湖库富营养化生物控藻技术的研究进展

随着湖库水体污染日益严重,水体富营养化程度不断加剧,蓝藻水华日益频繁,其造成的生态、资源、环境问题以及重大的经济损失已引起高度重视。生物控藻技术主要是通过水生生物调整生态系统群落结构从而抑制蓝藻水华,因其具有效率高、成本低、二次污染风险低等特点,已成为近年来水体富营养化控制技术的研究热点。从生物控藻方面综述了生态浮岛除藻技术、水生植物竞争抑藻技术、滤食性鱼类控藻技术以及微生物溶藻技术等湖库原位控藻技术,总结了国内外在微生物控藻技术方面的最新研究进展,以期为湖库富营养化治理提供理论依据和技术支撑。     

CoCuMnOx光催化氧化多组分VOCs特性及其动力学

实验采用共沉淀法制备太阳能吸收涂料Co Cu Mn O_x,探究可见光下甲苯、乙酸乙酯和丙酮混合3组分VOCs的光催化氧化性能,并从动力学角度分析各自的反应速率变化.结果表明,单组分VOCs初始浓度400 mg·m~(-3)、光照距离120 mm,350cm~2镜面载体负载1 g Co Cu Mn O_x下用100 W卤钨灯照射6 h后,甲苯转化率为57%、乙酸乙酯为62%、丙酮为58%;由于3组分VOCs之间相互竞争,甲苯、乙酸乙酯和丙酮的转化率较单组分下降了5%~26%.单组分与3组分VOCs的光催化均符合假一级反应动力学,单组分甲苯、乙酸乙酯和丙酮的反应速率分别为0.002、0.002 8和0.002 33 min~(-1);混合3组分中其反应速率为单组分的0.49~0.88倍.     

苏州市大气细颗粒物(PM2.5)工业源排放清单

通过发放调查表、现场咨询等形式,获得苏州市2012年工业企业基本信息,参照国内外已有研究成果,确定排放因子,并根据实际情况对钢铁行业进行了系数修订,得到苏州市工业源大气细颗粒物排放清单.结果表明:苏州地区工业源PM_(2.5)排放总量约为6.57×10~4t,工艺过程源和固定燃烧源分别占94%和6%;张家港地区贡献率最大,为51%,其次为常熟13.8%;姑苏区贡献率最小,为0.13%;苏州市平均排放强度为10.42 t·km~(-2),张家港排放强度最大,达到了43.57 t·km~(-2),其次为新区12.38 t·km~(-2);钢铁与炼焦、火电、水泥行业是PM_(2.5)的主要贡献者,分别为50%、17%和14%;空间分布显示苏州北部相对细颗粒污染较大,重点企业多集中在张家港、常熟地区,东部污染较少.     

溢油污染潮间带大型底栖动物体内总石油烃含量及风险动态

以溢油污染潮间带大型底栖动物无齿螳臂相手蟹为对象,研究其体内TPH含量分布及动态变化,并开展健康风险评估,判断污染区域生态系统修复与恢复措施的有效性,从而为类似溢油事故的处理处置提供参考.分别在采取应急处置后、应急处置1 a后和二次修复1 a后采集了沉积物和相关生物体样品,采用紫外分光光度法和荧光分光光度法测得TPH含量.结果表明,二次修复1 a后生物体内脏和肌肉组织中TPH含量较应急处置1 a后呈显著下降趋势(p0.05),分别下降了64.28%~83.81%和27.44%~48.02%,生物体内脏组织中TPH含量明显高于肌肉组织,且二者呈现显著正相关关系(p0.01).二次修复1 a后生物体内脏和肌肉组织中TPH含量与应急处置后沉积物中TPH含量呈明显的线性关系(y=0.001x+4.3831,R2=0.9089;y=0.0004x+1.7744,R2=0.8705),表明溢油事故造成的沉积物污染是影响生物体内TPH累积的一个重要因素.同时,人体健康风险评估结果显示,应急处置1 a后和二次修复1 a后生物体体内的TPH暴露风险指数均处于可接受水平,采取二次修复后,暴露风险指数有明显下降趋势,较应急处置后下降了62.81%~82.31%.研究结果表明应急和修复措施均取得了一定效果,可为今后类似事故处理处置提供参考.     

接种丛枝菌根真菌对雌雄美洲黑杨吸收铅镉的影响

以雌雄美洲黑杨(Populus deltoides)为研究对象,砂培条件下,研究接种丛枝菌根真菌(Glomus intraradices)对受Pb污染(200 mg·kg-1)、Cd污染(10 mg·kg-1)及复合污染的雌雄美洲黑杨Pb和Cd的富集与分配特征的影响,关注Pb/Cd复合污染独特的环境效应.结果表明:1未接种丛枝菌根真菌条件下,与单一污染相比,复合污染增加了美洲黑杨雄株叶、粗根、细根Pb和Cd含量;复合污染增加了雌株叶片中Pb和Cd含量,却降低了粗根和细根中Pb和Cd含量;复合污染条件下雄株Pb和Cd向地上部分器官的迁移率分别增加135%和78%,雌株则分别增加52%和18%.2复合污染条件下,接种丛枝菌根真菌引起雄株Pb和Cd富集系数分别增加87%和6%,雌株则分别增加171%和65%;雄株Pb和Cd向地上部分器官的迁移率降低65%和69%,雌株则分别降低59%和53%.3Pb污染条件下,接种丛枝菌根真菌的雌雄之间Pb积累量没有显著差异;Cd污染条件下,接种丛枝菌根真菌的雄株总Cd积累量是雌株的1.7倍;复合污染条件下,接种丛枝菌根真菌的雌株Pb和Cd总积累量分别是雄株的1.3和1.2倍.本研究表明,接种G.intraradices能提高美洲黑杨的Pb和Cd积累能力,对于不同污染条件下,应根据实际情况选择合适的杨树性别进行造林和生态修复.     

凤眼莲源生物炭对土壤As、Hg、Cd溶出特性与化学形态的影响

以我国典型水生入侵植物凤眼莲为前体制备了生物炭(BCW)和负载铁生物炭(BCW-Fe),在对其理化特性进行充分表征的基础上,系统分析了这2类生物炭对金矿冶炼区酸性复合污染土壤中As、Hg、Cd的钝化修复效果.水浸与酸浸实验表明,5%(质量分数)BCW与5%(质量分数)BCW-Fe处理分别使土壤As浸出浓度降低91.4%~91.6%和64.9%~96.8%,Hg浸出浓度由0.03~0.04μg·L-1降低至0~0.02μg·L~(-1);而2种材料对Cd的钝化优势分别出现在中性和酸性浸出条件下.重金属形态分析结果显示,2种生物炭处理均使As、Hg、Cd由植物可利用性较高的可交换态和碳酸盐结合态向较为稳定的铁锰氧化物与有机物结合态转化.其中,BCW与BCW-Fe的加入分别使可交换态与碳酸盐结合态As总量减少0.3%和3.1%,使这2种非稳态Hg总量分别减少2.3%和3.4%,使这2种形态Cd总量分别减少7.7%和14.9%.综合以上研究结果,凤眼莲负载铁生物炭提供了一种能够在我国广泛分布的酸雨沉降地区内实现对复合污染土壤中As、Hg、Cd同步稳定钝化的有效材料,与此同时,该方法有利于实现对入侵植物的有效管理和应用土地系统进行长期固碳.     

1株异养反硝化硫细菌的分离鉴定及代谢特性

工业废水中的有机物、硫化物和含氮化合物是废水处理面临的重大挑战.利用生物技术,可以实现在废水处理系统中同时去除这3种污染物.在污水处理反应器中,分离出1株异养反硝化硫细菌HDD1.基于16S rRNA基因的系统进化分析和生理特征显示菌株HDD1为Thauera属的一个种.菌株HDD1能够利用乙酸盐和硫化物作为电子供体,硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用.在15h之内,CH3COO-(300 mg·L~(-1))、S2-(200 mg·L~(-1))和NO-3(487 mg·L~(-1))被完全代谢去除.扫描电子显微镜和能量色散谱结果显示硫化物氧化的主要产物为单质硫.菌株HDD1能够同时应用于工业废水处理和硫元素的资源化回收.     

污水氮浓度对粉绿狐尾藻去氮能力的影响

粉绿狐尾藻是构建人工湿地的重要植物,对污水具有较强的净化作用,但有关其去氮能力及其与污水氮浓度的关系尚不清楚.本试验采用人工模拟盆栽试验,设2、5、10、20、100、200、400 mg·L~(-1)共7个氮水平,研究污水氮浓度对粉绿狐尾藻去氮能力的影响.结果表明,氮浓度不高于20 mg·L~(-1)时,前3周粉绿狐尾藻以20 mg·L~(-1)生长最好,处理1周水体总氮和氨氮的去除率接近100%,而硝态氮浓度低、变化不大;粉绿狐尾藻氮含量因氮浓度变化不大但部位间有"上高下低"趋势,且粉绿狐尾藻还利用了底泥氮.氮浓度100~400 mg·L~(-1)时,4~5周以氮浓度200 mg·L~(-1)粉绿狐尾藻生长最好;处理5周总氮去除率依次为76.5%、71.5%和48.1%,氨氮去除率依次为99.6%、99.3%和60.2%;各处理硝态氮去除率约为50%且处理间差异不大;粉绿狐尾藻氮含量随氮浓度而升高,但部位间差异小、呈均匀分布;粉绿狐尾藻积累氮、底泥固定氮分别占水体去除氮的27.9%~48.4%和12.2%~24.4%.因此,粉绿狐尾藻去氮能力受污水氮浓度的显著影响,去除氨氮率显著高于硝态氮;氮浓度还影响粉绿狐尾藻对氮的吸收积累和分配机制,值得深入研究.     

轻型车NH_3排放实验研究

用傅里叶变换紫外光谱法对4辆不同里程、不同排量、不同排放标准的轻型车NH_3排放进行测量,试验车辆包括2辆双燃料出租车。实验结果表明:里程数越高的车辆,在同一个测试循环中产生的NH_3排放越多;在高速工况下,车辆产生的NH_3要高于在低速工况时;在循环中车辆加速过程产生的NH_3浓度较高;对于天然气燃料车辆,市区运转工况下基本上没有NH_3排放,在城郊运转工况下产生的NH_3要多于用汽油燃料时。     

盐度对EGSB反应器的运行及厌氧颗粒污泥的影响

高盐废水通常含有高COD浓度,难以处理,引用具有耐盐性能的生物反应器处理高盐废水成为必要.使用模拟高盐废水在3.267 kg·(m~3·d)~(-1)的COD容积负荷下,将Cl~-浓度逐步从0提升至10 000 mg·L~(-1),研究盐度对膨胀颗粒污泥床(expanded granular sludge bed,EGSB)反应器的影响.结果表明,Cl~-浓度小于7 500 mg·L~(-1)时,对微生物的抑制作用较低;Cl~-浓度为7 500 mg·L~(-1)时,反应器的COD去除率能保持在98.1%左右,容积产气率能够基本保持在1.3 m~3·(m~3·d)~(-1)以上,大粒径的厌氧颗粒污泥仍然占据体系的主体;当Cl~-浓度为10 000 mg·L~(-1)时,反应器中的厌氧颗粒污泥受到严重影响.采用高通量测序技术对0和5 000 mg·L~(-1)两个Cl~-浓度下的厌氧颗粒污泥的微生物菌群结构进行分析,结果表明,盐度影响了微生物的种群分布,在5 000 mg·L~(-1)的Cl~-浓度下,主要的优势菌属由Cl~-浓度为0时的Methanoregula与Longilinea变为Methanobacterium、Methanospirillum、Methanothrix和Paludibacter.