我国畜禽粪便重金属含量特征及土壤累积风险分析

由于饲料中微量元素的添加,造成畜禽粪便中重金属元素的环境污染风险增高.本文通过各地畜禽粪便样品采集分析和文献查阅等途径,搭建了我国畜禽粪便重金属元素含量数据库,使用统计学方法系统分析了我国畜禽粪便中重金属含量特征及不同来源畜禽粪便重金属的含量差异;在此基础上,借助农田土壤重金属流动模型进行情景分析,定量了施用畜禽粪便时土壤中主要污染元素的累积速率和对应的最大施用年限.结果表明,我国畜禽粪便中各重金属元素含量分布为偏态分布,镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)的含量(mg·kg~(-1))范围分别为未检出(ND)～147、ND～1 919、0. 003～2 278、ND～978、ND～103、ND～1 747、ND～11 547和1. 22～1 140,均值(中位值,mg·kg~(-1))分别为2. 31(0. 72)、13. 5(8. 96)、36. 3(12. 0)、14. 0(3. 52)、0. 97(0. 07)、282(115)、656(366)和21. 8(13. 1),均值比中位值高1～13倍.依据我国有机肥行业标准NY 525-2012,畜禽粪便中Cd、Pb、Cr、As和Hg的超标率分别为12. 3%、2. 58%、2. 76%、20. 6%和3. 69%;按照德国腐熟堆肥标准,Cu、Zn和Ni的超标率分别为53. 9%、45. 7%和0. 59%.我国畜禽粪便中Cd、As、Cu和Zn的超标率比较高,达到10%以上.不同区域畜禽粪便重金属含量也有明显差异,山东省畜禽粪便As、Cd平均含量最高,分别是全国平均含量的1. 7倍和10. 1倍,江西省畜禽粪便Cu、Zn含量相对最高,分别是全国含量均值的2. 1倍和2. 4倍;华东沿海地区畜禽粪便重金属含量相对较高.不同来源畜禽粪便重金属含量存在一定差异,猪粪中Cd、As、Hg、Cu、Zn、Ni这6种元素平均含量分别是牛、羊、家禽粪便的1. 0～3. 0、1. 8～6. 8、1. 1～15. 8、4. 9～17. 5、2. 7～12. 0和1. 7～2. 1倍;家禽粪的Pb含量最高,其均值分别是对应猪、牛、羊粪便的2. 8、2. 5和2. 2倍.进一步预测施用不同来源动物粪便后土壤重金属累积风险,发现超过90%的情形下,Cd的累积速率低于0. 02 mg·(kg·a)~(-1); Pb累积速率均低于0. 15 mg·(kg·a)~(-1),施用家禽粪便情景下Cr累积速率最大,最大值达到了0. 28 mg·(kg·a)~(-1).     

广东的滨海沙土资源

滨海沙土是广东沿海重要而急待改造利用的一种国土资源。分布广、面积大,风沙为害较甚。它集中分布在琼东北和西南部、陆丰至海丰、阳江至广州湾沿岸一带。主要因河流和地表径流携带的泥沙受潮浪、风力作用逐渐发育而成。按形成时间和特性,可分流动、半固定、固定和耕型沙土等亚类。并具有沙瘦的共同特性。改造利用主要措施是营林绿化。其次,是因地制宜地积极发展果蔬、热作等经济作物,改造沙荒草地,发展畜牧业,施肥改土,兴修水利和开发其旅游资源。     

季节性温差变化对非控温PN-Anammox工艺稳定脱氮的影响

采用具有自回流的分区式部分亚硝化(PN)和厌氧氨氧化(Anammox)耦合工艺,利用季节性温度的变化,研究了逐步降温对耦合工艺整体脱氮效能及各区域氮素转化能力的影响.结果表明,当温度由35℃降低到25℃时,因厌氧区Anammox的氮去除速率由18 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到9 kg·m~(-3)·d~(-1),导致耦合工艺的整体氮去除速率大幅度下降,由1 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到0.5 kg·m~(-3)·d~(-1).当温度降低到20℃时,联合工艺的脱氮速率下降趋势趋于缓慢,但好氧区的NO~-_2-N生成速率开始明显下降,由0.9 kg·m~(-3)·d~(-1)下降到0.2 kg·m~(-3)·d~(-1).同时,亚硝化菌(AOB)的优势生长被打破,硝化菌(NOB)开始大量增长,出水NO~-_3-N浓度迅速增大.运用Arrhenius公式对联合工艺总氮去除速率及各个区域氮转化速率与温度的关系进行非线性拟合,发现厌氧区Anammox的氮去除速率的温度特征系数比好氧区NO~-_2生成速率的温度特征系数大,表明温度对PN-Anammox工艺的Anammox的效能影响更大.     

巢湖十五里河河床地貌单元沉积物硝化速率及污染特征

2017年7月~2018年3月,在巢湖流域十五里河城市段河床地貌特征丰富的两处河段,就深潭、浅滩、砾石滩、点砂坝和常规流水区等5种地貌单元类型,按季节采集表层沉积物样和水样,解析不同地貌单元沉积物硝化速率及其变化性,并开展不同地貌单元硝化速率的差异性和影响因素分析.结果表明:(1)十五里河中上游河段氮磷污染严重,且水体氧化还原电位(ORP)值基本都低于零,表明河水处于显著的还原状态.(2)5种地貌单元沉积物的PNR变化范围为0.002~0.079μmol·(g·h)-1,均值为0.023μmol·(g·h)-1,高低排序依次为:深潭点砂坝浅滩砾石滩流水区,相应的季节变化规律基本表现为:夏季春季秋季冬季.(3)5种地貌单元表层沉积物ANR变幅为0.140~13.543μmol·(m2·h)-1,均值为3.658μmol·(m2·h)-1,总体表现为浅滩最高,常规流水区次之,砾石滩和点砂坝大体相当,深潭最小,且季节变化规律与PNR相似.(4)差异性分析表明,深潭、浅滩与其他4种地貌PNR均存在显著差异性,超过半数的地貌单元ANR呈极显著差异性.(5)回归分析表明,5种地貌单元的PNR、ANR与上覆水水质指标的相关性相对较强,而与沉积物理化指标的相关性略弱.     

利用HYSPLIT模型研究珠三角地区VOCs时空分布特征

于2016年在中国广东大气超级监测站,开展4个季节的VOCs长时间观测,共获得2142组有效数据,并利用HYSPLIT模型分析珠三角地区VOCs时空分布特征.结果表明,各类VOCs混合比和化学反应活性具有明显的季节变化特点.观测期间,VOCs平均浓度为（18.523±20.978）×10^-9,其中,低碳烯烃和苯系物二者混合比之和仅占46%,但贡献了85%的·OH消耗速率（L_OH）、82%的臭氧生成潜势（OFP）和97%的二次气溶胶生成潜势（SOAFP）.观测站点主要受来自北部内陆地区气团（1#）、西部内陆地区气团（2#）、台湾海峡南端气团（3#）以及南部海洋地区气团（4#）的影响.1#气团中炔烃和苯系物的混合比占比最高,分别达到10%、37%,而3#气团中低碳烷烃的浓度水平最高,达到（8.437±5.561）×10^-9.通过估算气团中VOCs的化学反应活性,可以发现,1#气团的VOCs化学反应活性最强,其对O₃和SOA的生成贡献最高.1#、2#、3#和4#气团中VOCs的化学反应活性主要由苯系物和低碳烯烃贡献.     

好氧颗粒污泥形成机制初步探讨

在生物水处理技术中,好氧颗粒污泥有很好的应用前景.好氧颗粒污泥是在好氧条件下自发形成的生物自固定颗粒,具有较高的生物量、良好的沉淀性能和在高容积负荷条件下降解高浓度有机废水的良好生物活性.它的形成机制初步认为是SBR运行模式、胞外多糖及水力剪切力等共同作用的结果.文章综述了SBR运行模式中选择压、周期性的好氧饥饿对颗粒污泥形成的作用,以及胞外多糖、水力剪切力对好氧颗粒污泥形成与稳定性关系的重要影响.     

选择性抑制技术测定活性污泥细菌、真菌活性分布的适用性分析

以葡萄糖为唯一碳源,采用放线菌酮和硫酸链霉素作为真菌、细菌抗生素以抑制其活性,以基质诱导耗氧速率为考察指标,以好氧污泥、土壤污泥以及厌氧污泥为研究对象,对选择性抑制技术测定活性污泥中细菌、真菌分布的适用性进行了系统评估.随抗生素的投加,好氧污泥和土壤污泥的耗氧速率减小,厌氧污泥的耗氧速率反而增大,此方法对厌氧污泥不适用.当放线菌酮为1mg/g、硫酸链霉素为2mg/g时,抗生素对好氧污泥的抑制功效即D值为1,但并不能通过改变投药量使土壤污泥D值接近于1,说明所用抗生素对好氧污泥活性具有选择性抑制作用,而对土壤污泥活性抑制不具选择性.结果表明,选择性抑制技术能够用于测定好氧活性污泥中细菌和真菌的数量分布,但也存在着抗生素抑制作用失效、不完全抑制和实验结果精确度不高等问题,因此需要在抗生素选择、微生物活性指标选择等方面进行更深入的研究.     

水中典型内分泌干扰物质的臭氧氧化研究

在静态实验中,考察了臭氧投加量、HCO^-₃浓度和pH值对O₃氧化去除水中典型内分泌干扰物（EDs）E1、E2、EE2、DES和4-n-NP的影响.结果表明,5种EDs的去除率随O₃投加量的增加而增大,O₃浓度达到63.6 μg/L时可去除92.0%以上的EDs,HCO^-₃（0～100 mg/L）的引入抑制了O₃氧化,O₃氧化去除EDs的能力随溶液pH值升高而大幅度提高.在中性（pH≈7.0）和碱性（pH＞10.6）条件下,O₃氧化5种EDs的表观二级反应速率常数(20℃±0.5℃)分别在(1.67～3.89)×10⁶　Ｌ·(mol·s)^-1和(0.93～1.75)×10⁹　Ｌ·(mol·s)^-1范围内,表明这5种物质在水中可被O₃迅速氧化去除.计算得出5种EDs的基元反应速率常数(20℃±0.5℃),发现O₃与离子态的EDs反应活性［1.21×10⁹～3.81×10⁹　Ｌ·(mol·s)^-1］是其与分子态EDs的反应活性［7.62×10⁵～2.55×10⁶　Ｌ·(mol·s)^-1］的10³～10⁴倍.对比不同水质本底下O₃氧化去除EDs的实验发现,滤后水和江水中EDs的去除率较其在超纯水中分别降低了26.5%～50.3%和57.3%～72.0%,表明实际水体中的有机物通过竞争氧化剂,抑制了EDs的O₃氧化去除.     

水稻不同生育期As胁迫下As累积关键生育期

水稻不同生育期对As的吸收累积差异明显.为研究水稻糙米As累积的关键生育期,明确不同生育期吸收累积As对糙米As累积的贡献,本研究通过水培试验,分别在水稻分蘖期（30 d）、拔节期（16 d）、孕穗期（13 d）、灌浆期（17 d）、蜡熟期（15 d）、成熟期（13 d）和全生育期（104 d）添加外源As,及不添加外源As处理作为对照CK.结果表明：①不同生育期As胁迫对水稻植株生物量有显著影响,与对照CK相比,单一时期As胁迫处理中仅分蘖期As胁迫处理下植株生物量增加,其他处理均降低,其中孕穗期As胁迫处理最低,所有单一时期As胁迫处理植株生物量均高于全生育时期As胁迫下植株生物量;②6个单一时期As胁迫处理糙米中As含量均高于对照CK糙米中As含量,范围为0.08~0.24 mg ·kg^-1,其中孕穗期As胁迫处理糙米As含量最高,为全生育时期As胁迫处理糙米As含量的64.9%;③6个单一时期As胁迫处理糙米As的累积量均高于对照CK,范围为1.4~4.5 μg ·株^-1,其中孕穗期As胁迫处理糙米As累积量最高,其次是灌浆期,而全生育时期As胁迫处理糙米As累积量为5.7 μg ·株^-1,高于所有单一时期As胁迫处理糙米As的累积量;④水稻孕穗期累积的As对水稻成熟期糙米中As累积量的相对贡献率最大,为40.3%,其次为灌浆期,相对贡献率为26.0%,孕穗期和灌浆期是水稻成熟期糙米As累积的关键生育期.     

硫酸盐还原菌颗粒污泥形成条件研究

在生物反应器中培养出高活性的生物相是使其稳定、高效运行的关键．在上流式厌氧污泥床反应器中,对硫酸盐还原菌颗粒污泥形成过程及形成条件进行了研究,结果表明,在中温（35 ±1 ℃） 条件下,当进水SO^2-₄ 小于1600mg/L、COD/SO^2-₄大于3 时,控制反应器污泥负荷大于0.3kgsO^2-₄/kg Vss·d 、水力负荷为0.2m³/m²·h 有利于颗粒污泥的形成和生长．