磁性藻基炭对铁盐除藻的助凝特性

蓝藻水华严重影响水环境健康和用水安全,化学絮凝法能高效去除水中藻类。该文以铁盐和亚铁盐为混凝剂、磁性藻基炭(MAB)为助凝剂去除水中铜绿微囊藻,确定了铁盐的最优投配比和MAB的最佳投加量,探讨了MAB对铁盐去除水中铜绿微囊藻的助凝效果和机理。结果表明,铁盐最优Fe2+∶OH~-∶Fe~(3+)投配比例为2∶6∶0.3,投药量以[Fe~(2+)]计为1 mmol/L,MAB最佳投加量为30 mg/L。MAB提高了铁盐去除铜绿微囊藻及相关污染物的混凝效果,促进藻细胞与铁盐水解产物作用生成密实性更好的藻絮体沉淀物,并且具备良好磁响应性能的MAB有助于实现藻絮体的外磁场分离。水中藻细胞和MAB在混凝初期主要通过静电吸附的形式与铁盐水解产物Fex(OH)y作用,混凝中后期则主要通过无定形Fe(OH)_3的网捕卷扫作用得以沉淀去除。表征分析表明,混凝过程中铁盐水解产物与藻细胞表面活性官能团发生作用形成了新的表面基团,可推断Fex(OH)y及其高聚合体与铜绿微囊藻的胞外聚合物之间发生了共聚络合反应。     

反硝化生物滤池出水SMP对Cu2+的螯合特性

该文以不同碳源反硝化生物滤池(DNBF)出水可溶性微生物产物(SMP)为对象,研究不同温度和pH条件下SMP对Cu~(2+)的螯合能力。结果表明,SMP螯合Cu~(2+)的过程符合Langmuir、Freundlich和Temkin吸附等温曲线;在温度为35℃和pH为5时,以乙酸钠为碳源的DNBF出水中SMP螯合Cu~(2+)的能力最强,最大吸附量为0.574 g/g。采用冷场发射式扫描电镜、傅里叶红外光谱仪和三维荧光光谱仪等表征SMP,显示SMP与Cu~(2+)作用前后的形貌特征发生了明显变化。SMP与Cu~(2+)发生螯合作用主要依赖于蛋白质、多糖和腐殖质中富含的-COOH、-NH2和-OH等官能团。     

长沙市秋冬季PM2.5及水溶性有机碳污染特征研究

该研究于2017年9月-2018年2月连续采集长沙市大气PM2.5样品,分析了PM2.5样品中水溶性有机碳(WSOC)的浓度变化及其与大气污染物的相关性,对比分析了清洁天和污染天WSOC浓度特征,并基于后向轨迹分析(HYSPLIT)和潜在源贡献因子分析(PSCF)方法探讨了秋冬季WSOC的传输路径及潜在来源贡献。结果表明,秋、冬季WSOC平均浓度分别为6.22、7.00μg/m3,WSOC与相对湿度和风速均呈显著负相关,与温度相关性不明显。WSOC与PM2.5具有显著的相关性(R=0.800),秋季WSOC与CO、O3、NO2、SO2的相关性比冬季更加显著。污染天风速小、相对湿度低,WSOC污染浓度明显高于清洁天。HYSPLIT和PSCF分析结果表明,除本地排放外,WSOC还受来自偏北及偏东方向区域污染源传输的影响。     

洱海河口湿地沉积物对磷的吸附特征及影响因素

为探明洱海入湖河口湿地沉积物对磷的截留效应,采集干、湿季罗时江湿地沉积物,通过吸附动力学、吸附等温线试验并结合吸附模型拟合,分析沉积物对磷吸附快慢和强弱的时空特征,结合沉积物基本理化指标讨论主导吸附机制和影响因素.结果表明:罗时江湿地表层沉积物对磷快吸附阶段的速率常数较慢吸附阶段高1个数量级,最大吸附速率[85.1 mg/（kg·h）]在30 min内达到,吸附速率及磷在颗粒物内部的扩散速率均表现为干季高于湿季;低磷起始浓度下测得沉积物吸附-解吸平衡浓度（EPC₀）为（0.037±0.010）mg/L,相比其他湖泊而言处于中等偏低水平;高磷起始浓度沉积物对磷的最大缓冲容量（MBC）呈干季高于湿季、底层高于表层、湿地内部采样点高于入口和出口的趋势;Dubinin-Radushkevich等温吸附模型计算得到吸附能范围为8.65~12.79 kJ/mol,吸附作用性质为离子交换;沉积物矿物元素Fe、Al的相对含量与吸附特征参数呈显著正相关.研究显示,罗时江湿地沉积物矿物元素Fe、Al的相对含量是该区域沉积物磷吸附动力学和热力学时空差异的主导因素.      

衡水湖湿地水生植物生长对水质的影响

为探究衡水湖水生植物生长腐解对湿地水动力水质影响,调查研究衡水湖大型水生植物优势种芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha latifolia)的生长腐解动力学参数,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型构建了衡水湖水动力-水质-水生植物模型,模拟了2018～2022年衡水湖水生植物生长过程和水质变化,定量分析了植物生长对水体水质变化的时空影响及影响机制,并提出适应植物生长过程的衡水湖水质精细化管理保障措施.结果表明,利用植物生长积累量(以C计)表征植物生长腐解动力学相关参数,植物生长期生长系数和腐解期代谢系数分为0.01d-1,0.05d-1,用于建立衡水湖生态水质模块实现系统模拟研究;有植物生长区较无植物大湖心区在植物生长期对氨氮、总磷浓度降低可达40%～60%,腐解期增加可达60%～80%,且植物对原位及周边500～1000m范围内作用显著;在成熟期(10月)对植物70%茎叶量进行收割,氨氮浓度峰值最大由1.833mg/L降至1.095mg/L,下降率达到40.25%,总磷浓度由0.172mg/L降至0.1...     

苯醌类与苯醌亚胺类在日光/Fenton体系中的光敏性

基于苯酚降解中间产物（苯醌）、酸性甲基橙的目标化合物,研究了苯醌类与苯醌亚胺类在光/Fenton体系中的降解特性,分析了苯醌及酸性甲基橙的光敏特性,测定了光敏剂存在的情况下日光/Fenton和UV/Fenton体系中·OH的产量.结果表明,苯醌类光解,由于其光敏性好,能促进日光体系产生更多的·OH,日光/Fenton法好于UV/Fenton法.苯醌亚胺类降解,浓度较低时,UV/Fenton法好,浓度较高时,日光/Fenton法好,造成这种现象的主要原因是苯醌亚胺类光敏性一般,浓度低时日光体系中·OH的产量少于紫外体系,但苯醌亚胺类降解过程中有苯醌类生成,苯醌类的光敏性比苯醌亚胺类好,苯醌亚胺类浓度越高,其降解产物中苯醌类越多,进而导致日光体系中¹O₂、O₂^-·和·OH的产量多于紫外体系.     

亚热带茶园土壤酸度特征研究——以福建省武夷山市为例

调查测试福建省武夷山市60个茶园6个土类120个土层的土壤酸度指标,分析茶园土壤酸度特征,结果表明:福建省武夷山市茶园0~20cm土层土壤平均pH值为4.52,其中pH < 4.5的重度酸化土壤占总调查样本的55.00%;20~40cm土层土壤平均pH值为4.52,pH < 4.5占53.33%;茶园红壤、紫色土、粗骨土0~20cm、20~40cm土层土壤平均pH值均低于4.5,茶园土壤酸化严重.总体上茶园土壤中交换性Al³⁺的数量和相对比例随交换性酸总量增加而增大,交换性H⁺的相对比例则呈相反的变化特征,交换性Al³⁺占交换性酸的比例为76.67%~98.40%;茶园土壤pH值与交换性酸、H⁺和Al³⁺均呈极显著的负相关关系,相关系数分别为-0.61、-0.46和-0.59.茶园土壤酸碱缓冲性能随着土壤pH值的降低呈现下降趋势;总体上茶园土壤pH值与盐基饱和度呈极显著正相关关系, 土壤pH值与盐基饱和度的正相关主要受到交换性Ca²⁺、Mg²⁺饱和度的制约.但不同土壤类型表现不一,体现了茶园土壤酸度的复杂性、多样性.     

基于Miseq的好氧反硝化菌源水脱氮的种群演变

为了研究好氧反硝化菌源水脱氮过程中水体微生物群落的演变,利用Miseq高通量测序法对投菌和对照两系统水体样本的微生物信息进行统计,并对两组样品进行了优化序列统计,OTU分布统计和分类学分析的基础分析;以及细菌群落结构,PCA,Rank-Abundance,Hcluster,Specaccum和OTU分布的高级分析.结果显示,投加贫营养好氧反硝化菌的源水系统的氮素得到有效去除,脱氮效果明显;层次聚类和主成分分析显示两系统内的群落结构发生变化,投菌系统与对照系统主要表现为变形菌和拟杆菌门;细菌主要门类和水质参数的相关性分析得出,水质指标对两系统群落变化作用明显;与此同时,投菌系统中有关氮循环的细菌有上升的变化过程. Miseq高通量测序研究源水脱氮过程的微生物种群演变可行,为研究原位生物脱氮过程的水体微生物群落演变提供技术支撑.     

流域污染负荷水质响应的时空数值源解析方法研究

以目前广泛应用的环境流体动力学模型EFDC为平台,构建时空数值源解析方法,理论上可以得到任意时刻任意空间点位污染物的来源构成.其原理是考虑水质模型的微分方程,直接对每个污染负荷再微分,从而将原来1个微分方程变为关于每个污染源的微分方程组,然后联立以EFDC的水动力模型求解,得到每个源对每个时空点的贡献.概化的抚仙湖模型作为数值案例用以验证方法.时空数值源解析的结果与传统扰动方法的结果几乎重合,验证了时空数值源解析方法的正确性.另一方面,数值案例中存在34个独立的污染源,扰动法则需要35次模拟,而时空数值源解析方法的结果通过单次模拟就可得到,说明时空数值源解析方法具有明显的计算效率优势.而通过对结果的进一步分析可以发现,时空数值源解析方法可以提供更精确的源贡献的动态描述.