碳酸氢铵溶液解吸二氧化碳研究

对氨法脱碳主要吸收产物碳酸氢铵溶液受热解吸CO2的过程开展实验研究,借以了解吸收剂再生特点.同时,考虑到常温下碳酸氢铵溶解度和不相称溶解的限制,选择对2mol·L-1以下浓度溶液进行60～90℃常压加热,考察加热温度及溶液浓度对CO2解吸过程的影响.结果表明,在实验条件下,碳酸氢铵溶液解吸CO2的选择性强,解吸比例随加热温度的升高和溶液浓度的增大而上升,但低于50%.反应动力学分析结果表明,碳酸氢铵溶液热分解过程为二级不可逆反应,反应速率常数k=4.4×1013exp(-13541/T).     

锆改性硅藻土吸附水中磷的研究

采用锆对硅藻土进行改性所得锆改性硅藻土,其氧化锆质量分数占12.39%,经XRD鉴定为无定形.SEM结果显示,改性后硅藻土表面出现粗糙多孔的絮状物.相比硅藻土,锆改性硅藻土的比表面积由14.00 m~2·g~(-1)扩大到75.22 m~2·g~(-1).XPS谱图显示,氧化锆与硅藻土之间以化学键方式,而非物理沉积方式结合.锆改性硅藻土对磷的等温吸附线更符合Langmuir模型,拟合得到最大吸附量为10.56 mg·g~(-1).锆改性硅藻土的吸附量按照氧化锆的质量分数计算为81.67 mg·g~(-1)ZrO_2,高于文献报道的纯氧化锆吸附剂.锆改性硅藻土对磷的吸附随pH的上升而下降,结合吸附前后材料的Zr3d高分辨XPS图谱,确定锆改性硅藻土对磷的吸附为配体交换过程.氯离子、硫酸根离子和硝酸根离子共存不会抑制磷的吸附,而碳酸氢根离子具有一定的抑制作用.对磷浓度为2 mg·L~(-1)的富营养化湖水,锆改性硅藻土投加量大于1.25 g·L~(-1)时,反应后磷浓度即可满足《地表水环境质量标准》规定的湖库Ⅲ类标准.     

一种未见报道过的厌氧氨氧化微生物的鉴定及其活性分析

采用完全混合连续流反应器,以硝化污泥为种泥进行厌养氨氧化微生物的富集培养,在培养的第40 d就具有了明显的厌氧氨氧化活性,在200d时活性达到2160 mg·g-1·d-1(NH4 -N,以VSS计).采用分子生物学手段对培养得到的微生物进行鉴定,确定其为一种尚未被报道的可进行厌氧氨氧化反应的细菌.实验证明培养得到的厌氧氨氧化微生物是以NO2--N为电子受体进行反应,NO3--N不能直接被该厌氧氨氧化微生物利用;反应的适宜pH范围为7～8左右;无机碳源对其厌氧氨氧化活性有很大的影响,在缺少无机碳源时活性几乎被完全抑制.     

高通量测序技术研究典型湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落结构

为研究具有富营养化特征的白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落结构组成,针对厌氧氨氧化的功能基因hzs B(联氨合成酶关键基因)进行高通量测序.结果显示,白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤共8个样品处理后共得到77082条序列,在相似度90%下聚类得到40个OTUs.多样性分析(OTUs水平)表明,在白洋淀湖泊岸边近湖岸交界处,上层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落多样性要高于下层,而在远湖岸交界处则相反,下层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落多样性要高于上层土壤.PCo A分析(OTUs水平)表明,近湖岸交界处采样点各不同深度土壤层之间的厌氧氨氧化细菌的群落结构更相似,而远湖岸界面处采样点各不同深度之间的厌氧氨氧化细菌的群落结构差异较大.群落结构分析表明,在白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中,序列隶属于Candidatus‘Brocadia anammoxidans’(34.07%)、Candidatus‘Brocadia fulgida’(24.66%)、Candidatus‘Jettenia sp.’(3.00%)、Candidatus‘Kuenenia sp.’(0.22%)、Candidatus‘Scalindua sp.’(0.08%)及与Genbank中已探明的厌氧氨氧化细菌亲缘关系较远的Anammox-like cluster(37.98%).相关性分析(p0.10)表明,在白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中,厌氧氨氧化细菌α-多样性指数中丰富度Chao指数与含水率(MC)呈负相关,多样性Shannon指数与氨氮(NH+4)呈负相关,优势度Simpson指数与NH+4呈正相关;但厌氧氨氧化细菌群落组成中Candidatus‘Brocadia anammoxidans’的富集与总碳(TC)及总硫(TS)含量呈正相关.综上,本文针对厌氧氨氧化功能基因hzs B扩增进行高通量测序,一定程度上揭示了具有富营养化特征的白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的多样性、群落组成及其与土壤环境因子的关系.     

排水沟渠炉渣与底泥对水中氮、磷截留效应

通过等温热力学吸附实验,将炉渣、炉渣+30%底泥、排水沟渠底泥对水中氨氮的去除效果进行比较,并采用Langmuir等温吸附方程对3种基质吸附氨氮、磷酸盐的量进行拟合;通过动力学实验,比较3种基质吸附速率.结果表明,炉渣、炉渣+30%底泥、排水沟渠底泥对氨氮的最大吸附量分别为0.49,1.03,1.75mg/g,对磷酸盐的最大吸附量分别为0.99,2.33,1.88mg/g;4h内基质吸附氨氮速率分别为:0.10,0.11,0.54mg/(g·h),2h内基质吸附磷酸盐速率分别为:0.048,0.051,0.096mg/(g·h).由于沟渠底泥较为松散、遇水冲刷易流失,故选择炉渣作为沟渠基质坝的填充物.基质坝能够减缓渠水流速,延长渠水的水力停留时间(HRT).     

氨氮在饱水粉砂土和亚砂土层中吸附过程及其模拟

为在土地处理中选择合适保护土层厚度,防止ＮＨ４对地下水污染,通过动态土柱试验,了ＮＨ４在饱和粉砂土层和亚砂土层中的吸附和Ｃａｍｅｒｏｎ平衡＝动态吸附模型模拟了ＮＨ４在土层中的迁移过程,求得了不同土层和不同浓度条件下模型的各参数值,并求解出不同时刻,不同氨氮浓度条件下的沿程ＮＨ４浓度分布曲线。研究表明,在条件下,粉砂土和砂土的从向弥散系数分别为０．１７５和０．００９３ｃｍ＾２／ｍｉｎ;当水中氨氮浓度     

莱州湾东岸地下水硝酸盐空间变异特征研究

应用经典统计学和地统计学对莱州湾东岸地下水NO3-质量浓度进行分析,采用Kriging方法对未观测点进行估值,分析研究区不同区域NO-3质量浓度的空间变异特征。同时,利用地理信息系统与Surfer软件分析研究区土地利用类型和NO-3质量浓度之间的关系。结果表明:1)莱州湾东岸地区地下水NO3-质量浓度平均值为118.51mg/L,变异系数为0.80,表现为中等强度变异;2)研究区地下水NO-3质量浓度的变异函数理论模型符合高斯模型,块金值/基台值为41.5%,表现为中等程度的空间相关性;3)不同土地利用类型中,耕地地下水中硝酸盐质量浓度平均值(136.09 mg/L)最高,其次是城镇用地(89.15 mg/L),水产养殖区(30.32 mg/L)最低,其中耕地超标率为81.25%,城镇用地超标率为76.92%,水产养殖区均未超标。农业生产过量使用化肥和城镇生活中的生活生产废水大量排放是造成地下水硝酸盐质量浓度过高的主要原因。而水产养殖区由于受人类生活、生产与耕作影响较少,地下水硝酸盐质量浓度相对较低。     

典型水稻土中硝态氮垂直穿透状况及模拟

硝态氮(NO3--N)不但可以污染地下水,也会造成河流和湖泊的富营养化.用穿透曲线(BTCs)描述室内土柱模拟的NO3--N在太湖地区3种典型水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)中的垂直穿透状况并用Hydrus-1D模型对实验结果进行了拟合.结果表明,3种水稻土中NO3--N穿透土壤各土层所用的平均时间按从长到短的顺序为:黄泥土、乌栅土、白土,而峰值大小则正好相反,从大到小依次为:白土、乌栅土、黄泥土.因此,在白土样区过量施用氮肥最容易对水体造成污染.3种水稻土中NO3--N的穿透曲线都呈不对称分布,曲线尾部均存在一定的拖尾现象.通过对NO3--N穿透土壤的影响因素的分析可知,土壤容重和粘粒含量是影响NO3--N穿透的主要因素,土壤容重越大或粘粒含量越高,穿透所需的总时间就越长,峰值就越低且拖尾现象越严重;有机质含量对其也有一定的影响.用Hydrus-1D模型对实验结果进行模拟,所得的穿透曲线的模拟值与实测值均呈极显著的正相关关系,相关系数都在0.9以上.同时,在模拟过程中还得到了土壤饱和导水率和NO3--N的垂直扩散率等难以实测的参数,说明利用Hydrus-1D模型不但可以准确地预测NO3--N在研究区土壤中的运移状况,也可以推算出该地区水分和养分运移的参数.     

不同养分对磷酸盐固定的污染土壤中铜锌生物有效性的影响

采用盆栽试验,在磷酸盐固定铜、锌单一及复合的三级污染(Cu 200 mg·kg^-1、Zn 400 mg·kg^-1)红壤和水稻土中,种植黑麦草40　d,测定不加养分、加入KCl和NH₄Cl、K₂SO₄和(NH₄)₂SO₄后土壤中有效态铜锌含量、黑麦草生物量及其铜锌吸收量,以讨论养分对污染土壤中磷酸盐固定态铜锌的活化作用.结果表明,磷酸盐固定的铜单一、锌单一和铜锌复合污染红壤中,增加养分,有效态铜锌的含量都较未加入养分的增高,并且养分KCl和NH₄Cl的增高幅度大于K₂SO₄和(NH₄)₂SO₄,其中在磷酸盐固定的锌单一污染红壤中,有效态锌含量较未加入养分时增幅高达133.4%.虽然加入K₂SO₄和(NH₄)₂SO₄,促进了红壤中黑麦草植株的生长,最大增幅达22.2%,但同时也增加了植株21.5%～112.6%的铜锌吸收量.调节养分对水稻土中铜锌的生物有效性没有显著影响.施入氮钾等养分能够改变磷酸盐固定的污染红壤中铜锌的生物有效性,对固定的铜锌都有活化作用.因此,在重金属污染土壤的修复中要充分考虑施肥等养分条件对固定钝化的重金属活性的影响.     

ANAMMOX的快速启动及EPS在ANAMMOX颗粒污泥中的空间分布

为探讨厌氧氨氧化反应的快速启动过程及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)在厌氧氨氧化颗粒污泥中的空间分布,采用厌氧序批式反应器(anaerobic sequencing batch reactor,ASBR)接种活性污泥成功启动厌氧氨氧化反应.结果表明稳定运行时,NH_4~+-N、NO_2~--N去除率均达到99%以上,TN去除率为89.87%±0.43%,总氮(TN)去除负荷达到1.7kg·(m~3·d)~(-1).NH_4~+-N与NO_2~--N的消耗量和NO_3~--N生成量之间的比例关系为1∶(1.32±0.08)∶(0.24±0.03).反应器运行中,出水pH和NO_3~--N浓度可作为反应性能的指标,快速判断反应器运行情况.蛋白质为厌氧氨氧化颗粒污泥EPS的主要组分,蛋白质(PN)和多糖(PS)的含量分别为(59.61±5.64)mg·g~(-1)、(12.21±2.04)mg·g~(-1),PN/PS为4.88±1.39.β-D-呋喃葡萄糖和死细胞集中分布在颗粒污泥最外层;活细胞、蛋白质、脂类、α-呋喃葡萄糖和α-甘露糖遍布整个颗粒污泥,但主要集中在外侧.蛋白质和脂类构成了厌氧氨氧化颗粒污泥的骨架,厌氧氨氧化菌分布在蛋白质和脂类中间.