水体中的主要污染物及其危害

介绍了水体污染的概念,水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量,从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化,破坏了水体固有的生态系统,破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。并列举了能够造成水体污染的12类主要物质,并对其所造成的危害加以分析。     

镍钛交联改性蛭石对染料废水的吸附性能研究

蛭石具有良好的吸附性、离子交换性能,在废水处理中有广泛的应用前景。本文用硫酸镍和四氯化钛作为交联剂,制备无机镍钛交联蛭石和有机镍钛交联蛭石(分别记为:In-Ni-Ti-VMT、Or-Ni-Ti-VMT),并对亚甲基蓝废水进行静态吸附实验。实验结果表明:在最佳条件下,采用In-Ni-Ti-VMT、Or-Ni-Ti-VMT对亚甲基蓝废水进行吸附,此工艺流程简单,性能稳定,处理效果较好,是一种行之有效的处理方法。经再生处理的蛭石对亚甲基蓝仍有较好的吸附效果,可以循环利用。     

二甲胺盐酸盐与氯胺生成NDMA动力学研究

研究了二甲胺盐酸盐与氯胺反应生成N,N-亚硝基二甲胺（NDMA）的动力学.采用隔离法测定得到反应物浓度与时间的变化关系,进而采用尝试法求解反应级数、速率常数、速率方程和活化能.结果表明：对于二甲胺盐酸盐与氯胺反应生成中间体的第一步过程,反应物两者的反应级数均为一级,反应速率常数在5,15和25℃下分别为1.5361×10^-3,1.8707×10^-3,7.7217×10^-3mol^-1·min^-1,反应活化能Ea为51.27kJ/mol.由反应速率常数和活化能数值可以看出温度高有利于反应的进行.所得结果可为含二甲胺基及其同系物与氯胺整体反应的动力学研究,以及原水处理过程中消毒副产物NDMA生成风险的判定提供实验依据.     

表面流人工湿地和复合型生态浮床处理污水厂尾水的脱氮性能分析

采用菖蒲型表面流人工湿地和复合型生态浮床净化模拟污水厂尾水,以探究在不同季节、不同进水氮形态下两者的脱氮性能差异;并结合高通量测序技术分析微生物组成,以考察两系统内微生物群落结构特征及功能特征。研究结果显示:植物和水温对系统TN的去除具有显著影响,在夏季表面流人工湿地组和复合型生态浮床组的处理效果明显优于春、秋季,在系统水力停留时间为3 d、水温为(34±2)℃的条件下,两者对TN的去除率分别达到(84. 97±3. 90)%和(82. 23±4. 83)%;进水氮形态对系统的运行效果有显著影响,当水温为(25±2)℃时,进水中ρ(NH+4-N)/ρ(NO_3~--N)=1∶1时,系统对TN的去除负荷达到最大,湿地组为1333 mg/(m~2·d),浮床组为923 mg/(m~2·d),适当提高进水中氨氮的比例有利于植物生态系统中总氮的去除。菌群分类结果表明,两种处理系统均具有很高的细菌多样性,相较于浮床组,湿地组的反硝化菌相对丰度更高,表现出更强的脱氮性能。     

“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.      

近自然生态恢复条件下杉木老龄林群落优势树种种群结构与空间格局

为探明杉木人工林生态系统在长时间近自然生态恢复条件下的优势种种群特征,应用相邻格子法对福建南平西芹教学林场75年生杉木老龄林群落优势树种种群结构与空间格局进行分析.结果表明:木荷、丝栗栲、刨花楠种群结构呈现反“J”型,属于增长型种群,杉木、细齿柃木种群呈现正“J”型,属于衰退型种群.在种群水平上,杉木呈现均匀分布,木荷、细齿柃木群落呈现聚集分布,刨花楠、丝栗栲呈现随机分布,且聚集程度,细齿柃木>木荷>刨花楠>丝栗栲>杉木.木荷种群大树阶段呈现随机分布,幼苗、幼树、中树均表现聚集分布;刨花楠、丝栗栲种群不同发育阶段均呈现聚集分布;细齿柃木幼苗阶段呈现聚集分布,幼树阶段呈现随机分布,中树阶段呈现均匀分布;且杉木和细齿柃木不同发育阶段的扩散系数随龄级的递增而变大.杉木老龄林正处于向地带性常绿阔叶林演替过程中的一个过渡阶段.综上表明:近自然生态恢复有效丰富了杉木老龄林群落的植被种类,在退化了的杉木人工林生态系统恢复和重建工作中,杉木的混交树种选择应优先考虑竞争力强的乡土树种,如木荷、刨花楠、丝栗栲等.     

纳米银对蒙古黄芪种子和幼苗的毒性研究与数据挖掘分析

探讨纳米银(AgNPs)对蒙古黄芪种子萌发和幼苗生长的影响,并基于文献数据讨论AgNPs对单一物种的影响是否与数据挖掘趋势相符合.蒙古黄芪种子置于9个不同浓度的AgNPs溶液中,每日观察并记录种子萌发情况.观察结束后进行萌发和生长指标测定,并基于实验结果和文献数据进行比较分析.结果 表明,随着AgNPs浓度升高,蒙古黄芪最终发芽率受到抑制,高浓度时显著降低(P＜0.05);浓度为600 mg·L-1和1000 mg·L-1时平均发芽时间显著高于其他处理组(P＜0.05);浓度升高到400～1000mg·L-1时,胚根长、子叶长和子叶宽受到抑制,显著低于对照组(P＜0.05);胚轴的长度未受到AgNPs浓度变化的影响;叶绿素和氮含量在AgNPs浓度为200 mg·L-1时开始显著降低(P＜0.05);与对照组相比,各浓度处理组(除20 mg·L-1外)的鲜质量与干质量均显著减少(P＜0.05);幼苗地上部分和地下部分抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性变化趋势基本一致.通过计算抑制率表明,600 mg·L-1和1000 mg·L-1的AgNPs对蒙古黄芪具有毒害作用.总的来说,实验结果部分符合数据挖掘模型趋势.比较几种分析模型发现,隶属函数法分析和主成分分析结果一致,meta分析比冗余分析更适用于单一物种趋势的预测.AgNPs抑制蒙古黄芪种子萌发,低浓度AgNPs对幼苗影响不明显,高浓度严重抑制幼苗生长.     

外源营养盐输入后水体中营养盐浓度的时空变化

在温室内的水泥沟渠中人工构建6种不同的植物镶嵌群落,通过人工添加营养盐的方式模拟外源营养盐输入,并持续测量单次营养盐添加后22 d内水体表层、中层和底层可溶性总氮(DTN)、可溶性总磷(DTP)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)以及亚硝氮(NO-2-N)浓度变化情况,以揭示单次外源营养盐输入后水体营养盐浓度的时空变化过程.结果表明:①不同水深和测量时间下各形态营养盐浓度有显著差别,植物群落类型对不同形态营养盐浓度影响不显著;②外源营养盐进入表层水体后扩散到中层水体的过程较为缓慢,在本实验条件下需要6 d;③实验过程中底层水体NO-2-N以外的其它营养盐浓度均无显著变化,外源营养盐输入仅影响表层和中层水体营养盐浓度;④单次外源营养盐输入一定时间后DTP和NH+4-N浓度逐渐下降到输入前水平,本实验条件下这一过程需要22 d,DTN和NO-3-N浓度则下降非常缓慢;⑤外源营养盐输入水体后不同深度水体中NO-2-N浓度均呈上升趋势,一方面说明外源营养盐输入后,水体N循环过程中的硝化作用和反硝化作用加强,另一方面也说明外源营养盐输入除危害水生生态系统健康以外更会直接危及人类自身的健康.     

长期石油污染土壤腐殖质组成的研究

选择1口开采约20a的废弃油井,在距离井口0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5和10.5 m处进行多点采样,应用腐殖质组成修改法和Simon-Kumada法,分别研究了上述长期不同程度石油污染土壤的全土及不同结合形态腐殖质组成.结果表明,土壤石油含量随距井口距离加大而降低,最远处(10.5 m)和最近处(0.5 m)分别为0.08 g/kg和153.3 g/kg.随石油含量增加,土壤有机碳和水溶性有机碳含量增加;全土腐殖质中,可提取腐殖质(HE)含量和胡敏酸(HA)含量下降而胡敏素(HM)含量增加, HA/HE的百分比(PQ 72.0%～8.05%)下降而HM/HE(31.4～76.7)增加;不同结合形态腐殖质中,松、稳结合态腐殖质(HⅠ、HⅡ)的含量呈下降趋势而紧结合态腐殖质(HⅢ)的含量增加, HⅠ/HⅡ(0.19～0.39)呈增加趋势,而HⅠ/HⅢ(0.032～0.003)和HⅡ/HⅢ(0.096～0.009)下降, HⅠ、HⅡ的PQ(3.21%～1.42%、58.1%～35.5%)也下降,并且HⅠ的PQ变化幅度小于HⅡ;水溶性有机质(WSOM)的色调系数(△logk)下降而HA则变化不大.以上结果说明,随石油污染程度增加,土壤HM的形成增强而HA形成减弱,对HA形成的影响主要表现为对稳结合态HA形成的抑制作用, WSOM分子结构趋于复杂而HA没有明显变化.     

鸟粪石结晶法去除垃圾渗滤液中NH_4~+-N的效果研究

研究了鸟粪石结晶法对经混凝预处理后的垃圾渗滤液中NH4+-N的去除效果,考察了不同影响因素对NH4+-N去除效果的影响,并进行了磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O,简称MAP)沉淀的表征及成分分析,并提出了反应后溶液中Mg2+、PO43-及MAP的回收利用办法。结果表明,反应的最佳条件为:pH8.5～9.5,Mg2+∶NH4+∶PO34-(摩尔比)=1.1∶1.0∶1.3,反应温度30℃,反应时间为25 min时,此时NH4+-N的去除率达94.70%;最佳沉淀剂投加组合为MgCl2.6 H2O与Na2HPO4·12H2O;pH为9.0时生成的沉淀符合典型MAP沉淀的晶体结构,生成的沉淀大部分为MAP,且没有氰化物、酚等有害物质的检出,而pH为10.5时生成的沉淀由许多疏松的微小沉淀颗粒组成,排列较杂乱,影响了沉淀的纯度。利用鸟粪石结晶法去除混凝预处理后的垃圾渗滤液中NH4+-N技术可行,经济效益合理,具有广阔的应用前景。