AC/PTFE微生物燃料电池阴极去除罗丹明B及同步产电性能

采用辊压成型法制备了活性炭（AC）/聚四氟乙烯（PTFE）质量比分别为6、5和3的AC/PTFE 电极,并利用SEM对电极表面进行表征。结果表明,随着质量比的降低电极表面活性炭颗粒间的连接更为紧密。以制得的AC/PTFE电极,碳毡分别为微生物燃料电池（MFC）的阴极、阳极,利用AC/PTFE阴极在曝气条件下产生的过氧化氢在阴极处理模拟的罗丹明B废水。研究了不同质量比AC/PTFE阴极对罗丹明B的去除效果及同步产电情况,结果表明以AC/PTFE质量比为6的AC/PTFE阴极在96 h内对罗丹明B的去除率达到96%,MFC获得的最大功率密度为105 mW·m-2;同时研究了在阴极液加入0.2 g·L-1 Fe2+的条件下,阴极液为不同pH值时,阴极对罗丹明B的去除效果及MFC产电情况。结果表明在阴极液pH= 3的情况下,罗丹明B的去除率在36 h内达到了98.9%,MFC的最大功率密度达到210 mW·m-2,罗丹明B的去除速率及MFC能量的输出得到了明显提高。     

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。     

以萘为共代谢的芘的好氧生物降解

为更好有效去除地下水中的常见污染物芘,以萘为降解基质,利用苍白杆菌降解芘,并对反应影响因素进行了研究,模拟了反应动力学。结果表明：浓度为100 mg·L-1、pH=7、25℃、萘的初始反应24 h后萘的去除率达到99.84%,芘的去除率达到37.5%。另外,菌株在萘初始浓度不同的条件下对萘的降解符合一级动力学,对芘的降解符合二级动力学。结果表明苍白杆菌在去除地下水中的萘和芘方面具有很大前景。     

表面活性剂强化球形节杆菌修复DDTs污染农田土壤的现场实验

通过田间实验,研究了不同浓度的表面活性剂（SDBS-TW80和RL）对球形节杆菌Arthrobacter globiformis DC-1降解设施农业土壤中DDTs效果的影响。结果表明,SDBS-TW80和RL 均能不同程度地促进球形节杆菌降解农田土壤中DDTs。当SDBS-TW80和RL浓度分别为200和5 mg·kg-1土时,DDTs的降解率达到最高,均为64%左右。DDTs组分分析表明：SDBS-TW80和RL对p,p'-DDE、p,p'-DDT、p,p'-DDD和o,p'-DDT 4种组分均有不同程度的降解,其中毒性最强的p,p'-DDE降解效果最好,最高达75%左右。实验结果证实了利用表面活性剂强化球形节杆菌现场修复DDTs污染土壤的可能性。考虑到修复效率和成本,实际应用中优先选择SDBS-TW80的组合。     

绿色木霉和黄孢原毛平革菌混合降解稻草秸秆中的VOCs

利用黄孢原毛平革菌和绿色木霉混合培养降解稻草秸秆,使用顶空固相微萃取气质联用的方法研究了降解过程中产生的挥发性有机物,并对混合培养中同一平板上不同区域产生的挥发性有机物进行了比较。纯培养和混合培养中挥发性有机物的对比研究表明,两株菌的混合培养较其纯培养有更强地降解稻草的能力。在混合培养过程中检测到C15H24的两种同分异构体,分别属于双环倍半水芹烯和环己二烯类物质,均是倍半萜烯,证实了黄孢原毛平革菌和绿色木霉混合培养时的拮抗机制。同时发现环己二烯类物质仅在混合培养中的混合区域检测到,表明混合培养中混合区域较之非混合区域具有更强的竞争表现,分区域检测降解过程中挥发性有机物能更好地研究混合接种的降解机理。     

高锰酸钾氧化水中二甲基三硫醚的动力学

研究了氧化剂KMnO4氧化水中二甲基三硫醚的效能,探讨了KMnO4投加量、二甲基三硫醚的初始浓度、pH值、腐植酸浓度以及同类臭味物质甲硫醚对氧化反应的影响,并对反应动力学进行了分析。结果表明：不同剂量的高锰酸钾对二甲基三硫醚有较强的氧化能力,基本完全氧化需要一定时间（达2 h）。随着高锰酸钾投量的增加,去除率和反应速率也随之增加,但高锰酸钾投加量不宜过多,建议最佳投加量为2 mg·L-1。实验发现：二甲基三硫醚初始浓度、实际水体pH值以及腐殖酸浓度对氧化反应的影响不明显;但水中同类臭味物质甲硫醚对氧化反应有抑制作用,使反应进程变慢。高锰酸钾氧化二甲基三硫醚的反应符合二级反应动力学模型,二级反应的动力学常数为k=0.006 59 L·（min·mg）-1,理论曲线与实际反应曲线存在一定的差距,但整个反应过程中2条曲线反应的去除率的差距不大,因此理论曲线能较好的指导实践。     

低碳排放的生物絮凝中试系统污染物去除特性及污泥EPS变化

用中试规模生物絮凝工艺处理含化学絮凝剂的生活污水,分别研究了HRT和进水SS对生物絮凝系统污染物去除特性、剩余污泥产量、污泥特性和温室气体排放的影响。结果表明：生物絮凝系统对COD、TN和TP有较好的去除效果,且污染物去除效果受进水SS影响较大;生物絮凝系统平均污泥产量和平均有机物产量最高可达 53.63 kg·d⁻¹和21.14 kg·d⁻¹;污泥胞外聚合物EPS浓度和PN/PS均与有机负荷呈反比;化学絮凝剂通过影响PN/PS和EPS浓度,可间接影响污泥的沉降性能;生物絮凝系统与AAO工艺相结合,可降低50.12 g·m⁻³温室气体的排放。因此,生物絮凝工艺可为污水处理厂节能降耗运行奠定基础,有望得到广泛应用。     

污水管道危害性气体浓度分布模型扩展与验证

污水管道危害气体分布模型的建立对管道的维护管理具有重要意义。以SewerX模型为基础,将硫酸盐还原作为产生CO的主要生化过程,并入污水管道总生化反应体系,扩展SewerX模型,建立了污水管道内CO、H2S、CH4的浓度分布应用模型。将其应用到某市长度为4 100 m污水管道,管道危害气体浓度模拟结果与实测结果比对发现,浓度变化趋势一致,相关系数达到0.99以上,表明扩展模型具有实际应用价值。在一定设计流量下,可选择不同污水管道水力参数,应用扩展模型分析表明,合理选择参数可降低污水管道危害气体浓度。研究为污水管道内危害性气体浓度的预测提供参考。     

应用籽粒苋修复镉污染农田土壤的潜力

针对农田土壤镉污染问题,采用超富集植物籽粒苋并配施不同组合的外源活化剂进行盆栽实验和田间实验,并测定籽粒苋及根系土壤中镉含量并计算富集系数。结果表明,在盆栽实验的不同处理组中,施加磷酸二氢钾(0.74 mmol·kg^-1)、EDTA(2 mmol·kg^-1)和柠檬酸(4 mmol·kg^-1)最有助于提高籽粒苋对Cd的提取修复效率。田间实验中添加活化剂(EDTA和柠檬酸)后籽粒苋的根、茎和叶组织对Cd的富集能力分别是不添加活化剂处理组的2.10、1.84和2.76倍;与对照组相比,籽粒苋的根、茎和叶部分的Cd含量都显著提高(P < 0.05),这说明外源活化剂促进了籽粒苋对土壤中Cd的吸收,提高了修复效率。每年种植两茬籽粒苋并添加活化剂,Cd的去除率可达4%~10%。种植超富集植物并配施活化剂既可以提高修复效率,又可以节约修复成本。     

高层建筑群对街谷内颗粒物扩散特性的影响

为了获得城市冠层内高层建筑群的高度变化对城市颗粒物污染的作用情况,采用大涡模拟方法研究了不同高层建筑群的街谷形状因子对街谷内空气流动与污染物扩散规律的影响。结果表明：在高层建筑群上方形成一个顺时针旋涡,旋涡中心位于城市峡谷内靠近高层建筑群背风处;随着街谷形状因子的增大,高层建筑群的滞留效应增强,导致高层建筑物上方的剪切层湍动能增强;当形状因子为2.5时,湍动能达到1.9 m2·s-2,此时城市街谷内可吸入颗粒物的稀释扩散条件变差;在涡旋和气流夹带作用下,可吸入颗粒物浓度在垂直方向上分布具有明显的分层现象,大量可吸入颗粒物聚集于低建筑迎风面底部。不同街谷形状因子下街谷内空气流动与污染物扩散规律的探明将为有关部门制定相应规划提供参考。