去除城市生活污泥中有机络合态金属强化其厌氧生物制气

为提高城市生活污泥厌氧消化沼气产率,本文考察了通过金属络合剂EDTA预处理污泥,以去除城市生活污泥中有机络合态金属,强化其厌氧生物制气的效果.结果表明,经EDTA预处理去除金属后的污泥(实验组)较未预处理的污泥(对照组)的有机络合态金属含量减少[(5.09±0.57)%~(1.37±0.20)%,以TS计],溶解性有机质显著提高(SCOD提升627%),暗示该预处理方法能够极大地去除有机络合态金属并强化污泥有机质的溶出.通过测定污泥有机质溶出表观活化能发现,实验组污泥有机质溶出表观活化能比对照组降低36%,表明预处理能够有效降低有机质溶出反应的能量壁垒.污泥厌氧发酵研究发现,在16d的污泥厌氧产酸实验中,实验组VFAs浓度高于对照组,较对照组最大提升42%;在22 d的污泥厌氧产甲烷测试实验(BMP)中,实验组单位有机质累积甲烷产量比对照组增加48%,表明EDTA预处理对提高污泥厌氧消化产沼气具有重要的作用.通过进一步产沼气动力学研究发现,实验组的产沼气限速步骤在产甲烷阶段,而对照组限制于水解阶段,表明经EDTA预处理能有效地破除城市生活污泥厌氧消化过程的水解限速.     

氯离子活化过氧乙酸对罗丹明B的降解性能及机理研究

为解决传统H₂O₂(过氧化氢)体系对高盐特性染料废水去除效率低的问题,筛选合适的氧化剂迫在眉睫. PAA(过氧乙酸)因具备氧化还原电位较高、裂解所需键能较低、对pH适应范围更广等优点具有巨大的应用潜力. 因此,采用高浓度梯度Cl-活化PAA用于去除RhB(罗丹明B),通过对比不同体系的降解效果、控制Cl-浓度和PAA投加量等反应条件,探究Cl-/PAA体系降解RhB的催化性能及反应机理. 结果表明:①Cl-/PAA体系对RhB的氧化能力远高于Cl-/H₂O₂体系,并且RhB降解过程符合拟一级反应动力学模型,提高氧化剂PAA的投加量和催化剂Cl-的浓度、降低初始RhB浓度均有利于目标污染物的去除. ②在初始RhB浓度为10 mg/L、PAA投加量为2.0 mmol/L、Cl-浓度为400 mmol/L后续处理条件下,10 min内RhB的降解率达到96.2%. ③pH对RhB的降解影响微弱, Fe3+促进了RhB的降解,K+对降解过程轻微抑制,NO₂-、CO₃2-、HCO₃-则表现出非常显著的抑制作用,脱色率分别降低了70.8%、83.8%和90.8%,而Mn2+、SO₄2-对RhB降解无显著影响. ④RhB在超纯水、自来水及反渗透水不同水源中的降解率无明显变化,具有良好的应用前景;结合自由基捕获试验及电子自旋共振证明,Cl-/PAA体系中产生的乙酰氧基、乙酰过氧基及单线态氧是在RhB降解中起主导作用的活性物质. 研究显示,Cl-活化PAA对去除罗丹明B具有较高的催化活性,通过模拟实际废水证明Cl-/PAA是一种可行的高级氧化技术.      

黑麦草、丛枝菌根对番茄Cd吸收、土壤Cd形态的影响

采用大田试验研究了在重金属Cd(5.943 mg·kg~(-1)污染下,黑麦草和丛枝菌根对2个品种番茄("德福mm-8"和"洛贝琪")生长、Cd含量以及对土壤微生物、酶活性、p H和Cd形态的影响.结果表明,黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理显著提高了2个品种番茄果实、根、茎、叶和植株总干重,增幅分别为14.1%~38.4%和4.2%~18.3%、20.9%~31.5%和8.4%~10.3%、13.0%~16.8%和3.0%~9.5%、10.7%~16.8%和2.7%~7.6%、14.3%~36.6%和4.5%~16.8%.黑麦草和丛枝菌根单一或复合处理增加了土壤中细菌、真菌、放线菌数量及土壤脲酶、转化酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性,且土壤微生物数量及土壤酶活性在不同品种和处理间的差异达到显著性水平(P0.05).与番茄套种黑麦草或接种丛枝菌根提高了土壤p H值,降低了土壤中可交换态(EXC-Cd)、碳酸盐态(CAB-Cd)和铁锰氧化态(Fe-Mn-Cd)和土壤中Cd总量,土壤中Cd总量降幅为16.9%~27.8%.2个番茄品种果实、叶、茎和根中的Cd含量分别显著下降了6.9%~40.9%、5.7%~40.1%、4.6%~34.7%和9.8%~42.4%.Cd主要积累在番茄的叶、根和茎中,果实积累较少.比较供试的2个番茄品种,果实Cd含量和积累量及植株Cd总积累量以"洛贝琪""德福mm-8".     

中国饮水型砷中毒区的水化学环境与砷中毒关系

中国各饮水型砷中毒区的水化学特点受沉积环境和气候因素所控制,砷中毒的流行和发病程度与其地下水的水化学环境、水中砷的形态和价态有密切联系。在实地考察监测和对台湾、新疆、内蒙古、山西、吉林饮水型砷中毒病区环境和地下水水化学特征总结的基础上,系统分析了饮水水源中总As、As(III)、甲基胂、腐植酸与砷中毒的关系,揭示了不同病区病情差异的原因。研究表明,除台湾外,各砷中毒区均分布在干旱半干旱区;各病区多分布在沉积盆地中心或平原内相对低洼的地带,饮用的地下水均取自中新生代地层;砷中毒病情不仅与总砷含量有明显的剂量-效应关系,还与As(III)和甲基胂的浓度直接相关。台湾、内蒙古和山西病区地下水为富含有机质的复杂还原环境,水中不仅As(III)含量高,且检出有机物、腐植酸和甲基胂,新疆和吉林病区地下水为以无机砷中As(V)为主的氧化环境,吉林病区未检测出甲基胂,这是新疆与吉林病区患病率较低的主要原因。研究成果可为区域防病改水、砷中毒的预报提供重要技术支撑。     

超高效螺旋式厌氧生物反应器流态研究

在冷态模拟条件下,采用脉冲刺激响应技术,运用轴向扩散模型和多釜全混流反应器串联模型研究了超高效螺旋式厌氧反应器的流态.结果表明:低负荷下超高效螺旋式厌氧反应器的流态趋于平推流(分散数D/uL0.2,串联级数N→∞);超高负荷下流态趋于全混流(D/uL≥0.2,N→1).反应器内总死区平均值为27.99%,其中,生物死区平均值为6.98%,水力死区平均值为21.01%.水力死区(Vh)与容积水力负荷(L)和容积产气速率(G)之间满足关系式:Vh=0.7603L+0.1627G-4.0620,容积产气速率对水力死区的影响大于容积水力负荷.超高效螺旋式厌氧反应器流态的适宜范围相当于等容多釜串联级数N≤3.01.最后提出了兼顾反应器传质效果和容积效能的控制措施.     

长江输送颗粒态磷的生物可利用性及其环境地球化学意义

模拟不同采样时间长江输送悬浮态颗粒物实验,通过测定藻类增长潜力来讨论颗粒态磷的生物可利用性.结果表明,悬浮物中生物可利用磷(SSBAP)含量在不同采样时间(2001年2月、5月、12月和2002年8月)的平均值分别为(288 3±49 4),(228 2±38 2),(251 6±32 9)和(182 0±8 1)mg·kg-1.不同藻种的SSBAP BAP平均值为:铜绿微囊藻(Microcystisaerugilnosa)54 2%,斜生栅藻(Scendesmusobliquus)60 3%.在4次采样中,通过大通站的BAP浓度均大于水体富营养化的限制值(0 02mg·L-1),说明SSBAP对长江流域、河口及近海区营养盐的贡献是不容忽视的,颗粒态磷是长江河口及近海区富营养化的潜在污染源,它对河口及近海的生态环境造成很大影响.     

桂江主要离子及溶解无机碳的生物地球化学过程

河流水体的化学组成记录了流域内各种自然过程与人类活动的信息.对西江一级支流桂江化学径流的分析结果表明,桂江水体的离子组成主要受碳酸盐岩化学风化过程的控制,CO2是这一过程的主要侵蚀介质;H2SO4对碳酸盐岩的风化影响桂江河水的化学组成.大气沉降、人类活动、碳酸盐岩和硅酸盐岩化学风化对桂江水体贡献的溶解物质分别占总溶解物质的2.7%、6.3%、72.8%和18.2%.河流溶解无机碳(DIC)的稳定同位素组成(δ13CDIC)揭示桂江河水中的DIC明显被浮游植物的光合作用所利用.浮游植物初级生产力对桂江颗粒有机碳(POC)的贡献达22.3%~30.9%,这表明岩石风化来源的DIC经浮游植物的光合作用转化为有机碳,并在迁移过程中部分沉积水体底部,进而形成埋藏有机碳.     

污水土地处理系统构造对水力特性影响研究

在污水土地处理系统的模型反应器中进行流态试验,使用停留时间分布(RTD)分析理论,探索反应器不同构造的水流流态。试验表明,升流式和降流式的反应器流态均接近推流;无因次平均停留时间分别为0.974和0.845。由于在整个水平过水断面上承托层的布水作用及集水层的集水作用,系统采用不同管网布设程度的布水和集水方式对流态的影响不大,体积效率均在90%以上。填料层高度对流态有一定影响,当高度为40 cm时流态最接近推流,水流的轴向扩散系数最小,其值为0.027,属于低扩散程度。     

Co-transport of dissolved organic matter and heavy metals in soils induced by excessive phosphorus applications

To evaluate the e ects of long-term applications of phosphorus fertilizers on mobility of dissolved organic matter (DOM) and heavy metals in agricultural soils, a sandy soil and a loamy soil were spiked with ammonium phosphate at application rates of 0, 25, 50, 100, 250, and 500 mg P per kilogram of soil. A series of 15-cm long soil columns were constructed by packing incubated soils of varying concentrations of P. The soil columns were consecutively leached by simulated rainfalls for six cycles. The contents of water extractable organic carbon in both sandy and loamy soils increased significantly with increasing rates of P applications. Relatively high rates of P applications could induce a marked increase in DOM concentrations in the leachates, the e ects were larger with the sandy soil rather than with the loamy soil. Applications of P changed the partitioning of trace metals in the soil solids and the soil solutions. The increased P application rates also seemed to elevate the leaching of Cu, Cd, and Zn from soils. The concentrations of Cu, Cd, and Zn in the leachates were positively correlated with DOM, probably due to the formation of metal-DOM complexes. In contrast, Pb concentrations in the leachates were negatively correlated with DOM, and decreased with increasing rates of P applications. The boosted leaching of DOM induced by high rates of P applications was probably due to the added phosphate ions competing for adsorption sites in the soil solids with the indigenous DOM.     

太原地区大气氮湿沉降变化特征

为研究太原地区的大气氮湿沉降时空变化规律,于2016年1月～2017年12月采用雨量器对太原市市中、近郊和远郊三地大气氮湿沉降进行了为期2年的监测。得到市中、近郊、远郊的NO₃^--N平均浓度为12.9、18.4、1.3 mg/L,NH₄⁺-N平均浓度分别为3.6、2.3、1.6 mg/L。季节变化上看,NH₄⁺-N浓度值四季相对平均,春夏季稍高,而NO₃^--N浓度变化较大且冬春季浓度值较高。三个采样点大气氮湿沉降量（无机氮）年均沉降量分别为40.0、48.0、14.2 kg/hm²,以近郊的沉降量最高。市中、近郊、远郊的NH₄⁺-N沉降量分别为9.0、5.0、8.2 kg/hm²,占总无机氮湿沉降量的比重分别为22%、11%、57%,NO₃^--N沉降量分别是31.0、43.0、6.0 kg/hm²,占总无机氮湿沉降量的比重分别为78%、89%、43%。从上可知城市降水中主要以NO₃^--N沉降为主,农村则以NH₄⁺-N沉降为主。结合市中、近郊、远郊NH₄⁺-N/NO₃^--N浓度比值分别为0.54、0.30、1.31,充分表明市中和近郊大气氮湿沉降主要来自工业和交通运输源,远郊则来自农业源。另外,市中、近郊月氮湿沉降量与降雨量差异不显著,远郊则达到极显著水平,说明影响市区两点氮湿沉降的因素较为复杂。由以上数据看出市中和近郊氮污染情况比较严重,应根据各自沉降特点予以控制。