2种不同生物接触氧化工艺性能差异的微生态研究

研究了单级好氧生物接触氧化和缺氧/好氧两级生物接触氧化工艺对高氨氮河流模拟废水的处理效果,并针对二者工艺性能差异,采用PCR-DGGE、FISH/CLSM及FISH/FCM等分子生物学手段对生物膜进行了微生态分析,以考察不同工艺菌群结构的演替以及主要功能菌的空间分布和丰度变化规律,并探讨不同生物接触氧化工艺性能差异的微观影响因素和机制.两级生物接触氧化获得了优于单级生物接触氧化的污染物去除效果,COD平均去除率高约10%,氨氮平均去除率高32%～59%.单级接触氧化工艺的生物膜厚度大于两级工艺好氧区生物膜,硝化细菌分布在距生物膜表层180～200μm的深度,而两级接触氧化工艺硝化细菌分布在距好氧生物膜表层105～125μm的深度.PCR-DGGE结果表明单级接触氧化工艺微生物丰富度指数显著高于两级工艺,FISH/FCM实验结果表明两级系统中氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的相对丰度随运行时间显著增加,而单级系统则逐渐下降.结果证明两级生物接触氧化工艺的分区结构有利于硝化细菌等功能菌群的富集,能够有效提高工艺对有机物和氨氮的去除效率.     

保定市大气污染来源与燃煤治理成效

为支撑保定市空气污染控制目标实现,于2014年起开展了保定市大气污染研究工作,明确了保定市大气污染的主要来源与成因,并提出了有针对性的治理对策.结果表明:①保定市大气重污染主要发生在冬季,民用燃煤排放是大气重污染发生的根本原因.2013年12月1日-2014年2月28日冬季ρ（SO₂）、ρ（NO₂）、ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）分别为2014年年均值的1.93、1.64、1.46和1.61倍.民用燃煤源占2014年PM_2.5全年来源的19.8%,占冬季PM_2.5来源的30.9%.②集中供热和清洁取暖措施对空气质量改善效果明显.2015-2018年民用散煤综合整治后,ρ（PM_2.5）年均值由2013年的135 μg/m3降至2018年的67 μg/m3,降幅达50.4%,全年重度污染和严重污染天数占比从30.0%降至9.0%.清洁取暖率较高区县的冬季空气综合指数和ρ（PM_2.5）明显低于清洁取暖率低的区县.③民用散煤综合整治降低了冬季PM_2.5中民用燃煤源占比,优化了能源结构.民用燃煤在PM_2.5中占比由2014年冬季的30.9%分别降至2017-2018年冬季的25.0%和2018-2019年冬季的22.0%,煤炭消费量占比由2014年的49.6%降至2017年的38.4%,电力消费量占比由2014年的33.8%升至2017年的39.5%,天然气消费量占比由2014年的2.6%升至2017年的6.8%.总体而言,尽管保定市空气质量得到了一定改善,但总燃煤量占比仍高于北京市（9.8%）和天津市（36.1%）,其主城区南部区县仍可进一步提高清洁取暖率,以促进空气质量不断改善.      

“2+26”城市一次多因素叠加重污染过程的特征分析

2018年11月23日-12月4日,京津冀及周边地区"2+26"城市出现了一次长时间、大范围、高强度的复合型大气重污染过程,为揭示区域性重污染过程中多因素的综合作用,利用气象资料、空气质量监测等多源数据以及区域污染特征雷达图,对京津冀及周边地区"2+26"城市此次重污染特征和成因进行分析.结果表明:根据PM_2.5/PM₁₀[ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）,下同]可将此次重污染过程划分为4个阶段.第一阶段（2018年11月23-26日）PM_2.5/PM₁₀在0.5~1.0内波动,"2+26"城市大气扩散条件转差,一次污染物局地积累及SO₂、NO_x、NH₃等气态污染物在高湿条件下二次转化是污染形成并发展的主要原因;第二阶段（11月27日）PM_2.5/PM₁₀突降至0.2左右,"2+26"城市北部受形成于蒙古国的沙尘影响,短时ρ（PM₁₀）快速升高（峰值为818 μg/m3）,中南部受形成于内蒙古自治区阿拉善盟的沙尘及上风向PM_2.5污染的传输影响,ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）均较高,维持日均重度污染水平（参照GB 3095-2012《环境空气质量标准》和HJ 633-2012《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》）;第三阶段（11月28日-12月2日）PM_2.5/PM₁₀由0.3逐渐升至0.8,在静稳、高湿的不利气象条件下,一次污染物积累并二次转化,第二阶段残留沙尘中的矿物质对硫酸盐起到催化作用,导致ρ（PM_2.5）快速上升,"2+26"城市大部分达日均重度及以上污染;第四阶段（12月3-4日）与第二阶段类似,PM_2.5/PM₁₀突降至0.2,"2+26"城市再次受到沙尘天气和区域传输的共同影响,因冷空气持续时间较长,污染被有效清除.研究显示,此次污染过程是气象条件、污染物一次排放和二次转化、区域传输、沙尘天气等多因素综合作用的结果.当静稳、高湿等不利气象条件或沙尘天气出现时,区域应加强对各类污染物排放的管控力度,以降低污染物的一次排放、二次转化以及沙尘和区域传输的共同影响,进而削弱污染严重程度.      

巢湖双桥河底泥疏浚过程中轮虫群落结构研究

为了解底泥疏浚工程造成的河流水质和水环境变化,该研究对2017-2018年间巢湖流域双桥河底泥疏浚过程中轮虫种类、密度、生物量及其与水环境因子之间的关系进行了分析。研究结果发现:双桥河底泥疏浚后,水质显著提高,双桥河的氮(N)、磷(P)营养盐含量都有了明显的下降,分别降低48.06%和18.18%,轮虫密度在底泥疏浚后有显著的下降,轮虫的生物量和多样性指数有所上升, Margalef丰富度指数从底泥疏浚前的2.64上升到底泥疏浚后3.62;Shannon—Wiener多样性指数从底泥疏浚前的1.55上升到疏浚后的1.62。将轮虫的密度与水环境因子进行Pearson相关性分析发现,吮吸性轮虫与铵态氮、硝态氮呈现显著正相关(P<0.05),与可溶性磷呈现显著负相关(P<0.05);掠食性轮虫与温度、铵态氮、硝态氮呈现极显著正相关(P<0.01),与可溶性氮、总氮呈显著正相关(P<0.05),与可溶性磷呈显著负相关(P<0.05)。双桥河轮虫相互关系中滤食性轮虫与捕食性轮虫呈现极显著正相关(P<0.01),吮吸性轮虫与掠食性轮虫呈现极显著正相关(P<...     

基于移动传感器的城市道路颗粒物污染特征

为实时分析城市道路环境中PM污染的变化特征,以出租车作为PM传感器的载体,对济南市道路环境进行了3个月的监测,并结合监测站的监测数据,对道路环境中PM的污染特征进行了分析.以核密度估计的方法提取了道路环境的PM“基线”,并量化了道路环境的排放贡献.结果表明,济南市PM污染严重的路段并不是位于交通较为密集的市区,而是集中在道路较为稀疏的郊区.将济南市路网系统划分为1021段道路,其中65%的路段PM_2.5浓度集中在43~46μg/m³,PM₁₀浓度在55~70μg/m³.相对于城市环境（监测站）,早晚高峰尤其早高峰对于道路环境（传感器）的影响更为显著.通过提取的PM“基线”和传感器的小时均值,将传感器的测量信号分为背景浓度信号和排放浓度信号.研究期间,PM_2.5区域污染和排放占比分别为78.6%和21.4%,对于PM₁₀而言,区域污染和排放占比分别为71.9%和28.1%.     

2018年春节期间京津冀及周边地区烟花禁放效果评估

为了评估2018年春节期间（2月15—16日）京津冀及周边地区“2+26”城市烟花禁限放措施的效果,采用浓度特征对比、ρ（PM_2.5）/ρ（CO）等方法,对“2+26”城市的ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（SO₂）、ρ（NO₂）进行分析,并定量估算了除夕夜烟花燃放对ρ（PM_2.5）和ρ（SO₂）的贡献率.结果表明:“2+26”城市烟花的集中燃放会导致ρ（PM_2.5）、ρ（SO₂）显著增长,出现以PM_2.5为首要污染物的重污染时段,2018年12月16日03:00区域内14个城市ρ（PM_2.5）达到重度及以上污染水平,呈区域性污染特征;与2017年同期（1月27—28日）相比,2018年春节期间（2月15—16日）14个城市烟花燃放对ρ（PM_2.5）平均贡献量呈下降趋势,其中,淄博市、济南市、北京市降幅最大,分别下降了85.2%、74.6%和65.2%,表明烟花禁限放措施起到了显著的污染削峰作用;与城区相比,周边郊县ρ（PM_2.5）显著高于城区,呈“农村包围城市”的现象,说明城区监测点位受到郊县等周边地区烟花燃放的传输影响.研究显示,虽然城区烟花禁限放措施起到了显著的削峰作用,但城区监测点位空气质量仍受到郊县等周边地区烟花燃放的传输影响,导致大气重污染的发生.      

本溪市PM2.5中水溶性离子季节性变化特征及来源分析

为研究本溪市大气PM_2.5中水溶性离子污染特征,于2016年1—10月在本溪市开展PM_2.5样品采集,使用离子色谱法分析了其中8种水溶性离子（Cl-、NO₃-、SO₄2-、NH₄+、Ca2+、Na+、Mg2+、K+）,并采用PMF（positive matrix factorization,正矩阵因子分解法）模型对水溶性离子的来源进行分析.结果表明:观测期间,本溪市ρ（PM_2.5）平均值为（57.6±21.9）μg/m3,ρ（PM_2.5）季节性变化特征明显,呈冬季 > 秋季 > 春季 > 夏季趋势;水溶性离子平均质量浓度为19.3 μg/m3,占ρ（PM_2.5）的33.6%,各离子质量浓度高低顺序为SO₄2- > NO₃- > NH₄+ > Cl- > Ca2+ > K+ > Na+ > Mg2+;SNA（SO₄2-、NO₃-和NH₄+）是PM_2.5中主要的3种离子,在春季、夏季、秋季和冬季分别占水溶性离子的73.2%、88.2%、82.5%和73.6%,表明夏季的二次污染较为严重.阴、阳离子电荷平衡分析结果显示,阴离子相对亏损,本溪市PM_2.5整体呈弱碱性,NO₃-、SO₄2-与NH₄+相关性较高,其在PM_2.5中主要以NH₄NO₃和NH₄HSO₄的形式存在. PMF分析结果表明,本溪市PM_2.5中水溶性离子的来源主要包括二次转化源、燃煤源和扬尘源.研究显示,本溪市PM_2.5中水溶性离子季节性变化特征明显,二次转化源、燃煤源和扬尘源是其主要来源.      

改性海绵铁深度除磷及其再生磷回收方法

为了从污染水体中去除磷并有效回收磷资源,本文研究了海绵铁改性前后吸附除磷特性,并构建海绵铁除磷渗滤床,考察了其连续流除磷特性及再生活化方法,并探究再生废液中磷回收生成鸟粪石的工艺条件.结果表明:硫酸改性后的海绵铁对磷的最大理论吸附容量从改性前4.17 mg·g~(-1)提升至18.18 mg·g~(-1).吸附饱和的改性海绵铁,采用1 mol·L~(-1)氢氧化钠解吸和6%硫酸再活化后,能够达到98%的活化率.海绵铁除磷渗滤床在长达约200 d的连续流运行实验中表现出良好的除磷能力,在进水TP=10 mg·L~(-1),HRT=1 h条件下,磷综合去除率达30%～89%,累积单位容积磷吸附量达到6.95 kg·m~(-3).海绵铁碱再生后的废液可以用于回收鸟粪石,其最佳生成条件为:pH=10,n(Mg~(2+))∶n(PO_4~(3-))∶n(NH~+_4)=1.3∶1∶1.1.在最优条件下,磷回收率可以达到97.8%.本研究提供的方法对于污染水体中磷营养元素的去除及回收利用具有理论与实践意义.     

喀斯特地区土壤有机质的稳定碳同位素地球化学特征

以喀斯特地区二种主要的土壤类型石灰土和黄壤为例,对三种植被类型下土壤及土壤不同粒径组分中有机质的稳定碳同位素组成(δ13C值)进行了分析,结果显示:石灰土剖面中土壤有机碳含量均大于1.0%,最大值为表层土的7.1%,而三个黄壤剖面中土壤有机碳含量在0.3%～4.6%之间;石灰土剖面中土壤有机质δ13C值的变化范围仅为-24.1‰～-23.0‰,土壤不同粒径组分中有机质的δ13C值变幅也较小;而黄壤剖面中土壤有机质δ13C值的变化范围较大,在-24.5‰～-21.1‰之间,土壤不同粒径组分中有机质的δ13C值变幅也较大。对比研究表明,不同土壤类型中有机质的深度分布特征具有显著差异,土壤有机质的稳定碳同位素地球化学具有明显的区域性特征。     

用稳定同位素方法探讨大气颗粒物中硫的来源

以五级撞击式大气颗粒物采样器采集贵阳城、郊大气颗粒物样品,分析了不同粒径大气颗粒物的全硫同位素组成,以此为基础,探讨了大气颗粒物中硫的来源,同时初步查明了贵阳城、郊大气颗粒物全硫同位素组成在时间和粒径上的变化趋势：（1）大气颗粒物的硫同位素组成变化范围随粒径变小而减小。说明伴随粒径变小,颗粒物中硫的来源趋向简单,硫越来越多地由气相硫转化而来。（2）春季样品各级颗粒物的δ₃₄S值有低于夏季的趋势。这反映出,燃煤排放的SO2通量与生物源硫化物通量在时间上的消长关系是控制颗粒物中硫的来源构成的一个重要因素。