原子力显微镜在环境样品研究与表征中的应用与展望

简要阐述了原子力显微镜仪器操作原理及最新成像技术发展情况;结合作者近期的研究工作,从环境微生物界面观察与表征、腐殖酸在微界面上的聚集行为观测、无机高分子絮凝剂的界面形貌及行为观察以及膜材料表面结构观测与表征等4个方面对原子力显微镜在环境领域内的应用情况作了概括介绍．最后,对原子力显微镜在环境微界面研究与表征中的应用前景进行了展望。     

活性污泥性质对短期膜污染影响的解析研究

采用统计分析方法研究了16种不同性质活性污泥混合液对膜生物反应器膜污染的影响机理.结果表明,胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)、溶解性有机物(soluble microbial products,SMP)、上清液胶体颗粒(suspended solids insupernatant,SS_s)、污泥混合液粘度(μ)、相对疏水性(relative hydrophobicity,RH)、Zeta电位(Zeta potential)均对膜生物反应器膜渗透性能有显著的影响作用,其与膜污染阻力的皮尔逊相关系数r_p分别为:0.898、0.712、0.810、0.691、0.837、-0.881;同时发现,胞外聚合物是影响活性污泥中溶解性有机物含量(r_p=0.682)、污泥粘度大小(r_p=0.633)、上清液胶体颗粒含量(r_p=0.783)、Zeta电位(r_p=-0.953)及相对疏水性大小(r_p=0.877)的主要因素;在活性污泥性质中胞外聚合物是影响膜污染的根本原因,是膜生物反应器膜污染的重要影响因素.     

德州市采暖季环境空气含氮/硫物质的污染及气-粒分配特征

为探究德州市采暖季环境空气中含氮/硫物质的污染特征、气-粒分配规律及影响因素,对2017年11月10日—2018年3月15日德州市市区环境空气监测站在线离子色谱分析仪监测的水溶性离子及气态前体物质量浓度的小时数据进行了分析.结果表明:①德州市环境空气监测站ρ（NO₃-）、ρ（SO₄2-）和ρ（NH₄+）平均值分别为（18.36±18.55）（12.74±10.92）（9.60±8.75）μg/m3,在2018年1月三者均达到最高值;对比PM_2.5及气态含氮/硫物质的质量浓度发现,ρ（PM_2.5）和ρ（SO₂）在2017年12月、2018年1月和2018年2月的月均值均较高,而ρ（SO₂）与ρ（SO₄2-）、ρ（NH₃）与ρ（NH₄+）均在日间（08:00—17:00）出现波峰.②对颗粒态和气态含氮/硫物质质量浓度日均值进行双变量相关分析发现,ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）、ρ（NH₄+）两两之间的相关系数均高于0.75,表明二次离子的形成机制相似;而ρ（NH₃）、ρ（NO₂）、ρ（NO）、ρ（SO₂）两两之间均不存在显著相关,说明这些气态前体物来自不同的局部排放源.③过剩NH₃指数（F_N）平均值为0.49±0.16,说明采样时段大气处于富氨环境,过剩的NH₃会与气态HNO₃生成NH₄NO₃,因此NO₃-气溶胶的形成主要受HNO₃的影响或限制.④相对湿度是影响ρ（PM_2.5）最重要的气象因素,高湿环境会促进二次离子的转化.研究显示,冬季采暖排放会增加环境空气中含氮/硫物质的质量浓度,气象因素（尤其是相对湿度）对含氮/硫物质的气-粒分配也有一定影响.      

引滦水中不同形态天然有机物的卤代活性

用过滤、ＸＡＤ树脂吸附和阴离子树脂吸附等方法将引滦水中的天然有机物分离为悬浮态、憎水化合物、腐殖酸类化合物、非腐殖酸类阴离子化合物和其它亲水化合物。分别对不同形态有机物进行氯化处理，测定了产物中的挥发性卤代烃。结果表明，引滦水中天然有机物的主要氯化产物是氯仿和一溴二氯甲烷，此外还生成少量二溴一氯甲烷。悬浮态有机物和溶解态腐殖酸是生成氯仿的最重要母体，一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷则大多来源于溶解态腐殖     

Distribution characteristics of poly- and perfluoroalkyl substances in the Yangtze River Delta

In this work, a method was developed and optimized for the analysis of polyfluoroalkyl and/or perfluoroalkyl substances(PFASs) content in surface water and sediment samples with high instrumental response and good separation. Surface water and sediment samples were collected from the Yangtze River Delta(YRD) to analyze the distribution characteristics of perfluoroalkyl carboxylic acids(PFCAs), perfluoroalkane sulfonic acids(PFSAs), perfluoroalkyl phosphonic acids(PFPAs), perfluoroalkyl phosphinic acids(PFPiAs), and polyfluoroalkyl phosphoric acid diesters(di PAPs). The results showed that the total concentrations of PFCAs and PFSAs in YRD varied from 31 to 902 ng/L. PFCAs(≥ 11 carbons) and PFSAs(≥ 10 carbons atoms) were not detected in any surface water samples. The mean concentrations of all PFCAs and PFSAs in surface water from the sampling areas decreased in the following order:Yangtze river(191 ng/L) ≈ Taihu lake(189 ng/L) Huangpu river(122 ng/L) ≈ Qiantang river(120 ng/L) Jiaxing urban river(100 ng/L). Strong significant(p 0.05) correlations between the concentrations of many of the compounds were found in the sampling areas, suggesting a common source for these compounds. Only perfluorooctanoic acid(PFOA) was observed in all sediment samples, at concentrations varying from 0.02 to 1.35 ng/g. Finally, detection rates of two di PAPs were only 8% and 10%, respectively and the concentration of di PAPs was two to three times lower compared to PFCAs and PFSAs.     

陕西省ODS使用量分布特征的分析

通过调查陕西省消耗臭氧层物质(ODS)的销售和使用量,分析了陕西省消耗臭氧层物质的行业和地区分布特征。根据各受控物质的特点,计算了这些物质的实际使用量的臭氧消耗潜能(ODP)值。结果表明,2008年陕西省使用的ODS总量约为679.95 t,按照ODP值折算,相当于约132.76 t当量CFC-11。ODS的使用主要集中在清洗行业和制冷行业,区域重点在西安市。     

软/硬质悬浮填料对MBR中EPS的影响

以聚丙烯无纺布为膜组件,向浸渍式膜生物反应器(MBR)中分别投加硬/软质悬浮填料处理人工废水.分析测定EPS、SVI、膜污染阻力及跨膜压力的变化,采用统计分析方法研究了软/硬质悬浮填料对MBR中EPS及SVI的影响;通过扫描电镜(SEM)分析,表征添加软/硬质悬浮填料膜表面的污染状况.结果表明,添加软/硬质悬浮填料膜组件表面滤饼中的溶解性EPSS和结合性EPSB与膜污染阻力的皮尔逊相关系数(rp)分别为0.929～ 0.984和0.798～0.853,EPSS与膜污染阻力之间表现出更强的相关性,EPSS对膜污染阻力的贡献大于EPSB.添加软/硬质悬浮填料MBR污泥混合液的EPS与SVI的皮尔逊系数(rp)分别为0.895和0.798,呈现明显的正相关性.SEM分析也表明,添加软质填料的膜表面污泥覆盖程度大于硬质填料的膜表面,但膜内部的污泥沉积量明显低于硬质填料.与软质悬浮填料相比,硬质悬浮填料能导致MBR污泥混合液的SVI和EPS含量增大,增加膜污染速率和不可逆膜污染阻力,软质悬浮填料具有更好的控制膜不可逆污染的效能.     

Fenton氧化对污泥脱水性能和溶解性物质作用效果的研究

研究了Fenton氧化技术在改善污泥脱水性能方面的效果,以污泥比阻和毛细吸水时间来表征污泥的脱水性能,探讨了体系的pH和反应时间对污泥脱水性能的影响以及Fenton氧化对污泥溶解性物质(SCOD+多聚糖+蛋白质)含量的影响研究表明,Fenton氧化能够明显改善污泥的脱水性能。在体系的pH=3时,反应1h后,Fenton氧化处理后污泥的CST从处理前的130.9s减少到19.7s,降幅85%;污泥SRF从处理前的3.58×108 s2/g降低到1.05×107 s2/g,降幅97%。同体系处理污泥SCOD、上清液中多聚糖和蛋白质的含量分别增加了3.7倍、2.6倍和1.5倍。     

饮用水中有毒污染物的筛查和健康风险评价

饮用水中含有痕量有机有毒污染物,其中相当一部分并不在水质标准管理范围.应用安捷伦公司解卷积报告软件(DRS)提供的保留时间锁定(RTL)、谱图解卷积(Deconvolution)技术和有毒化合物数据库(HCD),建立了1种可以应用于饮用水中有毒污染物的筛查和健康风险评价的方法.应用此方法对北京市自来水厂进出水中的有毒有机污染物进行了分析,定性筛查到113种有毒有机污染物,并对其中多环芳烃、有机氯农药、挥发性有机物和酚类物质等62种污染物进行了定量分析.结果表明,在有定量分析数据的污染物中,列入标准的有机有毒污染物浓度均未超过国际主要水质标准限值;对未列入水质标准或没有浓度限值的有机有毒污染物,初步进行了健康风险分析和水厂工艺的去除效果评价,发现它们的健康风险基本处于可接受的水平.此外,还定性筛查到当前国际水质标准中没有列入的51种有毒有机物,包括敌敌畏、五氯硝基苯、仲丁威、残杀威、邻苯基苯酚、叔丁基-4-羟基茴香醚、苯胺和腐霉利等,并分析了这些污染物的风险特征,是否存在健康风险需要进一步的研究.     

泽泻(Alisma orientale)对全氟化合物的吸收和传输特征-浓度的影响

为探究泽泻(Alisma orientale)对不同浓度全氟化合物(PFASs)的吸收、积累和传输特征,进行了为期3周的水培实验,全氟辛酸和全氟辛烷磺酸的暴露浓度分别为0、5、10、50、100、200、500和1 000μg·L~(-1).结果表明:随着PFASs浓度的增加,根系电导率、根茎中Cu含量、茎叶中Ca含量均降低,但泽泻生长状况良好;植物对PFASs的去除量不断增加(0. 87～116. 50μg),去除率却不断降低(20. 1%～2. 9%).根、茎和叶中PFASs的浓度随着PFASs浓度的增加呈线性增加,且符合Langmuir吸附等温式和Michaelis-menten方程,表明泽泻通过被动扩散的方式吸收PFASs.计算PFOA和PFOS的根、茎和蒸腾流富集系数(RCF、SCF、TSCF),并用限制分配模型对RCF和SCF值进行拟合,发现RCF、SCF、TSCF和限制分配模型准平衡分配系数αpt均随着PFASs浓度的增加而降低,这是由于随着PFASs浓度的增加,达到平衡所需要的水分量增加,达到平衡的时间也变长.