流化床-固定床一体化反应器处理模拟生活污水的性能研究

为了达到高效、低能耗处理分散性生活污水的目的,研制了无污泥回流和无沉淀池的流化床固定床一体化反应器。使用该反应器对模拟生活污水的处理结果表明,在水力停留时间为12 h的条件下,当进水温度为25～28℃,污染物COD、NH₃-N、TN、TP和SS的浓度分别为350～450、26.4～36.9、27.0～38.5、1.7～2.6和267～345 mg/L时,相应的处理水中污染物去除率分别达到了95.7%、97.0%、51.4%、63.5%和93.9%。出水中各指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级排放标准。     

诺氟沙星降解菌NOR-36的分离筛选及降解特性研究

利用微生物分离筛选技术从医药厂废水池活性污泥中分离得到一株可以以哌嗪为一级基质共代谢降解诺氟沙星的菌株.经生理生化鉴定和16S rDNA基因序列同源性分析,将此菌株初步鉴定为山羊葡萄球菌(Staphylococcus caprae),命名为NOR-36.当菌株NOR-36在温度为30℃、pH 7.0、诺氟沙星起始浓度为5 mg·L~(-1),哌嗪与诺氟沙星浓度比为5∶1时培养10 d降解率可达92.6%.而在相同的实验条件下,不加一级基质的空白实验中诺氟沙星的降解率最高仅为8.5%.可知菌株NOR-36以哌嗪为一级基质对诺氟沙星进行共代谢生物降解,其对诺氟沙星的降解率显著提高.采用高效液相色谱-质谱联用仪分析确定菌株降解诺氟沙星的过程中产生3种主要的中间代谢产物,分子式分别为:C_(16)H_(18)FN_3O_4(产物1)、C_(14)H_(16)FN_3O_3(产物2)、C_(12)H_(11)FN_2O_3(产物3).分析中间产物结构可知:NOR-36首先在共代谢关键酶作用下使诺氟沙星哌嗪环上碳氮键断裂,并且中间位置碳原子被氧原子氧化,加氧形成羰基,得到产物1;之后产物1继续被氧化,碳氮键继续断裂,—COCH_3基团被去除生成产物2,最后产物2经氧化后,—CH_2CH_2NH_2基团被去除,最终得到产物3.     

兰州地区16种多环芳烃的长距离迁移潜力和总持久性模拟研究

使用TaPL3模型对兰州地区16种PAHs通过大气和水体的长距离迁移潜力(LRTP)和总持久性(Pov)进行了模拟研究,比较了不同环数多环芳烃(PAHs)的特征迁移距离(CTD)和Pov的大小,对两者的关系进行了分析讨论,并以BaP为例对关键参数进行了灵敏度分析.研究结果表明,16种PAHs在兰州地区通过大气的特征迁移距离(CTDAir)在18.9km(BghiP)和734.9km(PYR)之间,总持久性(PovAir)在0.41d(ACE)和1304.76d(BaP)之间;通过水体的特征迁移距离(CTDWater)在511.1km(NAP)和34472.6km(BghiP)之间,PovWater在5.35d(NAP)和4156.59d(BghiP)之间.16种PAHs中,芘在空气中的LRTP最大,苯并[ghi]芘在水中的LRTP最大.中、高环数PAHs的PovAir和PovWater要比低环数PAHs高.此外,CTD和Pov没有表现出直接的关系.与国外的同类研究相比,BaP在兰州地区的CTDAir明显偏低.     

河岸带表层土壤的铁氨氧化(Feammox)脱氮机制的探究

厌氧氨氧化耦合三价铁还原（称为铁氨氧化）是最近发现的一种新的氮循环路径.然而,很少有研究报道河岸带的氮素铁氨氧化路径.本研究采用同位素示踪技术和高通量测序技术,证明了铁氨氧化在河岸带表层土壤（0~20 cm）的存在.结果表明,铁氨氧化过程能够在河岸带4个不同土壤层（A：0~5 cm,B：5~10 cm,C：10~15 cm,D：15~20 cm）发生,铁氨氧化的速率范围介于0.25~0.29 mg·（kg·d）^-1之间,其中B土壤层铁氨氧化速率显著高于其它土层（P<0.05）.此外,铁还原菌与铁氨氧化密切相关,地杆菌属（Geobacter）和厌氧黏细菌（Anaeromyxobacter）作为铁还原菌在4个土壤层均被检出.在B土壤层中,铁还原菌（Anaeromyxobacter和Geobacter）的丰度显著高于其它土壤层（P<0.05）.总之,厌氧氨氧化耦合三价铁还原共同发生表明铁氨氧化是河岸带氮素去除的一条重要路径.     

洞庭湖湿地退田还湖的生态经济效益研究

洞庭湖湿地生态服务功能退化制约了湖区经济的可持续发展。“退田还湖”是恢复湿地生态服务功能价值的主要手段;以洞庭湖退田还湖区湿地恢复为例,综合运用资源经济学、生态经济学的理论和方法,评估了退田还湖区湿地恢复后的生态服务功能价值量,得出了退田还湖后所产生的生态经济效益。只有恢复洞庭湖区湿地生态环境,保护好洞庭湖区湿地资源,才能实现洞庭湖区湿地资源的可持续利用,保证湖区经济的可持续发展。     

微生物燃料电池处理苯酚废水运行条件研究

以传统厌氧消化(conventional anaerobic digestion,CAD)作对照,研究不同温度、底物浓度、盐桥管径以及有无接种微生物对微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)处理苯酚废水性能的影响.实验结果表明,MFC技术可以在获得电能的同时,强化有机废水的生物处理过程,MFC能够在较低温度(15℃)下运行.当苯酚初始浓度为0.15g·L-1,随着温度(15℃、25℃、35℃)的增加,苯酚的降解效率和MFC的产电性能也随着提高;MFC具有耐有机负荷冲击能力,即使在高负荷苯酚初始浓度3.5g·L-1条件下,去除率达60%;盐桥孔径并不与苯酚去除效率、电压、功率密度成正比关系.MFC在适合的管径条件下可以高效去除苯酚的同时,能有较高的产电效率;MFC的阳极反应需要微生物的催化.     

河西走廊及兰州地区典型有机氯农药的大气残留及时空分布特征

利用PUF大气被动采样器对河西走廊及兰州地区进行了为期1 a,分4个季度的大气样品采集,应用HP6890ⅡGC-ECD对大气中典型有机氯农药六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)的含量进行了分析.研究结果表明,河西走廊和兰州地区大气中ΣHCHs(α-HCH+β-HCH+γ-HCH+δ-HCH)和ΣDDTs(p,p’-DDT+o,p’-DDT+p,p’-DDE+p,p’-DDD)的平均浓度分别为86.22 pg.m-3和34.06 pg.m-3,研究区ΣHCHs和ΣDDTs的背景浓度平均为54.41 pg.m-3和21.56 pg.m-3,同国内外其它地区相比,污染处于相对较低的水平.总体而言,ΣHCHs和ΣDDTs均表现出秋季浓度相对较高(均值分别为127.4pg.m-3和47.06 pg.m-3)的季节特征,酒泉、安西、张掖三地的HCHs和DDTs污染水平较高,推测与这3个地区的耕地面积和历史使用量较大有关.源解析表明,研究区内的HCHs主要来源于禁用前的历史残留以及林丹的使用,DDTs来源于工业DDTs的近期使用,部分地区如酒泉和安西可能存在三氯杀螨醇的使用.河西走廊和兰州地区人群通过呼吸途径对HCHs和DDTs的暴露水平较低.     

伊乐藻-高效脱氮微生物协同作用对污染水体氮素脱除机制的影响

在入贡湖河道亲水河采集上覆水、伊乐藻及底泥柱芯样品进行室内实验,探究伊乐藻与固定化高效脱氮微生物协同作用下脱除铵态氮的机制,以及对污染水体的生态修复效果.运用~(15)N同位素配对技术及高通量测序技术,研究了4个不同处理组中NH_4~+的转化机制,其中,处理组A:裸泥组,处理组B:固定化高效脱氮微生物,处理组C:伊乐藻,处理组D:固定化高效脱氮微生物+伊乐藻.结果表明,氮素脱除主要有底泥存储、伊乐藻吸收及微生物过程(反硝化和厌氧氨氧化)这3种途径.在添加沉水植物伊乐藻的处理组C和D中,伊乐藻对~(15)NH_4~+吸收率分别为25.44%和19.79%.不同处理组中底泥对~(15)NH_4~+存储率分别为7.94%、5.52%、6.47%和4.86%,微生物过程以气体形式释放的~(15)NH_4~+分别为16.06%、28.86%、16.93%和33.09%.反硝化和厌氧氨氧化是产生含氮素气体的主要过程,对于处理组D,脱氮微生物丰度和多样性均得到不同程度的提升.4个不同处理组对~(15)NH_4~+的总去除率分别为24%、34.38%、48.84%和57.74%,伊乐藻与高效脱氮微生物联用技术(EINCB)的应用,可以提高水体氮素的脱除速率,促进污染水体的净化.     

长江源区降水氢氧稳定同位素特征及水汽来源

基于长江源区冬克玛底流域2014年5～10月连续采集的73个降水同位素数据,结合相关气象资料,分析了降水中δD、δ~(18)O及氘盈余(d-excess)变化特征,讨论了δ~(18)O与气温、降水量的关系,利用HYSPLIT模型追踪流域降水的水汽来源并估算不同水汽来源对降水量的贡献比例.结果表明:研究区降水中δ~(18)O和δD变化范围分别为-26.5‰～1.9‰和-195.2‰～34.0‰,且δ~(18)O和δD值随时间变化波动较大,与不同来源水汽输送有直接的关系;区域降水线的斜率和截距均大于全球大气降水线,与青藏高原北侧地区的降水线相近;不同降水类型中的δ~(18)O和δD的关系差异显著,主要与水汽来源和形成降水时的气象条件有关;由于受局地蒸发水汽及水汽输送过程影响,流域大气降水d-excess值整体上相对偏大;研究区的降水同位素存在显著的降水量效应,但不存在温度效应,表明降水量对大气降水中稳定同位素含量的控制作用更强;水汽来源轨迹表明,研究区大气降水水汽来源主要有西南季风携带的海洋性水汽、局地蒸发水汽及西风输送水汽,对降水量的贡献比例分别为43%、36%和21%.该研究结果有助于进一步了解长江源头区冬克玛底流域的大气环流特征及水循环过程.     

有毒蓝藻及藻毒素生物降解的初步研究

采用序批式生物膜反应器,对有毒藻类viridis及藻毒素RR、YR和LR进行了生物降解试验研究。结果表明,好氧生物处理对供试有毒蓝藻及其藻毒素的降解远比缺氧生物处理工艺有效。同时,显微镜观察结果表明,好氧条件下,草履虫对有毒藻类和藻毒素降解起重要作用。研究成果提供了一种有效的富营养化水的生物处理方法,也有助于进一步阐明其处理机理。