化为Ca-SO₄型.受矿山开采影响的各类水体中SO₄^2-是特征组分,SO₄^2-浓度在井下呈现从上至下逐渐降低的显著规律.未受矿山废水影响的地下水和地表水δ³⁴ S值偏正,SO₄^2-主要来源于雄黄矿的氧化,而矿山废水及其下游受纳水体δ³⁴ S值偏负,SO₄^2-主要受雄黄矿氧化和大气降水两个端元混合作用的影响,黄铁矿也有一定贡献.同时,各类水体的NO₃^-源于农业化肥施用和农村生活污水直排的输入.     

太湖流域宜溧河酚类内分泌干扰物的空间分布及风险评价

以NP(nonylphenol,壬基酚)、4-t-OP(4-t-octylphenol,辛基酚)和BPA(bisphenol A,双酚A)为目标物质,研究酚类EDCs(内分泌干扰物)在太湖流域宜溧河地表水体和悬浮物中的空间分布特征及风险评价. 结果表明,太湖流域宜溧河地表水体中ρ(NP)、ρ(4-t-OP)和ρ(BPA)分别为156.2～434.0、11.8～19.4和89.8～353.8 ng/L,悬浮物中w(NP)、w(4-t-OP)和w(BPA)分别为520.0～9 818.2、52.0～454.5和39.0～2 454.5 ng/g. 流域内生活及工业污水排放可能是宜溧河流域水体中酚类EDCs的主要来源,ρ(NP)与ρ(NO₃-)呈显著正相关(R=0.860,P<0.01). 宜溧河水系中酚类EDCs在水相-悬浮物相的有机碳标准分配系数为4.14～6.41,表明悬浮颗粒物的吸附是水体中EDCs迁移的一个重要途径. 研究区域中NP、4-t-OP和BPA的入湖量分别为506、57.9和297 kg/a. 风险评价结果表明,该地区部分河段ρ(EDCs)具有潜在的生态风险.      

贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统中细菌群落结构及功能分析

煤矿酸性废水引起的水环境污染问题在贵州日益突出.以贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统（碳酸盐岩反应介质）为研究对象,采用高通量测序MiSeq技术,分析该系统中细菌群落结构的沿程变化特征及其功能.结果表明:①变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和蓝细菌门（Cyanobacteria）等广泛分布于反应系统,其中变形菌门和绿弯菌门为主要优势菌门,而蓝细菌门大多（90.95%）存在于反应池悬浮物中.②细菌群落结构受沉积物中重金属浓度影响,尤其Fe、Ni、As和Pb浓度的影响较为显著.细菌群落在系统前端（进水沟渠和反应池）和后端（沉淀池和人工湿地）存在明显差异,随反应系统处理进程,细菌α-多样性指数在沉积物中沿程增加.③废水中85%以上的Fe在多级复氧反应池中被去除,同时具备铁氧化能力的细菌〔披毛菌属（Gallionella）和Sideroxydans等〕和铁还原细菌〔地杆菌属（Geobacter）和红育菌属（Rhodoferax）等〕大多存在于多级复氧反应池沉积物中.④人工湿地对废水中Mn有很好的去除作用,湿地沉积物和植物根际土壤中铁锰氧化物富集生物土微菌属（Pedomicrobium）（8.38%±1.51%）和硝化螺旋菌属（Nitrospira）（14.75%±0.46%）丰度明显高于多级复氧反应池.研究显示,在以碳酸盐岩为主要反应介质的“多级复氧反应池+垂直流人工湿地”联合处理酸性矿山废水过程中,污染物去除机理除碳酸盐岩中和沉淀作用外,生物氧化和生物还原作用也值得关注.      

碳酸盐岩煅烧改性处理酸性矿山废水的研究

将碳酸盐岩在不同温度下进行煅烧改性,在保持颗粒机械强度的条件下将其应用于酸性矿山废水(AMD)的处理。结果表明,碳酸盐岩在600℃下煅烧基本不产生变化,当升至750℃时,碳酸盐岩开始分解,煅烧3.0h后,烧失量为1.86%,煅烧后产物仍保持较强颗粒强度。800℃以上煅烧的碳酸盐岩则出现颗粒断裂现象,放入AMD中会立即溶解产生白色沉淀。在750℃煅烧改性后的碳酸盐岩能有效提高AMD的pH,对各种金属离子都有非常好的去除效果,尤其克服了原岩对Mn2+去除效果不佳的缺点;将750℃煅烧改性后的碳酸盐岩应用到野外AMD处理工程中,能有效减少处理构筑物的体积和占地面积,从而降低建设成本。     

锑矿冶炼区周边土壤吸附Sb (V)的行为研究

本文通过吸附平衡和动力学实验方法对Sb（V）在锑矿冶炼区周边土壤表面开展吸附行为研究,用常用的等温吸附模型和动力学吸附模型分别对等温吸附曲线和动力学吸附曲线进行拟合。结果表明：Langmuir与Freundlich模型对荒地土和林地土吸附Sb（Ⅴ）的等温吸附曲线均有较好的拟合效果,拟合系数R²0.988。荒地土对Sb（Ⅴ）的吸附能力大于林地土,其吸附量是林地土的2.9±0.2倍,这与Langmuir模型预测的该两种土壤的吸附倍数相当,荒地土表现出强烈吸附Sb（Ⅴ）的能力,尤其在锑浓度较高的体系中更为明显。结合土壤基本理化性质及矿物学特征,认为土壤秥粒、铁矿物和碳酸钙是影响土壤吸附Sb（V）的主要因素。有机质对土壤吸附Sb（Ⅴ）有一定促进作用,但这种影响只表现在Sb（Ⅴ）初始浓度低的条件下;而在Sb（Ⅴ）初始浓度高的条件下,有机质对土壤吸附Sb（Ⅴ）的影响不明显。土壤吸附Sb（Ⅴ）的过程分为快速吸附和慢速吸附两个阶段,快速反应发生在70 min以内。初始浓度低（0.01 mmol/L）的条件下,Elovich方程能够很好地拟合荒地土和林地土吸附Sb（V）的动态曲线;初始浓度高（2 mmol/L）的条件下,双常数方程对荒地土吸附Sb（V）的拟合效果较好,拟一级动力学方程和拟二级动力学方程则适用于拟合林地土吸附Sb（V）的过程。