页岩气开采对水环境的影响及其治理技术研究

页岩气是一种清洁、低碳、高储量的非常规天然气能源,已成为全国油气资源勘探开发的新亮点,其快速发展影响着世界能源格局.然而,页岩气开采带来了巨大的环境风险,如水污染、大气污染、固体废弃物污染和土壤污染等.文章主要分析了页岩气钻井过程、压裂过程及采气过程可能出现的水环境问题,如水资源消耗、地表水污染及地下水污染等;总结了针对不同类型废水的处置措施及处理技术,以期为处理页岩气开采过程中产生的不同类型的废水提供理论依据.     

汽车4S店表面涂装有机废气监测的研究

汽车4S店表面涂装有机废气排放现已成为城市重要的污染排放源之一,中国目前暂未针对该行业废气排放制定相关标准.对汽车4S店有机废气的监测情况及国外、国内地方相关标准做了简单的介绍,对表面涂装工艺和污染治理提出一些对策.对多家汽车4S店的监测情况进行了概述,建议加强汽车4S店表面涂装大气污染物排放控制和管理,改善区域大气环境质量,促进表面涂装工艺和污染治理技术的进步,尽快规范相应管理措施,才能有效控制汽车表面涂装大气污染物的排放.     

福建西部山地水土流失区土壤呼吸的空间异质性

土壤呼吸(Rs)作用的空间异质性对于准确估算水土流失区碳收支具有重要意义.通过对长汀县河田镇59个样地的土壤呼吸及土壤全氮(TN)、碳氮比(C/N)、有机碳含量(SOC)、叶面积指数(LAI)、土壤温度(T_(10))、土壤湿度(W)等影响因子测定的基础上,运用传统和地统计学的方法分析了土壤呼吸及其影响因子的空间异质性.结果表明,Rs及其影响因子的变异程度大小依次为:LAISOCTNRsC/NT_(10)W;Rs与T_(10)呈极显著正相关(P0.01),与TN呈显著正相关(P0.05),与其他因子的相关性不显著(P0.05);TN、SOC和T_(10)这3个因子可以解释土壤呼吸27%的空间变化.地统计学分析结果表明:Rs具有中等程度的空间自相关性,结构性因子引起的空间异质性占52.89%,与随机因素的占比(47.11%)相当;Rs及其影响因子的分维数大小依次为:RsLAIC/NT_(10)SOCWTN;Rs的空间分布格局与TN和T_(10)的空间分布格局较为一致,而与C/N、SOC、LAI的空间分布格局不同.在95%置信水平和90%估计精度下,Rs的合理采样数量为62个.     

生物活性炭对不同C/N比废水同步硝化反硝化脱氮效果的影响

以连续运行的生物活性炭(biological actived carbon,BAC)填料反应器为研究对象,与序批式活性污泥反应器(sequencing batch reactor,SBR)对比,考察了BAC的加入对不同C/N比废水同步硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification,SND)脱氮效果的影响.在室温(15~27℃),初始溶解氧(dissolved oxygen,DO)质量浓度2~3 mg·L-1条件下,以甲醇做外加碳源,分别设置进水C/N比为3、5、8和10运行120个周期,比较两反应器的脱氮效果及稳定性.结果表明,C/N比由3依次升至5和8时BAC填料反应器脱氮效果优于SBR,TN平均去除率分别达44.88%、58.07%和66.64%.继续增大进水C/N至10,SBR发生污泥膨胀,而BAC反应器仍能保持63.65%的TN去除率.实验证明BAC在单一反应器内创造了多样的溶解氧环境,为SND创造了适宜的条件.BAC的加入减小了过量有机碳对硝化系统带来的影响,扩大了反应器的C/N比适用范围,增加了运行的稳定性,提高了有机物的脱氮容量,为高效脱氮提供了可能.     

太原汾河景区浮游植物群落结构及其与环境因子关系分析

为了探究太原汾河景区水体浮游植物群落结构特征及水质状况,对浮游植物的种类组成、生物量及其与环境理化因子的相关性进行监测.在2014年丰水期6~10月对汾河太原景区从上游到下游设置9个采样点进行定期采样调查.分析结果表明,太原汾河景区水体中浮游植物主要为蓝藻门、绿藻门、硅藻门植物,其中蓝藻植物数量最多,其次为绿藻和硅藻.在丰水期浮游植物细胞密度呈现先上升后下降现象,7月达到最高.采样点间也存在较大差异,位于汾河景区中下游的3个样点浮游植物数量最多.浮游植物生物量与环境理化因子的关系通过冗余分析(RDA)进行整体排序,结果表明浮游植物总细胞密度与溶解氧呈显著正相关,与化学需氧量呈显著负相关.硅藻细胞密度与水温、气温呈极显著正相关,与化学需氧量呈极显著负相关.各种环境因子的作用在不同时期的表现不同.综合营养状态指数分析,太原汾河景区水体中总氮在整个时空范围内超标,处于轻度到中度富营养水平状态.     

沙尘天气对生物气溶胶中总微生物浓度及粒径分布的影响

为了解沙尘对生物气溶胶中微生物的影响,于2015年3~4月间分别在兰州和青岛沙尘期间运用分级生物气溶胶采样器连续采集了生物气溶胶样品,并利用DAPI染色-荧光显微镜计数方法测定了总微生物浓度.结果表明,沙尘发生时生物气溶胶中总微生物浓度显著增加(P0.05).兰州和青岛总微生物浓度晴天背景均值分别为5.61×10~5cells·m~(-3)和2.08×10~5cells·m~(-3),沙尘时平均浓度分别是晴天的14.8倍和6.42倍.晴天时兰州和青岛两地样品微生物粒径分布均呈双峰分布,最高峰值均出现在7.0μm的粒径上,最低值均出现在4.7~7.0μm的粒径上,浓度次高峰值分别出现在3.3~4.7μm的粒径上和1.1~2.1μm的粒径上.沙尘时粒径分布均发生明显变化,兰州仍呈现双峰分布,但其中一个峰值从7.0μm移动到1.1~2.1μm;而青岛粒径由双峰分布变为粗粒径偏态分布.兰州和青岛沙尘前微生物负荷的背景值分别是2 224 cells·μg~(-1)和1 550 cells·μg~(-1),而沙尘发生时,颗粒物的微生物负荷均大幅增加,最高值分别达26 442 cells·μg~(-1)和10 250 cells·μg~(-1),这说明沙尘天气发生时,微生物浓度的增加不仅仅是因为空气中颗粒物的增加,而是因为长距离传输的沙尘颗粒携带有大量外源微生物.     

环丙沙星对膜生物反应器中微生物群落及抗性基因的影响

用膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)处理含环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)的合成废水,考察了不同CIP进水浓度(0、5、10、15 mg·L-1)下MBR的微生物群落特征和抗性基因丰度的变化.结果表明,随着进水中CIP浓度从0 mg·L-1增加至15 mg·L-1,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)仍保持为优势菌门,相对丰度比例分别为57.5%和12.7%;红环菌科(Rhodocyclaceae)、Chitinophagaceae和丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)被选择成为优势菌科,比例分别为29.96%、5.44%和6.60%;Methyloversatilis、Ferruginibacter、动胶菌属(Zoogloea)和丛毛单胞菌属(Comamonas)被选择成为优势菌属,比例分别为21.70%、7.56%、5.24%和4.15%;Chao1、ACE、Shannon指数逐渐降低和Simpson指数逐渐升高,表明MBR污泥中微生物丰富度和多样性均降低;亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、产碱菌属(Alcaligenes)和硝化杆菌属(Nitrobacter)相对丰度减少,使得氨氮去除率降低.CIP抗性基因(CIP-ARGs)分析表明,当MBR在CIP投加浓度为5 mg·L-1下运行至第33 d时,反应器中的gyr A、gyr B和par C基因相对丰度较CIP投加初期增加,加大了抗药风险.     

典型西南岩溶区工业城市降水酸化缓解原因探究——以柳州市为例

利用柳州市环境保护监测站2013—2017年大气降水监测数据,分析近年来柳州岩溶区工业城市降水酸化缓解原因,并对离子来源进行探究.结果表明:①统计柳州近5年的降水pH值发现研究区降水酸化问题有了明显的改善,同时具有季节性差异,春冬季降水酸化相对夏秋季较重.②通过分析降水中主要离子组成及变化特征、计算中和因子(NF)和相对酸度(FA)发现,降水中主要离子浓度出现减少趋势,酸化类型逐渐向硫-硝酸混合型过渡,且99.97%的酸性离子被NH~+_4、Ca~(2+)等离子所中和,所以得出酸性物质的减少和碱性离子的中和作用可能是降水酸化改善的重要因素.③采用Hysplit模型对研究区降水酸化较严重的2016年(共60场)的降水水汽来源进行后向轨迹追踪及聚类分析,显示降水离子组成与浓度不仅与当地污染源有关,还与来自大陆内部西北和西南远距离物质输送有关.上述结果指示由于喀斯特化学风化作用、柳州市严格执行环保规定、大环境改善导致远程传输污染减弱等原因使得柳州市降水酸化情况得到极大改善.此外值得注意的是柳州市酸雨类型逐渐向硫-硝酸混合型过渡,指示随着工业污染的控制得到减弱,日益增长的机动车尾气排放或许成为研究区下一步治理重点方向.     

鸡粪热裂解对重金属Mn、Cu、Zn和Cr生物有效性的影响

畜禽粪便直接农用引起的重金属污染是社会普遍关注的问题,探索如何有效降低畜禽粪便重金属生物有效性的技术是急需解决的难题.本文通过分析鸡粪(CM)裂解前后Mn、Cu、Zn和Cr等4种重金属形态分布变化,并采用林地大型盆栽试验研究添加CM和鸡粪炭(CMB)处理对湿地松地上部分重金属吸收状况的影响.结果表明,与CM直接还田相比,添加CMB(400℃)处理降低Mn、Cu和Zn在湿地松地上部分的吸收量和富集系数,而处理之间植株Cr元素的吸收量和富集系数差异不显著. Tessier连续提取结果表明, Mn、Cu和Zn的交换态含量分别由CM的94.8、10.0和34.9 mg·kg~(-1)显著降为CMB的16.6 mg·kg~(-1)、未检测出和1.8 mg·kg~(-1). CM裂解成CMB后, Cr元素残渣态含量显著提高.从元素质量守恒来看, CM制成CMB后Mn、Cu、Zn和Cr损失率分别为29.3%、35.6%、33.5%和3.3%.裂解油中Mn、Cu、Zn和Cr的金属总量分别占CM金属损失量的51.7%、53.0%、32.9%和13.1%. CM裂解成CMB后,91.7%的交换态Mn、几乎100%交换态Cu和97.5%的交换态Zn会随裂解转化为铁锰氧化态、有机结合态和残渣态形式或挥发而降低有效性. 1年盆栽试验结果表明,在CMB处理中,土壤Mn、Cu和Zn交换态含量显著低于CM处理.相关性分析发现,植物体内重金属吸收量与土壤金属有效态含量显著相关,而与总量相关性不明显.由此可见,将鸡粪制成鸡粪炭是一种有效降低Mn、Cu和Zn生物有效性的途径.     

酸性矿山废水对稻田土壤微生物菌群结构的影响

为探究酸性矿山废水(AMD)对稻田土壤微生物群落结构的影响,通过取自矿区受AMD污染和未受污染的稻田土壤进行微宇宙灌溉模拟实验,研究了AMD污染过程中土壤理化性质和微生物群落的变化,同时建立环境条件变化引起土壤微生物群落结构改变的相关性关系.结果表明,受AMD污染的土壤中SO_4~(2-)、Cd、Zn含量显著上升,土壤酸化且土壤中细菌群落的多样性下降;而恢复清洁水灌溉可提高土壤细菌群落的多样性,有利于修复AMD的污染.采用高通量测序技术分析了不同处理稻田土壤中微生物群落在门和属分类水平上的相对丰度分布变化,冗余分析(RDA)表明,土壤pH和重金属(Pb、Cu)含量是影响稻田土壤微生物群落结构的主要环境因子.研究结果不仅有助于进一步揭示AMD污染、土壤因子与土壤微生物群落的相互关系,同时可为恢复AMD污染农业土壤提供理论依据.