改性芬顿试剂修复农药污染土壤的工艺条件优化

在农药污染土壤中加入乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)改性传统芬顿试剂,研究化学氧化修复处理土壤中氯代有机物和苯系物的效果,探究EDTA-2Na、H₂O₂、FeSO₄浓度和H₂O₂投加次数对土壤中苯、1,2-二氯苯降解率的影响。结果表明:加入与Fe ²⁺物质的量比为1∶1的EDTA-2Na,苯的降解率提高了29.6个百分点,1,2-二氯苯的降解率提高了26.4个百分点;相同试验条件下,苯、1,2-二氯苯的降解率随着EDTA-2Na、H₂O₂、FeSO₄浓度和H₂O₂投加次数的增加而上升,然后逐步趋于稳定;适宜工艺参数是H₂O₂浓度为3.0 mmol∕g,n(H₂O₂)∶n(FeSO₄)∶n(EDTA-2Na)为10∶1∶1(n为物质的量),反应时间为2 h,H₂O₂分4次投加,此时苯的降解率最高达86.0%,1,2-二氯苯的降解率最高达83.6%。     

辽河保护区植被覆盖度时空动态变化及驱动因素

基于500 m分辨率MODIS NDVI数据和Landsat TM/OLI影像构建了辽河保护区2000—2018年的30 m植被覆盖度(fractional vegetation coverage,FVC)数据集,分析了辽河保护区划定前(2000—2009年)和划定后(2011—2018年)植被覆盖时空动态变化及其驱动因素。结果表明:2000—2018年,辽河保护区植被覆盖度整体呈微弱的增加趋势,2000—2009年植被覆盖度呈增加趋势,斜率为0.67%/a,而2011—2018年植被覆盖度呈波动下降趋势,斜率为-0.27%/a,植被覆盖度降低区域主要分布在地势较低洼的河道两侧;相对于2010年,辽河保护区植被在2012—2014年呈轻微的恢复趋势,但2015—2018年又出现了退化趋势。对比植被覆盖度的模拟值和实际值发现,2011—2018年人类活动对植被覆盖度的贡献率增至1.12%,其中2014年人类活动对植被恢复的作用明显。总体而言,辽河保护区划定以来,植被覆盖度呈先上升后下降趋势,主要是由于气候变化引起的;人类活动对植被恢复的作用为正向,植被恢复中人类活动贡献率高达8.42%。     

湖北省长江三峡地区山水林田湖草生态保护修复实践探索与思考

湖北省长江三峡地区是世界上最大的水电站——三峡大坝所在地,是长江中上游关键节点,是三峡库区水土保持重点生态功能区,生态功能地位极其重要。针对长江三峡地区长江干支流水体部分断面总磷超标、“化工围江”、生态系统功能退化、废弃矿山破坏生态环境、珍稀濒危物种生境遭到破坏、生态保护修复机制不健全等问题,围绕保障“一江清水向东流”的总目标,提出了山水林田湖草生态保护修复工程实施路径。以长江干支流为经脉,以山水林田湖草为有机整体,优化空间布局,将长江三峡地区划分为11个生态保护修复片区,统筹实施重要干支流水环境治理与修复、“化工围江”综合治理与长江岸线生态修复、废弃矿山生态修复、土地综合整治、重要生态系统修复与生物多样性保护、区域生态保护修复体制机制创新六大类任务措施,构建分区分类生态保护修复工程体系,创新跨区域、跨部门的生态修复长效机制,积极探索长江三峡地区生态修复模式,推动区域绿色高质量发展,以期为其他地区生态保护修复提供参考与借鉴。     

二氧化碳转化制取燃料及高值化学品研究进展

二氧化碳(CO₂)的捕集及转化技术可将CO₂转化为清洁燃料和高值化学品,是未来缓解能源问题的有效途径之一。基于CO₂的转化机理,结合近几年CO₂转化技术的发展,重点介绍了催化转化、电化学还原、光化学转化、光电催化转化及生物转化技术制备CH₃OH、HCOOH、C₂H₆O、CH₃COOH等一系列高值化学品的研究进展;基于现有技术,通过进一步开发利用新型催化剂,培育优化具有CO₂转化功能的微生物等手段,将CO₂转化技术与多领域技术相结合发展,可为CO₂转化技术的大规模工业化生产及实际应用打下坚实的基础。     

稳定表流-潜流组合人工湿地系统处理生活污水的研究

设计并建造了由集水池、厌氧池、稳定表流人工湿地(FSSFW)、水平潜流人工湿地(SFCW)组成的稳定表流-潜流组合人工湿地系统,该系统依据地势建造,污水依靠重力流动,经过1个月驯化后,用于生活污水净化的中试研究。在设计水力负荷〔0.108 m³/(m²·d)〕和高水力负荷〔0.180 m³/(m²·d)〕时,分别监测各单元及系统对悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH₃-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除效果。结果表明:在设计水力负荷下,系统对SS、COD、NH₃-N、TN和TP的平均去除率分别为91.6%、81.2%、87.7%、77.3%和86.3%,其中FSSFW对SS和COD的去除率均值高于SFCW和厌氧池,SFCW对NH₃-N、TN和TP的去除率均值高于厌氧池和FSSFW,厌氧池对各污染指标去除的贡献最小;在高水力负荷下,系统对SS、COD、NH₃-N、TN和TP的去除率分别为91.2%、73.1%、84.2%、69.0%和82.7%,SFCW对SS、COD、NH₃-N和TN的去除起主要作用,FSSFW和SFCW对TP去除的贡献无明显差别,而厌氧池对各污染指标去除的贡献最小。该组合人工湿地系统在夏季运行的水力负荷可设为0.108~0.180 m³/(m²·d),冬季应严格按照设计水力负荷运行。在设计水力负荷下,系统出水各项指标均能稳定达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。     

大气颗粒物对斑马鱼胚胎的毒性及机制研究进展

流行病学研究揭示PM_2.5暴露与低体重新生儿,早产,先兆子痫,自发性流产,胎儿心血管、消化和神经系统发育异常以及出生缺陷具有相关性,但PM_2.5对儿童发育影响的毒性机制尚不清楚。斑马鱼现已成为体内发育毒性研究的主要模式动物,综述了大气颗粒物对斑马鱼胚胎的毒性及机制相关研究进展,结果表明:大气颗粒物暴露可增加胚胎畸形率和死亡率,且效应强度与颗粒物来源和暴露方式有关;大气颗粒物还可造成胚胎骨骼、心脏、鱼鳔、肝、肠、肌肉等器官组织损伤;毒性机制主要包括改变胚胎全基因表达、microRNA表达及心脏AhR和Wnt/β-catenin通路相关基因表达,最终引起炎症和氧化应激过程,导致胚胎毒性和器官畸形,影响心血管、神经、运动等系统发育。     

矿物棉填料孔隙率对生物滴滤池水处理效果的影响

针对生物滴滤池因接触时间短而导致出水不达标的问题,采用3种容重(80、100、120 kg·m−3)的矿物棉作为滤池填料,考察了填料孔隙率对保水性的影响,分析了不同容重填料的生物滴滤池去除污染物的效能,探究了填料孔隙率对微生物群落特征的影响。结果表明,矿物棉载体的吸水、保水性能随其孔隙率增加呈现先增加后减小的趋势;孔隙率较小的矿物棉载体在稳定运行后对COD、${\rm{NH}}_4^ + $-N有更好的去除效果,平均去除率分别可达99%和72%,且具有一定的抗冲击负荷能力。高通量测序结果显示,随着矿物棉载体孔隙率的减小,微生物群落物种丰富度增加,而其多样性减少。比较而言,当容重为100 kg·m−3时,矿物棉的吸、保水性高,微生物种群结构适宜,出水水质可达一级A标准,且具有一定的抗冲击负荷能力。     

水泥窑协同处置含锌粉尘对水泥熟料性能及环境安全性的影响

利用水泥窑协同处置技术对含锌粉尘进行了处置。通过掺入不同量的含锌粉尘煅烧成水泥熟料,探讨含锌粉尘中重金属离子对水泥熟料性能和环境安全性的影响。结果表明,含锌粉尘中的Zn离子可以被有效固化在水泥熟料中,固化率最高可达98.11%;Zn离子在水泥净浆中的浸出浓度低于工业固体废弃物浸出毒性鉴别标准的规定限值,故水泥熟料固化的危险废物在使用中不会对环境造成二次污染。此外,含锌粉尘的加入降低了f-Cao的质量分数,改善了水泥生料的易烧性;在熟料中,各矿物相对重金属元素的固化存在选择性,Zn离子在中间相中的固化率至少为73.04%,远高于其在硅酸盐相中的固化率;同时,背散射图像也表明,Zn离子主要存在于中间相。以上研究结果可为水泥窑协同处置含锌粉尘提供参考。     

溶解氧分区控制的一段式自养脱氮工艺的性能及其中微生物的特征

针对一段式自养脱氮工艺普遍存在脱氮性能较差或不稳定的问题,提出了溶解氧分区控制的策略,研发了一种内外分层、溶解氧分区的新型自养脱氮反应器。通过改变反应器的进水氮负荷和调控曝气量,考察其溶解氧分区效果和脱氮性能变化,并探究长期运行过程中微生物群落结构特征。结果表明：在为期250 d的连续实验中,新型反应器能实现良好的溶解氧分区效果,可有效强化氨氧化速率和厌氧氨氧化速率,总氮去除率到达84.3%,氮去除速率为0.84 kg·(m³·d) ⁻¹,自养脱氮性能得到了提升;反应器中微生物群落结构趋向单一,浮霉菌门始终维持较高丰度（7.6%~10.5%）,厌氧氨氧化菌的优势菌属则发生了由Candidatus Kuenenia向Candidatus Brocadia的演替,而亚硝酸盐氧化菌生长受到抑制。本研究结果可为自养脱氮工艺的应用提供参考。     

基于甘蔗渣衍生碳量子点的荧光适配体探针的制备及其对17β-雌二醇的检测效果

为实现灵敏、快速、特异性地检测水环境中的17β-雌二醇 (E2) ,以甘蔗渣衍生的碳量子点作为荧光信号,核酸适配体 (aptamer) 作为识别元素,构建了一种可以特异性检测E2的荧光探针,通过荧光强度的变化来定量检测E2并对检测效果进行分析。结果表明：核酸适配体能成功修饰在碳量子点的表面形成稳定的荧光探针;200 mg·L⁻¹的碳量子点与1 μmol·L⁻¹的aptamer为荧光探针的最佳构建比例;相对荧光强度与0~10 μg·L⁻¹质量浓度的雌二醇成正比,且最低检测限为0.42 μg·L⁻¹;该荧光探针可成功应用于水体中E2的检测,回收率为93.6%~106.5%。与传统的仪器检测方法相比,该荧光探针检测E2具有良好的选择性和重现性,还具有操作简单、成本低的优点。本研究成果可为核酸适配体构建的荧光探针在水环境检测中的推广应用提供参考。