Characteristics of sewer biofilms in aerobic rural small diameter gravity sewers

Small diameter gravity sewers(SDGS) are extensively used to collect rural sewage as they are low in cost and quick to construct.However,the characteristics of biofilms in rural SDGS are still not clear.In this study,biofilms characteristics of aerobic rural SDGS were investigated using simulations in a lab under different flow conditions and slopes.Results indic ated that the average thickness of aerobic rural SDGS biofilms was in the range of 350-650 μm,decreasing at locations with variable flow and high slopes.Protein was the most abundant substance in extracellular polymeric substance of SDGS biofilms.The most abundant bacteria,Proteobacteria,Actinobacteria,and Bacteroidetes,and functional bacteria showed different distributions when analyzed through Illumina HiSeq sequencing of 16 S rRNA.The relative abundances of denitrifying bacteria,nitrite-oxidizing bacteria,and sulfate-reducing bacteria(SRB) were lower during variable flow than during stable flow.High slopes(15‰) decreased SRB presence,which could be used to mitigate H_2 S accumulation in aerobic SDGS.Overall,this study describes the characteristics of aerobic rural SDGS biofilms and provides valuable suggestions for the optimal design of SDGS based on these characteristics.     

不同干扰强度下三江平原湿地土壤温室气体排放对冻融作用的响应

为评估季节性冻融作用对不同干扰强度湿地温室气体产生机制的影响,采用静态箱/气相色谱法,原位观测三江平原洪河国家自然保护区内未受干扰的常年积水的小叶章湿地(undisturbed Deyeuxia angustifolia wetland,UDAW)、保护区外受人类活动干扰导致湿地含水量减少的季节性积水的小叶章湿地(disturbed Deyeuxia angustifolia wetland,DDAW)以及由小叶章湿地开垦10年以上的水稻田(rice paddy,RP)的温室气体排放通量,分析季节性冻融作用对3种湿地温室气体排放的影响特征.结果表明:3种湿地在冻融期均有CO₂和CH₄排放,且在春季冻融初期CO₂和CH₄均出现短期的高排放现象,随着冻融温度升高,温室气体排放通量均逐渐增加.其中,CO₂排放通量表现为UDAW > DDAW > RP,CH₄排放通量却表现为DDAW > RP > UDAW;DDAW的CH₄排放速率与冻融温度的相关性最高(P < 0.01,R2=0.647 5),UDAW中二者的相关性最低(P < 0.01,R2=0.424 7).相关性分析显示,DDAW和RP土壤中CO₂与CH₄的排放通量均呈正相关(P均小于0.01,R2分别为0.749 1、0.574 4),而UDAW土壤中CO₂与CH₄的排放通量表现为弱相关(P < 0.05,R2=0.303 8),可见冻融温度会影响CO₂和CH₄的排放通量.季节性冻融作用影响了3种湿地土壤N₂O的排放通量,秋季冻融期UDAW和DDAW表现为N₂O的汇,而在春季冻融期3种湿地均表现为N₂O的源,表明不同干扰湿地N₂O的排放通量对冻融作用的响应不同,但均随土壤温度的升高其排放通量不断增加.研究显示,三江平原的冻融作用降低了湿地温室气体排放,干扰强度越大,冻融作用影响越小,且秋季冻融作用大于春季.      

基于多源数据的大气细颗粒物对北京市城市热岛的影响研究

在土地利用方式改变、能源消耗持续增长、人口膨胀的共同作用下,城市热岛效应日趋显著。大气细颗粒物（PM_2.5）污染不断加剧,对城市热岛强度也产生了一定的影响。利用地面空气质量监测站点的逐小时PM_2.5污染监测数据、气象监测站点的日均数据和MODIS地表温度数据,结合土地利用类型,划分城郊气象站点和地表温度采样点,分别计算北京市日均PM_2.5浓度、冠层城市热岛强度和地表城市热岛强度,并计算地表城市热岛强度指数,得出热岛强度空间分布图。经过对PM_2.5与冠层城市热岛强度、地表城市热岛强度及其空间分布的相关性分析,得出以下结论：（1）北京市地表城市热岛强度的月、季间变化明显,主要受土地覆盖类型影响,夏季高于冬季,冠层城市热岛强度的月、季间变化较小;（2）PM_2.5质量浓度与冠层城市热岛强度、地表城市热岛强度均呈显著负相关,相关系数分别为?0.5199和?0.6115;（3）昼间地表城市热岛强度与PM_2.5质量浓度的相关性高于夜间;（4）PM_2.5质量浓度变化对地表城市热岛的空间分布有着显著的影响。随着PM_2.5质量浓度的增加,强热岛空间范围向城区缩减。     

重构土壤垂直剖面重金属Cd赋存形态及影响因素

针对矿业废弃地高背景值-历史矿业源相叠加区下土壤重金属Cd污染问题,以西南地区某历史硫磺矿业废弃地重构土壤为研究对象,采集剖面土壤共30个样品,分析测试土壤样品中镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)、砷(As)和汞(Hg),利用电镜扫描-能谱分析(SEM-EDS)和重金属形态连续提取的BCR方法,分析不同土层厚度下Cd的赋存形式,运用风险评价编码法(RAC)和次生相与原生相分布比值法(RSP)对其进行有效性评价,以及对不同理化性质下Cd各形态的变化规律进行了初步探讨.结果表明,研究区5种重金属中Cd全量的富集系数最高,达4以上;通过形貌特征可以发现,样品中存在较多的次棱角状、棱角状颗粒,不同深度下的能谱特征显示结果相似,均含有Cd、Fe、S和As等元素,Cd元素是以类质同象形式存在;对Cd进行潜在风险评价,RAC结果显示为中等风险及以下,RSP结果主要为重度污染;重金属全量是影响Cd各形态含量分布的最主要因素,其次pH、有机质和CEC,对垂直深度的土壤Cd赋存形态也表现出不同程度的影响.该研究结果可为进一步了解Cd在剖面土壤的活性、迁移规律、生物毒性和赋存形式提供科学依据.     

嘉兴市冬季不同空气质量等级下大气污染物的分布特征

为研究浙江省嘉兴市冬季PM、污染气体和含碳气溶胶在不同空气质量等级下的分布特征,于2013年11月28日—12月28日使用SHARP测尘仪、热电EMS系统和Sunset在线OCEC分析仪观测了PM（PM₁₀和PM_2.5）、污染气体（SO₂、NO₂、CO和O₃）和含碳气溶胶〔OC（有机碳）、EC（元素碳）和TC（总碳）〕的质量浓度,结合气象数据和HYSPLIT模式,分析了霾污染过程中大气污染物浓度变化、日变化及其来源特征.结果表明:嘉兴市冬季霾天ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（SO₂）、ρ（NO₂）、ρ（O₃）、ρ（OC）、ρ（EC）、ρ（POC）和ρ（SOC）分别为167.90、248.86、77.79、、97.16、28.50、27.09、7.72、7.50和19.59 μg/m3,ρ（CO）为1.47 mg/m3,分别是空气质量为良时的3.00、2.50、1.29、1.84、0.86、2.59、2.19、2.13、2.82和1.50倍.降雨对不同大气污染物的清除作用不同,对粗粒子的清除作用较大,而对二次产物O₃的影响较小.高ρ（PM）是造成能见度降低的主要原因,随着污染程度的加剧,PM中细粒子占比越来越高,在严重污染过程中ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）可达70.31%,比空气质量为良时高14.04%;不同污染气体的日变化不同,OC和EC的来源逐渐趋于一致,ρ（SOC）呈现出积累-爆发-积累-爆发的往复过程,边界层的日变化对污染物浓度的影响逐渐减弱.研究显示,随着霾污染的加剧,SOC气溶胶占比逐渐增加、EC和POC等一次碳气溶胶占比逐渐降低.      

杭州校园中不同植被对PM2.5的吸附能力

为合理安排绿地配置,极大发挥植物改善生态环境的功能,为城市系统绿化的功能化规范化经济化提供更加合理的理论支持,通过获取杭州电子科技大学校园内现有的4种植被的不同时间段和不同离地高度的ρ（PM_2.5）,用统计学的t检验方法研究了ρ（PM_2.5）的变化规律.以一天当中不同时间空地的ρ（PM_2.5）作为参照,分别对相同时间、不同植被区域、不同高度和不同时间、相同植被区域、相同高度的ρ（PM_2.5）作对比.结果表明:①早晨水杉林、松树林、混合林的PM_2.5吸附能力相似,与空地的平均差值分别为14.36、12.00和12.79 μg/m3;草地的PM_2.5吸附能力较差,与空地的平均差值仅为4.75 μg/m3.中午时,水杉林的PM_2.5吸附能力最强,与空地ρ（PM_2.5）平均差值为10.87 μg/m3,其次为混合林（8.18 μg/m3）,草地ρ（PM_2.5）反而比空地高14.90 μg/m3.下午水杉林与混合林的PM_2.5吸附能力与中午相比略微减弱.晚上,除混合林外,其他3种绿地均与空地无显著差异.②对比距地面0.1与1.5 m高的空气中ρ（PM_2.5）的差异发现,一般情况下树林中0.1 m处ρ（PM_2.5）大于1.5 m处,空地0.1 m处ρ（PM_2.5）小于1.5 m处.研究显示,大部分植被在早晨吸附能力最强、晚上最弱,不同植被对于PM_2.5的吸附能力也有所不同.由此,在所统计的植被中,水杉林对空气中PM_2.5的吸附能力最强,在以后的绿地规划中,可考虑多增加水杉林的种植面积;但在增加城市林地面积减少空气中PM_2.5的同时,还应考虑到植物自身生理能否带来一些城市负面影响,从面得出最优种植方案.      

基于AERMOD线源模式的城市路网一次PM2.5排放扩散特征研究

机动车排放的一次细颗粒物(PM_(2.5))易在城市交通密集区域和高峰时段扩散积累,形成高浓度的排放热点区域,对人体健康影响显著.本研究基于本地化机动车路网排放清单,应用AERMOD扩散模型对北京市六环内区域进行线源扩散模拟,探讨城市路网一次PM_(2.5)扩散浓度的时空变化规律与排放特征、气象条件和临时控制措施的关系.研究表明,在典型工作日的排放水平下,冬季工作日的机动车源一次PM_(2.5)模拟浓度日均值为2.94μg·m-3,夏季工作日为1.95μg·m-3.两季24 h浓度变化均呈夜间浓度高于日间的特点,但两季峰值在气象条件和排放强度的双重作用下又有所区别.冬季早晚高峰峰值浓度分别为日均浓度的2.3和1.7倍,而夏季早晚高峰由于扩散条件相对较好并未明显形成一次PM_(2.5)峰值.研究还以APEC峰会为例,评估峰会期间临时交通管控措施的影响.结果发现,在相似的季节气象条件下,APEC峰会期间机动车源一次PM_(2.5)模拟浓度日均值较峰会前削减50.1%,凌晨5:00达到小时最大削减率66.6%.冬夏季工作日机动车源一次PM_(2.5)扩散浓度的空间分布呈偏态分布,65%的浓度集中在30%的网格面积上.以冬季工作日为例,高浓度热点区域主要集中在各环路快速路、易拥堵主干道及省道、国道和高速路上,以上道路应成为排放控制的重点对象.     

水平搅拌下低高径比SBR中好氧活性污泥的颗粒化

在设有水平机械搅拌、高径比（H/D）为1.2的圆柱形鼓风曝气SBR中,考察了活性污泥的颗粒化情况,对成熟颗粒污泥表面所受水力剪切速率进行了定量研究,分析了水平搅拌在颗粒化过程中的作用.结果表明：有水平搅拌存在下污泥逐渐颗粒化,形成了均值粒径为1.12mm的好氧颗粒污泥,污泥沉降速度为21.41m/h;计算结果表明污泥表面所受的平均剪切速率为27.25s^-1,剪切应力为3.38×10^-2N/m²;污泥表面所受平均剪切速率与机械搅拌速率和表观气速均呈正相关关系;实验条件下机械搅拌对剪切速率的贡献要远大于表观气速的贡献,前者指数约为后者的37.48倍.研究认为水平搅拌在反应器中形成的具有足够剪切强度的旋涡二次流是促使低高径比反应器好氧污泥颗粒化的关键水力条件.     

不同价态铁处理腈纶废水过程中菌群结构分析

利用不同反应器条件（SBBR、Fe （0）-SBBR、Fe （Ⅱ）-SBBR、Fe （Ⅲ）-SBBR）对腈纶废水进行处理,探究不同价态铁对腈纶废水处理过程及此过程中微生物群落结构变化.结果表明,Fe （0）/Fe （Ⅱ）/Fe （Ⅲ）-SBBR对腈纶废水有良好的处理效果,特别是NH₄⁺-N,去除率均在90%以上;整个运行周期内Fe （0）-SBBR处理效果最好.利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析处理过程中微生物群落结构,结果表明,Fe （0）/Fe （Ⅱ）/Fe （Ⅲ）-SBBR优势菌在属水平上差异显著,Fe （0）-SBBR主要以Gemmata、Planctomyces、Aridibacter、Fluviicola等属为主;Fe （Ⅱ）-SBBR主要以Thermomonas、Aridibacter、Bacillus、Paracoccus等属为主;Fe （Ⅲ）-SBBR主要以Planctomyces、Bacillus、Nostocoida、Aridibacter等属为主;与对照组SBBR相比,Fe （0）-SBBR对其处于相对劣势的菌有很好的刺激生长作用;Fe （0）和Fe （Ⅲ）对微生物群落的改变大于Fe （Ⅱ）.     

Submicron particle-bound polycyclic aromatic hydrocarbons in the Polish teaching rooms: Concentrations, origin and health hazard

The goal of the work was to investigate the concentrations of the 16 US EPA priority polycyclic aromatic hydrocarbons(PAH) bound to submicrometer particles(particulate matter, PM_1) suspended in the air of university teaching rooms and in the atmospheric air outside. Two teaching rooms were selected in two Polish cities, Gliwice, southern Poland,and Warsaw, central Poland, differing with regard to the ambient concentrations and major sources of PM and PAH. The variabilities of indoor and outdoor 24-hr concentrations of PM_1-bound PAH, the ratio(I/O) of the indoor to outdoor 24-hr concentrations of PM_1-bound PAH, probable sources of PAH and the level of the hazard from the mixture of the 16 PAH(ΣPAH) to humans at both sites were analyzed. In both Warsaw and Gliwice, the mean concentrations of PM_1-bound ΣPAH were slightly higher in the atmospheric air than in the rooms. The indoor and outdoor concentrations of individual PAH in Gliwice were correlated,in Warsaw – they were not. Most probably, the lack of the correlations in Warsaw was due to the existence of an unidentified indoor source of gaseous PAH enriching PM_1 in phenanthrene, fluorene, and pyrene. Although the ambient concentrations of PM_1-bound PAH were low compared to the ones observed earlier at both sites, they were much higher than in other urbanized European areas. However, because of low mass share of heavy PAH in ΣPAH, the various indicators of the health hazard from the 16 PAH mixture were low compared to other regions.