新型膜-生物反应器中膜丝长度对临界通量的影响

为了优化膜-生物反应器中的膜组件长度,考察了4组不同长度膜组件(膜丝长度为0.2、0.4、0.6、0.7m)在不同曝气量下的临界通量区.试验结果发现,曝气强度相同时,膜丝长度为0.4m膜组件的临界通量区高于膜丝长度为0.2m、0.6m和0.7m的膜组件,说明膜丝长度存在最优值;膜组件中膜丝长度相同时,曝气强度越大临界通量区越高.膜丝(膜组件)长度对临界通量产生影响主要体现在2方面:一是膜丝长度的变化会改变膜丝上局部通量的非均匀分布状况;二是曝气气泡对不同长度膜丝的冲刷作用不同.应用局部通量分布方程模拟了清洁膜丝上局部通量的分布状况;结果表明,膜丝长度越长,沿膜丝长度方向的局部通量分布越不均匀,则膜组件的临界通量越小.从曝气气泡对膜丝的冲刷作用看,相同曝气量下膜组件(即膜丝)长度越长,形成的气泡越大,在大气泡的作用下膜丝更易于摇摆和震动以达到减轻膜表面污染物沉积的效果,即可能达到的临界通量越大.因此,对于减轻膜污染而言,即得到最高的临界通量区,膜丝(膜组件)长度存在最优值.     

甑皮岩洞穴遗址地下水的水-气界面H2S气体的产生机理

桂林甑皮岩洞穴遗址是我国新石器时代洞穴遗址的典型代表。污染物进入到以裂隙介质为主地下水所形成的还原环境后,其性质可能会改变从而侵蚀遗址文化层。本文通过采集地下水水-气界面的H₂S和CH₄气体,结合硫酸盐的硫同位素δ³⁴S-SO₄^2-、溶解有机碳（DOC）、化学需氧量（COD）、硫酸盐还原菌（SRB）等指标,研究遗址地下水水-气界面侵蚀性气体H₂S的产生机理。结果表明：甑皮岩水体SO₄^2-浓度范围为0.57~131.00 mg/L,其空间分布不均匀,来源主要受到大气降水、硫化物矿物的氧化及微生物硫酸盐还原的影响;丰富的有机质为硫酸盐还原提供能量,DOC与COD浓度存在空间差异,高值均位于人类活动强烈的径流上游区;SRB普遍参与硫酸盐还原作用,气温、降水和有机质决定SRB数量在时空上表现为雨季 > 旱季、地表水 > 地下水;气温较高促进H₂S的形成,SRB与环境的还原程度均影响H₂S和CH₄浓度。H₂S性质不稳定易氧化为硫酸,若继续聚集将加剧遗址的化学侵蚀。建议增加污染物的运移和反应产物的监测,关注遗址的保存环境。     

芜湖市沉积物-水体PAHs扩散行为研究

为研究芜湖市不同功能区景观水体多环芳烃（PAHs）在沉积相-水相之间的扩散行为,于2017年2月选择芜湖市25处景观水体采集沉积物和水样品,对美国环保署（EPA）列为优先控制污染物的16种PAHs进行检测,运用逸度方法、响应系数进行分析.分别考虑有机碳（OC）、BC_CTO（化学热氧化法测定的黑碳）和BC_Cr（湿化学氧化法测定的黑碳）在不同浓度（实测值、最低值、平均值、最大值）情况下对PAHs在沉积相-水相间扩散的影响.结果表明,中低环（2~4环）PAHs表现出向水相扩散,沉积物作为PAHs的二次污染源,高环（5~6环）PAHs表现出向沉积相扩散,沉积物作为PAHs的汇;随着OC和黑碳（BC）含量的增加,PAHs倾向于向沉积相扩散,且倾向程度是BC_Cr > BC_CTO > OC,表明BC在PAHs的沉积物-水扩散过程中起重要的作用.响应系数结果表明中低环PAHs的逸度分数（ff）对OC、BC_CTO和BC_Cr浓度变化的敏感度较弱,高环PAHs的ff对OC、BC_CTO和BC_Cr浓度变化的敏感度较强,且敏感度强弱依次是BC_Cr > BC_CTO > OC.沉积相-水体的扩散过程研究揭示了PAHs在水环境中迁移扩散的重要机理,可为环境污染的科学治理提供依据.     

春季东海挥发性有机硫化物(VSCs)分布的研究

于2017年3~4月首次对东海表层海水及大气中3种主要挥发性有机硫化物（VSCs）即羰基硫（COS）、二甲基硫（DMS）、二硫化碳（CS₂）的浓度分布进行观测,研究了海水中3种主要VSCs的相关性,并估算了3种VSCs的海-气通量.结果表明,东海表层海水COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为（1.0±0.4）、（6.8±6.8）和（0.6±0.4）nmol/L,总体来看东海表层水中3种VSCs呈现出近岸高、远海低的分布趋势.相关性分析表明DMS与Chl-a存在显著相关性,表明浮游植物生物量是影响东海海水中DMS分布的主要因素;同时DMS与CS₂存在着显著的相关性,表明这2种物质的来源有着一定的共性.大气中COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为：（294.7±158.8）、（22.7±18.0）和（108.8±88.1）×10^-12,分布呈现出近岸高,远海低的趋势,主要受到人为活动等陆源输入的影响.此外春季东海COS、DMS和CS₂的海-气通量平均值分别为（4.0±3.4）、（25.8±33.8）和（2.6±2.9）μmol/（m²⋅d）,表明春季东海是大气中3种VSCs重要的源.     

太湖藻型湖区CH4、CO2排放特征及其影响因素分析

为明确太湖藻型湖区温室气体CH_4、CO_2排放特征及其影响因素,本研究利用便携式温室气体分析仪改进的静态箱法,对太湖梅梁湾春、夏季的CH_4、CO_2通量进行观测,并分析其影响要素.主要结果为:观测地点春、夏季CH_4、CO_2通量具有明显日变化动态.春季,CH_4通量白天大于夜间,夏季夜间大于白天;春、夏季,CO_2吸收通量均白天大于夜间.梅梁湾藻型湖区春、夏季为CH_4源,且CH_4释放通量在夏季明显高于春季,春、夏季的平均通量分别为4.047 nmol·(m~2·s)~(-1)和40.779 nmol·(m~2·s)~(-1);该区域春、夏季为CO_2汇,且春季CO_2吸收大于夏季,春、夏季的平均通量分别为-0.160μmol·(m~2·s)~(-1)和-0.033μmol·(m~2·s)~(-1).在小时尺度上,CH_4释放通量与气温和水温呈显著正相关(r=0.20,P0.01;r=0.34,P0.01),当风速6 m·s-1时,与风速呈显著正相关(r=0.71,P0.01);CO_2吸收通量与气温和风速呈显著正相关(r=0.14,P0.01;r=0.33,P0.05),与气压和太阳辐射呈显著负相关(r=-0.41,P0.01;r=-0.35,P0.01);CO_2释放通量与风速呈显著正相关(r=0.40,P0.05),与太阳辐射呈显著负相关(r=-0.35,P0.01).在日尺度上,CH_4释放通量与水温和气温呈显著正相关(r=0.83,P0.01;r=0.78,P0.01).     

夏季青岛大气粗细粒子中微量元素的浓度、溶解度及干沉降通量

利用2016年6~7月在青岛采集的PM_(2.5)和总悬浮颗粒物(TSP)样品,分析其中12种微量元素总态和溶解态浓度,讨论了微量元素在粗、细粒子中的浓度及溶解度的分布特征,并估算了微量元素的沉降通量.结果表明,青岛气溶胶中地壳元素Al、Fe、Sr、Mn、Ba总态浓度的55%~60%集中在粗粒子中,人为元素Cr、Ni、V、Zn、Pb、As、Cd的65%~85%集中在细粒子中.但无论是地壳元素还是人为元素其溶解态浓度均主要分布在细粒子中,Al、Fe、Mn、Ba在细粒子中的占比为50%~80%,Cr、Ni、V、Zn、Pb、As、Cd的为70%~90%.微量元素溶解度在细粒子中的高于粗粒子中的,细粒子中微量元素的溶解态浓度与酸组分呈显著正相关,溶解度与p H呈显著负相关,表明酸化作用可能是影响细粒子中微量元素溶解度的主控因子.不同微量元素的总沉降通量中溶解态部分的贡献不同,Al和Fe溶解态部分的贡献仅为1%~2%,Sr、Ba、Cr、Pb的约为30%~40%,Mn、Ni、V、Zn、As、Cd的约为50%~60%.大气沉降的溶解态Fe可支持(194±150)mg·(m2·d)-1浮游植物碳的生产,对黄海初级生产力的贡献约为10%.     

盐度对长江河口芦苇湿地甲烷排放的影响

盐度对河口湿地甲烷气体的产生与排放影响重大。为揭示海水入侵对河口湿地CH₄排放的影响,利用静态密闭箱—气相色谱法在2016年4～10月期间对崇明东滩芦苇群落CH₄气体的排放通量进行测定。结果表明:CH₄排放总体表现出春夏季较高,秋冬季较低的季节变化规律;排放通量在0.19～7.68 mg/（m2·h）间波动,4～10月这半年内平均排放通量为3.41 mg/（m2·h）。在一定范围内,较高的盐度抑制CH₄的产生与排放,较低的盐度不足以对CH₄产生抑制作用,甚至会促进CH₄的产生;在高盐环境下,CH₄排放通量与盐度呈现出显著的对数负相关关系。在芦苇群落生长旺盛的初期（4～6月）,CH₄排放通量与温度、光照呈现正相关关系;而在芦苇生长后期（7～10月）则呈现负相关关系。     

三峡库区消落带沉积物-水界面汞的扩散特征

通过模拟实验研究了三峡库区消落带沉积物-水界面汞及甲基汞的扩散。结果表明,三峡库区消落带浅水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.41%±0.29%,深水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.74%±0.52%。深水沉积物比浅水沉积物具有更高的甲基汞产率。随着淹水时间的延长,沉积物中甲基汞的含量呈指数增长。沉积物中的甲基汞生成动力学方程符合零级反应方程。沉积物中无机汞的扩散以Freundlich修正式拟合效果最好,相对好氧的环境更有利于沉积物中无机汞的释放。相应地,甲基汞的扩散以抛物线扩散方程拟合效果最好,黑暗厌氧的环境更有利于沉积物中甲基汞的释放。三峡库区消落带沉积物-水界面无机汞的扩散通量为154.65±47.12~160.23±56.19 ng/(m~2·d),甲基汞扩散通量为7.61±3.39~7.79±4.56 ng/(m~2·d)。随着淹水时间的增加,孔隙水无机汞及甲基汞向上覆水体的释放通量均表现为先增加后减小的趋势。沉积物中的甲基汞对上覆水体甲基汞含量的贡献率为1.5%~14.3%,释放量为0.28~0.85 kg/a。而沉积物中的汞对上覆水体汞含量的贡献率为0.20%~1.70%,释放量为5.64~17.55 kg/a。     

水合二氧化锰界面特性及其除污染效能

研究了水合二氧化锰(δMnO2)的界面特性及其吸附性能.考察了δMnO2的比表面积、粒径分布、表面官能团及ζ电位;探讨了δMnO2对水中亚砷酸盐及腐殖酸的吸附去除效能.结果表明:δMnO2的比表面积为117.4m2·g-1,体积平均粒径为0.11μm;δMnO2表面具有丰富的表面羟基(Mn-OH);随着pH值由1.9升高至10.7,δMnO2的ζ电位由 22.7mV降低至53.5mV,其零电荷点在pH3.0附近.δMnO2对亚砷酸盐(As(III))及腐殖酸(HA)均表现出优良的吸附去除效能,其单位δMnO2质量的最大吸附量分别为137μgAs(III)·mg-1δMnO2和1.01mgTOC·mg-1δMnO2.亚砷酸盐与腐殖酸共存时,腐殖酸的存在使得亚砷酸盐的去除率下降10%—28%;而亚砷酸盐对腐殖酸的去除无明显影响.