嗜麦芽窄食单胞菌对铜镉的吸附特性与离子交换

研究了投菌量、金属浓度和戊二醛浓度对嗜麦芽窄食单胞菌吸附水体中Cu2+和Cd2+特性的影响,分析了重金属生物吸附、NO3-去除与菌体离子释放的关联,从离子吸附、交换、转化与释放的角度探讨了重金属生物吸附机制.结果表明嗜麦芽窄食单胞菌对Cu2+和Cd2+吸附性能良好,0.2 g·L-1干重菌体处理浓度为0.05 mmol·L-1的Cu(NO3)2和Cd(NO3)2溶液120 min后,Cu2+和Cd2+的吸附率分别达96.3%和83.9%.菌体对Cu(NO3)2和Cd(NO3)2溶液的吸附过程存在Cu2+和Cd2+的表面吸附与胞内运输、NO3-胞内积累、NO3-还原为NO2-等行为,而且Cu2+和Cd2+的胞内运输、NO3-积累和还原需要消耗能量,并会促进Cl-、PO43-、SO42-、Na+、NH4+、K+和Ca2+等离子的释放.红外光谱分析表明菌体酰胺基、羟基与羧基均参与了Cu2+和Cd2+的吸附.X-光电子能谱分析显示吸附后Cu2+和Cd2+的价态不发生变化.     

Cost-performance analysis of nutrient removal in a full-scale oxidation ditch process based on kinetic modeling

A full-scale oxidation ditch process for treating sewage was simulated with the ASM2d model and optimized for minimal cost with acceptable performance in terms of ammonium and phosphorus removal. A unified index was introduced by integrating operational costs (aeration energy and sludge production) with effluent violations for performance evaluation. Scenario analysis showed that,in comparison with the baseline (all of the 9 aerators activated), the strategy of activating 5 aerators could save aeration energy significantly with an ammonium violation below 10%. Sludge discharge scenario analysis showed that a sludge discharge flow of 250–300 m3/day (solid retention time (SRT), 13–15 days) was appropriate for the enhancement of phosphorus removal without excessive sludge production. The proposed optimal control strategy was: activating 5 rotating disks operated with a mode of "111100100" ( "1"represents activation and "0" represents inactivation) for aeration and sludge discharge flow of 200 m3/day (SRT, 19 days). Compared with the baseline, this strategy could achieve ammonium violation below 10% and TP violation below 30% with substantial reduction of aeration energy cost (46%) and minimal increment of sludge production (< 2%). This study provides a useful approach for the optimization of process operation and control.     

Influences of perfluorooctanoic acid on the aggregation of multi-walled carbon nanotubes

The aggregation of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) in the aqueous phase not only inhibits their extensive utilization in various aspects but also dominates their environmental fate and transport.The role of surfactants at low concentration in the aggregation of MWCNTs has been studied,however the effect of perfluorinated surfactants at low concentration is uncertain.To understand this interfacial phenomenon,the influences of perfluorooctanoic acid (PFOA),and sodium dodecyl sulfate (SDS) as a control,on MWCNT aggregation in the aqueous phase were examined by the UV absorbency method.Influences of pH and cationic species on the critical coagulation concentration (CCC) value were evaluated.The CCC values were dependent on the concentration of PFOA,however a pronounced effect of SDS concentration on the CCC values was not observed.The CCC values of the MWCNTs were 51.6 mmol/L in NaCl and 0.28 mmol/L in CaCl 2 solutions,which suggested pronounced differences in the effects of Na+ and Ca2+ ions on the aggregation of the MWCNTs.The presence of both PFOA and SDS significantly decreased the CCC values of the MWCNTs in NaCl solution.The aggregation of the MWCNTs took place under acidic conditions and was not notably altered under neutral and alkaline conditions due to the electrostatic repulsion of deprotonated functional groups on the surface of the MWCNTs.     

γ-Fe_2O_3/膨胀石墨复合材料吸附废水中六价铬的应用研究

介绍了采用溶胶凝胶法合成新型的复合材料-磁性的γ-Fe_2O_3膨胀石墨(MEG)复合材料。通过采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X-光电子能谱仪(XPS)对该复合材料MEG进行了表征,结果表明MEG中γ一Fe_2O_3的粒径约为50nm,而且其中γ一Fe_2O_3和膨胀石墨通过C=O相互作用。复合材料MEG作为新型的六价铬吸附剂,通过吸附时间、初始溶液的pH值以及再生性对该吸附过程进行了考察。结果表明:在40 min内MEG吸附六价铬的过程基本达到平衡;在初始溶液的pH为3.5时,MEG对六价铬的最大吸附量可以达到16.4mg/g;而且该复合材料MEG重复使用3次后吸附效果基本没有下降。因此,复合材料MEG对于废水中六价铬的处理有选择性吸附作用,而且初始溶液的pH值对其吸附过程起着重要作用。     

OMS-2负载Pt催化剂的制备及其催化氧化性能研究

采用前掺杂法、沉积-沉淀法和浸渍法制备了氧化锰八面体分子筛(OMS-2)负载Pt催化剂(Pt/OMS-2),对所制催化剂进行了结构和织构表征。并研究了不同制备方法和沉积-沉淀法中不同制备(Pt负载量和溶液的pH值)对Pt/OMS-2催化氧化CO性能的影响。结果表明,沉积-沉淀法制备的Pt/OMS-2-DP催化剂活性最好(T100=100℃)。这与Pt/OMS-2-DP催化剂中Pt颗粒大小及OMS-2载体与Pt之间存在强相互作用有关。Pt负载量明显影响Pt/OMS-2-DP催化剂的催化活性,3Pt/OMS-2-DP催化剂(Pt=3.0 wt%)催化活性最高,这是由于适当Pt负载量,Pt颗粒较小,并与载体OMS-2的相互作用较强,能较好地活化OMS-2晶格氧。pH值对Pt/OMS-2-DP催化剂催化性能影响较大,这与OMS-2的等电点和Pt在不同溶液中存在不同Pt配位体形式有关。     

农地利用对露天煤矿废弃地土壤质量的影响

露天采矿对土壤质量造成了剧烈扰动,采矿废弃地的土地利用方式是影响复垦地生态恢复的重要原因。文章选择平朔露天煤矿区的设施农用地、耕地、人工草地、裸荒地和原始农田等5种典型土地利用方式为研究对象,通过野外调查,对比分析了土壤物理性质、团聚体稳定性、养分状况和酶活。结果显示受采矿扰动后的废弃裸荒地土壤质量严重下降,农地复垦有利于恢复和保护矿区废弃地土壤,但不同农地利用方式对土壤质量恢复存在显著差异。设施农用地有利于土壤的理化性质、团聚体稳定性、养分状况和土壤生物活性的全面恢复,耕地和人工草地的复垦对容重、团聚体稳定性和土壤酶活具有一定改善作用,但难以在2年内达到原地貌相当水平,养分状况较废弃裸荒地几乎没有改善。研究结果说明,设施农用地可以较快地恢复矿山废弃地土壤质量,耕地和人工草地如果缺乏科学合理的肥力管理措施很难在短期内取得成效。     

西南村镇生活污水处理技术适宜性研究分析

以玉溪市作为研究区,以CASS、DSTE、ABR一人工湿地集成处理工艺、厌氧段一土壤净化槽集成处理工艺等常用村镇生活污水处理工艺作为调查对象,在查明各工程实例运行功效的基础上,分析探讨了我国西南地区村镇生活污水处理技术的适宜性。     

秸秆与生物炭还田对土壤团聚体及固碳特征的影响

揭示秸秆与生物炭还田对团聚体有机碳含量、分布、稳定性以及相对贡献率的影响,有利于明确秸秆与生物炭还田下土壤碳库的稳定性及其保护机制.采用田间试验方法研究了油菜/玉米轮作模式下,秸秆与生物炭还田对土壤团聚体及固碳特征的影响.结果表明:(1)秸秆与生物炭还田各处理均能提高土壤有机碳含量,其中生物炭还田(BC、16.88 g·kg~(-1))、秸秆+生物炭还田(CSBC、17.37 g·kg~(-1))效果优于秸秆还田(CS、13.76 g·kg~(-1))和秸秆+速腐剂还田(CSD、14.68 g·kg~(-1)).(2)与对照(CK)处理相比,CS、CSD处理能显著地提高大团聚体(2 mm)含量,增加率为94.00%~117.78%,同时显著提高了水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、R0.25,降低了分形维数(D),提高了团聚体稳定性(P0.05).(3)随着团聚体粒径的增大,团聚体有机碳含量呈现先降低再增高然后再降低,且粉黏粒(0.053 mm)对土壤有机碳贡献率最高(29.61%~42.18%),大团聚体有机碳贡献率最低(9.19%~17.81%).除CSD处理外,CS、BC、CSBC处理降低了较大团聚体(2~0.25 mm)和微团聚体(0.25~0.053 mm)有机碳贡献率.秸秆还田促进土壤团聚作用效果优于生物炭还田,而生物炭还田提高团聚体有机碳含量效果优于秸秆还田,秸秆新碳主要向大团聚体内分配,秸秆+速腐剂还田还能促进较大团聚体内不同组分结合新碳,生物炭、秸秆+生物炭还田主要向微团聚体中富集.     

超市塑料袋使用行为的环境实验研究

塑料购物袋一直是社会关注的热点环境问题。文章以上海某超市为对象,采用现场观察实验方法记录了5 086份超市顾客塑料袋使用行为的样本,初步揭示了超市塑料袋使用情况和塑料袋使用的顾客行为特征,尝试为超市塑料袋的环境管理政策提供基础性的科学依据。结果表明:(1)超市中主要有3种塑料袋使用方式,依次为购买塑料袋、自带购物袋、使用免费手撕袋,其比例为15%、29%、9%,说明目前塑料袋使用行为具有一定的多样性;(2)影响顾客购买塑料袋的因素为是否有会员卡、是否徒手购物、购物金额,其偏相关系数依次为0.114、0.085、0.042。占总样本63.4%的单人购物情境中,购买塑料袋的影响因素为是否徒手购物、是否有会员卡、年龄、购物金额、性别,偏相关系数依次为0.849、0.486、0.329、0.291、0.180;说明影响塑料袋使用的因素具有综合性和复杂性。(3)顾客购物金额、购物件数、结账时间与塑料袋购买比例有密切的正相关关系;(4)按照购买塑料袋的倾向程度,可将顾客分为高、中、低3类特征群体。其中,购买倾向最高的顾客特征为无会员卡的男性中青年、非徒手购物,购物金额较高。文章研究为解决环境管理问题提供了一种基于现场观察实验方法的案例参考,建议将定量、可重复、可检验、以现场观察记录主的实验方法应用于各类环境问题研究和解决方案中,为环境管理提供更扎实的科学依据。     

不同SRT条件下厌氧污泥中氮元素的变化规律研究

氮素是衡量污泥性能的重要指标之一,在污泥厌氧消化过程中,污泥中所含的四种氮素形态之间可相互转化,研究其过程中的氮素变化规律对于优化厌氧消化工艺具有重要的指导意义。通过对5 d和10 d两种不同污泥停留时间(SRT)的污泥厌氧消化系统的研究,分析氮元素的变化规律。研究结果表明,SRT为5 d天和10 d的两个系统中,均无亚硝态氮的累积,实验前期,10 d的系统中硝态氮的产生速率比5 d的快,但系统运行10 d后10 d系统的硝态氮的含量低于5 d系统。在两反应系统中,氨氮的变化规律十分接近,10 d的系统中氨氮含量一直高于5 d的系统。总氮含量的变化与氨氮含量变化一致,四种形态氮素中,对总氮贡献最大的是氨氮。实验过程中,两系统中均并无明显产气现象,在SRT小于等于10 d的厌氧反应器中,虽然有发生反硝化反应,但通过该反应去除的氮素极少。