高效稳定的单一汞同位素大气发生系统

汞在大气-植被-土壤界面间的迁移转化一直是近年来研究的热点,稳定汞同位素添加技术为这一科学问题的研究提供了新的手段,而如何产生低浓度、稳定、连续且经济可行的单一汞同位素大气(xxx Hg0)是试验研究的难点与关键。本试验旨在设计、创建微环境单一汞同位素富集大气的发生系统,该系统不仅具有低成本,可以连续产生低浓度、稳定性强、可控性高、利用效率高的同位素汞蒸气(xxx Hg0)特性,还兼有轻便灵巧、安装便捷、可移动性强和适用范围广等特点。     

纳米TiO2吸附HgCl2水溶液中Hg(Ⅱ)

通过室内模拟实验研究了3种不同粒径TiO_2添加量、溶液pH、吸附时间及初始Hg~(2+)浓度等因素对模拟废水中Hg(Ⅱ)吸附效果的影响.由单因素研究可知最优条件为:5 nm TiO_2和100 nm TiO_2添加量分别为7.5 g·L~(-1)和2.0 g·L~(-1),其它条件相同,溶液pH为8.0,初始Hg~(2+)浓度均为15 mg·L~(-1),吸附5 min,汞的去除率分别为99.5%和99.3%;25 nm TiO_2添加量为10 g·L~(-1),溶液pH为8.0,初始Hg~(2+)浓度为15 mg·L~(-1),吸附60 min时,汞的去除率为62.8%.3种粒径TiO_2吸附Hg(Ⅱ)强弱顺序为:100 nm TiO_25 nm TiO_225 nm TiO_2.分两次量吸附结果表明,5nm TiO_2分量吸附效果明显优于单独吸附效果;100 nm TiO_2的分量吸附与单独吸附差异不大.正交试验结果表明,影响Hg(Ⅱ)去除率的因素排序为:溶液pH初始Hg~(2+)浓度吸附时间TiO_2添加量.最优实验方案为:溶液pH=8.0,100 nm TiO_2添加量为2.0 g·L~(-1),初始Hg~(2+)浓度为25 mg·L~(-1),吸附10 min.在此实验条件下,Hg(Ⅱ)去除率为99.9%,吸附后溶液中Hg(Ⅱ)平衡浓度为0.033 mg·L~(-1)0.05mg·L~(-1),低于目前企业规定的水污染物中汞的排放限值,Hg(Ⅱ)的最大吸附量为26.95 mg·g~(-1).吸附等温线符合Langmuir等温方程,说明100 nm TiO_2对Hg(Ⅱ)的吸附是典型的单分子层吸附.     

乙酰甲胺磷和汞单一及复合污染对黄瓜发芽及幼苗生长的影响

有机磷农药和重金属是目前我国土壤中较常见的污染物。本文以黄瓜种子为供试作物,研究了重金属汞与农药乙酰甲胺磷单一污染及复合污染对其发芽率以及幼苗生长的毒害效应。结果表明,Hg2+与乙酰甲胺磷单一污染及复合污染对黄瓜种子的发芽率、芽长和根伸长的生态毒性敏感程度依次为:根伸长>芽长>发芽率,Hg2+与乙酰甲胺磷单一污染及复合污染对黄瓜幼苗的毒害效应均较明显。复合污染对黄瓜种子发芽指标和幼苗生长的抑制效应表现为协同作用,其结果是复合污染的整体生态毒性效应增强。研究结果为进一步研究农药和重金属复合污染的生态毒性提供基础资料。     

湿法脱硫工艺对烟气中二价汞吸收特性的模拟研究

利用湿法脱硫模拟实验装置,研究脱硫剂(CaO)、有机硫化物(TMT-15)以及不同实验因素(包括SO32-的浓度、反应温度、初始pH值、曝气条件中的O2浓度、初始Hg2+浓度以及Cl-的浓度)对溶液中Hg2+还原过程的影响。研究表明:CaO会抑制Hg2+向Hg0的还原转化,当CaO的加入量从0.3%增至0.7%时,Hg0的释放率会由51.6%降至19.9%;TMT-15对于Hg2+的还原具有明显的影响,TMT-15加入量从0增至0.06 mg/L时,Hg0的释放率可降低10倍左右;溶液中SO32-的浓度是Hg2+还原反应的主要影响因素之一,SO32-浓度的增加会明显促进Hg2+的还原;此外,温度和初始Hg2+的增加对Hg2+的还原亦具有促进作用,而初始pH值、O2百分含量以及Cl-浓度则对Hg2+的还原具有抑制作用。     

缓控释肥侧深施对稻田氨挥发排放的控制效果

以减少氨挥发损失为目的,以无机化肥分次施用为对照,选用树脂包膜尿素(RCU)、硫包衣尿素(SCU)和掺混控释肥(RBB)3种不同类型缓控释肥料,采用一次性施肥(B)和一基一穗(BF)2种施肥方式,研究了插秧施肥一体化条件下不同类型缓控释肥侧深施及施用方式对稻田田面水氮浓度及氨挥发损失的影响.结果表明,除SCU处理基肥期田面水总氮和铵态氮质量浓度均高于常规分次施肥处理CN,RCU和RBB处理均低于CN处理.不同缓控释肥料稻田氨挥发损失差异较大,损失量占施肥量的3.84%~28.17%.与CN处理相比,不同类型缓控释肥料均有减少稻田氨挥发损失的效应,处理间氨挥发损失量表现为:CN、B-SCUBF-SCU、BF-RBB、BF-RCU、B-RBB、B-RCU.一次性基施下,B-SCU处理的氨挥发总量显著高于B-RCU和B-RBB处理,一基一穗下3种处理间氨挥发总量差异不显著.不同肥料在2种施肥方式下氨挥发损失量差异不显著,但表现不一致.BF-SCU处理的氨挥发损失量低于B-SCU处理,BF-RCU和BF-RBB处理的氨挥发损失量分别高于B-RCU和B-RBB处理.阶段氨挥发损失来看,施用SCU处理的基肥-蘖肥(7.54%)和蘖肥-穗肥阶段(16.04%)的损失较高,RBB处理的基肥-蘖肥阶段氨挥发损失(2.91%)明显增加,而RCU处理的穗肥后阶段(2.75%)是氨挥发损失的集中时期.追施穗肥尿素增加了穗肥后阶段的氨挥发排放损失,穗肥后阶段氨挥发量与田面水铵态氮质量浓度在不同类型肥料间无明显相关关系.     

水稻对气态单质汞的吸收与挥发

湿地是汞的重要富集场所,其还原性底质会促进气态单质汞的产生.湿地植物已进化出一系列适应淹水环境的生态特征,其中发达的通气组织可以从大气向根部输送氧气满足根系的呼吸作用.以水稻这一典型的湿地植物为例,研究其根系及通气组织是否也能成为根际气态汞向大气运输的通道,并探究其过程和影响因素.通过设计密闭分室培养装置将水稻根部与地上部分隔开,对水稻根部进行汞蒸气暴露,并通过气体吸收剂吸收由叶片挥发出的气态汞.结果表明,水稻可以从根系吸收气态单质汞并向地上组织迁移,其中根系的汞含量与水稻根孔隙度呈显著负相关,并呈二次拟合(R=0.8309,P0.01);而水稻地上部汞迁移量与水稻根表面积和根体积均呈线性正相关(R=0.896,P0.01;R=0.871,P0.01).由根系吸收的汞最终可通过水稻叶片挥发进入大气,叶片汞的挥发量随着叶片面积的增加呈线性增加(R=0.897,P0.01),单位叶面积汞挥发量与水稻蒸腾作用强度呈线性显著正相关(R=0.73,P0.01).证明了水稻根系不仅能吸收气态单质汞,并且能将汞从根部转运到地上部,再通过叶片的气孔释放到空气中.为进一步揭示湿地生态系统中汞的迁移及调控机制提供了科学依据.     

不同地表条件下生物炭对土壤氨挥发的影响

为了探究生物炭对不同地表条件下土壤氨挥发的作用及其效应,通过田间小区试验的方法,探讨生物炭与作物种植覆盖双重影响下,土壤氨的产生、土壤铵态氮含量、土壤脲酶活性的响应性变化.试验设置了6个处理,分别为CK+(未施生物炭+种植作物)、BC0.5+[施用生物炭0.5 kg·(m~2·a)~(-1)+种植作物]、BC4.5+[施用生物炭4.5 kg·(m~2·a)~(-1)+种植作物]、CK-(未施生物炭+裸地)、BC0.5-[施用生物炭0.5 kg·(m~2·a)~(-1)+裸地]、BC4.5-[施用生物炭4.5 kg·(m~2·a)~(-1)+裸地].结果表明在作物种植条件下,相对于CK+处理,BC4.5+、BC0.5+处理的土壤氨挥发随时间呈现先增加(前4 d内)后显著下降的态势,降幅分别为9.95%~61.80%、7.97%~50.52%(P0.05);但同期裸地条件下的BC4.5-、BC0.5-处理的土壤氨挥发较CK-处理则增加了40.02%~93.15%、28.09%~57.45%(P0.05).在等量生物炭施用条件下,作物种植土壤的氨挥发量明显低于裸地土壤,BC4.5+、BC0.5+较BC4.5-、BC0.5-处理分别降低了27.10%~92.10%、13.17%~83.45%(P0.05),但是CK+与CK-处理间的土壤氨挥发量差异不显著.上述结果说明作物种植覆盖地表对生物炭介导的土壤氨挥发具有一定的抑制效应.作物种植条件下,BC4.5+、BC0.5+处理较CK+处理的土壤铵态氮和脲酶含量的最大增幅依次为69.25%、72.73%和93.61%、90.56%(P0.05),但同期土壤氨挥发降低;而裸地条件下,BC4.5-、BC0.5-处理的土壤铵态氮和脲酶含量较CK-呈下降趋势明显,最大降幅依次为63.78%、95.70%和78.38%、92.64%(P0.05),同时土壤氨的挥发量上升.可见生物炭影响下的土壤氨挥发不仅与土壤铵态氮和脲酶含量的变化密切相关,且作物种植覆盖地表的影响更为深刻.     

EDTA对波士顿蕨吸收Hg的影响及其光合响应

采用水培实验方法研究EDTA对波士顿蕨吸收和转移Hg的影响,以及波士顿蕨对Hg及Hg和EDTA胁迫下光合系统II(PSII)的响应.结果显示:波斯顿蕨的根部能富集Hg,加入EDTA可以提高Hg从其根部转移到地上部分.单独Hg处理略微抑制了叶绿素的合成,Hg或Hg与EDTA处理对叶绿素的合成没有明显的影响.Hg或Hg与EDTA对植物的光合作用产生一定程度的胁迫作用.Hg单独处理或Hg与EDTA一起处理都导致了植物光合效能指数下降,干扰光系统II中的能量转移,将部分反应中心被转化为能耗中心,在一定程度上抑制了光系统II中的电子传递.     

氮输入对纳帕海沼泽湿地土壤氨挥发和反硝化的影响

选取纳帕海常见湿地植物茭草（Zizania caduciflora）和水葱（Scirpus validus）]及其生长土壤为对象,通过培养实验,研究了3个不同氮输入水平[0g-m^2（对照,NO）、20g-m^2（N20）、40g-m^2。（N40）]对茭草和水葱湿地土壤氨挥发和反硝化的影响。结果表明：氮输入促进了茭草和水葱湿地土壤氨挥发化作用,增加了湿地土壤氨挥发的累积量。适量的氮输入对湿地土壤氨挥发促进显著。在培养前期适量氮输入下的氨挥发积累量高于高水平氮输入的,随着培养时间的延长,后期适量氮输入下的积累量明显下降;而高水半氮输入处理下氨挥发积累量的明显增加,适量氮输入下茭草氨挥发积累大于水葱。氮输入增强了菱草和水葱湿地土壤反硝化作用,加快了反硝化N2O的排放。适量的氮输入促进茭草反硝化作用和反硝化损失量增加明显,培养的前期的适量氮输入处理下的反硝化作用和反硝化N2O的排放增强不明显,随着培养时间的延长,高水平氮输入处理下的反硝化损失量越明显,并且水葱较茭草更为明显。后期适量氮输入下的反硝化损失速率和反硝化损失量高于高水平氮输入,适量氮输入较高水平氮输人促进明显,高水平的氮输入限制了反硝化损失,反硝化N2O的排放总量下降,土壤中氮富集增大。     

重金属捕集剂对水中微量Hg(Ⅱ)的处理研究

针对含汞废水采用常规处理难以达标的问题,选用二硫代氨基甲酸盐类(DTCR-2)、2,4,6-三硫醇基钠硫代三嗪(TMT-18B)、硫化钠(Na2S)和氢氧化钙[Ca(OH)2]作为重金属捕集剂,对水中微量Hg2+进行深度处理研究.通过处理效果的对比,最终选用DTCR-2作为Hg2+最理想的捕集剂,重点考察了pH值、DTCR-2投加量、反应时间、Hg2+初始浓度及其他重金属离子等因素对Hg2+去除效果的影响.结果表明,在Hg2+初始浓度为100μg.L-1,pH为8.0,投加量1.0倍化学计量比,反应时间10 min时处理效果较好,Hg2+剩余浓度为41.36μg.L-1,低于国家排放标准中的限值(50μg.L-1).另外,Cd2+、Pb2+、Cu2+这3种重金属离子对DTCR-2去除Hg2+具有抑制作用,影响大小依次为Cu2+>Pb2+>Cd2+,而Zn2+具有促进作用.通过本研究,可以为DTCR-2处理低浓度含汞废水工艺设计提供理论支持.