Research and application of method of oxygen isotope of inorganic phosphate in Beijing agricultural soils

Phosphorus (P) in agricultural ecosystems is an essential and limited element for plants and microorganisms. However, environmental problems caused by P accumulation as well as by P loss have become more and more serious. Oxygen isotopes of phosphate can trace the sources, migration, and transformation of P in agricultural soils. In order to use the isotopes of phosphate oxygen, appropriate extraction and purification methods for inorganic phosphate from soils are necessary. Here, we combined two different methods to analyze the oxygen isotopic composition of inorganic phosphate (δ¹⁸O_P) from chemical fertilizers and different fractions (Milli-Q water, 0.5 mol L^?1 NaHCO₃ (pH = 8.5), 0.1 mol L^?1 NaOH and 1 mol L^?1 HCl) of agricultural soils from the Beijing area. The δ¹⁸O_P results of the water extracts and NaHCO₃ extracts in most samples were close to the calculated equilibrium value. These phenomena can be explained by rapid P cycling in soils and the influence of chemical fertilizers. The δ¹⁸O_P value of the water extracts and NaHCO₃ extracts in some soil samples below the equilibrium value may be caused by the hydrolysis of organic P fractions mediated by extracellular enzymes. The δ¹⁸O_P values of the NaOH extracts were above the calculated equilibrium value reflecting the balance state between microbial uptake of phosphate and the release of intracellular phosphate back to the soil. The HCl extracts with the lowest δ¹⁸O_P values and highest phosphate concentrations indicated that the HCl fraction was affected by microbial activity. Hence, these δ¹⁸O_p values likely reflected the oxygen isotopic values of the parent materials. The results suggested that phosphate oxygen isotope analyses could be an effective tool in order to trace phosphate sources, transformation processes, and its utilization by microorganisms in agricultural soils.     

紫外-Fenton法处理高盐有机废水

以某电镀厂水回用系统产生的高盐有机废水为对象,对比研究了Fenton、UV-Fenton等工艺去除COD性能,考察了初始pH、H2O2投加量、Fe2+与H2O2摩尔比、反应时间等参数对处理效果的影响。结果表明:UV-Fenton工艺的最佳条件为初始pH=3.0,H2O2的投加量3 mmol/L,RFe2+:H2O2=1:1,反应时间30 min;在此条件下,COD去除率可达到60%以上,分别较Fenton和UV-H2O2工艺提高23.0%和39.3%。UV-Fenton工艺中,Fenton与UV表现出良好的协同效果,其处理效果较单独Fenton和单独UV处理效果之和高14.7%。UV的引入促进Fe(II)/Fe(Ⅲ)循环,可以提高·OH生成量以及Fe2+与H2O2利用率。UV-Fenton是处理高盐有机废水的可行工艺之一。     

粉状褐煤对水中草甘膦的动态吸附

采集内蒙霍林河煤矿褐煤样品,加工成粒径0.38~0.83 mm作为吸附剂,对模拟草甘膦废水进行动态吸附实验。考察了吸附柱高(3、5和10 cm)、草甘膦初始浓度(0.5%、0.75%和1.0%)、流速(1、2和3 mL/min)、pH(9、11和13)和离子强度(IS, 0.001、0.01和0.1 mol/L)对草甘膦的吸附穿透曲线和传质区长度的影响。实验结果表明,降低柱高、增大初始浓度、提高流速、增加离子强度均会使穿透时间提前,pH变化对穿透时间影响很小;柱高、初始浓度、流速、IS和pH引起的传质区长度的平均变化率绝对值分别为0.675、6.300、1.625、47.727和0.263,可见,与柱高、初始浓度和流速相比,IS对传质区长度的影响较大,pH影响较小。低浓度条件下,吸附穿透曲线的实验数据符合BDST模型拟合条件(R2 >0.99),在仅改变柱高或流速时,穿透时间理论值与实测值的最大误差均为5.71%,运用该模型能够准确地预测褐煤吸附柱的操作时间。     

提高硅钙渣胶凝活性的热活化实验

硅钙渣作为高铝粉煤灰碱-石灰烧结法提取氧化铝后产生的二次固废,为了使其能够大量地应用于建材领域,研究了热活化温度对硅钙渣水化胶凝性活性的影响,并采用TG-DSC和XRD对机理进行了分析。 结果表明,硅钙渣中方解石的分解是硅钙渣活性得以提高的主要因素,在煅烧温度在600~700℃时,其胶凝活性最佳。     

预处理-水解酸化-厌氧-好氧工艺对玉米淀粉废水有机污染物的降解

采用气相色谱/质谱(GC/MS)、三维荧光光谱(EEM)等检测手段分析预处理/水解酸化/厌氧/好氧组合工艺对玉米淀粉废水有机污染物的降解情况。结果表明,竖流沉淀预处理阶段对TOC平均去除率36.7%,废水中主要为芳烃、烷烯烃以及杂环类物质,EEM产生的5个荧光峰均为芳香蛋白类有机物;水解酸化阶段大部分杂环以及芳烃类有机物水解成有机酸和醇类物质,TOC平均去除率22.7%;厌氧阶段TOC平均去除率最高,达到97.8%,废水中以芳烃和烷烯烃为主,荧光峰减少至2个且强度减弱;好氧阶段TOC平均去除率为61.3%,有机物主要为难降解的长链烷烃物质,芳香蛋白类有机物荧光峰全部消失,新生成了与微生物代谢相关的腐殖酸类物质。     

聚醚砜小球负载Comamonas sp.(bdq06)生物降解水中的喹啉

以聚醚砜为原料制备了一种具有多孔道的小球载体,负载睾丸酮丛毛单孢菌(bdq06)降解水中喹啉。制备的小球直径约3 mm,表面光滑,存在厚度约20μm的致密层。经过浸蚀去掉致密层后,露出粗糙表面,有助于细菌粘附和生殖。同时出现大量直径约1.5μm的孔道,且由外向内,孔径逐渐增大,细菌可以通过表层孔进入球内生殖。在pH为5、10和温度为40℃的条件下,负载菌的小球对水中喹啉的降解效果优于游离菌。小球具有良好的溶胀性和机械强度,经过多次重复使用后,球形完整而未破裂,细菌在球表面大量生殖形成生物膜,显著提高降解效率,能够在1 h内完全降解100 mg/L喹啉。以聚醚砜为原料制备的小球在废水处理中具有潜在应用前景。     

重庆市加油站周边浅层地下水中石油烃污染调查与特征分析

为了解加油站运营对周边浅层地下水环境质量的影响,随机选择了12个正常运营20年以上的加油站,在加油站上游和下游共布设了27口地下水监测井,对地下水中石油烃、苯系物、萘、1,2-二氯乙烷和甲基叔丁基醚开展了水质监测。结果表明,石油烃在地下水中的检出率较高,为96.3%,检出浓度为4.2~544.7μg/L,检出组分主要为柴油烃中的C26和C20,检出率分别达到了88.9%和77.8%;汽油烃的有效组分C6~C9未检出,作为汽油添加剂的1,2-二氯乙烷和甲基叔丁基醚在地下水中存在,检出率分别为96.3%和22.2%,检出浓度分别为1.7~30.9μg/L和3.8~30.9μg/L。其中,11.1%的监测井中甲基叔丁基醚浓度超过了EPA推荐的饮用水安全的浓度限值(20μg/L),3.7%的监测井中1,2-二氯乙烷浓度超过了《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中"集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值"规定的30μg/L。总体而言,石油烃、苯系物、1,2-二氯乙烷和甲基叔丁基醚的含量远低于油品渗(泄)漏导致的污染水平。     

嗜油菌NY3对蜡质油污泥无害化处理

蜡质油污泥(WOS)成分复杂,含大量老化原油、蜡质油、沥青质及其他化学药剂,属危险性固体废弃物,大量排放已成为石化企业可持续发展的障碍。研究利用铜绿假单胞菌NY3处理高浓度WOS的条件,结果表明,WOS:木屑(m/m)(d=0.30 mm) 7:1并结合热熔分散为最佳油污泥预处理条件;液相降解体系含油量为24.5 g/L时,6 d内,油泥中C20以下的正构烷烃完全被去除,C21~C34和C35~C38大分子量正构烷烃去除率分别在91%~99%和78%~89%之间。添加鼠李糖脂能明显提高长链烃和多环芳烃的降解率。6 d内210 mg/L鼠李糖脂使C29~C38的降解率提高17.27%~36.65%,芘、菲分别提高13.67%和16.12%。添加葡萄糖和Fe2+的条件下,NY3菌可将油污泥转化成为糖蛋白,产量达28 g/L。     

中国工业水污染及其成因的de Bruyn模型分析

选取废水、挥发酚、氰化物、COD、石油类和氨氮为中国工业水污染指标,利用分解分析方法将2004—2010年间的污染变化分解为规模效应、结构效应、污染治理效应、清洁技术效应和广义技术效应。结果显示,这5类效应的平均作用强度分别为2.08%、3.04%、15.61%、17.37%和32.88%,其中规模效应和广义技术效应是影响工业水污染的主导效应。各类效应对不同污染物的作用方向并不完全一致,规模效应促进污染物排放量的增加;结构效应以加重污染为主,污染治理效应和清洁技术效应以减轻污染为主;广义技术效应的平均作用强度和负向作用概率均最大,是现阶段中国工业水污染控制最为有效的手段。     

4种营养元素对水华鱼腥藻和四尾栅藻增殖的影响

以水华鱼腥藻和四尾栅藻分别作为蓝藻,绿藻代表藻种,采用均匀设计实验方法(uniform design experimentation,UDE)设计藻类AGP实验。采用通径分析法(Path Analysis,PA)对氮、磷、铁和锰在不同藻种增殖过程中的影响程度进行分析。结果表明,4种营养元素对水华鱼腥藻增殖影响的决策排序为Fe>TN>TP>Mn,微量金属元素铁是影响水华鱼腥藻(蓝藻)增殖的主要因素;对四尾栅藻增殖影响的决策排序为TN>TP>Fe>Mn,常量元素是影响四尾栅藻(绿藻)增殖的主要因素。联合通径分析法和逐步二次方回归分析法(QRA)建立的数学模型,可用于预判藻增殖。