多元竞争体系下的微界面动力学响应机理研究—以细颗粒泥沙吸附多元重金属离子铅、铜和镉为例

研究微界面动力学响应机理能更好地了解动力学扩散模式的内在机制.通过竞争吸附实验,采用微界面作用模式识别多元重金属离子铅、铜和镉在泥沙颗粒上的扩散模式,探究多元重金属离子的液相浓度和吸附速率变化规律,剖析多元竞争体系下的微界面动力学响应机理.结果显示,10 min前,多元竞争体系下离子的液相浓度和吸附速率变化较大,为快速吸附阶段,与扩散速率较大的膜扩散过程对应.10 min后,离子的液相浓度波动变化,吸附速率变化呈“N型”、“倒N型”、“W型”和“倒W型”特征,吸附解吸交替进行,不同竞争体系离子的液相浓度和吸附速率变化不同,进入孔隙的时间存在差异,此阶段为膜扩散和颗粒内扩散并存,不同竞争体系的离子的颗粒内扩散时间不一致.60 min后, 离子的液相浓度较稳定和吸附速率较小,微界面作用趋于稳定,为扩散速率较小的颗粒内扩散阶段.研究结果可为多元竞争体系的微观界面动力学响应机理提供理论支撑.     

滇池沉积物磷负荷估算

采集了滇池100多个沉积物柱样,并借助GIS对滇池作了分区;分段测试每个柱样的全磷(TP)含量及各区代表性柱样的¹³⁷Cs含量,利用¹³⁷Cs定年法确定0～5cm,5～10cm,10～15cm深度区间对应的时段是1986～2003年,1963～1986年,1954～1963年.在此基础上估算滇池不同区域与泥沙沉积量对应的TP沉积通量和总量.结果表明,近50年,全湖TP年均蓄积量为780t,表层15cm沉积物中TP累积量为3.89×104t.沉积物中磷蓄积已成为滇池水体磷的重要内部来源.     

藻源性黑水团环境效应:对水-沉积物界面处Fe、Mn、S循环影响

通过室内静态实验培养装置模拟了蓝藻细胞大量聚集、沉降死亡后对水-沉积物界面处Fe、Mn、S循环的驱动作用.结果表明,藻细胞沉降到沉积物表面50min内,溶解氧就消耗殆尽,形成厌氧、强还原环境,使得界面处大量的铁锰氧化物和硫化物发生厌氧还原.实验进行到第4d沉积物-水界面处Fe2+、Mn2+含量达到峰值,含量分别为4.40mg/L、2.35mg/L;实验结束时Fe2+含量表现下降,浓度仅为3.37mg/L;Mn2+急剧降低,浓度为0.97mg/L.而S2-含量变化则表现为第2d达到最高,含量为0.63mg/L;此后浓度一直降低,实验结束后浓度为0.12mg/L.在实验结束后测定的0～1cm处沉积物的ORP值为-150mV,表明沉积物处于强还原状态.藻体死亡引起的黑水团现象,在驱动沉积物中Fe、Mn、S发生强烈的生物地球化学过程的同时,也将对水体生态环境产生极大的影响.     

夏季海水养殖区大型网箱内外沉降颗粒物通量

通过模拟实验,研究了爱伦湾抗风浪网箱沉降颗粒物(SPM)的通量,估算了12h内SPM中无机氮(IN)、(无机磷)IP的释放速度.结果表明,由于投饵不当,残饵和粪便大量产生,严重影响水域生源要素的生物地球化学行为.SPM通量、POC、TN、TP的通量均为网箱内大于网箱外.SPM的C/N为21.6～69.2,说明在浅海区沉降过程中,N的分解较快,爱伦湾是低生产力水域.N/P为0.54～0.99,颗粒物中氮缺乏.短期内,SPM都释放IN、IP. SPM对NH4+-N有一定的吸附特性,SPM中POC 71%～76%被释放,TP 88%～97%被释放,TN的吸附率为44%～94%.     

N、P通过大气干湿沉降方式向大亚湾输入量研究

首次在大亚湾设置了一个大气干、湿沉降监测站点进行采样,主要分析估算各营养物质通过大气干、湿沉降的通量,初步探讨N、P的沉降对大亚湾的影响,并与营养盐随河流输入的方式进行比较.结果表明,大亚湾的干、湿沉降都是以N为主,N沉降主要集中在春夏两季(3～8月),P的沉降较为平稳,只有6月和9月稍高;湿沉降是大气沉降的主要方式;...     

滇中典型工矿业城市大气干湿沉降重金属等元素特征及健康风险评价

为研究滇中地区典型工矿业城市大气干湿沉降元素特征及健康风险,选择安宁市2019年6月至2020年7月间采集的大气干湿沉降物为研究对象,分别测定了干、湿沉降中TN、F、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、P、As和Hg这11个指标含量,计算了大气年沉降通量,并采用暴露风险模型评估了其对人体健康风险.结果表明：1大气干沉降物中除Cr、Ni和As,元素F、Cu、Zn、Cd、Pb和Hg的含量平均值显著高于安宁市表层土壤元素含量,其分别为5.82、3.00、28.27、57.53、2.83和1.08倍;湿沉降物中F和TN平均含量超过地表水Ⅴ类水标准值;2 TN年沉降通量最高,8种重金属元素的年沉降通量从小到大依次为：Hg-6,不存在致癌性风险或风险较小.因此需加强对区内工矿企业大气重金属排放的严格管控.     

红壤丘陵区晚稻生长期间CO2的排放与固定规律

采用静态箱法对红壤丘陵区稻田生态系统CO2排放与固定进行定位观测.结果表明,晚稻生长期间稻田生态系统CO2通量的日变化随天气条件(晴天、雨天、阴天)的变化而变化,CO2日净固定量在晚稻生长期间波动性很大,最高达10.35 g·m-2·d-1,在晚稻成熟期表现为CO2负固定,为-0.92 g·m-2·d-1;整个晚稻生育期,稻田生态系统CO2累积排放量和土壤呼吸CO2排放量分别为20.4和6.3 t·hm-2,稻田生态系统CO2累积排放量与水稻生物量之间存在极显著幂函数关系.在整个晚稻生育期,稻田生态系统从大气中吸收碳量为3.85 ～4.00 t·hm-2.     

中空纤维微滤膜污染及阻力分析

选用0.1μm的PVDF中空纤维内压式微滤膜组件,在死端微滤工况下,研究了酵母(平均粒径5.3 μm)和高岭土(平均粒径0.7μm)体系在浓度和压力变化时的污染机理及过滤阻力、膜渗透通量的变化规律性.通过恒压堵塞定律积分式的具体形式与实验数据的拟合及根据堵塞过滤定律计算的结果都表明:死端微滤时,酵母体系和高岭土体系均符合滤饼过滤机理.     

中空纤维微滤膜污染及阻力分析

选用0．1μm的PVDF中空纤维内压式微滤膜组件，在死端微滤工况下，研究了酵母（平均粒径5．3μm）和高岭土（平均粒径0．7μm）体系在浓度和压力变化时的污染机理及过滤阻力、膜渗透通量的变化规律性。通过恒压堵塞定律积分式的具体形式与实验数据的拟合及根据堵塞过滤定律计算的结果都表明：死端微滤时，酵母体系和高岭土体系均符合滤饼过滤机理。     

粘土矿物与重金属界面反应的研究进展

介绍了3种粘土吸附剂：蒙脱石、高岭石和伊利石对重金属的吸附、脱附等界面反应机理，以及粘土矿物对重金属的选择性及对吸附的影响因素。另外，还探讨了为提高其吸附性能而进行的改性方法。