湖泊污染物入湖通量的研究进展

我国湖泊富营养化状况十分严重,湖泊污染物入湖通量的研究可为营养盐入湖总量控制管理提供基础数据。针对入湖河流、大气湿沉降以及农业非点源污染这几个湖泊氮磷等营养物质的主要来源,综述了相关污染物通量研究的现状,并提出了目前研究中存在的问题,还对污染物通量研究发展趋势进行了展望。     

香溪河沉积物、间隙水的磷分布特征及释放通量估算

采集香溪河沿程5个样点不同季节、不同深度的沉积物,用Hedley分级方法分析磷形态及垂向变化特征,同时研究上覆水和间隙水理化性质对沉积物中磷释放的影响.香溪河上覆水及间隙水pH值范围为4.72~8.55,夏季呈弱酸性,秋季、冬季及次年春季pH值呈弱碱性;沉积物处于较强还原性环境;上覆水及间隙水总磷质量浓度(TP)年变化范围为0.02~0.48mg·L~(-1),沉积物TP含量为0.48~1.45 g·kg~(-1);沉积物中磷形态的含量为HCl-P(HCl提取态)Res-P(残余磷)NaOH-P(NaOH提取态磷)NaHCO_3-P(NaHCO_3提取态磷)H_2O-P(水提取态磷).沉积物-上覆水体交界面还原性环境有利于沉积物中磷向上覆水中释放;春季水体的弱碱性、夏季的弱酸性有利于沉积物向上覆水释磷,从而增加了上覆水体富营养化的风险;间隙水TP与沉积物TP含量密切相关;5个样点中有4个样点的PO_4~(3-)-P由间隙水向上覆水扩散,释放通量为0.01~0.04mg·(m~2·d)~(-1).沉积物是底层水体营养盐的重要来源.     

砷酸盐在针铁矿上的界面作用过程及磷酸盐竞争吸附影响的试验和模拟研究

利用铁矿物吸附修复高砷地下水是环境领域的研究热点。通过试验和模拟对砷酸盐在针铁矿上的界面作用过程及磷酸盐的竞争吸附影响进行了研究。结果表明:砷酸盐和磷酸盐的吸附效果随pH值的增加而下降,在pH值大于针铁矿零点电位时,砷酸盐和磷酸盐的吸附效果随离子强度的增加而增加;砷酸盐在铁氧化物上的结合能力要强于磷酸盐,砷酸盐在针铁矿上的吸附形态主要以去质子化单核单齿的内层络合物FeAsO2-4为主。最后,利用红外数据对砷酸盐的吸附机理进行了验证。     

纳米Fe3 O4-H2 O2 非均相Fenton反应催化氧化邻苯二酚

由四氧化三铁(Fe3O4)-过氧化氢(H2O2)构成的非均相Fenton体系主要利用H2O2分解产生的羟基自由基氧化去除难降解有机污染物.研究了邻苯二酚在纳米Fe3O4-H2O2构成的非均相Fenton体系中的催化氧化特征,同时对实验室制备的纳米级Fe3O4和商品微米级Fe3O4两种催化剂的催化活性进行比较,并考察了H2O2初始浓度对邻苯二酚的催化氧化的影响.结果表明,自制纳米Fe3O4-H2O2体系较商品Fe3O4-H2O2体系,能更快速地去除溶液中的邻苯二酚和总有机碳(TOC),邻苯二酚的去除率接近100%,同时能迅速催化H2O2分解.邻苯二酚的催化氧化反应遵循准一级反应动力学方程,H2O2的分解反应能用三级反应动力学方程较好拟合.此外,反应过程中铁释放低于0.3 mg.L-1,不足以启动均相Fenton反应,反应机制为由界面反应控制的非均相反应机制.     

两性离子在聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面接枝改性的研究

为增强膜的亲水性,提高抗污染能力,采用原子转移自由基反应(ATRP),将甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)接枝到聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面;再以硝酸铈铵(CAN)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,通过自由基聚合反应将两性离子单体3-(甲基丙烯酰胺基)丙基-二甲基(3-硫代丙基)氢氧化铵内盐(MPDSAH)成功接枝到膜表面.采用全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)以及接触角测定仪分析了改性前后膜表面性质及结构形态变化.随接枝时间的增加,接枝密度(GD)逐渐升高,膜孔径变小,孔隙率降低,但同时膜表面亲水性明显增强.通过牛血清蛋白(BSA)吸附及过滤实验,检验PVDF膜改性前后的抗污染性能.随着GD的增加,在高浓度BSA溶液中膜表面吸附量明显减少.当GD为288.340μg·cm-2时,膜表面接触角(CA)降低最多,由原膜的77.2°降至41.7°,且在5 s内降为0,通量恢复率高达94.961%.因此,最佳接枝时间为2 h,此时接枝密度288.340μg·cm-2则是最佳接枝密度.     

渤海沉积物中磷的分布与埋藏通量

对渤海27个站位的表层沉积物和25个站位的柱状沉积物中总磷(TP)、无机磷(IP)及有机磷(OP)的含量及其分布特征进行了研究.结果表明,渤海表层沉积物总磷含量的变化范围为10.83～20.27 μmol·g-1,IP是表层沉积物中磷的主要存在形式,平均占TP的81％,柱状沉积物中无机磷同样占绝对优势.沉积物中总磷与无机磷的垂直分布具有由较深层向浅层增加的趋势,有机磷含量也随着深度的增加而减小,一般是上部变化较大、下部变化较小.渤海沉积物中总磷及无机磷在黄河口及莱州湾附近海域含量最高,渤海西部也有较高含量,中部次之,东部及海峡沉积物中磷含量最低;沉积物中有机磷在渤海西北部、渤海湾及辽东湾口附近含量较高影响渤海沉积物中磷含量的主要因素有陆源输入与水动力条件渤海磷的埋藏通量和埋藏效率都具有明显的区域性,研究发现,磷的埋藏通量与沉积速率的相关性显著(r=0.897,p＜0.01),而磷的埋藏效率沿岸高,并向外海逐渐降低通过对比1998年与2008年渤海中南部的表层沉积物磷含量数据,发现2008年沉积物中总磷、有机磷含量高于1998年,说明随着社会经济的发展和人类活动的加剧,渤海水体富营养化程度愈加严重.     

江苏西部湖泊沉积物营养盐赋存形态和释放潜力差异性分析

为了探索湖泊沉积物对上覆水中氮磷营养盐特别是磷(P)浓度的影响,研究了江苏西部10个湖泊沉积物P形态、吸附解吸作用和间隙水、上覆水之间扩散通量.对P形态的分级提取研究表明,各湖泊沉积物中P以无机磷为主,无机磷中生物可利用P占总磷(TP)比例较低.与苏北西部湖泊相比,苏南西部湖泊沉积物中Fe-P含量相对较高.江苏西部湖泊沉积物中氮主要以NH4+-N扩散为主,且大部分湖泊氨由上覆水向沉积物扩散,而洪泽湖、石臼湖和玄武湖NO3--N由沉积物向上覆水扩散.偏酸(pH<4)和偏碱(pH>10)条件下均有利于湖泊沉积物P的释放,除玄武湖外,其他湖泊在偏碱条件下P的释放量大于偏酸条件.沉积物对P吸附量随着温度的升高而增大,通过修正的Langmuir方程对湖泊沉积物磷吸附等温线进行拟合得到最大吸附量(Qm)、Langmuir吸附常数(k)与原有吸附态P(QNAP)参数,结果显示洪泽湖和玄武湖沉积物对P的最大吸附量较小,较易发生内源P释放.     

植物调节湿地CO2和CH4排放对淹水增强的响应

在闽江河口鳝鱼滩潮汐沼泽湿地设置有植物与无植物2种中宇宙,每种中宇宙设置对照(CK)、CK-20cm、CK-40cm 3种高程处理,以此模拟研究淹水增强对有无植物2 种中宇宙的CO₂和CH₄排放通量的影响.结果表明,淹水增强未显著改变植物的总生物量和植物株高,但增加植物地下生物量,减少植物地上生物量.在有植物中宇宙中,土壤氧化还原电位(ORP)和溶解性有机碳(DOC)浓度随着淹水增强而增加.在无植物中宇宙中,DOC浓度也随着淹水增强而增加,但土壤ORP随淹水增强变化不显著.与CK相比,在CK-20cm和CK-40cm 2种高程处理中,有植物中宇宙中CO₂排放通量分别增加43%和61%,而CH₄排放通量则分别增加66%和84%.在无植物中宇宙中,CO₂和CH₄的排放通量随着淹水增强无显著变化.未来海平面上升50~100a内,有植被的潮汐沼泽湿地综合增温潜势会增加,土壤有机碳储量会显著下降;无植被的潮汐沼泽湿地综合增温潜势将下降,土壤有机碳储量不会显著改变.     

射流式空气净化技术的实验研究

射流作为一种流体运动的特殊现象,其独特的界面和湍流接触性能可使传热和传质速率相比传统技术得到极大提高.将其应用于特定条件的空气净化(简称AJF),可产生一些传统技术不能达到的效果.利用频闪高速摄影技术对气-液两相射流的气速、液速特性进行研究,探讨了其相互作用,与传质及传热的关系,以及对空气中颗粒物、挥发性污染物净化性能的影响,重点研究和讨论了利用AJF方法对于油烟的净化效果.另外将对AJF空气净化技术从原理、技术路线、实验和应用等方面分别予以阐述.     

重庆南山表层岩溶泉与地下河三氮运移及氮通量估算

岩溶区特殊的地质构造使地下水系统存在多重水流.为研究三氮在表层岩溶带水流和地下河水流中的特征和运移方式,选取城市化进程中的重庆南山老龙洞地下河流域表层岩溶泉和地下河按月采样,分析水化学特征,结合SPSS的相关性分析,认为两种水流三氮特征差异很大.表层岩溶泉三氮质量浓度月变化小,受降水、污水影响较小,NO_3~--NNH_4~+-N;地下河水三氮质量浓度月变化大,受降水、污水影响较大,旱季NH_4~+-NNO_3~--N,雨季NO_3~--NNH_4~+-N.表层岩溶泉DIN主要来源于与农业活动有关的非点源污染,在土壤、表层岩溶带中经氨化、吸附、硝化作用等过程以扩散流形式运移至出露地表.地下河DIN随管道流、扩散流运移,并以管道流为主.DIN全年有点源的工业、生活污染物经落水洞、裂隙、溶隙进入.雨季同时存在占更大比例的非点源污染物,或由降雨产生的表面坡流、壤中流、表层岩溶带水流经落水洞进入,或经深裂隙、溶隙下渗进入,硝化作用明显.流域DIN输出通量为56.05 kg·(hm~2·a)~(-1),其中NH_4~+-N、NO_3~--N分别占46.03%、52.51%;根据径流分割法估算出点源污染、非点源污染的贡献率分别为25.08%、74.92%.