运用碳氮稳定同位素技术探究中华绒螯蟹与无齿螳臂相手蟹的营养生态位特征

为进一步保护中华绒螯蟹栖息地和种质资源,科学评估长江蟹类的营养关系及资源的可持续开发利用,运用稳定同位素技术分析了在长江靖江、新开沙及狼山沙3个采集区域的中华绒螯蟹和无齿螳臂相手蟹的稳定同位素特征,并根据δ13C、δ15N值分析二者的生态宽幅及营养生态位面积。结果表明：中华绒螯蟹与无齿螳臂相手蟹的δ13C、δ15N值差异均具有统计学意义（P＜0.05）。中华绒螯蟹的δ13C值频率分布相对集中在-25.00‰~-23.00‰;无齿螳臂相手蟹的δ13C值频率分布相对集中在-26.00‰~-24.00‰,表明两种蟹均对某种饵料生物有所偏好,且中华绒螯蟹的δ13C值频率分布范围大于无齿螳臂相手蟹,表明其食物来源更广。中华绒螯蟹与无齿螳臂相手蟹的营养生态位存在重叠,表明二者存在饵料竞争关系。其中靖江江段两种蟹的营养生态位重叠程度最大,表明二者在靖江江段食物竞争最激烈。中华绒螯蟹的δ13C值变幅(CR)、δ15N值变幅(NR)及营养生态位总面积(Ta)均大于无齿螳臂相手蟹,说明中华绒螯蟹对于饵料资源的竞争能力更强。     

基于生物稳定性的贮存水水质变化规律及消毒策略

通过对贮存水中可同化有机碳(AOC)、微生物再生长潜能(BRP)及细菌总数(HPC)等微生物指标变化规律的了解,探究饮用水贮存过程中细菌二次生长、生物稳定性下降等问题。结果表明:在贮存过程中,HPC呈现先上升后下降的趋势;而AOC及BRP则在贮存初期(2 d内)出现上升,后基本保持稳定。通过向贮存水中投加不同浓度的氯或氯胺,研究了不同种类、不同浓度的消毒剂对贮存水HPC的影响及其衰减速率的变化规律。结果表明:随着氯或氯胺初始投加量的增加,HPC开始增加及达到峰值所需时间延长,且HPC峰值下降;当氯或氯胺初始投加量达到1.0 mg·L~(-1)以上,贮存水中氯残留量0.05 mg·L~(-1)或氯胺残留量0.5 mg·L~(-1)时,即可保证贮存过程HPC100 CFU·mL~(-1)。与氯消毒相比,氯胺消毒剂的衰减速率更为缓慢,可长期维持贮存水中较高的消毒剂残留,进而控制贮存水中HPC处于相对较低的范围,更有利于保证贮存水生物的稳定性。     

三维多孔碳海绵催化臭氧氧化有机染料

针对目前催化臭氧氧化催化剂效率较低、易损失等缺点,通过高温煅烧制备了三聚氰胺碳海绵,以廉价易得的三聚氰胺泡沫直接碳化制备出柔性碳海绵,探讨其在催化臭氧氧化降解印染废水反应中的应用潜力;采用SEM观察、比表面积测定、傅里叶红外光谱和X-射线光电子能谱对碳化前后泡沫进行了表征,探讨了碳化前后泡沫微观结构的变化与催化降解印染废水性能与机理。结果表明:氮气氛围下高温煅烧获得了兼具微孔/介孔结构的三维碳骨架,为催化反应提供充分暴露的活性位点和高效的传质通道;在催化臭氧氧化染料的过程中,973 K下制备的碳泡沫呈现出最为优异的催化活性,显著高于均相臭氧氧化和常规活性炭催化臭氧氧化;自由基捕获实验表明催化过程由羟基自由基(·OH)所主导,超氧自由基(·O_2~-)则发挥了次要作用;富含多孔结构的碳海绵对于活性自由基的生成起到了积极贡献,从而在实际印染废水处理中具有良好的降解性能。研究为开发低成本的三维碳材料用于催化臭氧降解有机污染废水提供了新思路。     

络合-陶瓷膜耦合技术资源化处理模拟低浓度含铜废水

以聚丙烯酸(PAA)和壳聚糖(CTS)作为络合剂,耦合孔径200 nm的陶瓷膜处理模拟低浓度含铜废水,采用ICP-MS、TOC、SEM表征与Darcy膜污染模型对处理效果和膜污染情况进行表征;对比研究不同络合剂对Cu~(2+)截留效果与资源化回用效率的影响;并探讨对应的膜污染机理。结果表明:溶液pH通过影响聚合物络合活性位点对Cu~(2+)截留率起决定性作用;在pH=6、P/M≥5或C/M=10的优化条件下,Cu~(2+)截留率接近100%;PAA相对于CTS对Cu~(2+)的络合效率更高,而CTS具备更好的抗杂质离子干扰能力;酸解、循环回用的PAA与CTS对Cu~(2+)截留率稳定在99%以上。膜污染阻力分布计算和SEM、EDX微观表征表明,滤饼污染为膜污染主要形式,CTS更易造成不可逆的膜孔堵塞污染。     

氯化铜改性石墨相氮化碳吸附剂的脱汞性能

针对燃煤电厂汞污染物排放控制的问题,以尿素为前驱体,通过直接热聚合法制得绒毛状石墨相氮化碳(gC_3N_4),并用于低温条件下吸附脱除单质汞(Hg~0)。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段对吸附剂进行表征。结果表明:未改性g-C_3N_4具有良好的低温脱汞活性,在120°C时其脱汞效率可达84.7%;CuCl_2改性可以有效提高g-C_3N_4的脱汞性能,其脱汞效率在40～200°C范围内均可达到97%以上;温度对吸附剂脱汞效率的影响较小。XPS表征测试结果表明,铜离子和共价态氯原子均参与了单质汞的吸附脱除反应,Hg~0被Cu~(2+)离子和共价态Cl原子氧化成了Hg~(2+)离子,再吸附于g-C_3N_4表面而脱除。CO_2、SO_2和水蒸气对吸附剂脱汞效率影响较小,但水蒸气可提高汞吸附量。     

海藻酸钠基多孔碳气凝胶的制备及其对水中四环素去除

采用脱硫废水中的重金属污染物原位交联使海藻酸钠形成水凝胶,再将该水凝胶在800℃的条件下制备为海藻酸钠基多孔碳气凝胶,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对该气凝胶进行了表征分析,并考察了该气凝胶对溶液中四环素的吸附行为。结果表明,该碳气凝胶具有丰富的孔隙结构,比表面积可以达到52.37 m²/g。随着溶液初始pH值的增大,碳气凝胶对四环素的吸附量逐渐降低。碳气凝胶对四环素的吸附行为更符合准二级动力学方程(R²=0.825 7),最大吸附量可以达到112 mg/g,等温吸附过程对Freundlich等温吸附模型比对Langmuir等温吸附模型拟合度更高,说明利用处理脱硫废水的凝胶废弃物制备的海藻酸钠基多孔碳气凝胶在去除水环境中的抗生素方面有较好的应用前景,实现了脱硫废水凝胶废弃物的资源化利用。     

煤气脱硫废料综合利用新工艺

针对煤气脱硫废料（简称废料）的成分（硫、碳、萘及少量其他有机物）,提出了一种处理废料的新工艺,先用乙酸乙酯提取废料中的萘和少量其他有机物,再用复合溶剂B加热溶解废料,热过滤得碳粉,最后将溶液冷却结晶分离出硫。实验结果表明：在乙酸乙酯与废料的质量比（R1）为3.75,提取温度为60℃,提取时间为4h的条件下,萘回收率为98%,纯度大于等于70%,在复合溶剂B与提取剩余物的质量比（R2）为2.69,过滤温度为100℃的条件下,硫回收率接近100%,纯度大于等于99%,碳回收率和纯度为100%。     

尿素基纤维的制备及对水中Cu2+和Cd2+的吸附

以棉纤维为原料,经氯化和取代反应,制得尿素基纤维并用于水中Cu^2＋和Cd^2＋的吸附,考察了各种因素对吸附效果的影响。尿素基纤维对Cu^2＋和Cd^2＋的吸附可用Langmuir等温吸附方程描述,吸附过程可看成单层吸附。较佳吸附条件：重金属离子溶液pH为5,流量为7mL／min。用过的尿素基纤维经2mol／L的盐酸洗脱再生后,对Cu^2＋的吸附、解吸、再吸附的性能良好,可重复使用。     

钢渣吸附Pb2+的动力学研究

采用批式振荡吸附法研究了钢渣吸附Pb^2＋的动力学。研究结果表明,钢渣吸附Pb^2＋的动力学控制步骤（简称动力学控制步骤）随实验条件的变化而变化：钢渣粒径大于120μm、振荡器转速小于150r/min或Pb^2＋初始质量浓度小于150mg/L时,孔扩散是动力学控制步骤;钢渣粒径小于120μm、振荡器转速大于150r/min或Pb^2＋初始质量浓度大于150mg/L时,表面扩散是动力学控制步骤;钢渣对Pb^2＋的吸附反应是二级反应,其吸附速率为13.26g/（mg.min）。     

退耕弃荒洼地土壤有机碳在生态系统转化过程中的动态变化

在贵州喀斯特区域一块典型的退耕弃荒洼地中央和周边坡面采集了4个土壤剖面,研究土壤有机碳（SOC）含量和δ¹³C_org值的变化.结果表明,坡面不同土壤层次SOC的变化范围为6.0～92.3 mg·kg^-1,并沿着土壤层次的加深迅速降低,变化幅度远远大于洼地土壤剖面（6.3～26.7 mg·kg^-1）.坡面土壤δ¹³C_org 介于-25.103‰和-23.666‰之间,但各剖面土层内部δ¹³C_org变化趋势不一致.洼地土壤δ¹³C_org 介于-23.495‰和- 20.809‰之间,并随着土壤层次的加深δ¹³C_org逐渐增加.洼地土壤剖面层次内C₄-C占SOC的比例随土壤层次的加深逐渐增加,与林-农生态系统转变过程中的变化趋势相反;土壤δ¹³C_org与C₃-C之间呈显著相关性（R²=0.7806,n=7）,对δ¹³C_org起到主要影响作用的是退耕弃荒后新加入的C₃-C.