一步法La@MgFe2O4的制备及其吸附水中磷的性能

由于磷矿资源紧张及磷污染引起的水体富营养化,迫切需要回收水体中的磷酸盐.利用铁氧体复合材料吸附回收水中的磷,由于吸附容量较大以及利用外加磁场易于从水中分离而日益得到重视.本研究利用一步共沉淀法直接制备尖晶石型La@MgFe₂O₄复合材料,将La³⁺固定在MgFe₂O₄缺陷位点上,考察La@MgFe₂O₄的吸磷尤其是低温时的吸磷能力,并采用XRD/FTIR/XPS/VSM等技术对La@MgFe₂O₄进行表征.结果表明,La³⁺离子以La（OH）₃的形式负载在MgFe₂O₄晶界缺陷上,La³⁺的加入改变了MgFe₂O₄的结晶度和形貌,并大大提高了MgFe₂O₄的吸磷能力,其饱和磁化强度为14 emu·g^-1,在外加磁场条件下可以从水中磁分离.当pH值为6时,温度降为10℃其最大吸附容量与25℃时相比几乎无降低,约为143.156 mg·g^-1.动力学研究表明,La@MgFe₂O₄能在30 min内将低磷（10 mg·L^-1）浓度转化为极低磷.吸附机制研究表明,磷通过配体交换形成内球络合物被去除.La@MgFe₂O₄对磷酸盐具有高度选择吸附性,吸附剂解吸后可多次重复使用.将其应用于中国北方低温市政污水,投加吸附剂的浓度为1 g·L^-1,可在1 h内将磷酸盐浓度降低至0.5 mg·L^-1以下,表明La@MgFe₂O₄在寒冷地区也具有良好应用前景.     

浙江省香榧主产区土壤重金属空间异质性及其生态风险

香榧(Torreya grandis cv.Merrillii)是我国特有的一类经济树种.目前关于香榧的研究大都关注于果实的品质以及高产措施等,对香榧林地土壤重金属污染的研究鲜见报道.为探明其污染状况,选择位于浙江省会稽山脉附近的香榧集中种植区[诸暨、嵊州、柯桥和东阳四市(区)]作为研究对象,系统地采取了121个土壤样品(0～20 cm),对其中的13种重金属(As、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、V和Zn)进行分析.同时结合主成分分析方法构建最小数据集,筛选出能最大程度代表土壤重金属元素信息的6种元素(As、Cd、Cr、Cu、Ni和Zn),利用地统计学等空间分析方法研究筛选所得的6种重金属空间异质性并评价其潜在生态风险.结果表明,研究区重金属平均o(As)、ω(Cd)、ω(Cr)、ω(Ni)、ω(Cu)和ω(Zn)分别为14.23、0.14、49.08、27.05、28.20和109.93 mg·kg-1通过半方差理论模型拟合得出研究区土壤Cr、Ni和Zn具有强烈的空间自相关性,而Cd、Cu和As空间自相关性处在中等水平.克里格插值揭示了研究区土壤重金属的空间分布格局,东阳市ω(Cd)、ω(Cr)和ω(Ni)呈低值分布,而诸暨市局部地区存在ω(Cd)、ω(Cr)和ω(Ni)的高值分布,其中诸暨市、柯桥区和嵊州市Cd积累较多,As在研究区土壤中的局部积累最严重,高值主要分布在诸暨市的西部和嵊州市东部地区.单因子污染指数和内梅罗污染指数结果显示,研究区6种重金属均存在超标现象,呈现出不同程度的累积特征.诸暨市重金属的分布受早期铜矿开采以及长期过度施肥影响,其他地区重金属的积累情况主要是由香榧种植户不合理的施肥方式尤其是磷肥和有机肥的过度使用等集约经营措施造成.潜在生态风险评价结果表明,研究区整体处于轻度危害程度,其中以Cd的潜在风险最大.     

饮用水砂滤池中微生物对微量污染物的降解潜力与途径

砂滤池已广泛应用于饮用水处理中,已有研究证明砂滤池能有效降解部分微量污染物,但对其降解途径和降解微生物缺乏深入探讨.据此,本研究首先采集2个实际饮用水厂滤池中的石英砂和锰砂滤料,通过宏基因组分析了滤料对阿替洛尔、阿特拉津、磺胺嘧啶和卡马西平的降解基因和相关降解微生物.结果表明,锰砂滤池生丝微菌科和石英砂滤池中的假单胞菌属具有将阿特拉津转化为羟基阿特拉津的潜力;砂滤池含多种分泌阿替洛尔酰胺水解酶的微生物,具有将阿替洛尔转换为阿替洛尔酸的能力;在滤池中广泛存在单、双加氧酶和细胞色素P450,能将阿特拉津、磺胺嘧啶和卡马西平氧化.进一步通过培养实验验证了滤料对这4种微量污染物的降解途径.本研究最后对其它9个实际水厂砂滤池滤料的宏基因组分析发现所有砂滤池都含有丰富的酰胺水解酶、加氧酶和细胞色素P450,说明饮用水砂滤池都具有降解多种微量污染物的潜力.     

退化过程中翅碱蓬湿地营养元素变化特征研究

在双台子河口选取4块样地,分别代表恢复中、长势良好、退化严重的翅碱蓬湿地和裸露的光滩,于2009年6月、2009年9月、2010年4月(代表夏季,秋季,春季)分别采集表层土壤与植物样品。通过对翅碱蓬生物量、N、P、有机质含量及土壤N、P、有机质含量的测定,分析了翅碱蓬湿地退化过程中土壤及植物营养元素的变化规律。结果表明:春季各种类型翅碱蓬湿地土壤的有机质(分别为1.88%、1.89%、1.19%、1.13%)和总磷(分别为496.30、498.75、435.97、404.57 mg/kg)含量顺序为:长势良好≈光滩>退化中>恢复中,同该类型湿地的演替顺序一致,说明湿地的退化导致土壤C、P素大量损失。翅碱蓬湿地的退化引起翅碱蓬植株生长状态的变化,导致同一种湿地植物植株中N、P、有机质含量在不同退化类型湿地中的分布存在明显差异,说明湿地的退化,已经明显的影响到N、P、有机质的生物地球化学循环。     

新疆若羌县绿洲带地下水重金属来源解析及健康风险评价

为了解新疆若羌县地下水中重金属元素的污染程度及其来源并评价其对人类健康的危害.对采集的51组地下水样品中7种金属元素（As、Cd、Mn、Cu、Fe、Ni、和Pb）进行分析,运用多元统计分析和综合污染评价法了解7种元素的分布状况和污染特征,结合PMF源解析模型和健康风险评价模型分别揭示了若羌县地下水中金属元素的来源和健康风险.结果表明：(1)研究区地下水金属元素平均含量排序为：Fe>Ni>Mn>Cd>Cu>As>Pb,地下水中除Cu外,其他元素含量均值均高于地下水质量标准（GB/T 14848-2017）Ⅲ类水标准限值.(2)研究区地下水受到As、Cd、Mn、Fe和Ni的不同程度污染,其中Mn和Fe污染较为严重,呈面状分布,无Cu、Pb污染.(3)PMF源解析结果表明,As污染来源于矿物溶解;Cd和Ni污染受地质环境和农业活动的双重影响;Fe、Mn污染主要受自然因素影响;Pb、Cu主要来源为交通活动.(4)健康风险评价结果表明,饮用途径暴露的健康风险高于皮肤入渗途径且成人的健康风险高于儿童.非致癌健康风险（HI）主要由As、Cd和Ni经饮用途径引起.由...     

基于U-D分解卡尔曼滤波地下水污染源溯源辨识

采用基于U-D分解的卡尔曼滤波与非线性规划优化模型相结合,溯源辨识出地下水污染源的个数、位置与释放强度.基于一个假想例子,建立地下水污染质数值模拟模型,运用灵敏度分析筛选出对模型影响较大的参数作为模型中的随机变量.然后,应用基于U-D分解的卡尔曼滤波辨识出污染源的个数与位置.在此基础上建立辨识污染源释放强度的优化模型,应用克里格插值法建立地下水污染质运移数值模拟模型的替代模型,代替模拟模型,作为约束条件嵌入优化模型中,运用遗传算法求解优化模型辨识出地下水污染源源强.结果表明：采用基于U-D分解的卡尔曼滤波方法能够保证滤波的稳定性,有效识别出污染源的个数和位置;非线性规划优化模型,可以辨识出污染源释放强度.在优化模型的求解过程中,应用克里格方法建立模拟模型的替代模型嵌入优化模型,能在保证一定精度的情况下,大幅度减少计算负荷和计算时间.     

氯/氯胺和紫外顺序消毒对管网抗性基因的去除

为探究供水系统中氯/氯胺与低压紫外顺序消毒对抗生素抗性基因(ARGs)分布特征的影响,采用生物膜反应器模拟供水管网,对管网出水和生物膜进行60mJ/cm²低压紫外线(254nm)消毒,并利用高通量定量PCR技术检测模拟管网进、出水及生物膜内的典型ARGs和遗传原件(MGEs).结果表明,管网反应器运行150d,氯和氯胺管网出水ARGs总相对丰度分别为0.13和0.137,生物膜ARGs分别为2.45和0.277,表明供水管网中低剂量的氯或氯胺可有效降低水相和生物膜相中ARGs的相对丰度达90%,且氯胺消毒对生物膜中的ARGs控制作用更显著.氯和氯胺消毒后管网出水再经低压紫外线照射后,ARGs相对丰度分别为0.0682和0.0537,管网生物膜中ARGs的相对丰度分别为2.01和0.194.ARGs与MGEs间的相关性发生显著变化,转座子与strB和mepA的相关性增强,与ermX和tetM相关性减弱,而整合子与acrF、cmlA1-01、oprJ及tolC-01的相关性增强.研究表明,将紫外线消毒工艺设置在用水终端可以显著降低氯和氯胺管网水中ARGs丰度,但对管网生物膜中的ARGs影响较小.     

吐鲁番南盆地平原区地下水污染风险评价

地下水污染风险评价是地下水污染防治的有效工具,评价体系主要包括地下水污染源荷载评价、地下水脆弱性评价和地下水功能价值评价这3个部分.以吐鲁番南盆地平原区为例,利用调查数据和土地利用数据划分点源污染和面源污染,进行地下水污染源荷载评价;选取经典的DRASTIC模型进行地下水脆弱性评价;从水质和水量的角度进行地下水功能价值评价.利用GIS平台将3个评价结果加权叠加,生成地下水污染风险区划图.结果表明,研究区地下水污染风险整体较低.高风险和较高风险区域面积占研究区总面积的15.5%,主要分布在研究区的L1、 L2和L3处.L1主要受到高污染源荷载和高地下水脆弱性的影响;L2主要是由高地下水功能价值和以生活为主的面源污染共同作用的结果;以农业生产为主的面源污染和较高的地下水功能价值是L3区域地下水污染风险偏高的主要原因.地下水污染风险评价结果对决策者划定地下水污染防治区具有重要参考.     

Fe0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同降解酸性红B

以海藻酸钠为固定基质制备了Fe~0/海藻酸钙微球,探讨基于Fe~0/海藻酸钙微球对染料还原-Fenton氧化协同降解转化的特性及机制.通过FT-IR、SEM、BET、XPS等方法对材料进行了表征,考察了不同还原氧化体系、Fe~0/海藻酸钙微球投加量、溶液p H等因素对酸性红B(ARB)降解效果的影响,以及Fe~0/海藻酸钙微球还原-氧化过程中Fe~0的稳定性和海藻酸钙微球重复催化性能.结果表明,Fe~0/海藻酸钙微球的多级孔道结构对染料有一定的吸附作用.在Fe~0/海藻酸钙微球还原染料阶段中,Fe~0投加量为0. 24 g·L-1,溶液初始p H为2. 96时,180 min后ARB的色度去除率可达到96. 8%.在后续的Fenton氧化阶段,加入10. 75 mmol·L-1H2O2后,ARB色度去除率达到99%,矿化程度提高至64. 7%.与Fe~0/海藻酸钙微球还原体系和Fe3+/海藻酸钙微球Fenton氧化体系相比,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同体系能够实现ARB的有效脱色和矿化.由于海藻酸钙中羧基对Fe2+/Fe3+的配位作用,Fe离子从微球中转移到溶液中的量为微球中总铁量的3. 9%左右.由于Fe离子能够较好地固定在海藻酸钙微球中,在p H较高条件下,减少了Fe氢氧化物的生成,Fenton反应能够在较宽p H范围内进行,含有Fe2+/Fe3+的海藻酸钙微球表现出较好的重复催化氧化性能.因此,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同技术为染料废水的处理提供了一种较好的解决方案.     

西宁盆地总有机碳同位素记录的～39 Ma亚洲内陆急剧干旱事件

始新世亚洲内陆干旱环境演化(简称干旱化)的研究比较匮乏,驱动机制存在争议。位于青藏高原东北缘的西宁盆地含有连续的始新世地层沉积序列,是研究上述科学问题的理想材料。通过西宁盆地中央西宁东和水湾平行剖面(古地磁年代均为～ 43 Ma — ～ 35 Ma)详细的总有机碳同位素记录,对始新世的干旱生态环境变化进行了研究,结果显示:上述两个平行剖面总有机碳同位素平均值均在～39 Ma发生了急剧的～2.5‰变正(分别从-27.5‰和-28.4‰变正为-25.0‰和-26.0‰),结合盆地内耐旱植物麻黄属和白刺属孢粉的百分含量急剧升高,共同指示该时期的西宁盆地发生了急剧干旱化。副特提斯海退却导致的水汽输送的减少可能是驱动西宁盆地始新世干旱生态环境变化的主要原因,全球长期变冷可能起到了背景叠加作用。