剩余污泥热水溶性有机物的提取方法优化研究

热水溶性有机物含量和组成是表征剩余污泥(简称为污泥)中有机质生物可利用性的重要手段.分析了不同热水淬时间(1～24 h)和不同ρ(污泥)(0.7～36.0 g/L)对热水溶性蛋白质和碳水化合物等溶出的影响,据此对剩余污泥中热水溶性有机物的提取方法进行了优化.结果表明:污泥在60℃水淬8 h时,水溶性蛋白质和碳水化合物的溶出率达到最大,分别为34.6%和36.1%;但是,随着水淬时间的延长,部分蛋白质被转化成氨氮,部分碳水化合物也发生了转化和降解,致使二者的浓度降低.考虑测试分析的时间效率和溶出率稳定性,污泥热水溶性有机物最优水淬时间建议设置为5 h.研究结果表明,热水溶性有机物的溶出率随ρ(污泥)降低呈升高趋势,当ρ(污泥)为0.7 g/L时,热水淬5 h后蛋白质和碳水化合物的溶出率最大,二者分别为52.9%和36.6%.     

水溶性有机质原位覆盖对含硫煤矸石的污染控制

为评价利用富含天然水溶性有机质的废水覆盖处理对含硫煤矸石污染物释放的原位控制效果,分别采用过滤后的沼液覆盖(水溶性有机质1,OC-1)、养殖废水覆盖(水溶性有机质2,OC-2)及清洁水源水覆盖(对照,CK)对煤矸石进行浸没(覆盖)处理。经550 d的连续浸没试验,结果表明:与对照相比,煤矸石在2种天然水溶性有机质覆盖处理后的550 d的内,均能显著抑制煤矸石的氧化产酸,使水溶性有机质处理后上覆水样的pH一直维持中性偏碱的水平,显著降低了煤矸石周边水环境的氧化还原电位(pOC-1=0.000 01;pOC-2=0.000 01),并显著降低了煤矸石上覆水样中Fe、Mn、Cu、Zn及SO42-和F-等阴阳离子的浓度(pOC-1均0.01;pOC-2也均0.01);且2种水溶性有机质覆盖上覆水样中的溶出离子浓度之间没有显著性差异(pEC=0.251 5、pEh=0.319 8、pFe=0.992 8、pMn=1、pCu=0.939 7、pZn=0.993 1、pSO42-=0.124、pF-=0.073 8)。而清洁水源水(对照)处理的上覆水样则呈现煤矿山酸性废水的典型特征,即较低的pH(2.52)、较高的EC(3 730μS/cm)、Eh(502 mV)和酸度(1 383 mg/L),同时富含Fe、Mn、Cu、Zn等金属离子及SO42-和F-等阴离子。说明天然水溶性有机质覆盖处理可有效抑制含硫煤矸石的氧化酸化及多种特征污染物质的溶出释放。因此,可考虑采用一定浓度的养殖废水及沼液等天然水溶性有机质作为煤矸石覆盖材料对含硫煤矸石进行原位污染控制及治理。     

秋季南通近海大气气溶胶水溶性离子粒径分布特征

2012年10~11月在南通近海设立观测点,利用Anderson分级采样器采集大气气溶胶样品,用离子色谱仪(Metrohm IC)分析其中10种水溶性离子组成.结果表明,南通秋季近海PM10和PM2.1中水溶性离子浓度分别为59.70,45.96μg/m3.PM2.1中主要离子质量浓度排列依次为SO42-NO3-NH4+Ca2+.SO42-,NO3-和NH4+占PM10中离子浓度的80%以上,二次离子为近海区域气溶胶的主要成分.SO42,NH4+和NO3-均表现出单峰型分布,峰值区间均为0.43~1.1μm,Ca2+,Na+和Cl-表现为双峰型.Ca2+高浓度峰值出现4.7~5.8μm粒径段内;Na+和Cl-峰值出现在0.43~1.1μm和3.3~5.8μm内,但最大峰值浓度区间不一致.PM10中nss-SO42-/SO42-比值均高于90%,陆地源对近海硫酸盐的影响显著.nss-SO42-/NO3-的比值在2.1μm的粒径段内均大于1,表明该区域固定源是大气细粒子中离子的重要贡献源,但移动源对粗粒子的影响值得重视.个例分析显示,稳定的天气系统,高污染排放内陆地区的污染物传输,是造成10月27日的严重污染过程的主要原因.     

Characteristics of nanoparticles emitted from burning of biomass fuels

The characteristics of the particles of the smoke that is emitted from the burning ofbiomass fuels were experimentally investigated using a laboratory-scale tube furnace and different types of biomass fuels： rubber wood, whole wood pellets and rice husks. Emitted amounts of particles, particle-bound polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） and water-soluble organic carbon （WSOC） are discussed relative to the size of the emitted particles, ranging to as small as nano-size （〈70 nm）, and to the rate of heating rate during combustion, differential thermal analysis （DTA） and thermogravimetric analysis （TG） techniques were used to examine the effect of heating rate and biomass type on combustion behaviors relative to the characteristics of particle emissions. In the present study, more than 30% of the smoke particles from the burning ofbiomass fuel had a mass that fell within a range of 〈 100 nm. Particles smaller than 0.43 μm contributed greatly to the total levels of toxic PAHs and WSOC. The properties of these particles were influenced by the fuel component, the combustion conditions, and the particle size. Although TC--DTA results indicated that the heating rate in a range of 10-20℃did not show a significant effect on the combustion properties, there was a slight increase in the decomposition temperature as heating rate was increased. The nano-size particles had the smallest fraction of particle mass and particle-bound PAHs, but nonetheless these particles registered the largest fraction of particle-bound WSOC.     

PM2.5在线水溶性离子与滤膜采集-实验室检测的比对分析

2014年1~12月,使用URG在线及滤膜采集-实验室分析两种方法对北京市大气细颗粒物PM_(2.5)中的水溶性离子进行检测,并对春、夏、秋、冬这4种不同季节下两种测量方法的差异性进行了比对研究.全年测量结果显示,在线URG所获离子总量高于滤膜采集所获离子总量,其中两种方法所测Cl~-、NO_3~-、Mg~(2+)、Ca~(2+)年均浓度差异不大,而在线所测SO_4~(2-)、NH_4~+、Na~+、K~+结果均明显高于滤膜测试结果.4种主要的水溶性离子中SO_4~(2-)、NO_3~-和Cl~-的相关性较好,NH_4~+相关性略差;不同季节两种测量方法所获结果也略有不同,NO_3~-、SO_4~(2-)、Cl-在秋、冬季差异不显著,而NH_4~+仅在冬季拟合性较好.     

太原大气颗粒物中水溶性无机离子质量浓度及粒径分布特征

为研究太原大气颗粒物中水溶性无机离子的质量浓度水平、季节变化和粒径分布特征,于2012年6月~2014年5月使用惯性撞击式分级采样器采集大气颗粒物样品,并用离子色谱分析了其中的水溶性无机离子组成.结果表明,PM_(1.1)、PM_(2.1)和PM_9中总水溶性无机离子浓度平均值分别为(15.39±9.91)、(21.10±15.49)和(36.34±18.51)μg·m-3.PM1.1和PM2.1中,二次离子(SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+)占总水溶性无机离子质量分数最高;PM9中SO_4~(2-)和Ca~(2+)占比较高.各粒径段中SO_4~(2-)和NH+4季节变化特征相似,均为冬夏季节高、春秋季节低;NO_3~-、K+和Cl-季节变化特征一致:冬季秋季春季夏季;Ca~(2+)和Mg~(2+)季节变化特征一致:春季冬季秋季夏季.SO_4~(2-)和NH+4为细模态单峰分布,春秋季节在0.43~0.65μm处出现峰值,而夏季出现在0.65~1.1μm处,细粒径段峰值出现由凝结模态向液滴模态转移的现象.NO_3~-为双模态离子,冬季在0.43~2.1μm出现明显细粒径段峰值,夏季在4.7~5.8μm出现明显粗模态峰值.K~+、Na~+和Cl~-为双模态离子,分别在0.43~1.1和4.7~5.8μm出现峰值;Ca~(2+)、Mg~(2+)和F-呈粗模态单峰分布,在4.7~5.8μm出现峰值.主成分分析结果显示,水溶性无机离子来源主要是二次源、燃煤、工业源、生物质燃烧和土壤尘或降尘.     

泾河中游将军村全新世剖面中钾素的地球化学特征及古气候意义

通过对泾河中游将军村全新世黄土地层中钾素、低频质量磁化率、频率磁化率、Rb/Sr与年代学综合分析,着重探讨了黄土中钾素的地球化学特征及其所揭示的古气候变化。研究表明：（1）速效钾、缓效钾具有很明显的古气候指示意义,可作为衡量东亚夏季风强弱的一种敏感参数或代用指标,并且对微弱的古气侯波动反映更灵敏。（2）近万年来将军村剖面所经历的古气候变化特征：早全新世（11.20—8.05 ka BP）气候逐渐趋于相对暖湿,但气候冷干/暖湿波动频繁交替;中全新世（8.05—3.10 ka BP）气候适宜;晚全新世前期（3.10—2.00 ka BP）气候偏凉干;晚全新世后期（2.00 ka BP—至今）气候再度转为偏暖湿。（3）将军村剖面全新世气候适宜期是渐变形成的,但大暖期却在约3.10 ka BP时以气候突变形式终结。     

西安大气PM2.5中有机氮和无机氮的理化特征

本文于2008年7月至2009年8月在西安站点开展了大气细粒子（PM_2.5, 空气动力学粒径小于等于2.5 μm的大气颗粒物）中含氮组分的观测,通过元素分析仪、TOC分析仪,离子色谱分析获得PM_2.5中的总氮（TN）、水溶性总氮(WSN)、水溶性无机氮（WSIN）,水溶性有机氮（WSON）的年平均浓度分别为9.35 μg·m^-3、 8.93 μg·m^-3、5.31 μg·m^-3、3.62 μg·m^-3,其中WSN占同期大气PM_2.5质量浓度的7.04%,WSON对总氮的贡献达43%,说明水溶性有机氮是西安大气细粒子中氮的主要组分。氮组分浓度水平明显分为秋、冬季高值和春、夏季低值的模式;WSON在各个季节、月份的百分比变化以及与部分离子相关性分析,揭示了西安有机氮和无机氮组分受不同的来源影响,其中生物质燃烧、腐殖质、农业活动等对水溶性有机氮贡献显著。     

武汉光谷空气PM10和PM2.5中的水溶性阴离子分析

2009年1月-2011年12月在武汉光谷商业区选取G、H两点,采集颗粒物样品,分析了PM10和PM2.5浓度,采用离子色谱测定了灰霾期间PM2.5中4种水溶性阴离子。结果表明:G点PM10和PM2.5年平均浓度分别超过《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级浓度限值的1.48~1.73倍和1.94~2.4倍,H点分别超标1.16~1.4倍和1.26~1.86倍。灰霾期间PM2.5中主要水溶性阴离子为NO3-、SO42-、NO2-和Cl-,G点4种水溶性阴离子占PM2.5中总水溶性离子的比例分别是为20.29%、10.16%、9.51%和4.62%,H点为14.41%、30.12%、6.64%和3.83%。G点NOx-浓度约为SO42-浓度的3倍,而H点SO42-浓度约为NOx-浓度的1.5倍。G与H点NOx-和SO42-离子浓度的差异暗示两监测点的主要污染源不同,交通量和植被覆盖率可能是导致两点浓度差异的原因。。     

重金属离子对不同非水溶性有机物含量土壤胶体上十溴联苯醚迁移行为的影响

为了研究复杂土壤环境中非水溶性有机物和重金属离子对BDE-209（十溴联苯醚）的时空迁移过程和变换规律,在旋转混匀仪[转速为（30±1.0）r/min、温度为（25.0±0.5）℃]内避光试验条件下,分析V_水:m_土为5、pH为6.8±0.1条件下,森林土壤和农田土壤中非水溶性有机物含量（分别为2.2%和4.7%）和重金属离子（Fe3+、Cu2+、Zn2+）含量对土壤中BDE-209环境迁移行为的影响.结果表明:重金属离子在森林土和农田土土壤胶体上的平衡时间和平衡含量分别为40、32 h和（49.4±1.2）（81.7±1.9）mg/g.重金属离子对森林土（重金属负荷为0~60 mg/g）和农田土（重金属负荷为0~80 mg/g）土壤胶体混凝沉降强弱作用均依次为Fe3+最强,其次为Cu2+、Zn2+;而当森林土重金属负荷为60~100 mg/g、农田土重金属负荷为80~100 mg/g时,森林土和农田土土壤胶体质量浓度分别稳定在（49.3±1.3）和（50.4±1.1）mg/L,致使上清液中ρ（BDE-209）由（388.5±13.2）ng/L分别降至（24.7±21.7）和（25.4±18.8）ng/L.此外,重金属离子未实现BDE-209由土壤胶体向重金属胶体的再分配过程[上清液中ρ（BDE-209）与土壤胶体质量浓度比值保持在（493.1±6.8）ng/g],仅通过改变土壤胶体环境行为来影响BDE-209迁移过程,进而导致土壤环境中BDE-209时空迁移过程与土壤胶体迁移行为一致.