生物炭对塿土土壤温室气体及土壤理化性质的影响

通过田间小区试验,分别向塿土土壤中添加0、20、40、60、80 t·hm~(-2)的苹果果树枝条生物炭后,分析了生物炭对土壤温度、土壤团聚体、NO_3~--N、NH_4~+-N、微生物量碳以及土壤温室气体排放的影响.结果表明,生物炭可以缓解土壤温度的变化,增加土壤大团聚体的数量,尤其是5 mm、5~2 mm和1~0.5 mm的团聚体数量.与对照相比,随着生物炭施用量的增加,土壤NO_3~--N、NH_4~+-N、微生物量碳分别增加了4.9%~33.9%、9.1%~41.1%和11.8%~38.5%.本研究中生物炭对土壤温室气排放的影响主要表现为:添加生物炭后,土壤CO_2的排放量以及CH_4的吸收汇分别增加了6.73%~23.35%和3.62%~14.17%;施用20 t·hm~(-2)和40 t·hm~(-2)的生物炭降低了土壤N_2O的排放和综合增温潜势(GWP),而当生物炭施用量大于等于60 t·hm~(-2)时反而增加了土壤N_2O的排放和综合增温潜势(GWP).说明生物炭作为一种土壤改良剂和碳减排剂,能够改善土壤质量,提高土壤肥力,提高农田土壤增汇减排的作用,此外,选择合适的生物炭施用量至关重要.     

应用于矿山修复的高效菌株鉴定与溶岩机制:基于增强回归树分析

岩石矿区废弃地水土流失问题极度严峻,微生物对修复该问题造成的退化生境具有重要意义,为探究微生物对岩石矿区生境修复的有效性与作用机制,采用两次定向筛选,获得1株高效产铁载体及吲哚乙酸(IAA)的硅酸盐矿物分解细菌,利用16S rRNA基因序列分析鉴定该细菌为Pseudomonas protegens.通过该细菌对硅酸盐岩的岩石分解实验,测定培养液pH值,K、Al、Si这3种元素的释放量,检测岩石溶蚀的粒径变化,并分析培养液中不同有机酸,氨基酸及多糖的浓度变化,研究Pseudomonas protegens NLX-4对硅酸盐的溶蚀效果,同时引入增强回归树(boosted regression tree analysis,BRT)分析,探究其促溶机制.分析表明,该细菌通过代谢积累一定浓度的酒石酸(777 mg·L~(-1))以及多糖(8.21 g·L~(-1)),对硅酸盐岩产生释钾、释铝、脱硅的作用,从而有效促进岩石的分解.菌株Pseudomonas protegens NLX-4可作为修复废弃矿地被破坏生境的良好菌种资源.     

重庆市主城区大气细颗粒物污染特征与来源解析

重庆市主城区大气细颗粒物(PM_(2.5))浓度从1990s的100μg·m~(-3)下降至当前的约70μg·m~(-3),但仍高于环境标准限值.为探讨重庆市主城区PM_(2.5)化学组成与来源特征,于2012—2013年在渝北区大气超级站利用四通道采样仪连续采集了颗粒物样品,分析了其中水溶性离子、碳质组分和无机元素含量.采样期间,重庆市主城区大气PM_(10)和PM_(2.5)的年日均浓度分别为103.9和75.3μg·m~(-3),扩散条件不利的冬季,细颗粒物污染较为严重.受静稳天气影响的1月和2月,受沙尘影响的3月,及二次转化显著的6月是重庆市细颗粒物污染较重的月份.重庆市PM_(2.5)组成以有机物(OM,30.8%)为主,其次为硫酸盐(SO_4~(2-),23.0%)、硝酸盐(NO_3~-,11.7%)、铵盐(NH_4~+,10.9%)、地壳物质(Soil,8.2%)、元素碳(EC,5.2%)、K~+(1.1%)、Cl~-(1.0%)和微量元素(Trace,0.6%).较高的SO_4~(2-)浓度和逐步上升的[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]比值反映了重庆市燃煤污染较重,同时机动车污染比例逐步增加.采用主因子分析/绝对主因子得分法解析了重庆城区细颗粒物5类主要来源是:二次粒子(41.7%)、燃煤(15.6%)、建筑/道路尘(12.4%)、土壤尘(11.0%)和工业尘(10.4%),通过各污染源季节变化及与其他结果对比,该源解析结果能够较可靠反映重庆市细颗粒物的来源信息.     

污泥生物炭制备吸附陶粒

以城市污泥热解产生的生物炭(BC)与高岭土(KL)为原料制备吸附陶粒(SKC),研究其对环丙沙星(CIP)的吸脱附性能,开展吸附动力学和等温吸附特性研究,结合形貌、孔结构、物相组成、表面电位探讨其吸附机制,利用TCLP法研究重金属浸出特征.结果表明BC与KL以6∶4的质量比混合造粒,经1 050℃烧结5 min得到的SKC对CIP有明显的吸附效果,去除率达65.34%;SKC对CIP的吸附符合二级动力学模型,在不同质量浓度下的吸附特性适用于Freundlich等温吸附模型,吸附过程同时存在物理和化学吸附.SKC具有良好的孔隙结构,物相组成以硅铝氧化物、铁氧化物和金属磷酸盐为主,既能降低重金属的浸出毒性又具有良好的CIP吸附去除效果,有望为处理废水中高浓度CIP提供一种低成本可回收的吸附材料,也为BC的规模化安全利用提供了新思路.     

超声-Fenton法对沼液中3种四环素类和3种磺胺类抗生素氧化去除的研究

近年来,各类抗生素被广泛用于畜禽养殖,并经动物代谢后随粪便和尿液排出体外.代谢物通过沼气工程处理后,得到的沼液又多用于灌溉,使得抗生素进入环境被农作物吸收,进而通过食物链的传递对人体产生危害,因此,沼液中抗生素的去除就显得尤为重要.本文选择畜禽养殖中使用较多的6种抗生素作为目标物质,采用超声-Fenton氧化技术进行去除.通过设置单因素实验考察了超声能量密度、H_2O_2浓度、pH值、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))对抗生素去除的影响,并利用响应曲面法研究了各个因素的交互性影响,拟合出去除抗生素的最优条件.结果表明,通过单因素试验筛选出的最佳反应条件为:pH=4,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10,超声能量密度为0.050 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为91.90%、93.65%、86.09%、87.30%、77.54%、88.21%;再经由响应曲面法进一步优化实验方案得出优化条件为:pH=3.80,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10.9,超声能量密度为0.055 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为92.04%、94.23%、88.46%,磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为87.98%、80.78%、89.58%,养分TN、TP、TK的保留率分别为99.1%、98.6%、100.2%.可见,超声-Fenton氧化法对沼液中抗生素的去除效果良好,同时又可保留其养分.响应曲面法对优化超声-Fenton氧化去除沼液中的抗生素具有实际应用价值,这为沼液中抗生素的去除提供了一条可能的途径.     

车辆限行对道路和施工扬尘排放的影响

采用降尘法对道路和施工扬尘排放进行连续监测,通过限行之前和限行期间数据分析,研究了“好运北京”体育赛事期间机动车交通限行措施对道路和施工扬尘的消减情况、道路和施工扬尘对北京大气环境颗粒物的贡献率、道路和施工扬尘源占本地颗粒物排放总量的比重.结果表明,车辆限行措施对降低道路和施工扬尘的效果明显;环路限行期间降尘量平均值为0.27 g·(m²·d)^-1,限行之前1个月和限行之前7d降尘量平均值为0.81和0.59 g·(m²·d)^-1,主干道和次干道限行期间降尘量平均值为0.21 g·(m²·d)^-1,限行之前1个月和限行之前7 d降尘量平均值为0.54和0.58 g·(m²·d)^-1,道路降尘量下降了60%～70%;限行期间民用建筑施工降尘量平均值为0.27 g·(m²·d)^-1,限行之前20 d为1.15 g·(m²·d)^-1,限行期间公用建筑施工降尘量平均值为1.06 g·(m²·d)^-1,限行之前20 d为1.55 g·(m²·d)^-1,施工降尘下降30%～47%;道路和施工扬尘是北京市颗粒物污染的主要来源,其对环境PM₁₀的贡献率为21%～36%;当本地污染源PM₁₀排放量占环境总量的50%和70%时,道路和施工扬尘PM₁₀排放量分别占本地污染源的42%～72%和30%～51%.     

细胞自动机模拟活性污泥法污水处理过程

从活性污泥法污水处理过程的微观机理出发,建立了污水处理过程的二维细胞自动机模型,并进行仿真实验.结果表明：建立的细胞自动机模型能够实现污水处理过程的动态可视化,复现出了污水中有机物被吸附、降解及微生物生长、繁殖和衰亡的过程;仿真中还讨论了污泥颗粒粒径、有机物分子半径、温度和污泥浓度等因素对模拟结果的影响,因素灵敏度分析...     

胞外聚合物结合磷效能的研究

以实验SBR反应器的活性污泥为研究对象,探讨了超声波-树脂法提取EPS的方法与程序;以5种不同来源的活性污泥为研究对象,考察了EPS结合磷的效能.结果表明,超声波-树脂法分离EPS和细菌细胞的较优程序为：采用21kHz、40W超声波作用60mL污泥2min（VSS约为8000mg·L-1）;然后,投加80g·g-1（以...     

污泥水磷和有机物同步混凝去除的多目标优化技术研究

通过引入多响应值的归一化评分法进行了污泥水磷和有机物同步混凝去除的多目标优化,并利用响应面(RSM)技术考察了Al/P比、聚丙烯酰胺(PAM)投加量和悬浮固体(SS)浓度对污染物去除的单独效应和联合效应.结果表明,复合投加聚合氯化铝和PAM能同步去除污泥水中磷和有机物,并改善沉降效果.归一化后单目标RSM优化显示,对污泥水中磷和有机物同步去除的贡献为Al/P比SS浓度PAM投加量.在最优条件Al/P比为3、PAM浓度为1.22 mg·L~(-1)、SS浓度为3.58 g·~(L-1)的条件下,正磷和总有机碳去除率分别为93.1%和53.9%.与多响应变量优化相比,引入归一化评分法有效解决了变量间数值量级差异的问题,使结果的分析计算变得简单方便.     

反硝化脱硫工艺中微生物群落结构及动态分析

为了研究反硝化脱硫工艺(denitrifying sulfide removal,DSR)中微生物群落与工艺运行的相关性,实验提取了反应器运行不同阶段污泥样品中微生物的全基因组DNA,利用高通量宏基因组学技术———基因芯片来解析各阶段功能微生物群落的结构特征及其演替过程.通过对功能基因的Simpson、Shannon多样性指数和聚类分析表明,微生物群落结构会随着反应器运行的阶段进行相应调整,且变化较大.在运行的前两个阶段,由于不适应环境,微生物群落的多样性指数比起始时明显减少,随着反应器的运行污泥逐渐成熟,多样性指数迅速增加,也标志着反应器进入稳定运行阶段.通过对反硝化脱硫过程中关键基因相对丰度的分析发现,功能基因的丰度不仅能反映功能菌群的活性,而且与工艺处理效果密切相关.