能源作物甜高粱对镉污染农田的修复潜力研究

通过田间控制试验,研究在不同镉污染条件下甜高粱对镉的吸收和积累规律,并采用先进固态发酵(ASSF)技术对甜高粱进行能源化利用,阐明能源植物甜高粱对镉污染农田的修复潜力.结果表明:甜高粱对镉具有较强的吸收能力和耐性,在不同浓度的镉处理条件下,均可以完成正常生育期(167 d),但当土壤镉含量达到33 mg·kg~(-1)时其生长受到显著抑制.在甜高粱植株内,根部的镉浓度最高,呈现根茎叶籽粒的分布特点,单株镉的积累量最高可达到0.84 mg(土壤镉含量为18 mg·kg~(-1)).甜高粱对镉的吸收与土壤中的镉含量具有显著的线性关系(P0.05),随着土壤中镉含量的增加显著增加,但是镉处理对甜高粱茎秆的糖和水分含量,以及发酵过程中糖利用率和乙醇转化率均没有影响.因此,在镉污染农田上种植甜高粱,可以确保生产的产品不进入食物链而进入能源产业链,既可以生产生物乙醇的原材料,产生经济效益,又可以吸收土壤中镉,实现对镉污染农田的边生产边修复.     

超声波－蒸汽蒸馏萃取技术富集沉积物样品中的氯代农药和多氯联苯

为方便快速分离沉积物中含氯农药和多氯联苯，将超声波技术和蒸汽蒸馏萃取技术相结合，萃取沉积物中的微量含氯农药和多氯联苯，所得萃取物不需进一步的净化和浓缩，可直接用于色谱分析．实验表明，在进行蒸汽蒸馏萃取之前，使用辅助的超声波技术可将大部分待测物的回收率提高２０％－３０％，较好地解决了由于沉积物的吸附作用而导致的蒸汽蒸馏萃取回收率偏低的缺陷．该法使沉积物样品中的氯代农药和多氯联苯的蒸汽蒸馏萃取富集成为可能．     

温和预氧化提高后续生物修复石油污染土壤

为得到一种能促进后期生物阶段高效降解石油烃(TPH)的温和Fenton预氧化方式,本文考察了不同Fenton预氧化过程中羟基自由基(·OH)特征、后续生物修复过程中营养消耗、土著菌活性(CO_2)以及TPH去除量的差异,结果表明,温和Fenton预氧化组(·OH存在时间:73 h;双氧水浓度:225 mmol·L~(-1))中·OH存在时间短H_2O_2用量少,残余细菌活性高,后续对石油的生物降解率高,不加菌就能够达到与加菌相同的修复效果(TPH去除率38%左右).且在不加菌的条件下,后期生物阶段TPH去除率,温和预氧化组(38%)要高于普通预氧化组(15. 32%～33. 15%).进一步分析各链烃的去除效果,发现在后续生物修复阶段,温和预氧化组能减少对链烃组分(C17～C21)的抑制;而对比各组的土著菌活性,发现温和预氧化可以适当刺激土著微生物生长并提高其活性,这些因素均有利于TPH的去除.温和预氧化在后期生物修复阶段对TPH的去除不加菌就能够达到与加菌相同的处理效果,是一种低成本可行的修复方式.     

连环湖牙门气泡沉积物重金属演化和污染研究

2010年8月在牙门气泡的湖心位置采集了柱状沉积岩心.采用HNO3-HClO4-HF联合消解并运用ICP-MS测试了柱状沉积岩心中金属元素Cr、Cu、Mn、Ni、Fe、Pb、Zn、Cd、Al、Ba、Ca、K、Li、Mg、Na和Sr的含量,结合沉积岩心年代测定,研究了该湖区沉积物重金属元素演化特征及污染历史.应用富集系数法探讨了湖泊重金属的污染特征.结果表明,1950年以前各元素含量变化趋势平稳,1950～1990年间波动较大,1990年以后金属元素Mn、Zn、Cd、Pb、Fe、Ni、Cr、Cu、Ca、Li和Sr浓度明显增加.牙门气泡重金属元素Mn、Zn、Cd、Pb存在轻微污染,而Ni、Cr和Cu无污染.     

某铀尾矿库土壤核素污染与优势植物累积特征

采用野外采样和电感耦合等离子体质谱仪分析法,测定某铀尾矿库内自然生长的14种优势植物及其根系土壤中核素的含量,并针对植物对核素的耐受性和富集性能进行分析. 结果表明:双穗雀稗(Paspalum distichum L.)、圆果雀稗(Paspalum orbiculare Forst.)、水莎草〔Juncellus serotinus (Rottb.) C. B. Clarke〕、水蜈蚣(Kyllinga brevifolia Rottb)和碎米莎草(Cyperus iria L.)的地上部分及金毛狗〔Cibotium barometz (Linn.) J. Sm.〕的地下部分对铀(U)和钍(Th)均有不同程度的累积. 莎草科的碎米莎草的地上部分对U的富集系数高达6.04,其余植物的富集系数均小于1;一部分植物样对U的转移系数小于1.莎草科的水蜈蚣对Th的转移系数为2.56,其他植物的转移系数均小于0.50.莎草科植物对U的吸收富集性能明显优于其他科植物,碎米莎草对U则表现出超耐受性和超富集性.      

文蛤和四角蛤蜊对石油烃富集排除及损伤效应

海水石油烃含量的增加对贝类等水产动物生长发育造成了严重威胁,研究文蛤和四角蛤蜊在石油烃影响下组织富集排除规律及氧化损伤效应是非常必要的。该研究将文蛤和四角蛤蜊在石油烃浓度为0.1、0.3、1.0和3.0 mg/L海水中分别暴露15 d,然后在清洁海水中排除15 d,测定消化盲囊和鳃丝石油烃蓄积量、生物浓缩系数和丙二醛含量。结果显示,文蛤和四角蛤蜊在暴露期间各组织石油烃含量随时间不断升高,且石油烃浓度越高,蓄积量越大,生物浓缩系数越小;0.1 mg/L和0.3 mg/L石油烃暴露组的文蛤能将石油烃完全排除,四角蛤蜊只能将0.1 mg/L暴露组蓄积的石油烃完全排除,1.0 mg/L及以上暴露组2种蛤均不能完全排除体内的石油烃;2种蛤丙二醛含量在暴露期间均不断上升,且0.1 mg/L暴露组通过排除阶段能恢复到正常水平,而0.3 mg/L以上暴露组只有文蛤消化盲囊丙二醛含量能回到对照组水平,其它处理组丙二醛含量在排除阶段后期仍然高于对照组。结果证实,文蛤和四角蛤蜊对石油烃的蓄积能力较强,对0.3 mg/L及以下浓度石油烃具有一定耐受性,而1.0 mg/L浓度以上石油烃导致两种蛤氧化损伤较明显,四角蛤蜊各指标变化较文蛤显著,四角蛤蜊作为石油烃监测种较文蛤更敏感,且同种指标鳃丝较消化盲囊受影响更显著,2种蛤的蓄积量和丙二醛含量存在一定的正相关关系,各指标均能反映不同浓度石油烃对文蛤和四角蛤蜊影响规律,可以作为监测海洋石油烃污染的生物学指标。     

北黄海近岸海域生物体中酚类内分泌干扰物富集与放大作用研究

在北黄海近岸海域21个典型区域采集了可构成3个营养级的6种生物样品,分别为海带、裙带菜、牡蛎、扇贝、海参和黑鱼.采用HPLC-MS/MS检测6种生物样品中双酚A(BPA)、辛基酚(0P)、壬基酚(NP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、对叔丁基苯酚(PTBP)和对特辛基苯酚(POP)质量比,并进一步采用生物富集因子(BAF)和生物放大因子(TMF)评价了北黄海近岸海域生物体内酚类内分泌干扰物的富集作用与放大能力.结果表明,北黄海近岸海域生物体中6种酚类内分泌干扰物的质量比范围为检出限(nd)～1 796.26 ng/g,其中2,4-二氯酚具有较强的生物富集效应,辛基酚和壬基酚具有潜在的生物富集效应,同时营养级越高,生物放大作用越明显.研究表明,海洋生物体对酚类内分泌干扰物的富集能力随营养级升高而增大.     

预加碱强化混凝应急处理模拟突发性铅污染研究

采用烧杯混凝试验研究了加碱种类、pH值、混凝剂聚氯化铝(PAC)投加量、助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)投加量以及初始铅质量浓度对除铅效果的影响.进行了为期1个月规模为4 m3/h的中试,对小试结果进行了验证,考察了优化后的应急处理方法对不同铅质量浓度原水的去除效果.小试结果表明,采用石灰乳调pH值的除铅效率优于氢氧化钠和石灰水,最佳pH值为9～10.强化混凝能提高铅的去除效率,PAC最佳投加量为20 mg/L,PAM的最佳投加量为0.4 mg/L,铅初始质量浓度在2 mg/L以下时铅去除率都在97%以上.中试运行结果与小试基本一致.原水铅质量浓度超标168倍以下,采用预加碱强化混凝的应急处理工艺能使滤后水中铅稳定达标,沉淀出水中铅质量浓度低于0.03 mg/L.预加碱强化混凝应急技术可行性高,处理费用仅0.026 37元/t,为可能突发的水源铅污染事故应急处理提供了技术支持.     

数值模拟结合SF_6示踪法确定煤层钻孔瓦斯抽采有效半径

为准确确定煤层钻孔的瓦斯抽采有效半径,实现最优钻孔设计及最佳抽采效果,根据煤层瓦斯流动理论与煤岩体变形理论,建立钻孔抽采煤层瓦斯的气固耦合数学模型。并利用COMSOLMultiphysics软件,模拟SF6气体在瓦斯渗流场内的运移过程。利用SF6气体示踪法进行现场测试。依据相似定律,结合模拟与实测结果确定钻孔抽采有效半径的范围。以黄陵集团一号煤矿306工作面为例进行试验研究。试验结果表明,模拟结果与实测结果基本吻合;在钻孔直径为94 mm,抽采负压为15 kPa的条件下,预抽30天后,试验工作面抽采有效半径为5.88 m。     

低温低浊微污染水源水预氧化处理工艺设计

选用预氧化处理工艺以提高混凝絮凝效果,减少停留时间从而实现在小型设备中较高的处理量;占地面积小且速度快的气浮池代替了普通的沉淀池,并在混凝沉淀处理药剂和消毒处理药剂上选择了在低温条件下效果好的.