磷酸盐氧同位素前处理方法优化——基于磷酸盐富集凝胶的原位实验研究

为提高磷酸盐氧同位素(δ¹⁸O_P)技术在内陆流域中的适用性,构建一种基于磷酸盐原位富集的δ¹⁸O_P前处理方法。以水合氧化锆作为磷酸盐选择性吸附材料,制备磷酸盐原位富集凝胶。基于内陆流域的水环境特征,选择子牙河水系的牛尾河为原位实验场地,通过响应面法确定原位富集凝胶最优的材料用量,富集时间以及洗脱时间。结果表明：单位面积的凝胶加入水合氧化锆用量3.17 g,富集时间5 h 43 min,洗脱时间50 min,最终可洗脱出0.039 mg磷酸盐。针对洗脱出的磷酸盐溶液,结合现有的纯化方法,最终构建适用于内陆流域的磷酸盐氧同位素前处理方法。本方法的成功建立能够为δ¹⁸O_P技术在内陆流域中的应用提供重要支撑。     

铁锰复合氧化物的制备及其吸附除砷性能

采用共沉淀法制备了新型铁锰复合氧化物吸附剂,并对其表面特性及除砷性能进行了初步研究.ξ电位测试表明,铁锰复合氧化物pHzpc在6.0附近,SEM/EDX表征证明吸附剂表面Fe和Mn的相对摩尔比为3∶1;铁锰复合氧化物对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)均表现出很强的吸附能力,并且吸附速度快,在60min内即可达到平衡吸附容量的80%;该吸附剂在天然水环境pH范围内均有良好吸附除砷能力,磷酸根、硅酸根、碳酸根等阴离子对除砷效果有不同程度的影响,其余共存阴、阳离子及天然有机物在中性水环境中对除砷效果影响不大;采用Langmuir吸附等温线能较好地描述铁锰复合氧化物吸附As(Ⅴ)的过程(R2=0.997),而Freundlich方程能较好地拟合As(Ⅲ)的吸附过程(R2=0.989),对As(Ⅴ)与As(Ⅲ)的饱和吸附容量分别达到227mg·g-1和312 mg·g-1.     

PDMDAAC-膨润土对对硝基苯酚吸附特性的研究

以聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)为改性剂,对天然钙基膨润土进行有机改性,比较PDMDAAC-膨润土与膨润土对对硝基苯酚废水的处理性能,研究了改性剂用量以及对硝基苯酚浓度、pH值、反应时间等因素对膨润土吸附去除率的影响．结果表明：PDMDAAC改性膨润土对对硝基苯酚的吸附效果比膨润土有较大提高,吸附去除率达84％;吸附后的PDMDAAC-膨润土可用酸进行再生,再生后对对硝基苯酚的吸附去除率没有明显下降;PDMDAAC-膨润土对对硝基苯酚的吸附行为可用Freundlieh型吸附等温线较好地进行拟合．     

砷在金属氧化物/水界面上的吸附机制Ⅰ.金属表面羟基的表征和作用

利用红外光谱对铁铈氧化物(Fe-Ce)吸附材料中的金属表面羟基(M-OH)进行了表征,并探讨了金属羟基在砷吸附中的作用.透射和原位温度漫反射-傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征结果表明,Fe-Ce表面存在丰富的M-OH,但M-OH含量随制备温度升高而逐渐减少;Fe-Ce上的M-OH与一般金属氧化物的表面羟基特性存在显著不同,可能是一种特殊类型的结构性羟基.对砷吸附前后的Fe-Ce材料进行透射FTIR表征,发现砷饱和吸附后M-OH的摇摆振动消失,同时生成了新的As-O振动峰,表明M-OH在砷的去除中起着重要的作用;初始吸附pH由9.0降至5 0只引起了吸附剂上As-O键的伸缩振动向高频略微偏移;综合FTIR结果可以推测,M-OH和砷阴离子发生了直接的表面络合,在不同的pH条件下均与砷形成了内层络和物.     

南水北调中线总干渠水体耗氧特征及成因

为揭示南水北调总干渠水体耗氧物质的种类及其潜在来源,对总干渠沿线进行了水样采集,并分析了总干渠水体的耗氧因子的分布及其耗氧成因.结果表明,从渠首到北盘石监测断面,高锰酸盐指数低于国家地表水Ⅰ类水质标准值（2 mg·L^-1）,北盘石以北（除惠南庄断面）几乎全部高于2 mg·L^-1.溶解性有机质（DOM）、NH₃-N和NO₂^--N浓度在总干渠沿程呈波动特征;Fe²⁺和Mn²⁺浓度在北盘石以南断面较为稳定,之后分别呈降低和升高趋势.基于上述物质耗氧的化学计量关系,DOM耗氧量均值为1.86 mg·L^-1,对高锰酸盐指数的平均贡献率超过了70%;无机物质中NH₃-N耗氧量最高,平均为0.134 mg·L^-1,而NO₂^--N、Fe²⁺及Mn²⁺的耗氧量均低于0.1 mg·L^-1.对主要耗氧因子DOM的三维荧光分析结果表明,荧光指数（FI）、自生源指数（BIX）、腐殖化指数（HIX）变化范围分别为1.68~3.62、0.68~1.22、1.47~3.04,表现出较强的自生源特征,DOM内源输入占比达到了71.63%~80.94%,并且在藻类爆发期,藻密度突变点与高锰酸盐指数的突变点高度吻合.上述结果表明主要来源于自身藻类和微生物的DOM是导致总干渠沿程高锰酸盐指数升高的主要原因,干渠自身生物化学过程对水质的影响值得长期关注.     

城市湖泊氮磷沉降输入量及影响因子——以武汉东湖为例

城市湖泊是受人类影响最严重生态系统之一,正面临着水体污染和生态系统退化的双重压力.研究氮、磷沉降输入量及影响因素对城市湖泊管理具有重要的实践意义.本文通过对中国最大的城市湖泊之一——武汉东湖进行为期1年的氮、磷沉降连续监测,研究了大气混合沉降对武汉东湖的氮、磷输入动态,并探讨了氮、磷沉降的影响因素.结果表明:武汉东湖大气氮、磷年沉降通量分别为22.80、1.37 kg·hm~(-2)·a~(-1);总氮年沉降负荷为76.94 t·a~(-1),氨氮年沉降负荷为31.83 t·a~(-1),总磷年沉降负荷为4.61 t·a~(-1),分别占其东湖年入湖污染物的7.28%、7.61%和4.41%.从时间格局看,总氮沉降通量的季节性差异较为明显,表现为:春季(9.03 kg·hm~(-2))夏季(6.01 kg·hm~(-2))秋季(3.90 kg·hm~(-2))冬季(3.86 kg·hm~(-2));而总磷沉降通量呈现出仅春季较高(0.52 kg·hm~(-2)),占全年的38%,其他三季总磷沉降通量变化较小的特征.相关性分析显示,氮、磷沉降负荷量与降雨量、降雨时间间隔及空气颗粒物浓度(PM_(10)、PM_(2.5))等因素呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关.分析表明,随着控源、截污等措施对城市湖泊氮、磷输入的控制,氮、磷沉降对城市湖泊的生态影响应引起足够的重视.     

EXAFS研究Zn在δ-MnO2上的吸附-解吸机理

用延展X-ray吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在δ-MnO₂上吸附产物的微观结构及其吸附机制.在pH 5.50,0.1mol/L NaNO₃介质中,吸附在δ-MnO₂表面上Zn(Ⅱ)以六配位的水合离子八面体形式存在.水合锌离子八面体从δ-MnO₂层状结构的空位上下方,与δ-MnO₂的结构单元MnO₆八面体通过共用O原子结合,形成角-角结合的弱吸附,Zn-O平均原子间距为(2.071±0.007)A(n=3),Zn-Mn平均原子间距为(3.528±0.006)A(n=3).在同一条等温线上随着吸附量增加,以角-角结合的弱吸附形式基本上没有变化.宏观的吸附-解吸实验结果显示Zn(Ⅱ)在δ-MnO₂上的吸附可逆性很高,解吸等温线和吸附等温线几乎重合在一起EXAFS结果从分子水平表明,Zn(Ⅱ)在δ-MnO₂上的高吸附可逆性是由角-角形式弱吸附所导致的.     

厌氧污泥产甲烷活性与产甲烷菌群多样性的研究

选用NaAc为基质,对AP、DH两污水处理厂的厌氧污泥进行了生化产甲烷(CH4)势实验(BMP).经改进的Gompertz模型和MichaelisMenten模型回归分析可知,尽管AP、DH两厂厌氧污泥的最大比产气速率数值接近(67.93、62.65 mL·g-1·d-1,以VSS计),但对基质NaAc的半饱和常数K m差异较大(1517和801 mg·L-1),DH厌氧污泥对基质的亲和力较好.BMP实验结束时DH厌氧污泥中的ORP位于-310~-373 mV之间,投加基质时CH4回收率高于80%,均优于AP厌氧污泥.T-RFLP与SEM镜检结果与BMP实验结果较为吻合,AP厌氧污泥中产CH4功能菌群群落丰度较低,Diverse菌群相对丰度达45%,而DH厌氧污泥中产CH4功能菌种群密集,Diverse菌群相对丰度仅为7%.DH厌氧污泥中产CH4功能菌以产CH4髦毛菌Methanosaeta spp.(280 bps)为主,同时存在产CH4微菌Methanomicrobiaceae(80 bps)、RC-I(389bps)和产CH4杆菌Methanobacteriacea(88 bps).     

膜曝气生物膜反应器研究进展

膜曝气生物膜反应器(MABR)是一种新颖的膜-生物处理组合工艺.在MABR中,曝气膜既提供曝气又兼做生物膜生长的载体.气相(曝气膜内腔)中的氧是通过膜/生物膜的界面扩散进入生物膜内,而液相(废水)中的底物是从生物膜/液相界面上进人生物膜.MABR突出特征是无泡曝气以及氧和底物的异向传质导致的生物膜功能活性层化,对高需氧...     

溶解有机质在土壤及沉积物吸附多环芳烃类有机污染物过程中的作用研究

研究了采自官厅水库及周围水域的 6种土壤及沉积物样品对多环芳烃类有机化合物———萘、菲、芘的吸附特性 ,应用1H NMR对这 6种土壤及沉积物样品中的溶解有机质的化学组成进行了的测定 ,发现溶解有机质中芳香族和非极性脂肪族化合物的含量与Freundlich吸附容量 (K′f)之间存在着密切关系 ,Freundlich吸附指数 (n)随着溶解有机质中极性基团的增多而降低 ,但是极性芳香族成分在吸附过程中主要充当有机溶剂相 .另外 ,吸附质的化学特性对吸附也有重要影响 ,logK′f 与logKow(Kow为辛醇 水分配系数 )之间存在着线性关系 .依据溶解腐殖质的两性特征及上述结论建立了一种快速吸附模型 ,但此模型还很难直接用于无极性有机污染物的吸附规律预测