Influence of pore structure on biologically activated carbon performance and biofilm microbial characteristics

• Pore structure affects biologically activated carbon performance. • Pore structure determines organic matter (OM) removal mechanism. • Microbial community structure is related to pore structure and OM removal. Optimizing the characteristics of granular activated carbon (GAC) can improve the performance of biologically activated carbon (BAC) filters, and iodine value has always been the principal index for GAC selection. However, in this study, among three types of GAC treating the same humic acid-contaminated water, one had an iodine value 35% lower than the other two, but the dissolved organic carbon removal efficiency of its BAC was less than 5% away from the others. Iodine value was found to influence the removal of different organic fractions instead of the total removal efficiency. Based on the removal and biological characteristics, two possible mechanisms of organic matter removal during steady-state were suggested. For GAC with poor micropore volume and iodine value, high molecular weight substances (3500–9000 Da) were removed mainly through degradation by microorganisms, and the biodegraded organics (soluble microbial by-products,<3500 Da) were released because of the low adsorption capacity of activated carbon. For GAC with higher micropore volume and iodine value, organics with low molecular weight (<3500 Da) were more easily removed, first being adsorbed by micropores and then biodegraded by the biofilm. The biomass was determined by the pore volume with pore diameters greater than 100 μm, but did not correspond to the removal efficiency. Nevertheless, the microbial community structure was coordinate with both the pore structure and the organic removal characteristics. The findings provide a theoretical basis for selecting GAC for the BAC process based on its pore structure.     

氮添加影响下新疆天山雪岭云杉林土壤酶活性及其与环境因子的相关性

氮沉降可能影响森林土壤性状及代谢活性,为进一步了解氮沉降下森林土壤生化过程与生境相互作用机制,探究天山雪岭云杉林土壤酶活性及土壤环境因子对氮沉降的响应特征,本文以天山雪岭云杉森林土壤为研究对象,采用氮沉降梯度法开展施氮试验,分析不同施氮水平下土壤酶活性与土壤环境因子的特征,并结合冗余分析方法讨论了土壤酶活性与土壤环境因子的相关性.结果表明：①土壤酶活性均随施氮量增加表现出先上升后降低的趋势,除土壤酸性磷酸酶外,其余均在低氮处理下达到最大值.②外源氮添加导致土壤pH值降低,低氮或中氮处理后土壤电导率、土壤有机碳、土壤铵态氮、土壤铵态氮、土壤全磷和土壤C/N含量升高,土壤N/P呈现不规律下降.③土壤酶及其与土壤环境因子相关性分析结果显示,土壤含水量、土壤有机碳、土壤铵态氮、土壤全磷和土壤C/N均与土壤酶活性呈显著相关性,其中仅土壤C/N与土壤酶活性呈显著负相关,其余各项环境因子与土壤酶均呈极显著正相关;土壤pH值及土壤N/P与土壤酶活性无显著相关性.新疆天山雪岭云杉在施氮背景下,影响土壤酶活性的重要因子为土壤有机碳和土壤铵态氮.     

黄河流域内蒙古段1951—2012年气温、降水变化及其关系

黄河流域内蒙古段是内蒙古自治区重要的经济发展区,研究其气候因子变化对流域水资源、区域经济社会发展及生态环境保护有重要意义。论文利用研究区及其周边地区52个气象站点1951—2012年气温与降水量资料,采用回归分析、年代均值比较、5 a滑动、气候倾向率和Mann-Kendall检验等方法,对气温与降水变化及其关系进行了分析。结果表明：近62 a来,研究区域平均气温、平均最高和最低气温均呈明显上升趋势（0.283 ℃/10 a、0.235 ℃/10 a、 0.590 ℃/10 a）,尤以20世纪90年代增温最为明显,冬季增长速率最快,对气温升高贡献最大。3类气温分别在1988、1989、1982年发生了突变,平均气温、平均最高气温突变时间均晚于平均最低气温。多年降水量年际变化较大,总体呈下降趋势（-1.48 mm/10 a）,但下降幅度不明显。年降水量与平均气温、平均最高气温、平均最低气温在20世纪80—90年代相关性较好,均呈上升趋势,而其他时期则呈阶段反对称变化。从季节上看,春季降水量与3类气温年值相关性最好;夏季降水量与3类气温的年际变化趋势类似;秋季降水量与3类气温呈阶段反对称性变化;冬季降水量与3类气温在20世纪90年代到21世纪呈反对称变化,其他年代则呈现一致的变化趋势。     

组织管理失误对操作人员行为安全影响分析

为使操作人员行为更安全,对组织管理失误进行分析,归纳为管理控制失误、组 织规程失误、组织安全管理失误、安全监督失误、教育培训不足5个方面,运用结构方 程模型（SEM）分析对操作人员行为安全的影响,使用AMOS软件对模型求解。运用直觉 三角模糊数对模型中指标进行评价并采用TOPSIS法对不安全行为进行排序。研究表明: 管理控制和组织规程对建立安全监督体系有正向作用;管理控制和组织规程对组织安全 管理实施有正向作用;管理控制和组织规程对有教育培训正向作用;建立安全监督体系 、组织安全管理实施和教育培训对操作人员安全行为有正向作用。进行风险排序有利于 企业对关键工种提出改进措施,提高企业效益。     

低磷浓度下鸟粪石结晶成粒及反应器流态模拟

为扩大鸟粪石(MAP)结晶成粒技术的应用范围,对低磷浓度下MAP成粒最优条件进行了研究.试验得出该技术应用的磷浓度应大于50mg/L,并在此基础上研究得到低磷浓度条件下MAP结晶成粒的最佳条件:pH 9.0,磷氮物质的量比1:8.此时生成的MAP平均粒径为0.56mm,总体积生长率为4.95cm³/h,纯度可达99.9%.为进一步优化流化床反应器中MAP成粒条件,利用CFD商用软件(Fluent 6.3)对反应器流态进行了模拟.结果表明:MAP流化床反应器的生长区能够形成明显的自下而上的水力分级,截面流速也较为均匀,有利于颗粒的生成,但沉淀区和进水区存在死区、涡流等不利条件.因此,有必要改进生长区和沉淀区的连接方式以及进水管的分布,以获得更为优质的MAP颗粒.     

Effects of freshwater leaching on potential bioavailability of heavy metals in tidal flat soils

Environmental Geochemistry and Health - Leaching experiments were conducted to investigate the effects of desalination levels and sediment depths on potential bioavailability of heavy metal (Cd,...     

个人护理用品(PCPs)的生态毒性和处理工艺效果研究进展

个人护理用品的大量使用导致其生产量和排放量也日渐增加,会不可避免地进入环境,对生态环境和人体健康产生影响。本文归纳整理了个人护理用品的分类,总结了其中代表化合物对水生生物的生态毒性研究现状,分析比较了主要废水处理工艺技术对个人护理用品的去除效果,为今后对这类物质的生态毒性和处理工艺研究提供参考。     

左氧氟沙星在蒙脱石存在条件下对大肠杆菌的毒性效应

采用批实验研究了蒙脱石对左氧氟沙星的吸附机理及对左氧氟沙星抗菌作用的影响。结果表明,中性条件下存在培养基时,左氧氟沙星在蒙脱石上前2 h即达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir吸附方程,吸附率达90%以上;蒙脱石吸附左氧氟沙星存在阳离子交换作用、氢键作用、疏水作用、阳离子键桥作用、静电吸附作用等物理化学过程;蒙脱石本身不具有抑菌、杀菌活性,且由于蒙脱石增大了微生物附着的比表面积,在特定情况下可以促进微生物的生长;扣除其对微生物生长的促进作用后,蒙脱石吸附左氧氟沙星降低了后者的毒性效应,其抑菌率降低约25%。上述结果为进一步研究抗生素在环境中的毒理效应提供了基础依据。     

运动对2,3,7,8-四氯二苯并二恶英急性暴露大鼠肝脏抗氧化能力的影响

观察8周中等强度游泳运动对2,3,7,8-四氯二苯并二恶英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,2,3,7,8-TCDD)急性暴露大鼠肝脏氧化应激的影响。以8周龄雄性Sprague Dawley大鼠为研究对象,将大鼠随机分为玉米油静养组(NC组)、玉米油运动组(EC组)、TCDD静养组(NT)和TCDD运动组(ET组)。将TCDD溶于玉米油中,NT和ET组大鼠按照10μg·kg-1(以单位体重计)腹腔注射TCDD,NC和EC组大鼠注射等量玉米油。正式实验开始后,EC和ET组大鼠进行运动(尾部负重5%游泳30min),每周运动5 d,共8周,NC和NT组大鼠不进行任何运动干预。8周后,称重并宰杀大鼠,收集血清和肝组织样本,待测血清天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)的活性;肝组织丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性。将数据进行多因素方差分析,结果表明,染毒可升高大鼠血清AST的活性,增加肝脏MDA的含量,降低肝脏SOD、CAT和GSH-Px的活性;运动可降低大鼠肝脏GSH-Px的活性;染毒后运动可减少肝脏MDA的含量,升高肝脏SOD、CAT和GSH-Px的活性。研究表明,TCDD急性暴露可导致大鼠肝细胞功能受损,导致大鼠肝脏发生氧化应激。8周有氧运动改善TCDD急性暴露诱导的肝细胞损伤,改善肝脏氧化应激,这可能是运动改善TCDD肝毒性的机制之一。     

内质网应激介导的凋亡在PBDE-47致大鼠海马损伤中的作用

为了明确内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)介导的凋亡在2,2’,4,4’-四溴联苯醚(2,2’,4,4’-tetrabromodiphenylether,PBDE-47)致大鼠神经毒性中的作用,在脑发育的突增期(出生第10天),分别用0 mg·kg~(-1)、1 mg·kg~(-1)、5 mg·kg~(-1)和10mg·kg~(-1)PBDE-47进行单次灌胃染毒,并从出生第8天开始每天给予150 mg·kg~(-1)ERS抑制剂4-苯基丁酸(phenylbutyric acid,PBA),持续3周。仔鼠出生第8周末,从对照组、10 mg·kg~(-1)PBDE-47处理组、150 mg·kg~(-1)PBA处理组和150 mg·kg~(-1)PBA+10mg·kg~(-1)PBDE处理组中随机选取8只大鼠进行水迷宫实验。然后将所有动物断头处死,分离大鼠海马组织,观察其海马组织形态学改变、测定ERS标志分子(GRP78、IRE1和CHOP)和凋亡相关蛋白Cyt c的表达水平。结果显示,10 mg·kg~(-1)PBDE-47处理可导致雌性大鼠海马CA4区细胞排列紊乱、锥形神经细胞数量减少甚至消失,尼氏小体数量减少,大鼠逃避潜伏期延长(P0.05)。5和10 mg·kg~(-1)PBDE-47处理可显著上调ERS相关蛋白IRE1和CHOP的表达水平(P0.05),并明显增强海马组织凋亡相关蛋白Cyt c的表达。PBA干预可明显降低PBDE-47诱导的IRE1和CHOP以及Cyt c蛋白的表达水平,提示PBDE-47可通过ERS介导凋亡,导致大鼠海马组织损伤,从而影响大鼠学习记忆功能。