微生物电解系统生物阴极的硫酸盐还原特性研究

针对传统硫酸盐生物还原方法中供氢体系能耗大和氢气利用率低的特点,构建双极室微生物电解系统(microbial electrolysis system,MES),研究了微生物利用阴极作为电子供体去除废水中硫酸盐及电子利用的特性.外加电压为0.8 V时,MES生物阴极在36 h内SO2-4平均去除量为109.8 mg·L-1,平均还原速率可达73.2 mg·(L·d)-1.运行时MES的最高电流密度为50~60 A·m-3,电子回收率为(43.3±10.7)%,约90%的电子被用于还原SO2-4.微生物利用MES阴极产生的H2作为电子供体还原SO2-4,主要还原产物为溶解态的S2-和气态的H2S,还原过程主要发生在前12 h.对MES施加不同外加电压的实验显示,外加电压为0.8 V时的SO2-4去除率和电荷量都比0.4 V时高;但0.4 V情形下MES的电子回收率可达到70%,且周期结束时阴极H2低于检出限,推测微生物可以直接利用阴极的电子从而提高了能量效率.实验结果最终表明,微生物可利用MES的阴极进行代谢去除废水中的SO2-4,阳极微生物产生电子降低了系统能耗,这为含硫酸盐废水的高效低耗处理提供了新的研究思路.     

多介质土壤滤层系统(MSL)与潜流式人工湿地技术处理海水养殖废水的效能比较

为探索经济可行的海水养殖废水处理技术,选取南美白对虾海水养殖废水,对比研究了多介质土壤滤层(multi-soillayer,MSL)系统和4种不同植物配置潜流式人工湿地(大米草型、芦苇型、香蒲型和无植物型)在400 L·(m2·d)-1水力负荷下的废水处理效果.结果表明,MSL对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的平均去除率分别为80.38%±2.14%、68.14%±3.51%、40.79%±3.10%、42.68%±2.90%和54.19%±5.15%,均高于其他4种不同植物配置的潜流式人工湿地的处理效果.4种人工湿地系统对各污染物的去除率从高到低依次为:大米草型>芦苇型>香蒲型>无植物型.     

西藏普莫雍错湖芯沉积物中重金属的垂向分布特征及生态风险评估

2008年7月采集了青藏高原南部普莫雍错的湖芯沉积物样品,利用微波消解和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析了样品中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Mn和Fe的含量,其平均浓度分别为26.4μg·g-1、6.64μg·g-1、16.2μg·g-1、26.2μg·g-1、50.2μg·g-1、0.363μg·g-1、16.8μg·g-1、0.302 mg·g-1和9.84 mg·g-1,略高于南极沉积物,但低于人类影响较大的云南滇池、内蒙古岱海、北美五大湖和太湖相应浓度,处于较低浓度水平.重金属垂向浓度分布波动较小,表层浓度较高.主成分分析和聚类分析结果表明,有机质和Mn受地表径流陆源碎屑输入影响较大,而其他重金属主要受天然成岩风化及大气沉降影响.采用沉积物质量基准法和潜在生态风险指数法进行生态风险评估,结果表明普莫雍错沉积物中重金属的生态风险水平较低.     

我国24个典型饮用水源地中14种酚类化合物浓度分布特征

研究了14种酚类化合物在我国五大流域(黄河、海河、辽河、长江、淮河)24个典型饮用水源地水源水中的浓度水平.结果显示:14种酚类化合物在我国饮用水源地中的浓度在nd～213 ng·L-1范围内,浓度均值在2.44～31.2 ng·L-1范围内,浓度中位数在nd～40.0 ng·L-1范围内.14种酚类化合物中,硝基苯酚类化合物浓度最高,浓度中位数为37.9 ng·L-1,浓度平均值为27.4 ng·L-1.其次为苯酚、五氯酚、二氯苯酚(2,4-二氯苯酚和2,6-二氯苯酚)和三氯苯酚(2,4,6-三氯苯酚和2,4,5-三氯苯酚);四氯苯酚(2,3,5,6-四氯苯酚、2,3,4,6-四氯苯酚、2,3,4,5-四氯苯酚)和烷基苯酚(邻甲基苯酚、间甲基苯酚和对甲基苯酚)浓度较低.通过商值法对14种酚类化合物进行生态风险评价后发现,14种酚类化合物的风险商均远小于1,表明其对我国饮用水源地的生态风险较低.对8种已报道健康参考剂量或致癌斜率因子的酚类化合物进行健康风险评价,结果显示,7种酚类化合物的最大非致癌风险在10-6到10-4范围内,2,4,6-三氯酚和五氯酚的致癌风险在10-6量级以下,表明其健康危害较弱.     

静置/好氧/缺氧序批式反应器（SBR）脱氮除磷效果研究

以静置段代替传统厌氧段,采用后置缺氧方式,考察了静置/好氧/缺氧序批式反应器(SBR)(R1)的生物脱氮除磷(BNR)性能,并与传统厌氧/好氧/缺氧序批式反应器(SBR)(R2)进行对比.两反应器进水乙酸钠、氨氮(NH+4-N)及磷酸盐(PO3-4-P)浓度均分别为350 mg·L-1(以COD计)、40 mg·L-1及12 mg·L-1,水力停留时间(HRT)为12 h.研究结果表明,R1长期运行中磷的去除率与R2相当,分别为92.4%和92.1%,而总氮(TN)去除率则较R2高,分别为83.5%和77.0%.R1静置段省去搅拌但仍能起到厌氧段的作用,为好氧快速摄磷奠定了基础,同时R1缺氧段发生反硝化摄磷,使出水磷降至0.91 mg·L-1.好氧段内R1发生了同步硝化-反硝化(SND),贡献了18.0%的TN去除量,R2也存在SND,但脱氮贡献率较少,仅为9.8%.R1和R2后置缺氧反硝化均以糖原驱动,反硝化速率分别为0.98、0.84 mg·g-1·h-1(以每g VSS产生的N(mg)计),出水TN分别为6.62、9.21 mg·L-1.研究表明,静置段代替传统厌氧段后,可获得更好的脱氮效果,且工艺更为简化.     

万山汞矿区稻田土壤甲基汞的分布特征及其影响因素分析

运用等温气相色谱冷原子荧光技术(GC-CVAFS)对贵州万山汞矿区主要河流范围内稻田土壤甲基汞(MeHg)等含量进行了测定,并从区域层面对土壤甲基汞(MeHg)的分布特征及影响因素进行了研究。结果表明:万山汞矿区稻田土壤MeHg和总汞(THg)含量范围分别为0.72~6.70ng/g和0.49~188.00μg/g,甲基化率范围为0.002%~0.470%;在水平空间分布上,6个检测区域的土壤MeHg含量均随着远离汞矿核心区而降低,但是不同区域之间的降低变化程度不尽相同。通过对稻田土壤SiO2、Al2O3、Fe2O3、TS、TP、TN、有机质、pH等土壤性质与土壤MeHg以及甲基化率进行相关性分析发现,MeHg与THg、TS、TP、TN、有机质存在显著的正相关关系,与SiO2表现出显著性负相关,表明土壤甲基汞不但和总汞含量有关,还受到土壤其它理化因子,尤其是一些营养因子所控制。     

福建沿海地区大气悬浮颗粒物及颗粒态汞的时空分布研究

2010年4月-2011年3月,对福建省厦门至泉州沿海地区大气中悬浮颗粒物（PM10）和颗粒态汞（TPM）进行为期一年的观测,结果表明其大气中PM10和TPM的浓度范围分别为6.4～426.5μg／m3和18.2～3879.4 pg／m3,PM10和TPM平均浓度分别为122.5μg／m3和947.9pg／m3。不同采样点PM10和TPM浓度的季节变化趋势稍有不同,但大致都呈冬高夏低的趋势。PM10和TPM浓度的季节变化趋势主要与气温、逆温层、降雨量等气象条件有关。同时研究分析了TPM的昼夜变化趋势,结果表明TPM浓度在春冬季主要表现为夜间浓度高于日间浓度,夏秋季则为日间浓度高于夜间浓度。     

长期暴露下纳米二氧化钛对典型淡水藻体砷累积与生物转化的影响

以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,通过室内培养实验,研究了长期暴露下纳米二氧化钛(nano-TiO_2)对五价砷[As(Ⅴ)]在典型淡水藻体中累积与生物转化的影响.结果表明不同藻类对无机砷的吸收和转化能力差异很大.长期暴露下斜生栅藻累积的砷(As,以DW计,下同)高达(819.66±11.25)μg·g-1,比铜绿微囊藻累积的As[(355.95±8.31)μg·g-1]高2倍多.Nano-TiO_2可增加藻体对As的吸收累积,降低了培养基中As的含量.同时,nano-TiO_2可增加藻体对As(Ⅴ)的生化转化;其中,铜绿微囊藻中有机砷以二甲基砷(DMA)为主,而斜生栅藻中有机砷以一甲基砷(MMA)为主.另外,长期暴露下nano-TiO_2处理的铜绿微囊藻和斜生栅藻向培养基释放的甲基砷小于对照组,表明长期暴露中的nano-TiO_2不能促进藻体内甲基砷的释放.研究结果可促进nano-TiO_2与As相互作用时生态风险的理解.     

新疆奎屯原生高砷地下水的分布、类型及成因分析

原生高砷地下水在全球分布广、危害大,严重威胁着全世界数亿人口的身体健康.为科学指导高砷地区地下水资源的合理开发利用,以中国大陆第一个砷中毒病区新疆奎屯为研究区域,分析了奎屯地区高砷地下水的分布规律、类型及成因.结果表明,奎屯地区有88.7%的地下水中砷浓度超出10μg·L~(-1),多为高砷地下水.高砷地下水多分布在深层承压含水层,砷浓度从南向北逐渐升高,与采样点海拔高度呈显著负相关.奎屯地区地下水整体呈弱碱性、碱性环境,氧化还原电位(Eh)均为负值,具有较强的还原性,属于还原性-弱碱性高砷地下水(I-2型).奎屯南面的天山与北面的河流沉积平原环境相结合,为该区地下水形成高砷提供了有利的地质环境.奎屯地区沉积层深厚,地下径流更替缓慢,相对封闭的水文地质条件使地下水中的砷富集而不易流失,强烈的蒸发可以使地下水中的砷进一步浓缩.同时,地下水的还原条件有利于含水层中砷的释放,砷浓度不仅受铁锰氧化物矿物还原的影响,而且受SO2-4还原和硫化物矿物沉淀的控制,吸附态砷的解吸附也是该地区地下水的富砷过程.     

G20峰会期间杭州地区空气质量特征及气象条件分析

利用空气质量和气象要素的监测资料与再分析资料,分析了2016年G20峰会期间(2016年8月10日—9月20日)杭州及周边地区空气质量演变及区域特征,探讨了气象条件对G20峰会期间杭州空气质量的影响.结果表明:G20峰会管控期间,由于机动车排放大幅度降低,杭州NO_2浓度较管控前有所下降,对比周边城市降幅居于首位;而由于不利气象条件的影响,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、CO和O_3浓度比管控前有不同程度的增长,但增幅相比周边城市较小,说明管控措施对杭州空气质量有一定的改善效果.9月7日管控措施结束后污染反弹现象明显.气象条件对杭州的空气质量有重要影响:在管控前,杭州晴热高温天气有利于O3的生成,偏东风相对洁净,污染传输较少;在管控期,杭州虽受到静稳天气和外来污染传输的影响,但得益于减排应急管控措施的有效实施,NO_2浓度下降幅度最大,其他污染物的增幅也较周边城市偏小;在管控后,气象条件不利于污染物的垂直扩散,受静稳天气和污染源恢复常态的影响,PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、SO_2和CO出现了整个研究时段的最大值,而台风"莫兰蒂"使得杭州PM_(2.5)、PM_(10)和O_3浓度出现了整个研究时段的最低值.