北方滨海人工湿地水生生物群落重建效果评估——以天津临港湿地二期生态重建工程为例

为准确评估滨海人工湿地生态重建成效,科学指导工程改进方案,以重建近1年的天津临港湿地二期生态重建工程为例,通过调查重建前(2020年)和重建后(2021年)湿地水生生物群落组成变化,评价湿地生物群落重建效果。结果表明：经过近1年的生态重建,鱼类群落和底栖动物群落均得到不同程度恢复;鱼类的种类由重建前的未检出增加到10种,除泥鳅、梭鱼等增殖先锋物种未得以恢复外,其他增殖鱼类均长势良好;随着物理生境改善和先锋物种的直接投加,底栖动物数量由重建前的11种提高到重建后的28种,生物多样性明显提高;在类群组成上,底栖动物群落以自然恢复的摇蚊幼虫为主,人工投放的大型底栖物种恢复进程相对缓慢;鱼类增殖放流加剧了对浮游动物的捕食压力,造成浮游动物生物量降低和个体减小,进而导致浮游植物群落的快速响应和结构变化。基于上述研究结果,提出了水生生物群落重建优化调控建议。本研究成果可为北方滨海人工湿地重建提供借鉴。     

不同阳离子和碳氮比对反硝化性能及亚硝酸盐氮积累的影响

在序批式反应器(SBR)中,采用乙酸钠为碳源,通过硝酸钠和硝酸钙的交替投加、微量元素的投加以及碳氮比(COD/NO₃⁻-N)的改变,探究了不同控制条件对反硝化性能及NO₂⁻-N积累的影响,并分析了反应器中微生物种群演替特征。结果表明,在以乙酸钠为碳源的SBR中,Ca²⁺浓度过高会抑制反硝化。以NaNO₃为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率维持在50%左右;相同条件下,以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率仅有20%。反应器中补充适量磷元素后,硝酸盐氮还原率提高至62%,同时有少量的亚硝酸盐氮积累。当C/N比提高为4后,硝酸盐氮还原率大于98%,长期运行下亚硝酸盐氮积累率平均为83.8%。高通量测序分析结果表明,变形菌门和拟杆菌门在系统中占主导地位。NO₂⁻-N积累的关键功能菌属是Thauera菌属,其最高占比为17.25%。以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,Thauera菌属占比仅为0.14%。以上研究结果为短程反硝化的快速启动和稳定运行提供参考。     

锰掺杂硫化锌量子点LED蓝光灯光催化还原六价铬

通过共沉淀法合成了锰掺杂硫化锌量子点(ZnS∶Mn QDs),该催化剂可在450 nm LED蓝光灯下光催化还原Cr(Ⅵ)。采用TEM、XRD、PL分别对ZnS∶Mn QDs的形貌、物相和发光特性进行了表征,结果表明：ZnS∶Mn QDs的尺寸小于10 nm;Mn掺杂没有改变ZnS的晶体结构;ZnS在掺杂Mn后,可在598 nm处产生橘黄色荧光。UV-vis表征结果显示,与纯ZnS相比,ZnS∶Mn QDs具有更强的光吸收能力。考察了不同因素对光催化效果的影响。结果表明,Mn掺杂浓度3%较为合适,酸性pH有利于光催化反应。当Cr(Ⅵ)浓度为25 mg·L⁻¹,pH为5.8时,光催化25 min后Cr(Ⅵ)去除率为99%。与其他光催化剂还原Cr(Ⅵ)相比,ZnS: Mn QDs使用低能耗LED灯作为光源,催化速率高,且能够吸附还原产物Cr(Ⅲ)。探究了光催化机理,发现在450 nm光激发下,Mn²⁺自身能级⁴T₁→⁶A₁发生跃迁产生光生电子,Cr(Ⅵ)捕获光生电子被还原,价带上余留的空穴参与水的氧化。结合表征结果,ZnS可通过掺杂Mn离子改善光吸收能力提高光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。     

PAN基双氰胺甲醛絮凝剂的制备及对染料废水的脱色性能

针对双氰胺甲醛(DDF)在对阴离子染料废水絮凝脱色中形成的絮体数量少、体积小,导致沉降性差、废水出水浊度较高的问题,以聚丙烯腈纤维(PAN)为基体接枝DDF,增大其分子质量,制得阳离子有机高分子絮凝剂PAN-DDF,黏度法测得其分子质量为1 086 718 Da,聚合度为4 347。考察了PAN-DDF投加量、沉淀时间、pH、温度对单一组分和混合组分下刚果红、酸性兰9、活性嫩黄K-6G3种染料絮凝脱色效果的影响,并使用扫描电镜和红外光谱对其表征。结果表明：在30 ℃下,在200 mL染料浓度为20 mg·L⁻¹,pH=10的模拟废水中投加20 mg PAN-DDF,沉淀30 min,脱色效果最佳。其对单一组分的刚果红、酸性兰9、活性嫩黄K-6G的脱色率分别为93.31%、84.16%、83.63%,上清液的浊度分别为1.79、2.23、1.39 NTU;对混合组分中3种染料的脱色率分别为81.74%、76.24%、62.57%,上清液的浊度为2.79 NTU。通过对比PAN接枝DDF前后扫描电镜照片,发现原光滑表面变粗糙,并附着大量颗粒物。红外光谱表征结果表明,PAN-DDF分子结构上含有—NH⁺、—$ {\rm{NH}}_{\rm{3}}^{\rm{ + }}$、C=N⁺=C等多种活性基团。     

3种高级氧化体系处理氯苯及其稳定中间体

在运用芬顿(Fe2+/H2O2)、亚铁离子活化过硫酸钠(Fe2+/PS)和碱活化过硫酸钠(NaOH/PS)3种氧化体系处理典型污染物氯苯(CB)时,发现了3种氧化体系在氧化CB过程中对氯苯酚中间体(4-CP)产生量存在较大差异.探究了氧化剂用量对3种氧化体系降解CB及中间体4-CP的影响,通过总有机碳和游离氯离子浓度变...     

铯污染土壤的淋洗修复及淋洗液的回收

核电站事故造成的土壤放射性核素污染会给环境和人群造成极大的健康风险.通过批量实验,研究了不同淋洗剂对铯(Cs)污染土壤的淋洗效果及蒙脱石对其淋洗液的回收效果.结果表明:硫酸铵对土壤中Cs的淋洗效果最佳,当淋洗时间为120min、液固比为20:1时、老化140 d 土壤中Cs的去除率最大为40.0％;在未添加硫酸铵时,蒙...     

基于生物浸提技术的钴白合金中铜和钴的浸出效果及浸出机理

钴白合金是铜钴矿深加工过程中的副产物,其中的钴、铜等金属资源具有较高的回收价值.利用3种混合菌体系(At、Af、Lf)浸提钴白合金中的铜和钴,考察了在不同固液比下非接触和接触浸提铜和钴的浸出率并对其浸出机理进行了探究.在非接触浸出1％固液比下,钴的浸出率为100％,浸出浓度为1 356.14mg·L-1,铜的浸出率为7...     

电絮凝耦合陶瓷膜滤处理屋面雨水回用于养殖用水

为了应对水产品养殖业迅速发展对水资源需求的危机,开发了电絮凝耦合陶瓷膜滤的短流程工艺处理屋面雨水,旨在回用于养殖用水.首先以模拟雨水作为处理对象优化耦合工艺的运行条件,再基于优化的工艺条件,以实际雨水为处理对象进行净水效能和膜污染特性的考察.结果表明:耦合工艺对于屋面雨水的颗粒物、溶解性有机物(DOM)、总磷、重金属和...     

好氧颗粒污泥负载纳米二氧化钛强化磺胺嘧啶降解的机制及性能

抗生素在传统污水处理厂的去除效果有限,基于此,制备了一种将纳米二氧化钛(TiO₂)吸附在好氧颗粒污泥上的生物纳米材料,该材料可以在不影响其他污染物去除性能的情况下提高废水中磺胺嘧啶(SDZ)类抗生素的降解,并强化中间产物的进一步转化。结果表明,AGS对TiO₂的吸附满足伪二级吸附动力学,得到的生物纳米材料结构稳定;在TiO₂为20 mg·L⁻¹时吸附速率最快、对污泥内细胞和胞外聚合物影响较小;用该材料降解含SDZ的模拟废水时,紫外光照会促进生物纳米材料中异养菌的活性,提高耗氧有机污染物、SDZ及其中间产物对氨基苯磺酸的去除率,10 h内SDZ平均降解速率可达0.97 mg·(L·h)⁻¹。以上获得的新型生物纳米材料可为抗生素废水的处理提供新的技术选择。     

大型溞投放密度对湖库水体水质改善及底泥污染物影响

向北京市沙河水库投放大型溞(Daphnia magna),利用其摄食藻类、促进悬浮颗粒态污染物沉降的特性,以提升水体的透明度,为后续沉水植物群落的恢复创造条件,并探索大型溞的投放密度,以及投放后对水质及底泥主要污染物的影响。结果表明：向沙河水库投加大型溞的最佳密度为5~15 ind·L⁻¹;在该条件下,水体透明度可在3~5 d由40 cm提升至100 cm,浊度由19.7 NTU降至3 NTU,藻密度由2.4×10⁶ cell·mL⁻¹降至(4~6)×10⁴ cell·mL⁻¹;大型溞可在沙河水库长期存活,并可长期抑制藻类、维持水体的透明度;水体COD并未发生明显改变;大型溞的分泌物促进了悬浮颗粒态氮、磷的沉降,使TN和TP的去除率分别达到70.2%和54.9%;由于投溞后藻类浓度迅速下降,藻对NH₃-N的吸收量降低,使水体NH₃-N升高了32.2%;底泥中有机质、TN、TP均出现了一定程度的升高。针对于湖库水体透明度低的问题,应投放适宜密度的大型溞,调整水质状态,并结合水中藻类、底泥污染物等条件,综合考虑有效改善水质的方法。