两种天然矿物改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附特性

为了提升天然非金属矿物对Cd2+的吸附性能,采用MT（蒙脱石）和HP（海泡石）为前驱材料,依次通过酸纯化和SDS（十二烷基磺酸钠）改性后合成了有机非金属矿物材料,利用扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线荧光光谱分析（XRF）等手段对2种改性材料〔SDS-MT（十二烷基磺酸钠改性蒙脱石）和SDS-HP（十二烷基磺酸钠改性海泡石）〕吸附Cd2+的机制进行探究,并对吸附过程分别进行了动力学拟合和等温吸附方程拟合.结果表明:①SDS-MT和SDS-HP吸附模拟废水中Cd2+的效果分别比未改性的MT和HP平均提升约40%和19.5%. ②改性过程没有改变2种前驱材料的基本结构,但引起其元素质量分数、阳离子交换量和比表面积的改变. ③SDS-MT、SDS-HP对模拟废水中Cd2+的吸附量受溶液的pH影响较大,最大吸附量分别达16.54、9.24 mg/g,2种改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附过程能较好地满足准二级动力学方程,并且其平衡传质时间较短. ④SDS-MT对模拟废水Cd2+的吸附模型较满足于Freundlich吸附等温模型,推测SDS-MT是一种有限吸附位点的吸附剂,吸附过程为单分子层吸附,而SDS-HP则较好的满足Langmuir吸附等温模型.研究显示,对2种天然非金属矿物材料的有机改性能够有效提升材料对Cd2+的吸附容量,发挥材料的实际运用价值.      

EDTA溶液萃取污染土壤中的重金属及其回收技术

 研究了EDTA萃取液中重金属的分离技术并将其应用于修复土壤污染.结果表明,EDTA溶液能有效地萃取土壤中重金属; Na₂S能沉淀分离EDTA溶液中的Cd, Cu, Pb,效率达99%以上,但沉淀Zn需要加入Ca(OH)₂,引入反应体系的Ca²⁺并不影响重金属的萃取和EDTA的回收;连续抽提能增加污染土壤中重金属的去除率,回收的EDTA连续使用10次,损失约30%.土壤中Cd和Pb的累积去除率分别达75.6%,72.5%.得到的硫化物沉淀含有很高的重金属,能很方便地处理或回收.     

农业废物好氧堆肥过程因子对细菌群落结构的影响

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究了农业废物堆肥过程中细菌种群随时间的变化.同时,应用Quantity One2.0和Canoco4.5软件对获得的堆肥细菌种群数据与堆肥过程因子:环境温度、堆体温度、pH、含水率、水溶性有机碳(WSC)、C/N、水溶性氨氮(NH4+-N)和硝氮(NO3--N)进行冗余分析,并做出样点、种群与堆肥过程因子的二维排序图.结果表明,细菌群落(样点)以堆肥过程因子为梯度大体可划分为升温期(1～2d)、高温期(3～11d)、降温期(12～18d)和腐熟期(19～36d)4个阶段,每一阶段均有对应种群存在.不同的堆肥过程因子对细菌种群的影响大小依次为:NO3--N堆体温度WSCC/NNH4+-N含水率pH环境温度,其中,堆体温度、WSC、NO3--N、NH4+-N对细菌种群的影响极显著(p0.01),C/N、pH对细菌种群的影响显著(p0.05),含水率、环境温度对细菌种群的影响不显著.     

城市环境空气中PM2.5和NO2浓度的相关性研究

以湖南省长沙市为研究区域,对城市环境空气中的PM2.5和NO2浓度进行自动监测,并对数据进行相关性分析.结果表明,PM2.5和NO2浓度的季节性变化大,且两者的变化规律一致,均为冬季＞秋季＞春季＞夏季;在一天内,NO2浓度的最低值一般出现在午后,但PM2.5浓度的最低值、峰值出现时间不确定;就功能区分布而言,NO2浓度最高值出现在商业区,而PM2.5浓度分布的区域规律不明显.PM2.5与NO2浓度变化以正相关为主,PM2.5浓度高时,NO2浓度高,反之亦然,两者容易产生叠加污染.总体上,冬、秋季节为PM2.5和NO2主要控制季节.     

湘江株洲段水环境健康风险评价

为评价湘江株洲段水环境中污染物对人体健康产生的危害风险,本研究以2008年的湘江株洲段水质监测资料为基础,运用美国的健康风险评价模型,对湘江株洲段水环境进行健康风险评价。监测结果表明:湘江株洲段水质总体良好,各项指标均未超出地表水环境质量标准(GB3838-2002)中III类标准。由健康风险评价结果可知,湘江株洲段化学致癌物质由饮水途径所致健康危害的个人年风险按大小排列为As>Cr6+>Cd;非致癌物质由饮水途径所致健康危害的个人年风险按大小排列为Pb>NH3-N>Cu>Hg>CN>挥发酚;化学致癌物质对人体健康危害的个人年风险远超过非致癌物质;湘江株洲段各监测断面均存在较严重的健康风险,尤其是与衡阳交界的朱亭断面。     

6株蓝藻伪空胞的临界破裂压力研究

通过改进的压力毛细管法,研究了6株蓝藻伪空胞的临界破裂压力,并研究了过滤（真空度为0.02 MPa）和离心（离心力低于500 r/min）2种细胞浓缩方法对细胞内伪空胞含量测定的影响.结果表明,对于分散的单细胞的微囊藻,无论是采用过滤还是离心的方法,都难以达到理想的浓缩效果;对于群体形态的微囊藻,可以采用离心的方法进行浓缩,对于丝状的浮游蓝丝藻,宜采用过滤的方法进行浓缩. 此2种浓缩方法对细胞伪空胞含量的测定影响很小,伪空胞破裂率<7％. 6株蓝藻均为浅水湖泊藻类,由于长期自然选择的结果,6株蓝藻伪空胞的临界破裂压力比较接近. 5株微囊藻伪空胞的临界破裂压力为0.64～0.67 MPa之间;孟氏浮游蓝丝藻伪空胞的临界破裂压力为0.715 MPa,与深水湖泊或水库的蓝藻相比,6株蓝藻的伪空胞平均临界破裂压力均较小;在相同光照和温度条件下,单细胞微囊藻的膨压比群体微囊藻的膨压略大.     

添加磷素对低磷稻田根际土壤固碳自养微生物数量的影响

为了探讨磷素添加对低磷稻田土壤固碳自养微生物数量的影响,以低磷水稻土为研究对象,设置添加磷素(P添加量为80 mg·kg~(-1))和不添加磷素两种处理土壤,种植水稻进行室内培养实验.利用实时荧光定量PCR(real-time PCR)技术分析了水稻分蘖期(移栽后14 d)和拔节期(移栽后22 d)添加磷素(P)和对照(CK)处理根际土壤固碳自养微生物cbb L、cbb M、acc A和acl B基因数量的差异,同时测定了土壤理化性质,并分析了不同处理方式下固碳功能基因丰度与土壤理化性质之间的关系.结果表明,分蘖期磷素添加降低了土壤MBC和NH+4-N含量,提高了土壤DOC、Olsen-P和p H;分蘖期P处理NO-3-N含量比CK处理低,而拔节期反而比CK处理高.分蘖期,磷素添加显著提高了cbb L、cbb M、acc A和acl B基因的数量,与CK处理相比,分别提高156%、99%、110%和193%.而磷素添加对拔节期cbb L、acc A和acl B基因数量的促进作用并不明显,对cbb M基因数量反而产生了抑制作用.冗余分析(RDA)显示,土壤Olsen-P含量是影响固碳自养微生物丰度最显著的环境因子.     

水稻光合同化碳向土壤有机碳库输入的定量研究:14C连续标记法

应用14C连续标记示踪技术,以当地主栽水稻品种"中优169"为供试作物,分别选取亚热带区4种典型稻田土壤,在密闭系统模拟研究水稻根际输入光合碳对土壤有机碳(SOC)及其组分的影响.结果表明,标记种植80 d后,水稻地上部和地下部的累积的总碳量范围分别为1.86～5.60 g.pot-1和0.46～0.78 g.pot-1.种植水稻后供试土壤的14C-SOC含量范围为114.3～348.2 mg.kg-1,而14C-DOC、14C-MBC含量范围为4.05～8.65 mg.kg-1、12.5～37.6 mg.kg-1.水稻生长期间内,不同土壤条件下,土壤14C-SOC与14C-水稻碳量的比率范围为5.09%～6.62%,这说明尽管不同土壤的光合生产能力不同,但根际沉积效率相似.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为6.72%～14.64%、1.70%～7.67%和0.73%～1.99%.而且,水稻光合碳的分配和转化对土壤活性碳组分的DOC、MBC含量变化影响较大,而对土壤有机碳影响较小.本研究进一步量化了水稻生长期间光合碳对土壤有机碳库各组分(SOC、DOC和MBC)的贡献,为水稻土有机质积累持续机制与固碳潜力研究提供了数据支撑.     

人工合成铁、铝矿物和镁铝双金属氧化物对土壤砷的钝化效应

应用室内模拟培养的方法,研究了人工合成铁、铝矿物和镁铝双金属氧化物对砷超标土壤中砷的钝化效果.每种钝化剂均设置0.1％、0.5％、1.0％、2.5％和5.0％五个添加量处理.结果表明,添加水铝矿明显降低了土壤pH值,其中,添加5％水铝矿的处理降幅最大,达到1.20;而添加镁铝双金属氧化物则显著提高了土壤pH值,5％镁铝双金属氧化物的处理土壤pH值由5.04最高可提高至8.09.添加铁铝矿物均降低了土壤有效砷的含量,下降幅度为1.89％～64.15％;而添加镁铝双金属氧化物则使土壤有效砷含量增加;添加水铁矿和针铁矿处理对提高土壤中残留态砷含量的作用较为明显.总体看来,两种人工合成铁矿较镁铝双金属氧化物和水铝矿对土壤中砷有更好的钝化效果,可以作为钝化剂应用于土壤中砷的钝化.     

湘江流域土壤重金属污染及其生态环境风险评价

采用美国TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取重金属和内梅罗综合污染指数评价方法对湖南省湘江流域土壤重金属生态环境风险进行评价.沿湘江流域采集72个土壤样品,测定土壤中的6种主要重金属的总量、TCLP提取的有效态含量及土壤样品的污染级别.结果表明,湘江流域土壤As、Cd、Cu、Zn、Ni和Pb总含量分别在4.25～549.67、0.13～76.84、11.49～281.69、7.75～7 234.81、5.50～56.65和8.60～2 084.81 mg.kg-1范围之间,TCLP提取态含量分别在0.02～10.97、0.06～28.41、0.04～72.29、0.59～1 152.32、0.07～10.65和0.17～1 165.58 mg.kg-1范围内.TCLP提取的土壤Cd、Cu、Zn、Ni、Pb有效态含量分别与其总含量之间存在着显著的相关关系.72个土壤样品中属安全水平、警戒水平、轻污染水平、中污染水平和重污染水平所占的比率分别为60.52%、11.33%、5.65%、4.22%和18.38%,说明湘江流域土壤重金属污染存在着比较严重的生态环境风险.