给水管网多相界面中微生物表面疏水性研究

采用疾病控制中心（CDC）生物膜反应器模拟给水管网系统,选取聚氯乙烯（PVC）和聚碳酸酯（PC）2种材质的挂片,通过微生物粘附碳氢化合物（MATH）实验和Illumina高通量测序相结合的方法,对反应器水相、生物膜相和颗粒物相中微生物的疏水性进行了研究.结果显示,PVC材质挂片反应器中优势菌为厚壁菌门,相对丰度为68.31%~81.00%,PC材质挂片反应器中优势菌为变形菌门,相对丰度为24.39%~64.40%.PVC材质挂片反应器中优势菌包含3类致病菌,PC材质挂片反应器中包含8类致病菌.PC材质挂片生物膜相较于PVC材质疏水性更高,利于微生物吸附形成生物膜,而PVC材质不易形成生物膜,对控制输送过程中的二次污染具有积极作用,但在管网实际应用中还应考虑其他工程因素的影响.     

纳米二氧化钛与镉对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长的拮抗效应及其作用机制

人工纳米材料（MNMs）进入水环境将改变传统环境污染物的环境归趋及其毒性作用,两者的相互作用及其机制一直是环境科学领域的热点问题.迄今为止,已有大量MNMs与现存污染物联合毒性作用的研究成果发表,但其潜在的作用机制,尤其是联合作用下的生物响应机制仍未清楚.本文以典型MNMs——纳米二氧化钛（nTiO₂）与重金属镉（Cd²⁺）为研究目标,以斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）为受试生物,考察在等效剂量（毒性比1 ∶1）下不同浓度组合nTiO₂和Cd²⁺对斜生栅藻的联合毒性作用模式及其分子机制.结果表明,等效剂量下Cd²⁺和nTiO₂的72h EC₅₀值对比单独暴露时均有显著升高,呈拮抗效应.进一步开展转录组学分析发现,nTiO₂存在下斜生栅藻能量代谢所涉及的光合作用、叶绿素代谢以及淀粉与蔗糖代谢通路发生了显著上调,与藻细胞抗逆效应相关的精氨酸与脯氨酸代谢通路同样呈正向刺激表现.本文首次报道了nTiO₂与Cd²⁺等效剂量联合暴露下,浮游植物通过改变藻细胞抗逆能力与加强能量代谢来降低毒性的生物响应机制.本研究结果为深入理解MNMs与现存污染物的复合环境健康效应提供重要参考和研究基础.     

改性丝瓜络纤维对水体日落黄的吸附特性

采用化学改性的方法将丝瓜络制备为阴离子吸附剂,并将其用于水体日落黄(SY)染料的吸附,分别考察了吸附剂的用量、日落黄染料的初始浓度(C0)、pH值、温度(K)、时间(T)5个因素对吸附效果的影响。通过模拟吸附等温曲线、吸附动力学以及热力学方程并通过比表面积(BET)和红外光谱(FTIR)分析改性丝瓜络吸附染料前后和丝瓜络改性前后的变化情况以此探究其吸附机理。结果表明,pH对吸附效果影响不明显;最大吸附量随温度升高而增大,在298 K温度时最大吸附量达到137 mg/g,是未改性丝瓜络的9.78倍。Langmuir方程拟合吸附过程描述最好,吸附类别为化学吸附。吸附过程符合伪二级动力学,是一个自发和吸热的过程。改性丝瓜络可以有效去除水体中的日落黄染料。     

基于精细化管理的环境物联网发展趋势

环境物联网运用智能传感器等设备感知生态环境的变化,监测环境质量、监控企业的排污行为,通过环境数据的采集、传输、处理、整合,辅助环境管理决策。近年来环境物联网得到长足发展,但现有的环境物联网体系无法满足多种任务和应用场景的需求,主要问题体现在数据质量和精准度缺乏保证,数据传输能力有限,数据共享还未打通,数据分析应用能力还有待提升。笔者系统分析了环境物联网感知层、传输层和应用层的现状与问题,较全面地研究了物联网与大数据技术的最新进展,提出了环境物联网的发展方向以解决上述问题,为实现精细化管理与科学决策提供科学参考。     

大庆库里泡浮游植物群落时空变化及其与环境因子的相关性

库里泡是黑龙江省大庆市重要的排污、泄洪湖库之一。近年来,由于大庆市生活及工业污水排放总量逐年增加,库里泡水体质量有所下降。为掌握库里泡浮游植物群落结构特征及水环境状况,于2019年春、夏、秋3季在库里泡共设置了13个采样点,对浮游植物群落及其与水环境变量的相关关系进行了研究。利用群落相似性分析(ANOSIM)检验浮游植物群落的组间及组内差异;采用相似性百分比(SIMPER)分析辨别对群落时空格局有显著影响的物种;通过冗余分析(RDA)确认环境变量及浮游植物优势种的生态分布特征,并对主要影响因子进行辨别。结果显示:研究期间共鉴定出浮游植物106种,隶属于6门8纲13目23科49属。库里泡的浮游植物群落组成为绿藻-硅藻型,而蓝藻、隐藻、甲藻、裸藻种类相对较少,占比仅为25%。其中,优势种有15种,主要为狭形纤维藻(Ankistrodesmus angustus)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)和梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)等。ANOSIM和SIMPER分析结果表明,季节差异和生境差异对库里泡浮游植物群落结构的构建具有一定的驱动作用。RDA结果表明,影响库里泡浮游植物群落时空格局的主要环境变量为水温、总磷和总氮。营养状态指数评价结果显示,库里泡水质为中度富营养。经与近10年间的库里泡相关研究对比发现,库里泡水体浮游植物群落结构较为稳定,浮游植物优势类群略有改变。     

猪粪干发酵物料流动性指标研究

干式沼气发酵工艺的研究中,影响干发酵工艺的最大问题是出料困难。出料的方法及设备的研究开发都涉及物料流动性。目前,还没有表征干发酵物料流动性的指标。针对该问题,本研究考察了塌落度、休止角和静摩擦系数3种参数表征猪粪干发酵物料流动性的可行性。通过3种指标对流速的曲线拟合,发现塌落度与流速的关联性最好,灵敏度系数曲线显示塌落度的灵敏度较休止角和静摩擦系数高。塌落度的测定上限和测定下限分别为253和279 mm,对应的流速分别为0.01和0.29 m/s;休止角和静摩擦系数的准确度均超出了要求的范围,所以无测定限。塌落度的最大相对误差、相对平均偏差和相对标准偏差分别为12.79%、23.62%和30.68%,远低于休止角和静摩擦系数,因此,塌落度测量结果的准确度和精密度高于休止角和静摩擦系数。从参数的准确度和精密度以及测量方法的灵敏性和测定限几方面综合考虑, 塌落度适合作为表征猪粪干发酵物料流动性的指标。     

Potential applications of porous organic polymers as adsorbent for the adsorption of volatile organic compounds

Volatile organic compounds (VOCs) with high toxicity and carcinogenicity are emitted from kinds of industries, which endanger human health and the environment. Adsorption is a promising method for the treatment of VOCs due to its low cost and high efficiency. In recent years, activated carbons, zeolites, and mesoporous materials are widely used to remove VOCs because of their high specific surface area and abundant porosity. However, the hydrophilic nature and low desorption rate of those materials limit their commercial application. Furthermore, the adsorption capacities of VOCs still need to be improved. Porous organic polymers (POPs) with extremely high porosity, structural diversity, and hydrophobic have been considered as one of the most promising candidates for VOCs adsorption. This review generalized the superiority of POPs for VOCs adsorption compared to other porous materials and summarized the studies of VOCs adsorption on different types of POPs. Moreover, the mechanism of competitive adsorption between water and VOCs on the POPs was discussed. Finally, a concise outlook for utilizing POPs for VOCs adsorption was discussed, noting areas in which further work is needed to develop the next-generation POPs for practical applications.     

Greenhouse gas emissions from MSW incineration in China: Impacts of waste characteristics and energy recovery

Determination of the amount of greenhouse gas (GHG) emitted during municipal solid waste incineration (MSWI) is complex because both contributions and savings of GHGs exist in the process. To identify the critical factors influencing GHG emissions from MSWI in China, a GHG accounting model was established and applied to six Chinese cities located in different regions. The results showed that MSWI in most of the cities was the source of GHGs, with emissions of 25–207 kg CO₂-eq t^?1 rw. Within all process stages, the emission of fossil CO₂ from the combustion of MSW was the main contributor (111–254 kg CO₂-eq t^?1 rw), while the substitution of electricity reduced the GHG emissions by 150–247 kg CO₂-eq t^?1 rw. By affecting the fossil carbon content and the lower heating value of the waste, the contents of plastic and food waste in the MSW were the critical factors influencing GHG emissions of MSWI. Decreasing food waste content in MSW by half will significantly reduce the GHG emissions from MSWI, and such a reduction will convert MSWI in Urumqi and Tianjin from GHG sources to GHG sinks. Comparison of the GHG emissions in the six Chinese cities with those in European countries revealed that higher energy recovery efficiency in Europe induced much greater reductions in GHG emissions. Recovering the excess heat after generation of electricity would be a good measure to convert MSWI in all the six cities evaluated herein into sinks of GHGs.     

氧化铜尾矿对水溶液中磷的吸附

研究不同pH条件下氧化铜尾矿颗粒对水溶液中磷的吸附特性.结果表明:Langmuir方程能很好地描述氧化铜尾矿对磷素的等温吸附特征;影响氧化铜尾矿对磷素吸附的因素主要有尾矿的比表面积、钙及铁氧化物含量、水溶液中磷素的初始浓度、体系pH值等;其吸附量随着钙及铁氧化物含量的增加、磷素初始浓度的提高以及体系pH值的降低而增大;其吸附机制主要为物理吸附和化学吸附.     

藻类水华对太湖梅梁湾不同粒径有机组分结构的影响

运用过滤和切向流超滤系统,分离得到2009年8月至2010年8月每月的太湖梅梁湾不同粒径水体有机物,测定了水体中颗粒态有机碳,高分子量和低分子量可溶解性有机碳的含量,并同步分析了叶绿素浓度,水体中各种有机物的碳氮比值和中性单糖含量.对不同形态有机碳浓度的比较发现颗粒态有机碳是太湖碳存在的主要形式.统计分析结果表明叶绿素浓度与颗粒态有机碳之间具有显著的相关性,说明浮游植物是颗粒态有机物的主要来源.此外高分子量可溶性有机物的碳氮比值和中性单糖含量均相对较高,这表明该有机碳的生物可利用性比其它形态的水体有机碳高.