“塘+湿地”耦合系统净化再生水补给低C/N河湖水体的效能及机制研究

构建了针对再生水补给低C/N河湖水体的"释碳塘-水平潜流人工湿地-沉水植物塘"耦合生态净化系统，以北运河上游沙河水库为研究对象，研究了该耦合系统对主要污染物TN、TP和COD_Cr的净化效能，并采用高通量测序技术解析了各单元微生物群落分布特征.结果表明，耦合生态系统稳定运行后出水中TP、TN和COD_Cr的浓度分别为（0.07±0.03），（1.41±1.06）和（18.51±6.97）mg·L^-1，其中，TP和COD_Cr可稳定达到《我国地表水环境质量标准》（GB3838—2002）地表IV类水（湖库）标准，TN达标率为73%.10月下旬后出水中TN不达标主要是由于温度降低导致反硝化细菌活性降低以及进水中C/N降低导致.本耦合系统可强化沙河水库中氮素的去除，不仅体现在释碳床的加入可补充湿地反硝化所需碳源，且自身的"夹心结构"可在内部实现缺氧环境，有利于反硝化的发生.加入释碳床前后，释碳塘和水平潜流人工湿地对TN的去除率分别由23.1%±27.3%和38.3%±21.6%提高至25.3%±19.4%和47.4%±15.6%.微生物群落分析结果表明，运行过程中释碳床内部微生物优势菌属由嗜氢菌属和淀粉发酵菌属转变为纤维素降解菌属.耦合系统各单元优势菌属差异较大，其中节杆菌属（Arthrobacter）在3个单元均为优势菌属.     

多元数理统计法研究太子河本溪城市段水体DOM紫外光谱特征

在太子河本溪城市段7个点位采集表层水样,应用多元数理统计法研究其DOM的来源、组成、结构及腐殖化水平.推导出9个紫外光谱指数(SUVA254、E_2/E_3、E_2/E_4、E_4/E_6、S_(275~295)、S_(350~400)、A_2/A_1、A_3/A_1和A_3/A_2)用于研究DOM的组成与结构特征,进一步评估DOM的腐殖化水平.研究表明:太子河本溪城市段水体中DOM的腐殖化程度呈现城市河段及工业废水排放分布特征,本溪钢铁厂排放废水所含的DOM为聚合程度低且相对分子质量较小的有机物;E_2/E_3与E_2/E_4呈现极显著性正相关(P0.01),与S_(275~295)、S_(350~400)和A2/A1呈显著负相关(P0.05),表明太子河本溪城市段水体DOM腐化程度不仅与有机物分子缩合度有关,同时与富里酸和胡敏酸比值密切相关;DOM组成结构特征与A_2/A_1、SUVA_(254)和S_(275~295)呈显著正相关,而与E_2/E_3和E_2/E_4呈显著负相关;得分图显示7个采样点分别位于3个35%置信度的椭圆内,进一步验证太子河本溪城市段水体中DOM组成与结构、腐殖化水平呈现城市河段及工业废水排放分布特征,表明太子河本溪城市段DOM深受人类活动的影响.     

生物滤池净化城市生活垃圾BMT发酵恶臭气体的研究

针对城市生活垃圾BMT过程中的恶臭气体,以堆肥为填料,在现场进行了生物滤池处理研究,分别测定了臭气的成分、臭气中TVOC浓度变化的规律、滤池的净化效率、填料中有机质、全氮、全碳、全磷和pH等特征,以及填料菌落数的变化. SPME-CC-MS的分析结果表明,恶臭气体中的主要有机污染物包括苯系物、萜烯和烷烃;臭气中TVOC浓度在发酵初期较大,而后逐渐减少,变化范围为68.3×10-6～3.3×10-6(体积分数),滤池净化效率范围为31,5%～84,8%;在4个月的运行过程中,填料中有机质、总氮、总碳、总磷的含量基本上保持在比较稳定的数值,而水溶性总氮增加了53.7%.水溶性总磷减少了19.6%,填料的pH值在初始经历了一个升高阶段后稳定在7.8左右;填料中细菌和霉菌的数量呈上升趋势,而酵母菌和放线菌的数量呈下降趋势,分别为初始填料的3.1、3.4、0.04、0.07倍.     

对广州灰霾天气中单个气溶胶颗粒物的研究

利用电子显微镜,采用形态分析法和X射线能谱分析法相结合的方法对2003年广州灰霾天气中单个气溶胶颗粒物的大小、形态结构和元素组成进行了研究。在灰霾天气中,颗粒物的半径在1．0μm以下,属于细颗粒物;X射线能谱分析的结果显示,它们有比较复杂的组成,大都是混合物。在灰霾天气,常可以观察到一些特殊的颗粒物,它们带有卫星滴结构。比较灰霾天气形成前后一些气溶胶颗粒物的形态结构和元素组成,它们有着较明显的差异。这些观察提供了证据：在灰霾天气过程中,部分粒子的组成有可能发生了变化。     

基于硫酸根自由基的高级氧化对头孢氨苄的降解特性

采用高级氧化(advanced oxidation processes, AOPs)技术去除水体中的头孢类抗生素。选取头孢类抗生素中的典型物质头孢氨苄(CFX)为研究对象,探讨了其在UV/过硫酸盐(UV/PS)体系中的降解特性。结果表明,pH=7.0时,UV/PS体系中SO4-·和·OH均对CFX有降解作用,且其与CFX反应的二阶速率常数分别为9.8±0.4×109L?(mol?s)-1、1.05±0.7×1010L?(mol?s)-1。PS投加量的增加可加速CFX的降解和矿化,且酸性条件可促进CFX降解。水体基质Cl-的存在对CFX的降解起到了低浓度抑制高浓度促进的作用,HCO3-和自然有机质(NOM)的存在对CFX的降解稍有抑制。在实际水样中的应用研究表明,UV/PS体系可以有效降解和矿化实际地表水样(SW)和实际废水样(WW)中的CFX,具有较好的应用前景。     

有机物性质对混凝-微滤-纳滤去除水中重金属的影响

为了探明有机物性质对混凝-微滤-纳滤去除水中重金属的影响,将腐殖酸和乙酸分别作为背景有机物,系统考察了组合工艺对镉(Cd)、铜(Cu)、镍(Ni)和锌(Zn)的去除效能及其膜通量变化过程,并通过物料衡算对4种重金属的去除行为进行了比较分析。结果表明,当原水中不含有机物时,Cu的截留率最高,达到97%以上,纳滤膜是去除其他3种重金属的主要步骤。随着原水中腐殖酸含量的增大,混凝-微滤阶段对重金属的截留能力显著增强,膜通量衰减速度加快。相反地,乙酸的存在对于组合工艺处理效能具有明显的负面效应。此时,重金属既不能被铝盐絮体有效吸附,也不能通过静电作用截留在NF膜表面。4种重金属在滤液和浓水中的回收率Rrec都超过了80%,膜通量的变化与处理无机重金属溶液时相近。     

燃烧条件对灰渣中重金属元素形态的影响

根据改进了的BCR连续提取法,重金属元素形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态,实验研究了不同燃烧温度、空气流量和燃烧气氛对燃煤重金属（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb）的形态分布和挥发特性的影响规律。结果表明：在原煤和灰渣中,各重金属元素均主要以稳定的残渣态存在;8种重金属元素的挥发性难易程度顺序为Pb、Cd、Zn>As、Cr、Ni、Cu>Mn;燃烧温度从650℃升至1 050℃过程中,各重金属元素4种存在形态的逸出率逐渐升高,逸出率最低增大幅度为20%,最高达60%;随空气流量的增大,重金属元素的有机物结合态和残渣态加速分解和挥发,各重金属元素的逸出率不断增大;除元素Mn和Ni较易于在贫氧气氛中挥发外,元素Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb均在富氧气氛中比较易于挥发气化。     

福州市蔬菜基地土壤重金属和多环芳烃的含量及其与土壤磁性指标的关系

蔬菜基地土壤污染状况与人类健康有着密切的关系。本研究对福州市蔬菜基地土壤中6种重金属和15种美国环境保护总署（US EPA）优控的多环芳烃（PAHs）污染状况进行了调查,并分析了污染物含量与土壤磁性指标间的关系。结果表明,土壤中重金属平均含量为Zn 147.0 mg·kg-1、Pb 55.0 mg·kg-1、Cu 45.5 mg·kg-1、Cr 21.3 mg·kg-1、As 16.0 mg·kg-1、Cd 0.6 mg·kg-1;PAHs的总量范围为324.3~1 838.6 μg·kg-1。Cu含量和PAHs总量与土壤磁化率χ都具有显著的相关性（pχfd的结果分析表明,土壤中PAHs主要来源于石油泄漏和生物质的燃烧;重金属来源复杂,为混合来源,包括人类活动排放和成土母质固有含量。污染评价结果表明,土壤中Cr和As的含量都未超标,Cu、Zn和Cd的含量均超标;参考荷兰土壤修复标准中的目标值, PAHs含量超标的土壤为11.1%,而参照我国土壤污染状况评价技术规定,PAHs含量超标的土壤为22.2%。     

Cr-Ce/Al2O3催化剂对挥发性有机物的催化降解

采用共沉淀法制备了一系列不同铬铈负载量和铬铈负载比例的Cr-Ce/Al2O3催化剂,采用XRD、BET、NH3-TPD以及H2-TPR对所制得的催化剂进行表征。在空速为15 000 h-1、挥发性有机物体积分数为1 500 μL·L-1的条件下,于固定床反应器上考察了催化剂在三氯乙烯(TCE)催化氧化降解反应中的催化活性。实验结果表明,Cr-Ce/Al2O3(5%,10%)系列催化剂具有较好的低温催化降解三氯乙烯活性,其中Cr-Ce/Al2O3(5%,10%)活性最高,在271.3 ℃时可将尾气中90%的三氯乙烯降解。催化剂反应800 min后活性仅有轻微下降,说明该催化剂具有较好的稳定性。此外,将该催化剂用于其他VOCs催化降解反应中同样具有较好的活性,在350 ℃时可以将尾气中VOCs完全降解。     

高浓度磷对厌氧氨氧化效能及颗粒污泥特性的影响

为了研究高浓度磷对厌氧氨氧化效能和污泥特性的影响,采用UASB反应器进行连续试验,考察不同磷浓度时的Anammox脱氮效能,并通过扫描电镜和能谱分析技术对颗粒污泥表面形态和元素组成分析。结果表明:磷浓度达到600 mg/L时开始抑制厌氧氨氧化脱氮效能,700 mg/L对Anammox脱氮效能造成91.86%的抑制,降低磷浓度培养10 d后完全恢复;随着进水磷浓度的增加,反应器对磷的截留率减小;高浓度磷导致反应器底部颗粒污泥表面形成白色固体,为由C、O、P和Ca构成羟基磷灰石和磷酸钙等难溶化合物,能谱分析结果显示,该固体中O、P、C和Ca原子数量分别占41.89%、21.78%、14.41%和10.82%。