松花江流域大型底栖动物生物完整性指数构建及其适用性

利用生物完整性指数评价河流健康状态,对于水环境管理决策具有重要的实践意义。基于大型底栖动物构建生物完整性指数(B-IBI),并评价松花江流域的水生态系统健康状况。在松花江主要干支流设定37个采样点,分别于2016年6、9月进行环境因子和大型底栖动物调查研究。最终从28个候选参数中确定了种类总数、摇蚊种类数、敏感种百分比、Hilsenhoff指数、Marglef指数作为核心参数构建B-IBI。通过0～10赋分法,计算得到了松花江流域全部采样点的生物完整性评价得分。结果显示,松花江流域内60%区域生物状态存在不同程度的损害。另外,B-IBI能够综合反映松花江大型底栖动物群落多样性、生境质量、理化水质等,具有一定的适用性。     

生物炭修复Cd,Pb污染土壤的研究进展

随着矿产开采、冶炼等工业活动以及污水灌溉、施用污泥和劣质化肥等农业活动的进行,Cd,Pb等有害重金属不断进入农业环境中,对农田、菜地等造成污染。生物炭作为重要的土壤改良剂,在对Cd,Pb污染土壤的修复中表现出巨大的潜力。从生物炭的特性及制备、修复效果及其影响因素、修复机理等方面,对近年来国内外有关生物炭修复Cd,Pb污染土壤的研究成果和现状进行了总结,并对生物炭修复Cd,Pb污染土壤的发展前景和未来研究方向进行了展望。     

巯基化合物在万寿菊镉解毒中的作用

采用水培实验方法研究了万寿菊体内镉积累和解毒与巯基化合物含量的关系。万寿菊植株分别在镉浓度为0、0.1、0.5、2和8 mg/L的营养液中暴露7 d,测定了根、茎、叶中镉、非蛋白巯基(NPT)、半胱氨酸(Cys)、γ-谷氨酰半胱氨酸(γ-EC)、谷胱甘肽(GSH)和植物络合素(PCs)的含量。植物根、茎、叶中镉含量都随着镉暴露浓度的增加而增加。当溶液中镉浓度较低(0.1～2 mg/L)时,茎叶中NPT、PCs、Cys和γ-EC含量随着镉浓度增加而增大;当镉浓度较高(8 mg/L)时,茎叶中PCs含量迅速降低,GSH含量大幅度增高。在根部,这些巯基化合物的含量几乎不受镉处理影响,且含量较低。以上研究结果表明:PCs在万寿菊镉的解毒机制中发挥一定的作用,暴露于高浓度的镉,GSH比PCs起着更为重要的解毒作用。     

洱海流域湖泊湖滨带福寿螺时空分布

福寿螺是世界100种恶性入侵物种中唯一的水生螺,已对大理及周边地区造成了不可估量的经济损失和生态安全问题。为探究洱海流域湖泊湖滨带福寿螺时空分布及与水环境因子、季节之间的关系,探索福寿螺在大理地区的入侵机制,为大理地区高效防治福寿螺提供建设性建议,并为福寿螺时空分布格局的相关研究积累资料,于2016年冬季和2017年夏季在大理洱海及其上游水源地海西海、西湖、茈碧湖、绿玉池,以及罗时江湿地进行系统抽样,利用统计软件分析福寿螺分布与水质关系,结合GIS,分析福寿螺的时空分布以及潜在入侵危害。结果表明,从空间尺度上,洱海流域福寿螺有进一步扩散的趋势;从时间尺度上,福寿螺的密度随季节性水位的改变而变化;洱海流域的福寿螺分布和水质因子之间基本无相关性。     

不同晶型纳米TiO_2在斑马鱼体内的富集与清除

为探讨纳米材料的慢性生物效应以及材料结构对生物富集的影响,开展了A-TiO2(锐钛型纳米TiO2)和R-TiO2(金红石型纳米TiO2)在斑马鱼(Danio rerio)体内的长期富集和清除试验.采用半静态暴露试验,试验周期为46 d(暴露阶段28 d,清除阶段18 d),每种晶型设置2个处理组(ρ分别为4.0和10.0 mg/L),测定各时间点斑马鱼体内不同晶型纳米TiO2含量(以w计);以暴露阶段的BAF(生物富集系数)以及清除阶段的排出速率常数、总量清除率为终点,比较斑马鱼对2种晶型纳米TiO2的富集、清除的异同.结果表明:在暴露阶段,A-TiO2在斑马鱼体内的富集量显著高于R-TiO2,10.0 mg/L处理组斑马鱼体内富集量均显著高于4.0 mg/L处理组;4.0和10.0 mg/L的A-TiO2处理组的BAF分别为76.7和105.4 L/kg,略高于R-TiO2(41.6和36.1 L/kg),二者在斑马鱼体内均不具有生物蓄积性.在清除阶段,斑马鱼体内的2种晶型的纳米TiO2均可被排出,清除阶段的清除率为88.0%~100%;斑马鱼体内2种晶型纳米TiO2富集量的下降均符合一阶指数衰减方程,排出速率常数在0.26~1.01 d-1之间.     

羟基乙叉二膦酸镀铜废液的处理及Cu~(2+)的高附加值资源化回收

采用Na BH4还原法将羟基乙叉二膦酸(HEDP)镀铜废液中的Cu~(2+)制备成纳米铜粉,并采用聚丙烯酰胺(PAM)对还原反应后的废液进行絮凝处理。研究了n(Cu~(2+))∶n(Na BH4)、还原反应温度、还原反应时间及PAM添加量对废液中剩余Cu~(2+)质量浓度的影响,并对回收的纳米铜粉进行了XRD和TEM表征。实验结果表明:当n(Cu~(2+))∶n(Na BH4)=4∶6、还原反应温度为50℃、还原反应时间为2 h时,废液中剩余Cu~(2+)质量浓度降低至1.1 mg/L,Cu~(2+)还原率达99.99%;可获得粒径为20~45 nm的近球型、高纯度、由多晶组成的纳米铜粉;当PAM添加量为10 mg/L时,废液中剩余Cu~(2+)质量浓度降至0.35 mg/L以下,达到GB 21900—2008《电镀污染物排放标准》(小于0.5 mg/L)的要求。     

g 辐照预处理促进剩余污泥发酵产氢的研究

为降低能耗,提高辐照技术的经济性,探讨了在0~9.5kGy范围内,γ辐照剂量对生活污水处理厂二沉池剩余污泥中耗氢菌的抑制效果和对发酵产氢的影响,建立了描述发酵产氢过程及辐照影响的动力学模型.结果表明,γ辐照剂量从0增加至9.5kGy时,污泥溶解率从0增加至4%,上清液中可检测出一定的蛋白质和多糖等物质,其中蛋白质中的氮素占溶出总氮素的90%,表明较低剂量辐照即对污泥菌体造成较明显的破解,这可在一定程度上抑制无法形成芽孢的耗氢菌活性;与之相对应的是污泥发酵产氢能力的明显提升,以葡萄糖为底物(1.0g/L),在35℃和初始pH值为7.0时,当辐射剂量仅为0.5kGy时,累积产氢量即比未辐照时有70%的提升,进一步增加辐照剂量至5kGy,累计产氢量和产氢得率均继续增长且达到最大值,分别为240mL/g葡萄糖和1.93mLH2/mol葡萄糖(发酵液的污泥量达2.0g VSS/L);此后,污泥发酵产氢能力随辐射剂量的增加而降低.修正的Logistic模型能很好地描述本研究中累积产氢量随时间的变化规律,而修正的Han-Levenspiel模型能很好地描述辐照剂量对平均产氢速率的影响.     

Statistical regression modeling for energy consumption in wastewater treatment

Wastewater treatment is one of critical issues faced by water utilities, and receives more and more attentions recently. The energy consumption modeling in biochemical wastewater treatment was investigated in the study via a general and robust approach based on Bayesian semi-parametric quantile regression. The dataset was derived from a municipal wastewater treatment plant, where the energy consumption of unit chemical oxygen demand (COD) reduction was the response variable of interest. Via the proposed approach, the comprehensive regression pictures of the energy consumption and truly influencing factors, i.e., the regression relationships at lower, median and higher energy consumption levels were characterized respectively. Meanwhile, the proposals for energy saving in different cases were also facilitated specifically. First, the lower level of energy consumption was closely associated with the temperature of influent wastewater, and the chroma-rich wastewater also showed helpful in the execution of energy saving. Second, at median energy consumption level, the COD-rich wastewater played a determinative role in the reduction of energy consumption, while the higher quality of treated water led to slightly energy intensive. Third, the higher level of energy consumption was most likely to be attributed to the relatively high temperature of wastewater and total nitrogen (TN)-rich wastewater, and both of the factors were preferably to be avoided to alleviate the burden of energy consumption. The study provided an efficient approach to controlling the energy consumption of wastewater treatment in the perspective of statistical regression modeling, and offered valuable suggestions for the future energy saving.     

基于生态服务价值的多目标水源地土地利用结构优化

为探讨首都水源地最佳水土资源优化配置模式,选取北京山区怀柔水库流域为研究对象,基于研究区5期(1990、1995、2000、2005 和2008)卫星遥感影像数据,分析了怀柔水库流域1990~2008年间土地利用时空变化特征,并基于生态服务价值理论、灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对怀柔水库流域土地利用进行空间优化配置模式研究.结果表明:现有土地利用结构在优化配置后流域生态系统服务功能价值较2008年增加1795.4万元,增幅5.4%.其中,流域涵养水源功能价值量增加最多,为560.9万元,净化大气的价值增长幅度最大,增长率达到9.3%.研究结果可为该区域水土地资源的可持续利用、开发和管理提供科学依据.     

钙钛矿型催化剂催化湿式氧化处理煤气化废水纳滤浓缩液

采用溶胶-凝胶法制备了Mn掺杂钙钛矿型催化剂LaFexMn1-xO3,并以其为催化剂催化湿式双氧水氧化处理煤气化废水纳滤浓缩液。采用XRD,SEM,FTIR技术对催化剂进行了表征。表征结果显示：制备的催化剂均具有标准的钙钛矿型结构,其中,LaFe0.9Mn0.1O3的结构稳定,比表面积大。实验结果表明：制备的催化剂中LaFe0.9Mn0.1O3的催化活性最高,且稳定性好,连续使用5次后催化活性未见明显减弱;在H2O2投加量3.0 g/L、n（H2O2）∶n（LaFe0.9Mn0.1O3）=12∶1、反应温度160 ℃、反应压力1 MPa、浓缩液pH 3、反应时间60 min的最优条件下,COD、UV254和TOC的去除率分别达到80.9%、95.2%和68.0%,BOD5/COD由0.02提升至0.40,可生化性大幅提高。