经济快速发展区域的城市植被叶面降尘粒径和重金属特征

以广东惠州和广州海珠区为例,用粒径分析仪和ICP-AES测定了城市不同功能区植被叶面降尘的粒径和重金属特征.结果表明,两地降尘粒径为对称分布,粒径均小于1 mm,60%粒径小于100μm.居住区、清洁区降尘颗粒小于商业交通区、工业区.降尘重金属,尤其Cd、Pb污染严重,惠州和广州降尘含量分别为Cd:6.8～12.8 mg·kg-1,8.8～13.0mg·kg-1;Pb:434～512mg·kg-1,584～1182 mg·kg-1.不同功能区重金属含量差异显著,污染水平递减顺序为:工业区、商业交通区、居住区、清洁对照区.降尘中重金属元素富集因子为18～746,反映其主要源于工业污染、交通排放、建筑物腐蚀剥落等人为源.叶面降尘与路尘以及叶面降尘之间大部分重金属显著相关,表明降尘和路尘重金属均来自外源输入.     

氧含量对嗜热膜生物反应器烟气脱硝脱汞的影响

基于嗜热生物法构建膜生物反应器实现烟气中NO和Hg~0高效处理,研究氧含量对嗜热膜生物反应器烟气脱硝脱汞性能及微生物群落结构的影响。结果表明:氧含量为2%、6%和10%时,NO去除率均稳定在80%,氧含量为17%时氧促进NO降解,NO去除率达91.0%;Hg~0去除率随氧含量的增加而升高,氧含量为17%时,Hg~0去除率可达92.0%。氧含量的增加促进氨氮的降解,且有利于硝化反应的进行。缺氧和厌氧环境有利于减少膜污染,FT-IR结果表明氧含量影响EPS中官能团含量和成分。16S rDNA结果表明氧含量10%中好氧反硝化菌占比重最高。Zobellella、Paracoccus、Bacillus、Alcaligenes、Arthrobacter、Acinetobacter、Pseudomonas均为好氧反硝化菌。     

膜生物反应器处理一氧化氮废气研究

采用中空纤维膜生物反应器处理一氧化氮(NO)废气,考察系统长时间运行稳定性、闲置后恢复生物降解情况,研究了进气浓度、停留时间、液体喷淋量及pH对氮氧化物净化效率与传质系数的影响.膜生物反应器实现了100 d长时间高效稳定运行,闲置38 d后能在l周内迅速恢复;膜生物反应器对NO的净化效率最高可达93.8％,适宜运行条件:液体pH值为7.4,气体停留时间为32 s,液体喷淋量为3 mL· min-,其对应的膜传质系数为7.39×10-5 mol·m-2·s-l.膜生物反应器提高系统的NO传质效率,增强了降解效果,具有较好的抗负荷冲击能力,能适应非连续性生产的要求.     

羧基改性阴极对微生物电合成系统产乙酸性能的影响机制

微生物电合成系统(microbial electrosynthesis systems,MESs)可利用微生物将二氧化碳转化为有价化合物,有望实现温室气体的资源化利用,然而,其合成效率仍需进一步提高.本研究通过电化学还原重氮盐反应将特定的官能团—COOH接枝到碳布电极表面,探究改性阴极对于MESs性能的影响.结果发现,经—COOH改性的阴极材料亲水性显著提高,而循环伏安扫描电流变弱. MESs在启动阶段性能差异最大,运行48 h,改性组CA-H、CA-M、CA-L的产氢速率是CK的21. 45、28. 60和22. 75倍;运行120 h,CA-H、CA-M和CA-L的乙酸累积浓度是CK的2. 01、2. 43和1. 44倍. MESs运行324 h后,各阴极的电化学活性无明显差异,生物膜蛋白量无明显差异(～0. 47 mg·cm~(-2)).阴极生物膜的群落结构分析发现,属水平上由Acetobacterium、norank_p_Saccharibacteria和Thioclava占据主导,总相对丰度占到59. 6%到82. 1%;各阴极之间产乙酸功能菌Acetobacterium的相对丰度差别不大(31. 3%～40. 1%),而消耗乙酸的norank_p_Saccharibacteria属在CA-H、CA-M、CA-L和CK的相对丰度分别为:16. 1%、24. 6%、31. 1%和37. 5%.羧基改性阴极对MESs的启动阶段影响较大,可为MESs的快速启动提供新的思路.     

不同外电压下自养型生物阴极还原硫酸盐的性能及生物膜群落响应

微生物电解系统(microbial electrolysis system,MES)生物阴极还原去除环境污染物的过程中,外加电压的大小可显著影响其性能,阴极生物膜作为去除污染物的关键因子,其对外电压改变的响应尚属未知.本研究构建了双室MES,比较外电压为0.4、0.5、0.6、0.7和0.8 V情形下自养型生物阴极的硫酸盐还原特性及生物膜胞外聚合物和群落结构特征.结果表明,MES的输出电流、周期电荷量、COD去除量与外加电压(0.4~0.8 V)呈正相关关系;外加电压为0.4~0.8 V时,硫酸盐还原量随着电压的升高先升高后降低,在0.7 V时获得最大硫酸盐还原速率[78.9 g·(m3·d)-1]和最高S2-出水浓度(31.9 mg·L~(-1)±2.2 mg·L~(-1));MES的电子回收率最高值为41.8%,推测产氢可能是电子损失的一个途径.阴极生物膜的聚多糖和蛋白量随外电压的升高而增加,0.8 V电压下的生物量比0.4 V提高了70%.阴极生物膜群落结构分析发现,Proteobacteria在门水平分布中占主导,Desulfovibrio在属水平分布中占主导,Desulfovibrio的相对丰度并未随着外加电压的升高发生明显的波动,表明Desulfovibrio在利用阴极呼吸代谢方面具有独特的优势.种水平分析发现,Desulfovibrio magneticus RS-1和s_unclassified_g_Desulfovibrio随着外电压的改变呈现相反的变化趋势.     

典型PPCPs在河流沉积物中的吸附特性

选取了咖啡因、氯霉素、卡马西平、磺胺甲噁唑和三氯生等5种PPCPs,在实验室条件下,近似模拟了自然河流的水/沉积物界面,应用中心复合实验设计,考察了温度、pH值、有机质含量和流速对PPCPs吸附比例的影响;利用多元回归方程拟合实验数据得到PPCPs吸附模型,并利用独立数据对模型进行验证,以建立适用于自然河流的PPCPs吸附模型.实验结果表明,咖啡因和卡马西平的吸附过程是放热反应,而磺胺甲噁唑、氯霉素和三氯生的吸附为吸热反应;pH值的升高对磺胺甲噁唑和三氯生的吸附能力产生抑制,但能促进咖啡因吸附,而对氯霉素和卡马西平的影响不大;有机质含量、流速和初始浓度对5种PPCPs的吸附比例变化趋势影响一致,随着各因素浓度或速度升高,PPCPs的吸附比例均随之增大,但影响程度有所不同.另外,吸附模型结果表明,5种PPCPs的吸附比例拟合值与实测值相关系数均达到0.8以上;独立数据验证结果表明,拟合值与实测值相关系数均达到0.8以上;因此,多元回归方程能较好地拟合环境因素与PPCPs吸附之间的关系,同时,在所考察的环境因素浓度范围内,多元回归方程较好地预测了PPCPs在自然河流沉积物中的吸附行为.     

CMC-nZVI对高硫矿山土壤中铜的固定效果及机理

纳米零价铁(Nanoscale zero-valent iron,n ZVI)因具有较大比表面积和较强还原能力,常被用于原位修复变价重金属污染土壤,而对其应用于高硫富铜矿山土壤的修复及机理研究却鲜见报道.本研究以羧甲基纤维素-纳米零价铁(CMC-n ZVI)为供试材料,以广东省大宝山矿区高硫富铜土壤为供试土壤,按水土比1 g∶5 m L将CMC-n ZVI与矿山土壤混合均匀,通过毒性淋溶提取、重金属形态和酸可挥发性硫化物提取等实验,探究了CMC-n ZVI对矿山土壤中Cu的固定效果及机制.结果表明:(1)CMC-n ZVI对高硫土壤中的Cu具有极好的固定效果,毒性淋溶提取实验结果表明,n ZVI处理土壤中Cu的浸出浓度低于15 mg·kg-1,达到安全标准;(2)n ZVI可促进厌氧微生物的活性,促进土壤中大量硫酸盐被还原,因此Cu可能被Fe S、Fe S2吸附或直接生成硫化物沉淀,最终固定于土壤中;(3)新生成的无定形或微晶型次级铁矿物易通过吸附或共沉淀将游离的Cu(II)固定.     

抗生素环丙沙星(CIP)在两种红树林湿地中的残留及迁移特征

沿海地区水产养殖废水直排导致滨海红树林内抗生素富集.本研究在广东省湛江市高桥红树林自然保护区展开,采用高效液相色谱法对两种优势红树植物群落—红海榄(Rhizophorastylosa)、白骨壤(Avicennia marina)根际沉积物及植物根、枝、叶中环丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)的残留进行定量分析,同时分析红树植物根系含脂率(Lipid ratio,LR)与根系中CIP累积的相关性.结果表明,红海榄、白骨壤根际沉积物中CIP残留无显著差异(p0.05),含量分别为(69.0±5.9)、(63.0±6.2)μg·kg~(-1),高于国内外其它湿地沉积物中CIP残留水平;植物体内CIP累积表现为白骨壤((1306.3±234.8)μg·kg~(-1))红海榄((366.6±52.0)μg·kg~(-1))(p0.05),且均呈现地上部(枝、叶)根部的特征,转移因子(Transfer Factors,TF)分别为3.5±1.7、1.4±0.5.两种红树植物对环境中CIP均具有净化潜力,其中,以白骨壤净化能力更强.研究同时发现,含脂率不是影响根系吸收累积CIP的关键因子.本研究对抗生素在红树林湿地内的迁移和吸附特征研究具有借鉴意义.     

珠江口三维水质与底泥耦合模型的验证及应用

基于一维河网与三维河口耦合水动力模型,建立了可描述珠江口水体-底泥中营养盐动态变化的三维水质-底泥模型,利用1999年和2006年夏季观测数据对模型进行了验证,在此基础上,模拟分析了珠江口主要水质因子和底泥营养盐通量的分布特征,以及底泥通量对珠江口营养盐输入的贡献.验证结果表明,模型能较好地反映出水体和底泥中的营养盐及溶解氧浓度的时空分布特征,各水质因子的模拟值与观测值的相对误差均小于38%;另外,底泥营养盐通量的模拟值与文献报道的实测结果较为接近,表明模型能合理地刻画出底泥主要生化过程及通量变化特征.模拟结果显示,夏季珠江口氨氮(NH_4~+-N)和活性磷酸盐(PO_4~(3-)-P)通量主要从底泥向水体输送,底泥是水体氮磷元素的源,而硝态氮和亚硝态氮(NO_3~-+NO_2~-,NO23)的通量输送方向则与之相反,底泥呈现“汇”的效应;底泥营养盐通量主要从河口向外海递减,伶仃洋NH_4~+-N、NO23、PO_4~(3-)-P的通量变化范围分别为0.24~8.88、-10.06~-0.14、-0.37~0.41 mmol·m~(-2)·d~(-1),珠江口近海的通量变化范围分别为-0.01~4.14、-1.45~0.68、-0.12~0.09 mmol·m~(-2)·d~(-1).整体而言,底泥营养盐通量对珠江口营养盐输入有明显贡献,夏季经底泥释放进入水体的NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P最大相当于陆源总氮、总磷输入量的12%和22%.