新型生物电Fenton法降解偶氮染料：铁复合碳毡阴极研究

传统电Fenton反应通过电化学方法产生H2O2,需外加电源,能耗大,成本高。基于MFC持续产电并可驱动阴极电Fenton系统运行的特点,本研究以铁复合碳毡为阴极电极,构建了微生物燃料电池驱动的生物电Fenton系统,探讨了铁复合碳毡及阴极pH对偶氮染料(金橙I号)脱色的影响。结果发现,铁复合碳毡脱色效果均好于普通碳毡。当pH为3时,4 h后Fe@Fe2O3/CF阴极脱色率达91.7%,明显高于α-FeOOH/CF和FeAlSi/CF的83.4%和69.9%。扫描电镜发现,Fe@Fe2O3以微粒状结构附着于碳毡表面,比表面积增大,可能是Fe@Fe2O3/CF脱色性能改善的主要原因。研究表明,低pH有利于生物电Fenton反应的进行。当pH由3.0提高至5.0时,Fe@Fe2O3/CF阴极脱色率降低至47.1%。阴极室染料脱色与阳极室废水TOC削减呈线性相关,说明阳极生物氧化是驱动阴极生物电Fenton反应的原动力。本研究提供了一种能自我维持、无需外源电力的生物电Fenton系统,为印染废水脱色提供了崭新的途径。     

Factors controlling N-nitrosodimethylamine (NDMA) formation from dissolved organic matter

The formation of cancinogenic nitrosamines, esp. N-nitrosodimethylamine (NDMA) in water and wastewater treatment plants has drawn much attention in recent years. Dissolved organic matter from the transported Luan River water as water source of Tianjin was fractionated with different XAD resins and a series of ultra-filtration membranes with molecular weight (MW) cut-offs of 5k Da, 3k Da, and 1k Da, respectively. The NDMA yields from the raw water and each fraction were measured to investigate their role in NDMAyield. Results indicated that the hydrophilic fraction had a higher NDMA yield than those of hydrophobic fraction and transphilic fraction. The fraction with MW below 1k Da had a higher NDMAyield than that with larger MW. NDMA formation increased as the dissolved organic carbon (DOC) to dissolved organic nitrogen (DON) ratio decreased, which indicated that DON might serve as the real important precursor for NDMA. The correlation between NDMA yield and specific ultraviolet absorbance at 254 nm (SUVA₂₅₄) suggested that the latter might not represent the specific precursors for NDMA in the water. Besides the water quality, the influences of pH, disinfectant dosage, and disinfection contact time on the formation of NDMA were also examined. These results will help water treatment plants establish measures to control this harmful disinfection by-product.     

酸性河流中浮游动物群落分析

为研究浮游动物对广东大宝山矿区外排酸性废水的响应,以评估周边及下游水域的水生态环境现状,于2010年9月采样调查了广东大宝山矿区周边河流的浮游动物状况,对比分析了受矿山酸性废水影响严重的水域与影响较小的水域浮游动物的种类组成、丰度、生物多样性指数及均匀度等指标差异,并探讨了浮游动物群落与环境因子之间的关系.结果表明,检出的46种浮游动物中轮虫类种类最多,有24种,枝角类和桡足类分别为10种和9种,原生动物仅有3种.其中受污染较为严重的受损组(S1~S3)几乎未发现浮游动物,臂尾轮虫和异尾轮虫在相对受污染影响较小的恢复组(S4~S7)占有较大优势.调查得到的浮游动物最大丰度及生物量分别为378.26 ind./L和1.990 1 mg/L.相关分析表明,pH、总氮、氨氮、高锰酸盐指数(CODMn)、硅酸盐及重金属铅和铬等环境因子对浮游动物群落分布影响显著.     

生物炭吸附有机污染物的研究进展

生物炭(biochar)是指生物质在缺氧条件下热裂解产生的一种产物.由于其精致的孔隙结构和独特的表面化学性质,对环境介质中的有机污染物有超强的吸附能力,进而影响污染物的迁移与归宿.近年来生物炭对有机污染物的吸附特性及机理研究已成为环境科学领域的研究热点之一.本文从生物炭的典型性状、吸附有机污染物的机理、影响因素以及对土壤中有机污染物生物可给性的影响等方面进行了综述,并提出生物炭吸附有机污染物未来的研究方向.     

碳酸盐岩山地土壤施用有机肥的溶蚀作用探讨

选择碳酸盐岩山地常见耕植、未耕植土层,通过概化制作为系列模拟柱试验土层,按当地正常施肥方法,向土层定量施入有机肥并浇灌及控制其它相关条件变化,再定期观测预埋土层不同深度碳酸岩石片的溶蚀量和土层其它指标的变化,作了施用有机肥的土中碳酸岩石溶蚀变化研究。结果揭示,在未耕植红黏土表层施用有机肥,大大减弱了土中碳酸岩石的溶蚀作用,且减弱程度随土深加大而降低。但对其下伏碱性岩粉层而言,施肥又引起了溶蚀量的微小增加变化;另在耕植土表层施用有机肥,对其土中碳酸岩石的溶蚀作用改变不大,且无论施肥与否溶蚀作用随土深加大又略显增大变化。而其下部红黏土中碳酸岩石的溶蚀量要远大于耕植土中的溶蚀量,并受施肥的影响较小。表明,农业施肥对未耕植土土中包被、包裹的碳酸岩石溶蚀影响较大,对下伏碱性岩粉层的层中、层下碳酸岩石的溶蚀影响较小。同时,施肥对耕植土土中、土下碳酸岩石的溶蚀影响不大。人类可采取禁令开垦较薄土层措施,来有效规避耕作施肥对土中碳酸岩石溶蚀作用的抑制,减少反石漠化的不利因素。此将为丰富碳酸盐岩山地成土演化理论和石漠化灾害的防治提供依据。     

缓释氮肥对菊芋生长季土壤CH4和N2O排放的影响

设置尿素+硝化抑制剂(U+DCD)、尿素+脲酶抑制剂(U+HQ)、脲甲醛(UF)、钙镁磷肥包膜尿素(CM-CU)、树脂包膜尿素(PCU)、硫包尿素(SCU)6种缓释氮肥处理以及普通尿素(U)处理,在江苏大丰进行小区试验,采用静态箱-气相色谱法同步观测沿海滩涂能源植物——菊芋(Helianthus tuberosus)生长季土壤的CH4和N2O排放通量及其减排潜力。结果表明,在2010年整个菊芋生长季,U、PCU、UF、SCU、CMCU、U+HQ和U+DCD处理土壤CH4排放总量依次为1.25、0.59、0.43、0.27、0.25、0.26和-0.21 kg.hm-2。与普通尿素处理相比,除U+DCD处理外,其余施用缓释氮肥处理可使CH4排放量减少53%～80%。生长季PCU、SCU、CMCU、U、UF、U+HQ和U+DCD处理的N2O排放总量分别为2.94、2.44、2.27、2.24、1.77、1.47和1.34 kg.hm-2。与普通尿素处理相比,施用化学型缓释氮肥(U+DCD、U+HQ和UF处理)使N2O排放量减少21%～40%,而施用物理型缓释氮肥(CM-CU、PCU和SCU处理)则使N2O排放量增加1%～31%。从全球增温潜势看,各化学型缓释氮肥处理均表现出显著的减排效果。     

共培养条件下菖蒲和铜绿微囊藻之间的化感作用

采用共生培养方法研究菖蒲(Acorus calamus)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)之间的化感作用.结果表明,初始密度为1.0×107ind mL-1的铜绿微囊藻与20 g L-1菖蒲共生培养时,菖蒲对铜绿微囊藻在一定程度上产生了化感抑制,但是铜绿微囊藻的生长作用占优势,d 20抑制率仅为16%.而在培养过程中,菖蒲叶绿素a含量逐渐减少,d20叶绿素a含量仅为对照组的27%;超氧化物歧化酶(SOD)活性在d 12开始明显降低,d 20仅为对照组的46%;丙二醛(MDA)含量呈现逐渐增加趋势,d 20为对照组的172%;而生物量仅为对照组的62%.研究表明高密度铜绿微囊藻可以诱导菖蒲产生氧化胁迫,引起细胞结构严重损伤,从而强烈抑制菖蒲的生长.     

1975年以来黑河中游地区土地利用／覆被变化时空演变

以西北干旱区重要的内陆河——黑河中游地区为研究区域,采用1975、1987、1992、2001和2010年遥感影像为基础数据,选取土地利用变化幅度、动态度和土地利用强度指数3个指标,并结合转移矩阵,采用相关性分析和主成分分析方法,对该地区近35a来的土地利用／覆被变化及其驱动力进行综合分析。结果表明,1975--2010年,研究区耕地和城乡居民工矿用地所占比例持续上升,分别由14．14％和1．52％增加到19．74％和1．98％;草地和水域面积则分别减少3．87×10^4和0．41×10^4hm2。各土地利用类型中以耕地的土地利用变化强度指数最高,达0．1604％,草地次之。研究区土地利用类型间主要转移方向为：草地转化为耕地和未利用地,未利用地转化为耕地和草地,林地与草地问相互转化。导致黑河中游地区土地利用发生上述变化的主要驱动力为社会经济因素。     

非常规突发事件应急决策方法研究

为深入研究非常规突发事件应急决策方法,提高对非常规突发事件的应对能力,调查研究基于应急预案、范例推理和智能规划等3种非常规突发事件的应急决策方法,对比分析这3种方法的特点。研究发现:这3种方法都可以在一定程度上为非常规突发事件提供辅助决策,但是基于智能规划的应急决策方法更适于非常规突发事件复杂的决策环境,有较大发展潜力。然后针对该方法,提出一些需要深入研究的开放性课题。     

杏子河沉积物中石油污染物释放实验研究

以延安市安塞县境内杏子河中游主河道水体沉积物为研究对象,研究石油类污染物对上覆水体的二次污染规律。研究表明,在实验条件下,沉积物中石油污染物达到释放平衡的时间为16~18 d,上覆水体二次污染的质量浓度分别达到2.8 mg/L和3.5 mg/L;通过释放前后沉积物的石油含量对比发现,沉积物表层10 cm厚度对水体的污染贡献最大,是造成水体二次污染的主要源头。根据沉积物组分分析,杏子河沉积物中共检测出11种烷烃,7种多环芳烃。通过释放前后峰面积比较发现,碳原子数在12和17之间的烷烃容易进入水体,成为杏子河石油污染物的主要组成部分。另外,杏子河多环芳烃污染的主要组份是苊、芴、异丙基萘、菲、蒽、苯并[a]芘。