湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应

以人工湿地修复镉污染水体时,植物在镉离子的沉淀、吸收和积累等过程中起着关键作用,但当前报道的镉富集植物种类较少,湿地植物对镉胁迫的生长及生理响应缺乏系统研究,限制了湿地植物在镉污染水体修复中的应用。笔者以常见湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为对象,设置了4个镉处理浓度(0、0.5、1和2 mg·L~(-1)),研究了水蓼对镉的富集特征以及生长和生理响应。水蓼根、茎和叶的镉含量(以干重计)随镉处理浓度的增加而升高,处理30 d时,在2 mg·L~(-1)处理下分别达到134、47和48 mg·kg~(-1)。处理30 d时,在1 mg·L~(-1)的镉处理下,水蓼的地上部及地下部富集系数和转运系数最高,地上部和地下部富集系数分别为45.6和111.7,转运系数为0.41。在处理15 d时,水蓼生物量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性在2 mg·L~(-1)处理下显著降低。在处理30 d时,水蓼的总生物量在不同镉浓度下无显著差异,但丙二醛(MDA)含量、SOD和过氧化氢酶(CAT)活性在0.5～2 mg·L~(-1)镉处理下均显著升高,叶绿素含量下降。这些结果表明,水蓼可以通过提高抗氧化酶活性等机理抵抗镉胁迫产生的氧化伤害,并且水蓼对镉的富集和转运系数较高,具有在镉污染水体修复中应用的潜力。     

Utilizing transparent and conductive SnO2 as electron mediator to enhance the photocatalytic performance of Z-scheme Si-SnO2-TiOx

• A novel Z-scheme Si-SnO₂-TiO_x with SnO₂ as electron mediator is first constructed. • Transparent and conductive SnO₂ can pass light through and promote charge transport. • V_O from SnO₂ and TiO_x improve photoelectrochemical performances. • Efficient photocatalytic degradations originate from the Z scheme construction. Z-scheme photocatalysts, with strong redox ability, have a great potential for pollutants degradation. However, it is challenging to construct efficient Z-scheme photocatalysts because of their poor interfacial charge separation. Herein, by employing transparent and conductive SnO₂ as electron mediator to pass light through and promote interfacial charge transportation, a novel Z-scheme photocatalyst Si-SnO₂-TiO_{x (1<x<2)} was constructed. The Z-scheme photocatalyst displayed an order of magnitude higher photocurrent density and a 4-fold increase in open-circuit potential compared to those of Si. Moreover, the onset potential shifted negatively for approximately 2.2 V. Benefiting from these advantages, this Z-scheme Si-SnO₂-TiO_x exhibited efficient photocatalytic performance toward phenol degradation and mineralization. 75% of the phenol was degraded without bias potential and 70% of the TOC was removed during phenol degradation. Other typical pollutants such as bisphenol A and atrazine could also be degraded without bias potential. Introducing a transparent and conductive electron mediator to construct Z-scheme photocatalyst gives a new sight to the improvement of photocatalytic performance in Z scheme.     

CNT-PVDF复合中空纤维膜的制备及其电辅助抗膜污染性能

电辅助膜过滤是减缓膜污染的有效方法,但是受限于缺乏稳定性好、机械强度高、制备工艺简单的导电膜。通过在PVDF膜表面真空抽滤CNT制备得到了导电的碳纳米管-聚偏氟乙烯(CNT-PVDF)复合中空纤维膜,然后利用酸化CNT表面羧基与聚乙烯醇的羟基发生交联反应来固定CNT,以提高导电功能层的稳定性。抗污染实验结果表明:单纯膜过滤在5个运行周期内的膜通量衰减72%,反冲洗再生后膜通量为初始通量的58%;而在电辅助下(2 V电压,膜作为阴极),静电排斥作用可以有效降低膜通量衰减速度,减缓膜污染程度,5个运行周期内的膜通量衰减均小于10%,反冲洗再生时能完全恢复膜初始通量。以上研究结果可为推进电辅助缓解膜污染技术的实际应用提供参考。     

垃圾填埋气收集控制的CFD数值模拟应用研究

基于多孔介质渗流理论,给出了填埋气在填埋场内流动控制方程组及其定解条件,但实际填埋场的不规则边界使其很难求得解析解。建立填埋场竖井抽气物理模型,采用计算流体力学数值模拟软件PHONEICS求得控制方程的数值解,并用相关文献的结论进行校验,结果与前人结论相吻合。将该方法应用于实际填埋场抽气系统的设计,通过PHONEICS软件编程接口二次开发计算负压抽气条件下流入抽气系统的外部空气量,由此引入抽气效率做为抽气效果的评价指标,模拟了传统等边三角形布置竖井抽气系统的运行效果,并根据模拟结果对传统竖井抽气系统进行优化。     

不同原理分析仪观测大气中氮氧化物对比研究

氮氧化物(NOx)是大气二次光化学污染臭氧的重要前体物,但目前对其总量和分量的测量仍存在着一些难以解决的问题。选择3种不同原理的市售氮氧化物分析仪在广东和北京进行比对观测实验,从而比较其各自的优缺点及适用性。结果表明,钼转化法(MC)测得的NOx比光转化法(LC)及液相化学发光法(LPC)所测得的值都明显偏高,可近似认为是NOy。LPC检测NO2时受到PAN等含有—NO2生色基团的干扰,结果比LC略高。LC测得的NOx值与实际大气最为接近。MC测定的NOx比实际值高,但能满足空气质量指标监测的需求;LC能够准确测定大气中的NOx,但造价太高,仅适用于大气化学机理研究;而LPC原理的仪器适合于短时间的航测、高塔和系留艇进行垂直梯度观测。     

城市污水厂污泥替代营养盐培养海水小球藻的研究

为了城市污水厂污泥的资源化利用,对污泥替代F/2培养基培养海水小球藻(Chlorella pacifica)进行了研究。首先采用研磨-离心法制备污泥抽提液,将其与F/2培养基按体积比7∶3混合,接种微藻并在优化的条件下培养6 d,逐日测定混合液中无机氮、磷的浓度,培养结束后测定微藻生物量以及干藻中蛋白质、氨基酸和重金属含量。结果表明,将微藻在最佳条件下培养6 d后,混合液中PO34--P、NO2--N、NH4+-N和NO3--N的吸收率分别达到97.32%、96.72%、97.55%和78.13%;与F/2培养基对照组相比,混合液中微藻的生物量增加11.5%;蛋白质、必需氨基酸和非必需氨基酸的含量变化不大。另外,干藻中的重金属含量符合饲料行业标准的要求。     

填埋场不同深度垃圾土反复直剪实验研究

根据垃圾土颗粒大、纤维质多等性质,自行研发了适合垃圾土的反复直剪仪,进行了垃圾土的反复剪切实验。通过对比3组不同深度垃圾土样的反复剪切实验数据,总结出垃圾土的反复剪切性质,得出反复剪切的破环强度、峰值强度和残余强度,并根据破环强度值得出垃圾土的c、φ参数。对比国外填埋场失稳反演得出的垃圾土强度,得出以剪切应变ε=10%作为垃圾土强度的取值。     

印染废水处理工艺改造及其效益分析

通过实验数据分析,对本源微生物菌剂处理印染废水的有效性进行了检验。在此基础上,确定了先生物处理后絮凝的处理方式。进而分析了印染废水原处理工艺中存在的问题,并对其进行了改造,即:以本源微生物菌剂为母菌接种于印染废水中,并结合生物铁填料对其进行处理。工艺改造成功启动后,稳定运行结果显示:复合生化池和接触氧化池的处理工艺对色度和COD的平均去除率分别为:55.69%、55.63%和78.53%、78.21%;出水pH、色度和COD的平均值分别为6.6、13倍和93 mg/L,全部满足标准要求。该工艺大大减少了污泥量,且降低了处理费用。     

污泥焚烧中Cd形态转化的热力学平衡模拟

采用热力学平衡分析方法,结合典型污泥成分和焚烧条件预测了污泥焚烧过程中重金属Cd的转化和迁移规律。模拟计算中考虑了主量矿物质与Cl、S对Cd的形态转化的影响。研究结果表明,污泥焚烧过程中,在低温的条件下Cd主要以固体碳酸盐形式存在,随着温度升高,碳酸盐分解为固态CdO,随后有气态Cd(OH)2、Cd和CdO生成,并且在较高温度主要以气态Cd存在。焚烧体系中,矿物质SiO2对Cd的形态转化影响大于其他矿物质,SiO2能与Cd结合生成稳定的CdSiO3,从而可有效抑制含Cd气态污染物的排放。焚烧体系中Cl较易与Cd结合形成CdCl2而导致Cd的挥发,Cl含量的增加促进了Cd在焚烧体系中的挥发。在低温阶段,Cd易与S结合形成固态硫酸盐,抑制了金属的挥发;在高温阶段,金属的形态转化基本不受S的影响,但是可以影响气态金属Cd的生成温度。根据污泥在不同焚烧温度、Cl含量、S含量条件下Cd的不同产物形态,可以对Cd的污染进行有效控制。     

环境公益诉讼在我国建立的可行性研究

随着工业文明的发展,环境污染成为了一个世界性问题。环境公益诉讼从制度层面上找寻出了解决环境案件的措施,在实践中已经得到了欧美等发达国家的验证,然而我国并没有建立环境公益诉讼制度。首先对环境公益诉讼制度进行了全面的概述,对其概念及特征进行了分析;其次介绍了国外有关环境公益诉讼的规定,以此来完善我国法律中有关环境公益诉讼的规定,弥补环境公益诉讼制度的缺失。