南昌市土壤风沙尘PM2.5中水溶性离子分布特征及来源初探

为了解南昌市土壤风沙尘PM_(2.5)中水溶性离子的分布特征,利用颗粒物再悬浮采样器采集土壤风沙尘的PM_(2.5)样品,并采用离子色谱仪分析了9种水溶性离子的含量。结果表明,土壤风沙尘PM_(2.5)中9种水溶性离子的含量之和为11. 126±2. 703 mg/g,阳离子中平均含量最高的是Ca~(2+)(1. 684±0. 545 mg/g),阴离子中最高的是SO_4~(2-)(3. 568±1. 553 mg/g)。SO_4~(2-)、NO_3~-、Ca~(2+)和Cl~-是土壤尘PM_(2.5)中的主要离子组成,占总离子浓度的80. 60%。与其他城市对比,南昌市土壤风沙尘PM_(2.5)中离子基本处于较低水平。阴阳离子当量浓度比值为1. 26,表明土壤风沙尘的PM_(2.5)颗粒为弱酸性。空间插值分析表明南昌市西南部土壤尘PM_(2.5)中的离子含量分布相对较高,而东部及北部多处于较低水平。相关性分析表明Na~+、F~-和NH_4~+具有同源性,K~+与其他离子都不相关。NO_3~-/SO_4~(2-)的比值介于0. 26～0. 97间,整体上反映出固定源对土壤风沙尘PM_(2.5)的影响更显著。     

钙基膨润土辅助对堆肥及土壤Cu、Zn形态转化和白菜吸收的影响

通过好氧堆肥和盆栽试验,探究不同比例（0%、2.5%、5%、7.5%和10%）钙基膨润土（CB）辅助猪粪堆肥过程及盆栽土壤中Cu、Zn形态的变化,并分析CB对白菜生物量及吸收Cu、Zn的影响.结果表明,在所有处理的堆肥过程中,可交换态Cu、Zn的分布比例逐渐下降,而可氧化态和残渣态逐渐升高,与0% CB相比,2.5%~10% CB可使堆肥结束时生物可利用态（可交换态和可还原态）Cu、Zn的分布比例分别降低19.84%~48.90%和4.94%~16.39%,并以10% CB的效果最为显著.进而开展的盆栽试验显示,施用堆肥后,土壤有机质和EC显著升高,而pH有所下降;CB辅助堆肥能够促使土壤EC的降低及pH的升高,稳定土壤有机质.与纯土处理相比,施用堆肥可显著提升白菜的生物量,且10% CB处理中的生物量最大（6.51 g·盆^-1±0.34 g·盆^-1）.施用CB辅助堆肥后,种后土壤中生物可利用态Cu含量增加;但各处理中可交换态Zn含量分别降低38.91%、43.69%、46.02%、45.12%和54.65%.白菜在施用堆肥后Cu、Zn的吸收量显著降低,并且随着CB辅助比例的增加Zn的吸收量随之减少,而Cu的吸收量呈增加趋势.本研究表明,钙基膨润土能够降低堆肥过程中Cu、Zn活性,在堆肥施入土壤后仍对Zn有持续的固定作用,同时CB辅助堆肥可以提高白菜的生物量,减少重金属Zn在白菜中的累积,并以10% CB的效果最为显著.     

逆电渗析反应器阴、阳极联合降解酸性橙Ⅱ实验研究

通过对由溶液浓差能驱动的逆电渗析(RED)反应器阴、阳极联合降解酸性橙Ⅱ模拟废水串、并联两种流程的实验研究,结果发现:在膜电势作用下,有机废水流经RED反应器阴、阳极时会生成两种强氧化剂—次氯酸(HClO)和过氧化氢(H_2O_2),在强氧化剂的作用下废水中有机物会发生氧化降解.在通过正交实验方法获得的最佳操作条件下,对1 L浓度为150 mg·L~(-1)酸性橙Ⅱ模拟废水进行20 min的降解实验.3次实验结果表明,串、并联流程的酸性橙Ⅱ平均降解率分别为59.26%和87.93%,平均脱色率分别为57.08%和86.87%,均低于RED阴、阳极独立降解时的降解率和脱色率.原因在于:在联合降解条件下反应器阴、阳极之间的产物会相互干扰,使得废水中有机物降解率降低.但降解过程中循环废水的pH值可以保持稳定.     

城市生态系统污染氮足迹与灰水足迹综合评价

水足迹和氮足迹指标的运用可定量分析人类水资源与氮元素消费对环境造成的影响,但联合双足迹指标评价城市发展对环境造成的多重负效应的研究尚缺.基于污染氮足迹及灰水足迹理论与内涵,以城市化程度较高的深圳市为例,分别对其城市污染氮足迹及灰水足迹进行核算与评价,综合评估城市快速发展导致的氮污染与水污染潜在风险的耦合关系.结果表明:2005—2015年深圳城市污染氮足迹呈波动下降趋势,年均约3万t.水体活性氮流失为主要的城市污染氮足迹来源.同时,深圳城市灰水足迹却呈波动上升趋势,年均约15亿m~3,生活灰水足迹为城市灰水足迹主要构成部分,也是城市剩余灰水足迹的主要来源.研究期间,城市污染氮足迹与灰水足迹呈协同变化趋势,但2012年后两者出现"脱耦"情况.城市污水处理能力与再生水利用率为影响未来深圳城市灰水足迹增加的主要因素,优先快速提高城市生活污水再生利用率和全面提高城市污水脱氮率,可应对城市发展过程水资源与氮元素利用带来的环境风险.     

1株Arthrobacter arilaitensis菌的耐冷异养硝化和好氧反硝化作用

分别采用高浓度的铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、有机氮模拟废水和铵态氮与硝态氮、铵态氮与亚硝态氮混合模拟废水,研究耐冷反硝化细菌Arthrobacter arilaitensis Y-10的异养硝化、好氧反硝化以及同时硝化和反硝化能力,通过测定Y-10菌株在整个脱氮过程中的D600值,分析细菌生长与生物脱氮之间的联系.结果表明,耐冷菌株Arthrobacter arilaitensis Y-10具有很强的硝化和反硝化能力,15℃条件下,4 d内分别可将铵态氮由208.43 mg·L~(-1)降至72.92 mg·L~(-1),去除率65.0%;硝态氮由201.16mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%;亚硝态氮由194.33 mg·L~(-1)降至75.43 mg·L~(-1),去除率为61.2%.该菌只在含硝态氮的模拟废水中才会产生亚硝态氮积累;此外,在混合模拟废水中,以去除铵态氮为主.总之,Arthrobacter arilaitensis Y-10能在15℃条件下有效进行异养硝化和好氧反硝化作用,在不同无机氮混合模拟废水中对铵态氮的去除率高达80.0%以上.     

密云水库水源地保护区水体叶绿素a含量与营养物质浓度关系

在密云水库水源地保护区内选择3个典型水库,分析水体营养物质浓度对叶绿素a(Chl-a)含量的影响,并利用水体营养物质浓度计算叶绿素a含量。结果表明:总磷浓度(C_(TP))与叶绿素a浓度之间呈极显著正相关;高锰酸钾盐指数(C_(COD))和总氮浓度均与Chl-a之间呈正相关,但相关程度有所降低。在此基础上,提出了利用C_(TP)计算Chl-a的单变量方程和利用C_(TP)和C_(COD)计算Chl-a的双变量方程,其中双变量方程计算效果略优。对于水深较浅的草型水库,可利用C_(TP)和C_(COD)计算Chl-a。     

南淝河水-沉积物中重金属的分布规律、环境评价与溯源研究

系统分析了南淝河丰水期和枯水期表层水及沉积物中As、Cd、Cr、Cu和Pb的含量,结果表明:Cd污染最为严重,表层水中Cd含量属于劣Ⅴ类地表水标准,沉积物中Cd含量超过合肥市土壤背景值,最高值达到背景值的7.5倍;单因子水质指数法评价结果显示Cd未达到水体功能区目标,其余元素基本达到了水体功能区目标,地累积指数评价结果表明各采样点污染程度在无污染到轻度污染之间,潜在生态风险指数评价结果显示各采样点均属于中度生态危害水平,3种评价结果均显示Cd是主要污染因子。主成分分析结果表明南淝河沉积物中不同时期重金属污染来源存在一定差异性和多样性。     

微孔模拟物Stöber二氧化硅与有机质相互作用的实验研究

地球环境中普遍存在的纳米孔与有机质的相互作用对资源和环境领域许多重要科学问题(如有机质的吸附与保存、油气的赋存与采收以及二氧化碳的地质封存等)起着关键作用。然而,目前关于纳米孔特别是微孔(<2 nm)与有机质作用的系统研究还比较少。本文选择实验室合成的Stber二氧化硅作为模拟矿物微孔,采用热红联用技术(TG/DSC-FTIR)来研究其与系列有机溶剂(乙醇、正丙醇、正丁醇、正庚醇)作用后的热化学性质。结果表明,乙醇和正丙醇较易进入Stber二氧化硅微孔(孔径0.8 nm)。在NH_3催化作用下,醇与孔内外硅羟基发生烷氧基化作用,孔外烷氧基的脱除温度随着溶剂碳链增加而降低,放热效应逐渐增强;相反,孔内烷氧基的脱除温度随碳链增加而增加,放热效应逐渐减弱。在无NH_3存在条件下,由于烷氧基化作用减弱,乙醇与正丙醇能在孔内游离存在,孔内烷氧基的脱除温度随溶剂碳链增加呈下降趋势。Stber二氧化硅的微孔结构直接影响了醇类有机质在不同气氛下的热解行为,甲烷、乙烯、丙醛等分子的逸出也为纳米孔隙结构束缚下的有机质的深部热行为提供了参考。     

碱性固体对污泥的调质堆肥影响及产品对土壤的改良潜力

为了科学评判不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响及其有机肥对贫瘠土壤的改良潜力,通过用质量分数为10%的秸秆(干)炭、硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质对污泥和锯末混合物料进行了调质,运用好氧堆肥的方式研究了不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响,并用小青菜盆栽试验法探讨了有机肥对贫瘠土壤的改良潜力.结果表明,污泥经外源碱性固体调质后,可以延长高温期的时间,促进堆肥物料的热灭活无害化;秸秆炭和硬木炭调质能显著促进有机质矿化,达21.65%和18.16%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高最终逐渐稳定在6.78~7.33之间,但粉煤灰和石灰调质会使得堆肥初期pH较高;碱性固体调质有利于降低堆肥产品的水溶性盐分含量,至堆肥结束各处理EC均低于3 000μS·cm-1;污泥经过调质后,堆肥的总氮含量逐渐增加,但粉煤灰和石灰调质会导致堆肥初期存在一定的氮素损失,而秸秆炭和硬木炭调质可以减少堆肥初期氮素损失;各调质处理中NH+4-N含量先增加后降低,NO_3~--N均呈现出逐渐增加的趋势,秸秆炭和硬木炭调质可以促进污泥NO_3~--N的转化,而石灰和粉煤灰调质则对NO_3~--N的转化和种子发芽产生一定的抑制作用,但均不会影响堆肥的腐熟;贫瘠土壤经过调质堆肥改良后,土壤有机质和NPK含量显著增加,小青菜生物量增加显著;与未调质堆肥相比,虽然调质后的堆肥对小青菜Cu、Zn的吸收具有一定的抑制作用,但相比于原贫瘠土壤而言,本研究获得的各种堆肥仍能促进小青菜对微量元素Cu、Zn的吸收.研究表明,相比于硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质,秸秆炭更适合于污泥堆肥调质,其堆肥产品具有较好的贫瘠土壤改良潜力.     

高应力大变形软岩巷道“三壳”围岩控制机理及应用

为解决土城煤矿14运输上山软岩巷道变形量大、锚杆索失效严重等技术难题,通过现场调研、室内试验、理论分析、数值模拟及工业性试验等方法,揭示了围岩变形特征以及巷道失稳破坏机理,提出了“三壳”围岩控制理论。基于以上研究,设计了“锚杆锚索+灌浆+钢管混凝土支架”的复合支护方案,建立了基于“三壳”围岩控制理论的“三壳”支护结构体力学模型,计算出设计方案的极限承载能力为2.54 MPa,随后采用 FLAC3D数值模拟软件对设计方案进行模拟分析,验证了方案合理性。最后,该复合支护得到成功运用,现场监测结果表明:巷道顶底板以及两帮变形量均低于100 mm,巷道未发生明显变形,支护效果良好。