污泥膨胀形成机理及控制措施研究现状和进展

污泥膨胀现象在全球污水处理厂普遍存在,已成为制约活性污泥工艺发展的重大难题之一.本文总结了丝状细菌研究现状;重点阐述了当前引起污泥膨胀的主要机理;说明了基于这些机理的选择器控制理论;给出了主要的选择器类型.对当前关于污泥膨胀的研究进展和方向,分别从微生物和数学模型2个方面进行了讨论,最后,提出了一系列亟待解决的问题.     

一种新型吸附材料的除磷性能研究

针对水体富营养化的磷，采用吸附法进行处理，制备出一种新型的除磷吸附剂，对水中磷酸盐的吸附性能进行了研究，结果表明，该吸附剂对磷酸盐的吸附速率很高，在酸性条件下，其最大吸附容量为34mg／g。当溶液pH值在1～3范围内，含磷浓度为50mg／L，吸附剂投加量为200mg，接触时间为2h，磷酸盐的去除效率可达98％以上；再生后的吸附剂容量变化不大，是一种具有较高应用价值的新型材料。     

Nitrous oxide emissions from tundra soil and snowpack in the maritime Antarctic

The nitrous oxide emissions were measured at three tundra sites and one snowpack on the Fildes Peninsula in the maritime Antarctic in the summertime of 2002. The average fluxes at two normal tundra sites were 1.1 ± 2.2 and 0.6 ± 1.7 μg N₂O m⁻² h⁻¹, respectively. The average flux from tundra soil site with penguin dropping addition was 3.7 ± 2.0 μg N₂O m⁻² h⁻¹, 3–6 times those from the normal tundra soils, suggesting that the deposition of fresh droppings enhanced N₂O emissions during penguin breeding period. The summer precipitation had an important effect on N₂O emissions; the flux decreased when heavy precipitation occurred. The diurnal cycle of the N₂O fluxes from Antarctic tundra soils was not obtained due to local fluky weather conditions. The N₂O fluxes through four snowpack sites were obtained by the vertical N₂O concentration gradient and their average fluxes were 0.94, 1.36, 0.81 and 0.85 μg N₂O m⁻² h⁻¹, respectively. The tundra soils under snowpack emitted N₂O in the maritime Antarctic and increased local atmospheric N₂O concentrations; therefore these fluxes could constitute an important part of the annual N₂O budget for Antarctic tundra ecosystem.     

Cu/ZnO-RGO的抗菌性能及应用

采用溶胶-凝胶法制备铜锌复合氧化物（Cu/ZnO）,并将Cu/ZnO纳米粒子负载到还原氧化石墨烯（RGO）表面制备Cu/ZnO-RGO复合材料.对Cu/ZnO-RGO复合材料进行表征分析及抗菌性能考察,结果表明,Cu/ZnO纳米粒子成功负载在RGO表面,负载前后Cu/ZnO纳米粒子形态不发生改变,复合材料纯度较高.Cu/ZnO-RGO复合材料对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均有着优异的抗菌性能,可以破坏细菌细胞膜,导致细菌内容物流出,延长细菌进入对数生长期所需的时间.当RGO质量分数为15%?Cu/ZnO-RGO复合材料使用量为120μg/mL时,在循环冷却水系统中作用2h即可拥有96.76%的抗菌率.     

金属离子诱导Trichoderma sp.WL-Go合成纳米金特性研究

生物法合成纳米金是一种环境友好且经济高效的合成途径,受到广泛关注.普遍认为微生物合成纳米金是通过胞外分泌生物大分子而实现的一种自发脱毒过程.同时,相关研究表明低浓度的重金属离子对菌株胞外酶的活性会产生一定的影响,进而会对菌株合成纳米金的能力产生影响.基于此,本研究选择一株前期筛选得到的真菌Trichoderma sp. WL-Go,探究不同金属离子诱导菌株对其合成的纳米金特性的影响.结果表明,经Co~(2+)、Al~(3+)、Zn~(2+)、Sn~(2+)、Ni~(2+)等金属离子诱导后,菌株WL-Go合成纳米金的能力均有所提升,而Pb~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)与对照组相比,其合成的纳米金浓度及转化率都无明显变化.此外,Co~(2+)诱导菌株合成的纳米金呈现肉眼可见的团簇状,发生明显的团聚现象.本实验还考察了生物合成纳米金对4-硝基苯酚还原的催化特性,结果表明,Sn~(2+)和Pb~(2+)的诱导使菌株WL-Go合成的纳米金催化速率得到明显提升,而其他金属离子均有所抑制.最后选取革兰氏阳性菌Arthrobacter sp. W1和革兰氏阴性菌Escherichia coli BL21 (DE3)验证了不同金属离子诱导后合成的纳米金均具有良好的生物相容性.综上,本研究为对于拓宽纳米金的工业化应用前景有着重要意义.     

中国江河氧化亚氮的排放及其影响因素

氧化亚氮（N₂O）是一种在大气中存留时间很长的强效温室气体,并被认为是21世纪破坏臭氧层的重要物质之一,气候预测需要对自然与人为排放的包括N₂O在内的温室气体进行全面准确地估算.内陆水体是N₂O的重要排放源,由于人为氮输入的增加,江河N₂O的排放量可能逐年升高.本研究总结了江河N₂O排放速率的研究方法,重点汇总了中国各气候带十大流域江河N₂O的溶存浓度和水气界面交换通量,并与世界其他河流进行比较.结果表明我国江河溶存N₂O浓度为0.3~1591 nmol·L^-1,N₂O释放通量为-12.2~2262.1 μmol·m^-2·d^-1,总体与世界其他江河的范围值具有可比性.在此基础上,进一步分析了江河N₂O的产生和释放机理,探讨了水中溶解性无机氮、溶解氧、有机碳以及水文、地形地貌与气象条件等对江河N₂O产生和释放的影响,并讨论了变化环境下江河N₂O的排放特征.     

纳米刻蚀法制备氧化锰介孔材料及其降解高含盐废水中罗丹明B

为了有效去除高含盐废水中的有机染料污染物,利用有序介孔硅材料作为模板剂,通过硬模板法制备了新型锰系氧化物（MnO_x）介孔材料作为类Fenton催化剂.催化剂的结构表征结果表明,模板剂在锰前驱物溶液中浸渍和后续煅烧成型过程决定了氧化锰介孔材料的结构.浸渍-煅烧成型重复次数越多,MnO_x介孔材料中孔道结构的有序度和氧化锰的结晶度越好.浸渍-煅烧成型次数过少,MnO_x介孔材料中孔道呈现无序状态,比表面积较大但氧化锰结晶度不足;次数过多则形成更为致密的小孔径的孔道结构,从而使MnO_x介孔材料的比表面积减小.由于对罗丹明B（RhB）良好的选择性吸附能力和较多的Mn³⁺/Mn⁴⁺对,具有有序规则孔道的氧化锰介孔材料具有优异的类Fenton催化活性,对高含盐废水中RhB的5 h降解去除率最高可达90%左右.     

二氧化钛纳米颗粒对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响

二氧化钛纳米颗粒（TiO₂NPs）的广泛应用使其环境释放量不断增加,从而影响到土壤氮的转化过程.然而,目前关于TiO₂NPs对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响机制尚不明确.因此,本研究以典型沼泽土壤为研究对象,通过室内培养实验研究不同剂量TiO₂NPs处理（0 mg·kg^-1（CK）、10 mg·kg^-1（A10）、100 mg·kg^-1（A100）、250 mg·kg^-1（A250）、1000 mg·kg^-1（A1000））对土壤理化性质、酶活性和氮矿化过程的影响,探讨TiO₂NPs输入对土壤氮矿化过程影响的内在机制.结果表明：①不同剂量TiO₂NPs处理显著降低了土壤pH和总有机碳（TOC）含量（p<0.05）,A100、A250和A1000处理显著降低了硝态氮（NO₃^--N）含量（p<0.05）.②A250和A1000处理显著抑制了过氧化氢酶活性（p<0.05）;培养7 d,不同剂量TiO₂NPs处理均显著促进了脲酶活性（p<0.05）,抑制了脱氢酶活性（p<0.05）;随着培养时间延长,TiO₂NPs处理对脲酶和脱氢酶活性的抑制作用逐渐减弱,表明TiO₂NPs的负面作用会随时间减弱.③不同剂量TiO₂NPs处理对氨化速率没有显著影响（p>0.05）,A250、A1000处理对硝化和矿化速率有显著抑制作用（p<0.01）.④土壤氮矿化速率与土壤pH、总磷（TP）、NO₃^--N含量呈显著正相关,与脲酶、过氧化氢酶活性呈显著负相关.TiO₂NPs主要通过改变沼泽土壤NO₃^--N含量影响氮矿化过程.本研究可为湖滨湿地保护和TiO₂NPs环境风险评估提供理论依据.     

制备方法对铁钛复合氧化物磷吸附性能的影响:共沉淀法与机械物理混合法

为了研究制备方法对金属复合氧化物表面性质与吸附性能的影响,本文分别采用共沉淀法与机械物理混合法制备了铁钛复合氧化物CFe-Ti与MFe-Ti.采用SEM、BET、XRD与FTIR等表征技术,研究了两种铁钛复合氧化物CFe-Ti与MFe-Ti的形貌结构、比表面积、表面羟基浓度等表面特性;通过批式吸附实验,考察了其磷吸附性能.结果表明,与纯的氧化物Fe OOH及TiO_2相比,共沉淀法制备的CFe-Ti纳米颗粒更疏松,孔结构更发达,表面羟基浓度更高,CFe-Ti的最大磷吸附容量达40.6mg·g~(-1),高于纯Fe OOH(27.2 mg·g~(-1))与TiO_2(16.7 mg·g~(-1)),分别为其1.5倍和2.4倍,展示了显著的协同效应.而MFe-Ti的形貌结构和表面性质与Fe OOH及TiO_2相比变化不大,其磷最大吸附容量为22.7 mg·g~(-1),不仅明显低于CFe-Ti,且低于纯Fe OOH,表明未产生协同效应.研究也表明,磷在CFe-Ti与MFe-Ti表面的吸附性质未发生变化,均通过形成内层表面络合物而发生了化学吸附.因此,金属复合氧化物的表面性质和吸附性能与其制备方法密切相关,与机械物理混合法相比,共沉淀法是一种更为简单经济制备高效能铁钛复合氧化物磷吸附剂的方法.     

Application of nanoparticle tracking analysis for characterising the fate of engineered nanoparticles in sediment-water systems

Novel applications of nanotechnology may lead to the release of engineered nanoparticles (ENPs), which result in concerns over their potential environmental hazardous impact. It is essential for the research workers to be able to quantitatively characterise ENPs in the environment and subsequently to assist the risk assessment of the ENPs. This study hence explored the application of nanoparticle tracking system (NTA) to quantitatively describe the behaviour of the ENPs in natural sediment-water systems. The NTA allows the measurement of both particle number concentration (PNC) and particle size distribution (PSD) of the ENPs. The developed NTA method was applied to a range of gold and magnetite ENPs with a selection of surface properties. The results showed that the positively-charged ENPs interacted more strongly with the sediment than neutral and negatively-charged ENPs. It was also found that the citrate coated Au ENPs had a higher distribution percentage (53%) than 11-mercaptoundecanoic acid coated Au ENPs (20%) and citrate coated magnetite ENPs (21%). The principles of the electrostatic interactions between hard (and soft) acids and bases (HSAB) are used to explain such behaviours; the hard base coating (i.e. citrate ions) will interact more strongly with hard acid (i.e. magnetite) than soft acid (i.e. gold). The results indicate that NTA is a complementary method to existing approaches to characterise the fate and behaviour of ENPs in natural sediment.