鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对水质净化效果的原位围隔实验

在野外原位围隔模拟条件下,研究了鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对富营养化水体的净化效果。研究结果表明：鲢鳙鱼比例对水质有较大影响,当鲢鱼（Hypophthalmichthys molitix）与鳙鱼（Aristichthys nobilis）的比例为3：1时,TN和NH3-N的去除率分别为69.26%和66.39%,4：1时,NO3-N的去除率可达73.65%;当鲢鱼与鳙鱼的比例为5：1时,TP和PO43-的去除率可达66.73%;鲴鱼（Plagiognathops Microlepis Bleeker）对水体中磷元素的去除效果显著,TP和PO43-的去除率可分别提高13.89%和7.91%,但不利于氮的去除;150 g·m-2密度螺（Bellamya aeruginosa）和蚌（Hyriopsis cumingii）的投加对TN的去除率可达72.60%,但对其他营养盐的削减效果不佳;水生植物蕹菜实验组与无植物组相比TN去除率提升6.83%,NH3-N提升6.44%,NO3-N提升12.14%,效果优于菱,但却不利于磷的去除。实验结果可为水生生态系统调控和修复提供科学依据。     

高PHAs合成性能菌株的筛选及其条件优化

通过尼罗蓝荧光筛选,从活性污泥体系中筛得Ace-6、But-1和But-17。经DNA分子鉴定,Ace-6缺陷短波单胞菌（Brevundimonas diminuta）,But-1约氏不动杆菌（Acinetobacter Johnsonii）,But-17蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）。采用摇瓶平行发酵实验,确定了各自的最佳碳源和氮源,并通过多因素正交实验对其进行合成条件优化。结果表明,Ace-6菌株合成条件为温度30℃、乙酸钠30 g·L-1、酵母粉0.35 g·L-1、pH 7.0、接种量5%,PHAs的总量可达412.02 mg·L-1;But-1菌株的合成条件为温度35℃、乙酸钠20 g·L-1、硫酸铵0.35 g·L-1、pH 7.5、接种量8%,PHAs的合成量可达392.39 mg·L-1;But-17菌株合成条件为温度35℃、淀粉20 g·L-1、氯化铵0.35 g·L-1、pH 7.5、接种量5%,PHAs可达304.70 mg·L-1。     

13X分子筛对水体中钒离子的吸附

为研究分子筛对水体中重金属的吸附效果,选取了13X分子筛作为实验材料,研究其对钒离子的吸附效果。分别研究了在不同温度、时间、溶液pH值和初始钒浓度的条件下,13X分子筛对钒离子的吸附量,结果表明：酸性条件更利于13X分子筛对钒的吸附,溶液pH≥5时吸附量趋于0;随着反应温度的升高,13X分子筛对钒离子的吸附量逐渐增加;13X分子筛对钒离子的吸附符合Langmuir模型和拟二级动力学模型。13X分子筛对钒离子具有一定的吸附效果,在一定的处理工艺条件下,可作为水体钒污染的修复材料。但针对不同来源废水的特点,需对分子筛进行改性并进一步优化修复工艺条件以实际应用。     

根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控水稻镉吸收

南方水稻镉（Cd）污染是我国当前面临的主要环境问题之一。以中稻丰两优1号为材料,采用大田小区实验,研究了根区施加钙镁磷肥（P1：1 800 kg·hm-2、P2：3 000 kg·hm-2）、叶面喷施硅/硒（LS：2.0 mmol·L-1 Na2SiO3、LX：25 μmol·L-1 Na2SeO3、LSX：1.0 mmol·L-1 Na2SiO3+12.5 μmol·L-1 Na2SeO3）以及根区与叶面联合处理（P1LS、P1LX、P1LSX、P2LS、P2LX、P2LSX）下水稻对Cd的吸收。结果表明：1）根施钙镁磷肥显著降低了土壤有效态Cd含量（p1、P2较对照分别降低16.1%和29.5%;单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒处理后,稻米Cd含量较对照均显著降低（p1 40.8%、P2 57.2%、LS 42.3%、LX 35.0%、LSX 39.2%;根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控对降低稻米Cd含量表现出显著的协同效应（p值显著性）,其中P1LS、P1LX和P1LSX较单独的P1分别降低了61.2%、59.5%和68.2%,P2LS、P2LX和P2LSX较单独的P2分别降低了75.0%、54.2%和75.7%。2）Cd从秸秆向籽粒转运系数（SS）大于从根向秸秆转运系数（RS）,根区与叶面联合处理明显降低RS和SS,并有显著的协同效应（p1与Si/Se联合,RS和SS平均降低了7.4%和22.0%,P2与Si/Se联合,RS和SS平均降低了16.0%和19.6%。3）从食品安全来说,单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒,大米Cd含量多数超标（国标0.2 mg·kg-1）,而根区与叶面联合处理几乎都能实现Cd含量不超标,其中降幅最大的为P2LS 和P2LSX,稻米Cd含量不到0.09 mg·kg-1。因此,根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合处理可显著降低水稻Cd吸收、保障稻米质量安全。     

废弃除铜吸附剂的除磷性能

为了更高效率利用除铜吸附剂,降低除磷成本,提出了一种有效、经济的废弃吸附剂的处理方式。将吸附了铜离子的磁性壳聚糖修饰氧化石墨烯（MNPs@CS@GO）,不经过洗脱,直接利用附着的铜离子用于吸附水溶液中磷酸根离子。利用红外光谱对吸附前后吸附剂的结构进行表征,并考察了溶液pH、吸附剂用量、振荡时间对吸附剂吸附磷酸根离子的影响,得出了最佳的吸附条件。结果表明：吸附剂饱和吸附容量为11.4 mg·g-1;吸附剂除磷的再生性良好;吸附过程能用准二级动力学模型很好地进行拟合。     

落地油泥土壤性质对超声除油效果的影响

落地油泥是油田产生的一类危险固体废弃物,其无害化处理是目前各大油田所面临的重大挑战之一。为了深入认识超声处理过程中油泥土壤性质与超声处理除油效果之间的关系,以不同油田典型落地油泥为研究对象,超声处理后对其土壤残留含油量、土壤颗粒级配、土壤化学组成等进行分析。结果表明：油泥中土壤颗粒粒径较大的大庆、大港落地油泥经超声处理后的除油效果均在60%以上,而土壤颗粒粒径较小的冀东落地油泥超声除油率仅为11%;同时,超声除油效果较好的大庆、大港落地油泥中的钙氧化物含量较低(分别为4.84%和5.94%),而超声除油效果差的冀东落地油泥中的钙氧化物含量较高(11.57%)。进一步的模拟实验结果表明,钙氧化物含量高的土壤对原油的吸附量大、吸附强度高、超声除油效果差,而钙氧化物含量低的土壤吸附量小、吸附强度低、超声除油效果好。以上结果可为油田落地油泥超声处理技术的开发及规模化应用提供指导。     

OAO和AO工艺处理城镇生活污水的微生物群落特征分析

以模拟城镇生活污水为对象,采用AO和OAO 2种工艺进行处理,通过常规水质检测和高通量测序技术来分析和探究导致2种工艺运行效果不同的微生物层面原因。结果表明:OAO工艺对COD和NH_3-N的平均去除率略高于AO工艺,但OAO工艺对TN和TP的去除效果较为显著,平均去除率分别比AO工艺高6.01%和3.44%;2种工艺的优势菌门均为Proteobacteria和Bacteroidetes,2种工艺的优势菌纲也均为β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria;2种工艺间微生物群落差异性较大,OAO工艺的微生物种群丰度和多样性均大于AO工艺;AO工艺优势菌属为Pseudomonas、Thiothrix、Dechloromonas,OAO工艺为Thermomonas、Dechloromonas、Rhodobacter。此外,Nitrosomonas、Nitrospira作为亚硝化和硝化阶段的重要菌属在AO工艺好氧池的相对丰度为0.05%和0.02%,在OAO工艺中则显著提高,为0.47%和0.45%。其原因是OAO工艺的好氧池污泥BOD负荷较AO小,更适合硝化细菌生长。硝化细菌及其他功能菌在OAO工艺中的大量存在是OAO工艺的能够高效脱氮的主要原因。以上结果可为OAO工艺处理城镇生活污水中优势菌种的筛选及培养提供参考。     

改性土-膨润土阻隔墙阻控离子型稀土矿氨氮污染

以土-膨润土为阻隔材料,使用硅灰及水泥对其进行固化改性,研究改性后阻隔墙对离子型稀土矿原地浸矿氨氮污染的阻控效果。通过了解阻隔墙材料的渗透性能、力学性能,并结合阻隔材料对氨氮的吸附效果、穿透效果和数值模拟结果,探讨改性土-膨润土阻隔材料对氨氮污染的阻控性能。结果表明:硅灰改性土-膨润土阻隔材料,最佳质量配比为硅灰∶土=1∶10,最佳含水率为67.80%;改性阻隔材料生成的铝硅酸盐提高了阻隔墙防渗性能,渗透系数为2.36×10~(-9) m·s~(-1);CaCO_3提高了材料的力学性能,使抗压强度达到0.896 MPa;改性阻隔材料对氨氮的吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir等温模型。这说明该吸附过程以化学吸附为主,并且该吸附是放热过程。在不同氨氮浓度的穿透下,渗透系数呈逐渐减小的趋势,实验期间并未达到穿透浓度。利用Visual MODFLOW数值模型对阻隔墙的阻控效果进行模拟发现,7 300 d后NH_4~+扩散范围小,未穿透阻隔墙。硅灰改性土-膨润土阻隔墙用于对离子型稀土矿氨氮污染阻控的效果较好。     

生物滞留池对屋面径流基本污染物的控制

快速的城市化导致不透水性下垫面急剧增加,进而加剧了径流污染,尤其是屋面径流污染。生物滞留池作为低影响开发理念的核心措施之一,对径流的净化效果显著。以屋面径流为控制对象,设计了3个生物滞留池用于探究不同土壤层厚度和不同进水方式对生物滞留池出水的影响。结果表明,实验收集的屋面径流污染严重,COD和TN为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)劣Ⅴ类。经生物滞留池处理后发现,3个生物滞留池对悬浮物(SS)的去除效果较好,去除率为92.2%～98.7%,装填20cm土壤的表层进水生物滞留池较装填15cm土壤的生物滞留池出水污染物浓度低。装填20cm土壤的表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD、TN和TP的去除能力总体相当,表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD的去除率分别为91.7%、90.4%,对TN的去除率分别为93.8%、86.5%,对TP的去除率分别为70.1%和72.7%。     

台风对太湖微囊藻群体大小的影响

为了解台风对太湖微囊藻群体大小及在水体中分布的影响,于2013年7月12—16日台风苏力经过太湖期间,测定并分析了风速、总氮、总磷、微囊藻群体大小和Chl-a浓度变化。结果表明,台风过程中水体中总氮和总磷浓度分别从1.33 mg·L-1和0.07 mg·L-1提高到2.70 mg·L-1和0.23 mg·L-1,48 h内微囊藻群体平均大小从32.80 μm增加到69.43 μm。此外,水体中Chl-a浓度与风速显著正相关(r=0.472,P -1)。研究表明,强风浪扰动(如台风)能够引起水体中氮磷浓度的提高,改变微囊藻在水体中的分布,并且能够促进微囊藻群体的迅速增大。