Effects of physical and chemical characteristics of surface sediments in the formation of shallow lake algae-induced black bloom

Surface sediments are closely related to lake black blooms. The dissolved oxygen （DO） distribution and its penetration depth in surface sediments as well as the migration and transformation of redox sensitive elements such as Fe and S at the sediment-water interface are important factors that could influence the formation of the black bloom. In this study, dredged and undredged sediment cores with different surface properties were used to simulate black blooms in the laboratory. The Micro Profiling System was employed to explore features of the DO and ∑H2S distribution at the sediment-water interface. Physical and chemical characteristics in sediments and pore waters were also analyzed. The results showed that sediment dredging effectively suppressed the black blooms. In the undredged treatment, DO penetration depth was only 50 μm. Fe^2＋ concentrations, ∑H2S concentrations, and ∑H2S production rates were remarkably higher in surface sediments and pore waters compared to control and dredged treatments. Furthermore, depletion of DO and accumulation of Fe^2＋ and ∑H2S in surface sediments and pore waters provided favorable redox environments and necessary material sources for the blooms. The study results proved that physical and chemical characteristics in surface sediments are important factors in the formation of the black bloom, and could provide scientific guidance for emergency treatment and long-term pre-control of black blooms.     

成都地区气溶胶散射吸湿增长因子双变量模型

基于成都市2017年10～12月逐时的“干”气溶胶散射系数和吸收系数观测数据,结合该时段同时次的能见度（V）、相对湿度（RH）以及二氧化氮（NO₂）监测资料,利用“光学综合法”计算气溶胶散射吸湿增长因子,并探究了气溶胶散射吸湿增长因子单变量f（RH）模型的适用性及其改进方案.结果表明：幂函数、二次多项式、幂指函数形式的f（RH）模型在低RH条件下（RH<85%）均能很好地模拟气溶胶散射吸湿增长因子随RH的变化特征,但在高RH条件下（RH>85%）的模拟值会出现较大的偏差.黑碳质量浓度（C_BC）是影响气溶胶散射吸湿增长因子的另一关键变量,二者之间满足非线性关系.以RH和C_BC为自变量构建了气溶胶散射吸湿增长因子双变量f（RH,C_BC）模型,模型计算值和实测值之间的决定系数R²为0.763,平均相对误差MRE为14.28%.双变量模型f（RH,C_BC）的应用显著改善了气溶胶散射消光系数的模拟效果.     

典型农耕区黑土和沼泽土团聚体颗粒中重金属的分布特征解析

了解重金属在土壤中的富集特征是其风险评价和土壤修复的基础。分别以黑龙江省典型的农耕黑土和沼泽土为研究对象,采用干筛法获得〉4000、4000～2000、2000～1000、1000～250、250～53和〈53衄16个粒级的土壤团聚体颗粒组。利用等离子质谱（ICP-MS）测定了本土和各级团聚体颗粒中Cr、Cd、As和Pb的含量,并对其颗粒组分布特征及对有机碳的响应进行了解析。研究表明,2种土壤中的重金属Cr、Cd和Pb的富集因子均大于1,而As则存在明显的流失。除了黑土中的As和Pb外,其他重金属随着团聚体粒径的增加而呈现富集减弱的趋势。其中,cr和cd主要趋向分布在粉．黏团聚体（〈53wn）颗粒中;Pb在黑土中易赋存于1000～2000μm大团聚体中,在沼泽土中则富集于53～250μm的微团聚体中;As不但趋向被吸附在53～250μm的微团聚体中,而且在黑土中也容易被吸附在〉l000μm的大团聚体中。金属质量负载计算表明,大粒径颗粒组对土壤中重金属含量的总体贡献较大。土壤中有机碳含量均随着团聚体粒径减小而升高,cr和Cd分布与颗粒有机碳含量正相关,黑土中As的分布与颗粒中有机碳含量负相关而在沼泽土中呈弱正相关,Pb的分布则与有机碳含量均无明显的相关性。     

沈阳市黑臭水体表层水DOM紫外光谱特征分析

为识别黑臭水体中DOM组成、结构及腐殖化水平,运用UV-vis(紫外-可见吸收光谱)与多元统计相结合的方式,对沈阳市5条黑臭水体的27个表层水样中DOM的UV-vis特征及9个紫外光谱指数进行研究。研究表明：27个表层水样中DOM的UV-vis吸收系数的变异系数在30%~80%之间,轻度黑臭水体相对于重度黑臭水体的紫外吸收峰在356、487、657 nm处分别发生了1、2、2 nm的蓝移;轻度黑臭水体紫外光谱指数SUVA254、S275~295、S350~400、A2/A1、A3/A1、A3/A2均高于重度黑臭水体,而E2/E3、E4/E6、E2/E4低于重度黑臭水体,轻度黑臭水体的腐殖化水平与腐殖化趋势高于重度黑臭水体。进一步分析得出：苯酚基(木质素和奎宁基团)决定了黑臭水体中DOM腐殖化进程,不同黑臭水体DOM的组分存在明显差异;轻度黑臭水体中DOM的腐殖化水平、芳香化程度、木质素与其他物质在腐殖化开始的比例、分子质量等均高于重度黑臭水体。多元统计与UV-vis技术对黑臭水体中DOM的组成及结构进行了定性,为黑臭水体的溯源和整治工作提供理论基础。     

用于农村厕所黑水处理的铱钽涂层电极的优化制备及其对析氯性能的影响

农村厕所黑水通常采用生物法进行处理,存在处理效果不稳定、运行管理复杂等问题。通过对传统钛铱电极进行优化制备,成功构筑了铱钽涂层系列电极 (Tx) 和铱钽锡锑钴涂层系列电极 (Cx) 。利用电化学原位产氯,实现了有机物的氧化降解并同步去除氨氮。优化电极复合氧化物涂层的配方,发现喷涂T3电极 (IrTa氧化物涂层0.6 mg·cm⁻²,Ti氧化物涂层0.75 mg·cm⁻²) 在2.4 V的工作电压下表现了最高效的净水效能,60 min内去除了厕所黑臭水生化处理出水50%的COD。系统研究了表面清洁工艺和烧结工艺对电极析氯效能的影响,发现喷砂结合酸洗的表面清洁过程、滚涂的涂层固定过程、500 °C的烧结过程构筑的T3电极具有最高的析氯效能和强化寿命。本研究为分散式污水排放存在的富营养化问题提供了可行的解决思路。     

层状氢氧化镁铝对偶氮染料酸性黑10B的脱色性能研究

分别用层状氢氧化镁铝(LDH)和焙烧层状氢氧化镁铝(CLDH)作为吸附剂吸附脱除水溶液中偶氮染料酸性黑10B.考察了脱色时间、pH值、吸附剂的投加量、温度、染料初始浓度和焙烧温度等因素对脱色率的影响.结果表明,LDH及CLDH对酸性黑10B染料具有良好的脱除效果,室温下,10g/L LDH和1g/L的CLDH对浓度为100mg/L的染料的脱色率分别达95.93%和99.97%.pH值是影响吸附能力的关键因素,吸附剂对溶液pH值有一定缓冲作用.LDH及CLDH对酸性黑10B吸附结果符合Langmuir吸附等温式.饱和吸附后的LDH及CLDH用高温热解法再生,吸附性能良好,随再生次数增多,脱色率下降.     

高锰酸钾强化PAC混凝处理温瑞塘河黑臭水体试验研究

以浙江省温州市温瑞塘河某河段黑臭地表水为研究对象,考察高锰酸钾强化PAC混凝工艺的除污效能,获得处理温瑞塘河黑臭水体的最佳工艺条件,为恢复河流水体生态自净功能提供基础。试验结果表明,高锰酸钾的最优投加方式为在混凝剂PAC前投加,最佳预氧化时间5 min,最佳投加量1.5 mg/L。将本实验得出的最优混凝处理条件应用于温瑞塘河实际黑臭水体的处理时发现,处理后水质明显改善,此表明高锰酸钾强化混凝应急处理温瑞塘河黑臭水体是切实可行的,可为实际的应急处理工艺提供了理论依据和技术指导。     

制浆废液降低普钙水分的应用研究

针对我国采用高临界流动水分的磷矿进行湿法生产普钙普遍存在产品水分达不到部颁标准的难题,直接采用制浆废液（利用其主要对环境有害成分之一——MNA作减水剂）进行降低普钙水分的研究和应用.实验结果表明,添加少量的减水剂MNA可显著降低国内朝阳、昆阳、浏阳和国外摩洛哥等单种磷矿以及昆阳-朝阳混矿的矿浆粘度和水分.采用国产昆阳-朝阳混矿进行工业生产试验结果表明,添加0.35%～0.4%干矿粉重量的减水剂MNA,不仅可使球磨添加水量从145 kg降至103 kg,矿浆含水量从30.5%降至27%,成品肥含水量从16.24%降至13.77%,而且可使有效磷从10.67%升至12.24%,转化率由86.57%提高到90.45%,矿浆细度由90.18%提高到93.12%.实验和工业生产试验表明,直接用造纸制浆废液降低普钙水分,既确保和改善了普钙的产品质量,又治理了环境污染,取得了较好的经济、环境和社会效益.     

黑箱加速大气暴露试验热强化效应和相关性研究

利用温湿度测量仪监测黑箱内的温湿度变化,分析黑箱自然加速试验装置的热强化效应。以3种不同配方的丙烯酸涂料为试验对象,在江津地区高温高湿环境下开展了黑箱加速大气暴露试验和朝南45°角大气暴露试验,从模拟性和加速性2个方面研究了2种试验方法的相关性。分析结果表明,黑箱加速大气暴露试验方法与朝南45°角大气暴露试验方法之间的相关性相当高。     

餐厨垃圾的黑水虻处理中含钙矿物及微生物对油脂转化效率的影响

黑水虻处理是近年来发展起来的一种餐厨垃圾的有效资源化方法,但由于黑水虻的生理特性,油脂类物质经常不能被彻底降解和去除,残渣仍有酸败气味,需堆肥化二次处理.为了提高油脂类成分的降解效率,提升黑水虻富集油脂的资源化能力,本研究拟以含钙矿物和微生物为主要辅助手段,通过向餐厨垃圾中添加湿重比例为0~10%的CaCO₃、0~10%的Ca(OH)₂、5%CaCO₃和菌液的混合物及6种不同菌液,研究含钙矿物和微生物对于油脂减量化和虫油转化效率的影响.结果发现,向餐厨垃圾中添加含钙矿物,能够显著调节和缓冲黑水虻处理过程中的环境pH值,但对增加油脂的去除效率和黑水虻油脂的转化能力没有显著作用.而且添加7%~10% 的CaCO₃对于餐厨垃圾的减量化率和黑水虻的虫产率有负作用,添加5%~10%的Ca(OH)₂会导致显著的幼虫死亡率.同时添加CaCO₃和菌液对于油脂的去除不利.仅添加微生物菌液是提高垃圾油脂减量化率和黑水虻油脂富集率的最有效方法.枯草芽孢杆菌NJZ菌株、地衣芽孢杆菌NY菌株、植物乳酸杆菌RS72菌株和粪肠球菌L102菌株,是提高黑水虻油脂转化效率的有效菌株.添加微生物后,黑水虻的虫油产率由对照组的10.4%提升至12.8%~14.4%,虫油富集率由对照组的93.9%提升至116%~130%.虫油富集率超过100%,说明餐厨垃圾中碳水化合物、蛋白质等非油脂成分的一部分转化为黑水虻的体脂,而微生物的辅助降解可能是强化这一过程的主要因素.但即使在接种微生物以后,虫沙中仍然有29%~44%的油脂在处理结束时剩余,说明餐厨垃圾中的油脂较难被彻底降解和利用.未来研究中,可以继续筛选高效降解油脂的微生物,与黑水虻共同处理餐厨垃圾,实现油脂成分的资源化全利用.