垃圾渗滤液处理技术及工程化发展方向

渗滤液水质特性复杂,含有大量COD、氨氮、重金属等有毒有害物质,国内外学者进行了广泛的实验室及工程化应用研究。文章介绍了不同来源的渗滤液的水质特点及目前国内具有代表性的4种工艺组合路线,分析了国内主流渗滤液处理技术面临的问题,并提出了工程化应用研究发展的方向。     

水生植物对淡水生态系统温室气体排放的影响研究进展

淡水生态系统温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)排放是全球气候变化背景下的研究热点。水生植物作为淡水生态系统重要的组成部分,对水体生源要素的生物地球化学循环过程具有重要影响,进而影响水体温室气体产生与排放。本研究基于目前水生植物与水体温室气体排放关系的研究,探讨了水生植物对淡水生态系统温室气体排放动力学过程的影响,提出水生植物分布区可能是温室气体排放热点;水生植物种类、生活型的多样性增加了水体温室气体排放的变异性和不确定性,对监测和估算方法的准确性产生一定影响;进一步总结了水生植物对淡水生态系统温室气体排放的影响机制:1)机械作用,包括气体传输通道作用和浮叶植物的滞留作用; 2)水生植物光合/呼吸作用参与水体碳循环,同时水生植物凋落物分解为水体代谢提供新鲜碳、氮源,提高温室气体产生速率; 3)改变根际厌氧环境,影响根际CH_4和N_2O产生与排放; 4)水生植物群落改变水体生态因子分配格局,影响水体异养代谢等。基于当前研究现状,本文提出要进一步开展不同尺度或不同生境条件下水生植物种类、生活型和生长代谢等对水体温室气体排放动力学的影响研究,并从水生植物群落尺度构建温室气体排放动力学模型,优化监测方法与估算模型,为推进我国淡水生态系统温室气体排放研究提供理论基础。     

一种新的水质遗传毒性评价方法的建立

为了便于低成本、快速地检测环境中各种污染物的遗传毒性,本研究以前期构建的UV敏感菌株为监测菌,对多种已知化合物的遗传毒性进行测试.结果显示该菌株对遗传毒性化合物可快速产生响应,与化合物孵育0.5 h后裸眼即可观察到菌液浊度发生变化,且受试菌菌液浊度呈现剂量依赖的特点.剂量效应曲线计算表明,该菌株对两性霉素B、氯化苄、克菌丹和萘啶酮酸的最低检出浓度分别为0.32 mmol·L~(-1)、0.11 mmol·L~(-1)、0.07μmol·L~(-1)和2.14μmol·L~(-1),均低于欧盟标准遗传毒性测试方法——SOS/umu方法.进一步建立了Cr(VI)的剂量-效应标准曲线,为评价复杂样品的遗传毒性强度提供了一个可能的选择.利用该方法对3个环境水样进行了测试,其中一个水样在浓缩200倍后可诱使测试菌发生SOS响应,其Cr(VI)等效剂量浓度为0.08μmol·L~(-1) Cr(VI).上述结果表明,该方法具有应用于环境样品遗传毒性定性与半定量初筛的潜力.     

控释尿素对黄河故道沙性潮土N2O排放的影响

建立田间原位试验,采用静态箱-气相色谱法,研究了常规尿素及其与硫包膜和聚氨酯包膜控释尿素配施(比例分别为30%∶70%、 50%∶50%和70%∶30%)对黄河故道沙性潮土玉米生长季氧化亚氮(N_2O)排放的影响.研究发现:常规尿素处理N_2O排放量(以N计,下同)为1.78 kg·hm~(-2),排放系数为0.38%;与之相比,配施30%、 50%和70%硫包膜尿素处理的N_2O排放量分别降低了1.12%、 22.5%和11.2%,排放系数下降2.63%～26.3%.相反,配施聚氨酯包膜尿素处理增加N_2O排放量0.02～0.41 kg·hm~(-2),其中70%聚氨酯包膜尿素处理增幅最大,达到23.0%.回归分析表明,各处理N_2O排放通量与10 cm处土温、土壤NH~+_4-N和NO~-_3-N含量呈极显著正相关(P0.01),而与土壤孔隙含水量和溶解性有机碳含量无显著关系.与常规尿素相比, 50%常规尿素+50%硫包膜控释尿素处理玉米产量略有增加,而30%常规尿素+70%硫包膜尿素处理稍微降低了玉米产量,但不显著(P0.05).因此,控释肥减缓土壤N_2O排放以及对作物产量的影响主要受控于包衣材料.     

宏组学方法及在污水生物处理系统研究中的应用

近年来随着测序、质谱等技术的高速发展,基于核酸分子信息为基础的包含宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学与代谢组学等核心内容的生物分子宏组学方法逐渐成熟,成为揭示污水生物处理系统中的关键微生物菌群结构和功能特征的有力工具,也在检测污水系统中多种ARGs以及探究其传播机制上发挥出无法替代的巨大优势,在污水生物处理研究中应用宏组学,对于深化认知污水处理系统本质、提高污水处理效率以及控制ARGs在环境中的传播具有重要指导意义.本文对宏组学方法进行了简单的介绍,着重综述了其在污水生物脱氮、强化生物除磷及探究抗生素抗性基因等方面的进展,并展望了其在污水生物处理系统中的广泛应用前景.     

不同合成条件对ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的影响

采用3种Zn~(2+)/Al~(.+)金属浓度比的ZnCl_2和AlCl_3溶液,在两个不同pH值条件下,利用水热-共沉淀法对生物陶粒基质进行层状双金属氢氧化物(LDHs)覆膜改性.将生成的不同类型ZnAl-LDHs覆膜改性基质与原始生物陶粒基质分别填充于实验柱中,构建模拟垂直流人工湿地小试系统;对改性前后的7种基质进行磷素净化效果、等温吸附实验和解吸附实验研究,通过实验数据结合主成分分析,探讨ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果提升的影响因素.结果表明,pH=11的ZnAl-LDHs改性方式对磷素净化效果具有更为明显的提升功能;其中ZnAl-LDHs(pH=11,1∶1)改性生物陶粒基质相比于原始基质,对TP、TDP、SRP平均去除率的增幅超过70%,其最大理论吸附量达到原始生物陶粒的3倍.合成ZnAl-LDHs时的pH值和Zn~(2+)/Al~(3+)金属浓度比对改性生物陶粒的结构形态与覆膜效果有着不同程度的影响,其中合成时的pH值是ZnAlLDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的主要影响因素.通过合理调控制备ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒时的pH值及Zn~(2+)/Al~(3+)金属浓度比,可以达到有效提高ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的目的.     

包埋活性污泥反硝化性能的快速提高及群落分析

为了快速提高以污水厂反硝化池污泥为菌源的反硝化包埋填料的活性,实现包埋固定化的工程化应用,探究包埋填料的微生物群落特性,采用批次实验研究不同碳氮比、温度、pH对包埋填料活性的影响,并采用高通量测序研究包埋填料的生物群落特性.结果表明,C/N为10、温度为30℃、pH为7.5±0.3时,经过7 d即可恢复5.37 mg·(g·h)~(-1)的初始活性.在C/N为10,温度为25℃,pH为8.0的最优培养条件下,15 d后比反硝化速率即增大15倍至80.17 mg·(g·h)~(-1)并实现稳定运行.SEM结果显示包埋填料内部存在大量利于传质的通道,内部的细菌呈团簇状生长良好.高通量测序表明,包埋填料中具有反硝化功能的Thauera和Thermomonas为优势菌属,所占比例分别为24.27%和8.23%,保证了反硝化填料脱氮的高效性.Thauera优势菌属和Thermomonas菌属在最优培养条件下快速增殖是填料活性快速提高的主要原因.     

鄱阳湖入湖河口沉积物真菌群落结构

本次研究基于高通量测序技术分析了鄱阳湖入湖河口14处沉积物的真菌群落结构特征.测序得到的314条真菌OTU分属于9个门,25个纲,49个目,62个科,62个属和117个种.在OTU分类水平上,鄱阳湖主要支流入湖河口中除饶河、赣江南支和修水具有相近的真菌群落结构外,其它河口之间群落结构差异较大;真菌群落丰度、多样性与沉积物p H、有机碳、有机氮和C/N等环境因子没有显著相关性.在门分类水平上,丰度(序列数比例)最高的是子囊菌门(Ascomycota,49.4%),其次为壶菌门(Chytridiomycota,20.4%)和担子菌门(Basidiomycota,17.8%).与其它河口相比,赣江河口沉积物的水生环境真菌Chytridiomycota丰度显著较高,抚河河口沉积物的陆生环境真菌Basidiomycota丰度显著较高.有机碳是影响鄱阳湖入湖河口沉积物真菌群落门分类组成的主要环境因子,与Basidiomycota相对丰度正相关,与Chytridiomycota负相关,与Ascomycota相关性较弱.     

曲堤油田结垢机理研究与防治

目的解决曲堤油田的结垢问题。方法采用离子色谱仪,对水样理化性质进行测试分析,采用X射线衍射仪对现场垢样进行成分分析,通过室内静态结垢实验结合滴定法,研究油井采出液及联合站注入水混合的配伍性,并对阻垢剂进行筛选及评价。结果曲堤油田水样水型均为CaCl_2型,含有较多的结垢性阳离子Mg~(2+),Sr~(2+)和Ba~(2+)的含量相对较少。对于结垢性阴离子,主要为HCO_3~-,CO_3~(2-)和SO_4~(2-)含量较少。曲堤油田结垢主要是由于Ca~(2+)、Mg~(2+)与HCO3-反应,生成白云石晶体造成的。各油井采出液在低温下混输,配伍性较好;随着温度的升高,会出现一定程度的结垢,但结垢率均小于5%。除Q10-X16油井采出液以外,其余各油井采出液与联合站注入水均不配伍,混合后结垢率达10%以上。选择7#阻垢剂,加注浓度50 mg/L作为曲堤油田的阻垢剂类型及加药制度。结论现场调研的7#缓蚀剂对于曲堤油田的环境具有适用性,阻垢率高,能够有效减缓曲堤油田的结垢问题。     

成都市文娱区表层土壤重金属健康风险评价

为研究成都人口密集的文娱区表层土壤的重金属污染情况以及重金属人体健康风险,采集并分析了川大望江校区、八宝广场、沙河驷马桥段、人民公园和春熙路30个表层土样中Cd、Zn、Cu和Pb元素的含量,并通过内梅罗综合污染指数法和健康风险评价法对重金属污染水平及人体健康风险进行了评价。结果发现,与土壤背景值相比重金属Pb的浓度较高（高出背景值的1~2倍）;综合指数显示除人民公园表土重金属达到中度污染外,其余各区处于轻度污染。在健康风险方面,文娱区表层土中这四种重金属尚不能对人体造成非致癌健康风险;但无论儿童还是成人,由Cd可导致的致癌风险已不能忽视。因此,应将Cd作为成都市土壤重金属污染防控工作中优先控制的重金属。