硝酸盐连续回灌对生物反应器填埋场N2O产生的影响

异位硝化-原位反硝化是实现填埋场渗滤液脱氮处理的一种有效措施,但硝化反硝化过程中会产生强温室气体N2O.实验构建了3个新鲜垃圾生物反应器填埋场模拟装置,分别回灌NO-3-N浓度为50、100和300 mg·L-1的渗滤液,考察垃圾原位反硝化过程中N2O产生规律及其影响因素.结果表明,回灌不同浓度硝酸盐,N2O产生量均表现为初期浓度较大-下降-后期升高的规律;N2O产生量与回灌NO-3-N量正相关,其累积产生量分别为36 481、44 241、86 264μg,但反硝化消耗单位硝酸盐氮产生的N2O量(以N计)以及N2O转化率与回灌硝酸盐氮量呈负相关,N2O平均转化率分别为8.84‰、5.68‰和2.34‰.分析认为,各反应器垃圾降解后期反硝化碳源不足是N2O产生量高的主要原因.     

氨氧化菌对填埋场CH_4协同氧化及铵抑制作用的研究

借助乙炔(C2H2)抑制和添加外源铵盐,采用批式培养试验,在初始CH4浓度为16%的条件下模拟填埋场高CH4浓度环境,通过分析样品中氨氧化菌对CH4氧化的贡献率及铵对CH4氧化的抑制率,研究了填埋场覆盖土、矿化垃圾、砂土和黏土中氨氧化菌对CH4协同氧化及铵抑制作用.结果表明:4种供试样品中氨氧化菌对CH4氧化的贡献率在5.64%~16.24%之间,次序为砂土黏土覆盖土矿化垃圾,覆盖土中的贡献率为14.90%,比矿化垃圾低8.25%,填埋场样品(矿化垃圾和覆盖土)是一般土壤(砂土和黏土)的1.8~10.9倍.铵对CH4氧化过程的抑制率在11.90%~24.84%之间,次序为砂土黏土覆盖土矿化垃圾,覆盖土中为23.21%,比矿化垃圾低6.56%,填埋场样品是一般土壤的0.9~2.1倍.填埋场样品中氨氧化菌对CH4氧化的贡献率及铵对CH4氧化的抑制率明显高于一般土壤.     

材料疲劳裂纹门槛值测定方法研究

目的研究快速简便的金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定方法。方法利用原位观察技术,通过对裂纹扩展的精确捕捉获得材料裂纹扩展门槛值。结果利用原位技术测量获得的LY12CZ铝合金材料疲劳裂纹门槛值与Bucci采用升降法获得的门槛值数据相近,并且测量简便。结论利用扫描电镜原位技术可以快速获得裂纹扩展门槛值,是一项具有工程应用前景的裂纹扩展门槛值测量手段。     

湖泊沉积物孔隙水磷酸盐含量原位监测技术研究进展

传统的沉积物孔隙水磷酸盐含量测定方法通常是采用离心法获取沉积物柱芯孔隙水,然后再进行磷酸盐含量测定。这种常规测定方法不仅破坏了沉积物的原本物理化学结构,而且分样间距多为厘米级,无法满足沉积物-水界面磷酸盐的高分辨率分布特征研究和释放通量的高精度估算要求。为克服传统监测技术破坏系统原始状态和分辨率低的弊端,近年来沉积物孔隙水磷酸盐原位监测技术迅猛发展,较为成熟的有透析装置技术(Dialysis peepers)、薄膜扩散平衡技术(Diffusive equilibrium in thin-films technique,DET)和薄膜扩散梯度技术(Diffusive gradients in thin-films technique,DGT)等。本文综述了透析装置技术、薄膜扩散平衡技术和薄膜扩散梯度技术的基本原理和应用实例,对比分析了他们各自的优缺点和发展应用前景。DGT作为一种新型、廉价的原位被动采样技术,具有原位和高分辨率监测的优点,被广泛应用于水体、沉积物和土壤等研究,在获取沉积物孔隙水磷酸盐含量及时空分布特征等方面优势突出。如何延长DGT胶体的使用寿命、提高监测的空间分辨率和实现多元素同步监测是其主要发展方向。大量研究表明,沉积物内源磷释放与沉积物中Fe-S的耦合循环存在密切联系,深入了解湖泊沉积物P-Fe-S的耦合生物地球化学循环过程是揭示湖泊内源磷释放机制的一把钥匙。快速发展的薄膜扩散梯度(DGT)技术及其与DET技术联用无疑为P-Fe-S耦合循环研究提供了有效手段,亟待在不同类型湖泊中应用和完善,为深刻揭示P-Fe-S耦合循环过程与机制提供独特信息。     

真空预压处理非规范填埋污泥的中试

近年来大量污水厂污泥倾倒在填埋场,往往会形成污泥库,对填埋场的库容和稳定性有重要影响,已造成了新的环境岩土问题。针对这种问题,采用真空预压技术对污泥库中的污泥进行2组中试试验,探讨真空预压技术对污水厂污泥进行处理的可行性。研究结果表明:中试试验的真空度未发生较大的波动,排水板膜下真空度维持在80 k Pa以上;污泥的含水率显著下降,减量化达到30%以上;沉降量达到400 mm以上,沉降变形达到25%以上,沉降与真空预压时间呈对数关系;剪切强度提高了20倍以上;随着深度的增加,污泥固结度在减小,平均固结度达到55%以上。污泥的化学调理及增压式真空预压方法是污泥减量化处置的有效途径之一,而对于上部堆填垃圾稳定性的要求还需进一步研究。     

生物炭介导的不同地表条件下土壤N2O的排放特征

为探究不同地表条件下农田土壤N_2O产生与释放对生物炭输入的响应,于2014~2015年小麦-玉米生长季,采用田间小区试验的方法,在不同生物炭用量[0 t·(hm~2·a)-1(CK)、5 t·(hm~2·a)-1(BC5)、45 t·(hm~2·a)-1(BC45)]及不同地表条件下[种植作物(以+表示)、裸地(以-表示)],对土壤N_2O释放、土壤铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)的动态变化进行了观测分析.结果表明:(1)在小麦生长季,CK+、BC5+、BC45+这3个处理的土壤N_2O排放通量分别在21.70~88.91、21.42~130.09、64.44~179.58μg·(m~2·h)-1之间变动,BC45+处理显著高于其它2个处理(P0.05).其中在小麦生长盛期(返青拔节期-孕穗抽穗期),3个处理的土壤N_2O排放通量均较小麦越冬期显著下降(P0.05),而且BC45+处理基于CK+、BC5+的土壤N_2O排放通量增幅在小麦孕穗抽穗期已较其越冬期时分别降低了18.43%、14.62%.在玉米生长季前期,BC45+处理的土壤N_2O排放通量也显著高于BC5+和CK+处理(P0.05),但至玉米的抽穗期及成熟期,BC45+处理的土壤N_2O排放通量已与BC5+和CK+无显著差异.这说明随作物生长盛期的到来及地表覆盖度的增加,生物炭介导的土壤N_2O排放的增加效应得以有效抑制.同期裸地条件下相同生物炭处理的土壤N_2O排放通量结果也证实了这一点.(2)在小麦生长季及其同期的裸地条件下,与CK相比,两种生物炭处理均可增加土壤NO_3~--N和NH_4~+-N含量,但在作物生育盛期,BC5+、BC45+处理的两种氮素形态较CK+处理均有下降,尤以BC45+最为突出,其土壤NO_3~--N和NH_4~+-N含量分别下降了96.44%、69.40%.玉米生长季与小麦季有着相近的趋势.较高生物炭施用量土壤NH_4~+-N和NO_3~--N含量在作物生育盛期的明显下降与同期土壤N_2O的排放显著减少相呼应.因作物生长发育对氮元素吸收增加致呼吸底物减少可能是生物炭介导下N_2O排放减少的原因之一.(3)在小麦生长季,生物炭施用提高土壤pH从4.62至最高5.18.至玉米季时,土壤的pH值在4.42~5.02之间波动,土壤pH值相对低时土壤N_2O的释放量相对高,反之亦然.土壤pH可在一定程度上影响土壤N_2O释放.     

锆改性高岭土覆盖对底泥与上覆水之间磷迁移转化的影响

以无覆盖和高岭土覆盖作为对照,通过底泥磷释放控制模拟实验考察了厌氧条件下锆改性高岭土覆盖对重污染河道底泥与上覆水之间磷迁移转化的影响.结果表明,厌氧条件下,重污染河道底泥会释放出大量的磷进入上覆水中,且所释放出来的磷主要以溶解性磷酸盐为主.高岭土覆盖可以略微降低底泥磷向上覆水迁移的通量,而锆改性高岭土覆盖则可以极大降低底泥磷向上覆水迁移的通量.被高岭土覆盖层所吸附的磷中29%以氧化还原敏感态磷(BD-P)形式存在和63%以残渣态磷(Res-P)形式存在.被锆改性高岭土覆盖层所吸附的磷中绝大部分(90%)以金属氧化物结合态磷(NaOH-P)和Res-P形式存在,厌氧状态下很难被重新释放出来进入上覆水体.与无覆盖相比,厌氧条件下锆改性高岭土覆盖不仅不会促进底泥BD-P的释放,而且还会促进底泥NaOH-P的形成.X射线光电子能谱(XPS)和固相31P核磁共振(NMR)技术分析证实了锆改性高岭土覆盖层吸附水中磷酸盐的主要机制为配位体交换和形成内配合物.上述结果说明锆改性高岭土适合作为一种活性覆盖材料控制重污染河道底泥磷的释放.     

In-situ stabilisation followed by ex-situ composting for treatment and disposal of heavy metals polluted sediments

An innovative in-situ stabilisation treatment followed by ex-situ sediment composting was tested for its ability to treat and dispose of heavy-metal-polluted sediments in a river near the Chinese Pearl Delta. First, polluted sediments were treated in-situ to stabilise the heavy metals. Then the treated sediments were dredged, dewatered and sent for high temperature aerobic composting (HTAC) treatment. Finally, the compost products were used as a fertiliser for river bank plants. The stabilisation efficiency of heavy metals during the process was investigated and the results are as follows: (1) using in-situ stabilisation, the extraction concentrations of Cu, Zn and Pb were reduced by 65.0%, 82.2% and 90.0%, respectively, which are much lower than the national standard given in the Identification Standard for Hazardous Waste (GB5085.3-1996); (2) chemical fraction analysis showed that heavy metals were further stabilized during the HTAC treatment; (3) the concentrations of Cu, Zn and Pb in rainwater ieachate through the river bank met the level of class V in the Environmental Quality Standards for Surface Water in China (GB3838-2002). Therefore, using this new process, the toxicities of heavy metals in sediments were reduced markedly.     

长江上游植被覆盖的时空分异季节变化及其驱动因子研究

以GIMMS/NDVl为基础,结合气候与人类活动数据,研究了1982～2003年间长江上游植被覆盖季节变化的空间分布.结果表明,近22年来,长江上游春季、夏季植被覆盖呈增加趋势,以春季最显著;秋季、冬季植被覆盖呈降低趋势,以秋季降低最显著.春季、夏季降雨与气温的同步增加,致使植被覆盖增加;秋季降雨减少,以及气温的增加导致植被覆盖降低;另外,作物播种面积的增加是春季、夏季植被覆盖增加,秋季、冬季植被覆盖减少的重要原因.春季→夏季→秋季→冬季NDVI增加的区域在窄问上大致呈现低纬度向高纬度转移的趋势.春季、夏季所有植被类型的NDVI均有增加趋势;而秋季所有植被类型的NDVI均降低;冬季植被除针叶林的NDVI略有增长外,其余植被类型的NDVI均降低.     

环境微界面过程的原位和在线研究方法

环境微界面过程是污染物在各环境要素中迁移转化的基本过程,也是研究污染控制方法的基础.发展原位和在线研究方法,对于揭示污染物在环境微界面的迁移转化规律和进行污染控制过程的研究具有重要意义.本文基于环境微界面过程的基本特征,在针对多相环境催化的原位研究方法基础上,分析了用于环境微界面过程的原位和在线研究方法所面临的挑战和相应对策,主要介绍了红外光谱、拉曼光谱和质谱等技术在气固环境微界面过程原位研究中的应用,提出了发展环境微界面过程原位和在线研究方法体系的构想.