湖泊内源氮磷污染分析方法及特征研究进展

湖泊的内源氮磷污染已成为湖泊富营养化治理的一大难题.本文总结了沉积物中氮磷赋存形态、沉积物-水界面氮磷迁移释放行为和沉积物中氮磷的生物有效性三方面的研究进展,提出了目前研究存在的问题,并对未来发展趋势和研究方向进行了展望,以期为湖泊内源氮磷污染机理分析和湖泊富营养化治理控制技术提供参考.     

磁性Fe3O4/石墨烯异质结固定漆酶特性及其对水中双酚A的降解研究

以磁性石墨烯为载体制备了磁性石墨烯固定化漆酶,考察了固定化漆酶的酶学特性及其对双酚A（BPA）的降解效能。结果表明,氧化石墨烯的比表面积高达726.34 m2·g-1,与游离漆酶相比,经过石墨烯固定化后漆酶对酸的适应能力、耐热性和贮存稳定性均有所提高,pH值2.0~4.0范围内固定化漆酶活性较为稳定;加入变性剂尿素（1 mol·L-1）后,固定化漆酶的相对活性为87%,游离漆酶相对活性仅为63.02%,固定化导致抗变性剂能力增强。固定化漆酶和游离漆酶活性分别在45和40℃时达到最大值。与游离漆酶相比,固定化漆酶最佳反应温度升高了5℃,且在50℃时,固定化漆酶的相对活性依然保持在95.11%;25℃,pH值4.0条件下保存10 d,固定化漆酶活性为最初活性的82.57%;固定化漆酶具有良好的重复利用性,重复利用10次后,漆酶活性仍为最初活性的82.01%。固定化酶的米氏常数Km为5.38×10-4 mol·L-1,较游离酶的大,说明固定化酶与底物的亲和力比游离酶小。磁性石墨烯固定化漆酶具有良好的吸附能力,可吸附-催化氧化水中的 BPA,且石墨烯良好的吸附作用促进了催化反应,水中BPA质量浓度为15 mg·L-1时,经过18 h反应,BPA的去除率能达到82.14%左右。本研究的结果为石墨烯新型材料固定化漆酶及其应用提供了参考。     

宁夏引黄灌区稻田氮磷流失特征初探

在宁夏引黄灌区选择相对封闭灌排体系作为试验监测区,通过2年在作物灌溉期间对试验监测区的灌排水中氮磷的跟踪监测,研究了该区域氮、磷流失,分析了支渠灌溉水、支沟排水中的氮磷动态变化规律。研究表明：2006年种稻区的氮磷流失明显高于2007年的稻旱区,稻区氮的流失负荷15.2kg·hm-2,磷的流失负荷6.9kg·hm-2;稻区比稻旱区氮磷流失严重,稻区总氮变幅在0.32～8.22mg·L-1,总磷变幅在0.012～0.921mg·L-1,均超过水体富营养化指标;稻区支沟排水中氮磷组分变化与稻旱区一致,氮都是以硝态氮为主,磷以溶解性总磷和颗粒磷为主,支沟排水中的硝态氮动态变化与总氮变化一致,颗粒磷与总磷动态变化一致,均为前期颗粒磷含量较高,中后期较低,可溶性总磷与之相反;灌溉前期支沟排水中氮磷流失严重的几个时期,均是在各种作物施肥7～10d后,尤其氮、硝态氮流失严重,后期支沟排水中氮磷流失是由于传统的不合理的灌溉形成的地表径流,将灌溉水养分含量迁移到排水中,造成支沟排水氮磷流失加重。结合宁夏引黄灌区的自然条件、耕作方式等因素,综合分析了宁夏引黄灌区在作物灌溉期间非点源污染产生过程及污染特点,为该地区非点源污染管理和控制提供科学依据。     

The coupling of sand with ZVI/oxidants achieved proportional and highly efficient removal of arsenic

• Simply doping sands with ZVI achieved an even activation of ZVI by oxidants. • Sand doping facilitated proportional As trapping along the ZVI/oxidants column. • ZVI/sand/oxidants are highly efficient for arsenic removal. • ZVI/sand/oxidants reduced significantly the Fe²⁺ leaching and effluent turbidity. • More than 54% of arsenic was reduced to As(III) in ZVI/sand/oxidants system. The coupling of zero-valent iron (ZVI) with common oxidants has recently achieved very rapid and highly efficient removal of Heavy metals from wastewater. However, the uniform activation of ZVI throughout the column and the proportional removal of target contaminants are urgently required for the prevention of premature filter clogging and the extension of the effective column operational time. In this study, we successfully achieved this objective by simply doping granular sand with ZVI at appropriate weight ratios. When pure ZVI packed column was spiked with oxidants, the majority of As trapping occurred between the column inlet and the first sampling point. In a packed column with a 1:20 mixture of ZVI and sand, the average As removal efficiency was 36 (1st), 13.1 (2nd), 18.5 (3rd), 19.2 (4th) and 5.9% (5th outlet). The overall arsenic removal performance of the composite filling system of ZVI/sand was equally as efficient as that of the previous pure ZVI-packed system. Moreover, the leaching of Fe was significantly reduced with an increased sand ratio, resulting in clearer water with less turbidity. The results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) demonstrated that more than 54% of the arsenic was reduced to As(III). X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) confirmed the extensive corrosion of the ZVI surface, which resulted in various species of iron oxyhydroxides responsible for the highly efficient sequester of arsenic through reduction, adsorption, and coprecipitation.     

基于Voronoi图和时间效应的矿柱失稳预测

针对香炉山大规模地下采空区,借助Voronoi图确定分摊面积来模拟矿柱荷载分布、矿柱破坏、荷载转移以及荷载重新分布的过程,从而确定现阶段的不稳定矿柱,并在此基础上考虑时间效应。用该方法可得出,目前香炉山钨矿不稳定矿柱的失稳不会造成大规模的坍塌,考虑时间效应,则20年时间效应内二四坑口的南区有发生连续坍塌的可能。为防止矿柱发生大范围坍塌,结合香炉山钨矿的实际情况,最终确定胶结充填法为该矿山当前处理空区的最适宜方法。     

城市生态安全评价研究

城市生态安全是指城市生态环境支撑条件以及所面临生态环境问题不对其生存和发展造成威胁，即城市生态系统功能和过程能够满足其持续生存与发展需求。以佛山市为例，选择了资源、环境、生物和灾害等因素，各因素再选择若干评价要素，采用几何平均法计算了城市生态系统安全指数。资源安全评价选择了能源、水资源和粮食等要素，其安全指数为0．22；环境安全评价选择了水环境、大气环境、固体废物和农业环境，其安全指数为0．58；生物安全因素安全评价选择了生物多样性保护、外来入侵物种、森林植被等要素，其安全指数为0．30；选择水土流失、地质灾害、气象灾害和生物灾害等要素进行生态灾害安全评价，指数为0．79；佛山市生态安全综合指数为0．42。研究还表明，生态安全评价宜根据最小限制因子定律，选择关键影响因子进行评价。     

磷回收产物对土壤中铜的原位修复作用

以鸟粪石形式回收废水中磷酸盐并将其应用于土壤中铜的钝化,通过测定土壤中pH、铜有效态含量和各形态铜含量等以考察磷回收产物（PRP材料）对土壤重金属铜的钝化修复能力,并用SEM/EDS和XRD等表征手段来揭示其修复机理。实验结果表明,PRP材料的主要成分为负载有鸟粪石的人造沸石;在15% PRP材料的投加比例下,土壤的pH增加了0.47个单位,土壤中铜有效态含量减少了50.4%,可交换态含量降低了49.4%,残渣态增加至2.1倍,一定程度上降低了铜在土壤中的生物活性;PRP材料对土壤中重金属Cu的钝化机制主要为吸附和沉淀的协同作用。     

炭基和磷基复配材料钝化修复土壤镉污染

生物炭和磷基材料是常用土壤重金属钝化材料,但单一施用均存在一定不足。为了更好发挥生物炭和磷基材料的作用,开展了炭基和磷基复配材料修复重金属镉(Cd)污染土壤研究。制备了猪粪生物炭(B)、浮选尾矿(F)、黄磷渣(H)、猪粪炭-浮选尾矿复配材料(BF)和猪粪炭-黄磷渣复配材料(BH)5种钝化材料,并探讨了这些材料对溶液中Cd²⁺吸附-解吸特性和对土壤Cd污染的钝化修复效果。结果表明,BF和BH对Cd²⁺的吸附均能在6 h内达到平衡,吸附速率高于F而低于B或H。5种钝化材料对Cd²⁺的吸附能力排序为：H>BH>B>BF>F。将5种材料以1%或5%比例施入污染土壤后,土壤Cd有效态含量降低幅度均可达70%以上;Cd有效态含量降低幅度均随材料施用比例增加而增加。复配材料BF和BH未表现出加和效应,其钝化效果介于单一生物炭处理和单一磷基材料处理之间。炭基和磷基复配材料能够有效吸附和钝化Cd,其中含黄磷渣的复配材料较含浮选尾矿的材料具有更好的Cd钝化效果。本研究结果可为复配修复土壤材料的开发提供参考。     

延安市污水处理厂提标改造工程设计方案与实施效果

延安市污水处理厂一期工程处理规模为5×10⁴ m³·d⁻¹,原采用以“厌氧池+氧化沟+二沉池”为核心的污水处理工艺。提标改造前,污水处理系统存在设计水质偏低而污泥负荷偏高等问题,导致冬季低温或进水水质波动较大时,出水水质难以稳定达标。对此,通过加高氧化沟池体的方式,将生化池总水力停留时间延长至19.82 h;结合MBR工艺,利用膜组件的高效固液分离能力实现泥水分离,将生化池平均污泥浓度提高至7 050 mg·L⁻¹,并在内沟好氧池中增设搅拌机及碳源投加装置,使冬季低温或进水总氮较高时,生化系统整体以AAOAO的方式运行,从而进一步控制出水总氮含量。提标改造工程实施后,一期生化处理系统反硝化污泥负荷和BOD₅污泥负荷(以每天单位MLSS的TN/BOD₅测定值计)分别降低至0.030和0.033 kg·(kg·d)⁻¹,5 ℃条件下污水处理系统的理论TN和BOD₅去除能力分别提升至44.32和286.19 mg·L⁻¹,达到了污染物去除需求。提标改造后污水处理系统运行良好,出水可稳定达到《陕西省黄河流域污水综合排放标准》(DB 61/224-2018)中的A标准,可为该地区同类型污水处理厂提标改造提供参考。     

资源型城市可持续竞争力的培育--以山西省大同市为例

首先对我国资源型城市的倒“U”型发展现象进行解析,接着分析了我国资源型城市存在的主要问题,并对资源型城市的可持续竞争力构建进行了概述,然后通过案例分析的方式,分析了资源型城市在同等规模城市中的可持续竞争能力。最后根据资源型城市的类型分别提出了培育其城市可持续竞争力的对策。