废水处理系统中生物聚集体胞外多聚物研究进展

胞外多聚物(Extracellular polymeric substances,EPS)是废水生物处理系统中生物聚集体(包括絮体污泥、生物膜、颗粒污泥等)的重要组成部分,直接包裹于微生物细胞壁外,其理化性质及所处的特殊位置决定了它在生物聚集体中的重要作用.综述了EPS对废水生物处理系统污泥沉降性能、脱水性以及膜生物反应器膜污染影响的相关研究,分析认为EPS组成与结构特性改变污泥表面电位、疏水性等,进而影响污泥沉降与脱水性能、膜污染程度;以好氧颗粒污泥为典型的生物聚集体代表,总结了EPS组分含量与分布对颗粒污泥的形成与结构稳定性的影响,并在EPS提取方法标准化、现代理化技术与分子生物学技术综合分析等方面进行了展望,进一步的研究有望揭示生物絮凝体形成过程EPS的产生与调控机制.     

厌氧氨氧化工艺的抑制现象

厌氧氨氧化(Anammox)工艺因其高效低耗优势,在废水生物脱氮领域中具有广阔的应用前景.然而,基质、有机物、盐度、重金属、磷酸盐及硫化物等物质对Anammox工艺产生的抑制作用制约了工艺的推广应用.基质主要通过游离氨和游离亚硝酸对Anammox产生抑制,而温度和pH是基质抑制的重要调控参数.非致毒性有机物对Anammox的作用因其种类跟浓度而异.在较低的浓度条件下对Anammox的抑制作用不显著,而高于抑制阈值将严重抑制Anammox.其抑制机制尚无定论.部分研究证明致毒性有机物(醇、醛、酚及抗生素等)对Anammox具有抑制作用,但研究有待拓展深化.超过抑制阈值的盐度会抑制Anammox活性,但合适的盐度(3~15 g L-1NaCl)却能够促进Anammox生物颗粒的形成.重金属对Anammox的抑制报道较少.因试验条件及菌种等的差异使得磷酸盐及硫化物对Anammox的抑制在不同试验中存在很大差异.Anammox抑制是可控的,通过pH和温度调节、基质浓度及负荷控制、污泥驯化以及添加辅助剂等方法可解除或缓解抑制.建议今后在特种废水的Anammox脱氮、复合抑制以及Anammox抑制的分子生态学机理等方面开展深入研究.     

单一及复合重金属污染对土壤酶活性的影响

采用外源添加重金属和室内培养的方法研究重金属Cd、Pb对滩涂盐渍土脲酶、过氧化氢酶活性的影响,为中国沿海地区土壤重金属污染的监测及重金属对潜在生态环境影响等方面的研究提供参考依据。重金属Cd添加至土壤的质量分数为0、0.5、1.0、2.0 mg.kg-1,重金属Pb添加至土壤的质量分数为0、100、200、400 mg.kg-1,采用完全随机区组设计,3次重复。结果表明：重金属质量分数较低时,单一重金属对土壤脲酶活性具有促进,对过氧化氢酶活性具有抑制作用;重金属质量分数较高时,对土壤脲酶活性具有抑制作用,对土壤过氧化氢酶具有促进作用。重金属Cd、Pb对土壤酶活性的影响存在交互作用,重金属Cd对土壤脲酶活的性影响起主导作用,重金属Pb对土壤过氧化氢酶活性的影响起主导作用。经逐步回归分析,有效态重金属的质量分数低水平时,土壤脲酶活性与重金属Cd呈现显著负相关;土壤过氧化氢酶活性与重金属Pb呈现显著正相关。     

水作和旱作对叶菜吸收镉的影响差异研究

采用盆栽试验,以适宜水旱2种模式栽培的空心菜（Ipomoea aquatica）为对象,研究了水作和旱作两种栽培模式对Cd污染土壤上空心菜吸收积累Cd的差异及其影响因素。结果表明,水作和旱作对空心菜生物量和Cd质量分数影响显著。水作条件下,空心菜地上部和根系生物量分别比旱作处理增加了16.3%和190.6%,而地上部和根系Cd质量分数则较旱作处理降低了52.2%和49.3%。水作和旱作对土壤pH和DTPA-Cd质量分数也有不同影响,其中种植空心菜的处理土壤pH较旱作处理增加了0.99个单位,土壤DTPA-Cd质量分数降低了40.0%,不种空心菜的处理土壤pH较旱作处理增加了1.48个单位,土壤DTPA-Cd质量分数降低了30.4%。逐步回归分析发现,空心菜地上部Cd质量分数受土壤DTPA-Cd质量分数和土壤pH影响最大。因此,在Cd污染土壤上,通过旱作改水作可降低空心菜可食部分Cd质量分数,是一种环境友好、价格低廉的土壤重金属污染的调控措施。     

广东省土壤硒空间分布及潜在环境风险分析

利用广东省260个土壤剖面数据,开展区域尺度下的土壤总硒（Se）质量分数的空间分布研究。结果表明,研究区内土壤硒含量变异性较强,符合对数正态分布特征,其几何质量分数为0.23 mg·kg-1,高于全国平均水平。表层土壤硒基线质量分数范围为0.13到0.41 mg·kg-1,处于硒缺乏与中等含量水平之间。土壤硒的空间分布格局与区域成土母质密切相关,表现为：高硒质量分数的土壤主要位于石灰岩和砂页岩区域,而低硒质量分数的土壤主要位于紫色页岩和花岗岩地区。土壤硒缺乏可能是影响研究区人体健康的重要问题。此外,研究区由土壤退化和土壤侵蚀引发的流入周边水体的土壤硒每年可高达23 t。     

再生水补给城市河湖水生态系统构建及管护技术体系研究应用—以圆明园为例

提出了"再生水水源补给城市河湖水生态系统构建及管护技术体系",并在圆明园开展了推广应用,设计建设了近70 hm2再生水水源补给城市河湖水生态系统构建及管护示范区.结果表明,该技术可有效改善水体景观、水质及水生态状况:浊度明显降低,示范区浊度大多小于3NTU(饮用水浊度国家标准1NTU),感官效果明显优于修复前;总磷平均...     

碳素纤维对富营养化水体的水质改善与对藻类群落结构的影响

以北京朝阳区清河水为原水,开展碳素纤维生物修复试验,考察生物膜从形成到成熟及处理过程中碳素纤维外观、生物相结构、氮磷浓度及藻类群落结构的变化. 结果表明,碳素纤维在3 d内挂膜成功且生物相丰富,说明其生物亲和性强,吸附性能好. 碳素纤维生物膜对氮、磷具有较好的去除效果,TN、TP、NH₄+-N去除率分别达40%、60%、98%,其中对氮、磷的去除以吸附水体中颗粒态污染物为主. 碳素纤维生物膜对富营养化水体藻类的增殖有明显的抑制作用,尤其对蓝藻的抑制作用显著,藻类总密度和蓝藻密度达到最大值的时间与对照组相比延迟6 d,且藻类总密度及蓝藻密度都低于对照组. 碳素纤维生物膜还影响水体中的藻类群落结构,试验期间水体中以硅藻为主,蓝藻所占比例平均为22.4%,而对照组中以蓝绿藻占优,蓝藻平均所占比例高达47.2%.      

重金属离子胁迫对赤潮微藻的急性毒性

重金属污染和赤潮都是较为突出的海洋环境问题,为给相关研究提供基础试验数据,在实验室条件下研究了Cu2+、Cd2+、Zn2+对米氏凯伦藻和微小原甲藻的急性毒性效应. 通过2种藻的EC₅₀(半数抑制浓度)比较了其敏感性差异,分析了不同浓度重金属胁迫对微藻的影响;同时,利用TEM (transmission electronic microscopy,透射电镜技术)和FCM (flow cytometry,流式细胞术)研究了重金属Cu2+的急性毒性胁迫在亚细胞水平上对米氏凯伦藻的损伤. 其中,Cu2+、Cd2+、Zn2+对微小原甲藻的48 h EC₅₀和96 h EC₅₀分别为0.514和0.276 mg/L、0.835和1.215 mg/L及4.376和7.976 mg/L;对米氏凯伦藻的48 h EC₅₀和96 h EC₅₀分别为1.881和1.881 mg/L、5.405和6.268 mg/L及13.134 和18.732 mg/L. 结果表明:2种微藻的种群相对增长率随着胁迫浓度的增加而下降,3种重金属离子的毒性表现出Cu2+>Cd2+>Zn2+的趋势,微小原甲藻对重金属胁迫更敏感;Cu2+胁迫可使米氏凯伦藻细胞体积增大,内容物复杂程度增高,但叶绿素a的MFI(mean fluorescence intensity,平均荧光强度)的变化不明显;Cu2+胁迫对藻膜结构的损伤较明显,但对线粒体及叶绿体的结构影响不明显.      

应用水滑石实时合成分离模拟核素钕

应用水滑石实时合成的方法从高放废液中分离模拟放射性核素钕,通过酸碱滴定、单因素试验及X-射线衍射(XRD)研究确定了最佳分离条件,用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对合成的含钕水滑石的结构、形貌进行了分析. 结果表明:模拟放射性核素钕的最佳分离条件,初始ρ(Nd3+)为150 mg/L,pH为10,n(Mg)/［n(Al)+n(Nd)］为3,在该条件下5次平行试验钕的去除率平均值为96.40%,并且钕嵌入到了水滑石的晶格中,合成的含钕水滑石形貌大多为层状六边形;含钕水滑石煅烧产物主要为尖晶石,煅烧产物中未见氧化钕相,表明嵌入到水滑石晶格中的钕在煅烧后仍存在于尖晶石的晶体结构中.      

亚微涡旋的混凝作用研究

以粒子图像速度场仪(PIV)测得了Taylor-Couette反应器旋转内筒和固定外筒间的环隙流场图像.所得图像表明环隙间存在亚微尺度的涡旋.同时实验研究了在Taylor-Couette反应器环隙间不同涡旋形态下聚合氯化铝(PAC)对高岭土悬浊液的混凝效能.结果表明,在波涡流(WVF)形态范围内混凝效能达到了最大(50%以上),这可归因于涡的闭合特性及其随时间的膨胀和收缩.但在波涡流形态范围以外得到的混凝效能相对较低,可归因于相互连通的非闭合涡特性.