香溪河沉积物-水界面的营养盐交换特征

为研究香溪河库湾沉积物-水界面的营养盐交换特征,于2016年6月采集香溪河库湾上覆水和沉积物间隙水样品,分析不同形态氮、磷的空间分布特征并进行相关性分析,计算沉积物-水界面氮、磷的释放通量.结果表明:香溪河库湾上覆水和沉积物间隙水中ρ（TP）的变化范围分别为0.484~0.927和0.511~2.220 mg/L,ρ（TN）的变化范围分别为0.739~4.302和3.571~14.011 mg/L;上覆水和沉积物间隙水中氮、磷质量浓度在沿程和垂向上具有一定的变化规律,上游区域沉积物间隙水中氮、磷质量浓度大于下游区域,沉积物间隙水中氮、磷质量浓度明显大于上覆水;香溪河沉积物总体上表现为PO₄3--P和NH₄+-N的"源",中下游区域沉积物表现为NO₃--N的"源",而中上游区域表现为NO₃--N的"汇";PO₄3--P的释放通量范围为0.129~0.339 mg/（m2·d）,NH₄+-N的释放通量范围为0.213~1.415 mg/（m2·d）,NO₃--N的释放通量范围为-1.109~3.446 mg/（m2·d）.研究显示,上覆水的环境条件对于沉积物-水界面营养盐交换存在一定的影响,但影响程度各有不同.      

外源钙盐对盐胁迫下沙拐枣渗透调节和膜脂过氧化的影响

为了解外源钙对缓解沙拐枣（Calligonum mongolicum）盐胁迫的主要生理机制,采用盆栽法探究在0、100、200 mmol/L的NaCl胁迫下,分别添加5、10、15和20 mmol/L的Ca（NO₃）₂对沙拐枣同化枝中w（脯氨酸）、丙二醛含量、w（可溶性蛋白）、w（可溶性糖）的影响.结果表明,单独添加Ca（NO₃）₂使沙拐枣同化枝内w（脯氨酸）、丙二醛含量、w（可溶性蛋白）以及w（可溶性糖）增加,即Ca（NO₃）₂对沙拐枣的生长造成了胁迫.对w（脯氨酸）、丙二醛含量、w（可溶性蛋白）、w（可溶性糖）来说,NaCl和Ca（NO₃）₂之间均存在极显著的交互作用,与对照相比,在c（NaCl）分别为100、200 mmol/L,添加c[Ca（NO₃）₂]为10、20 mmol/L时,w（脯氨酸）显著增加,分别达到最大值（736.7、1 086.3 μg/g）;丙二醛含量分别降低了37.8%和40.5%,w（可溶性蛋白）以及w（可溶性糖）均增加.总之,适宜浓度的钙盐通过增加渗透物质w（脯氨酸）、w（可溶性蛋白）及w（可溶性糖）,降低丙二醛的含量来有效缓解盐胁迫对沙拐枣幼苗产生的伤害,当c（NaCl）/c[Ca（NO₃）₂]为10:1时,缓解作用最佳,并且钙盐对沙拐枣盐胁迫的缓解属于抗性诱导的调节作用.      

博斯腾湖西岸表流人工湿地水体脱盐效果研究

针对博斯腾湖日益严重的盐污染问题,以博斯腾湖西岸表面流人工湿地为研究对象,引当地排渠水进入人工湿地,对人工湿地的进水和出水进行连续7个月的水质监测,对比分析进水和出水中8种离子(Ca~(2+)、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、HCO_3~-)和矿化度的变化,结果表明:人工湿地进水含盐量较高,8种离子的浓度和矿化度波动较大,4月和10月进水为微咸水,5—9月进水为咸水,而出水含盐量相对较低,8种离子的浓度和矿化度波动较小,各月出水均为微咸水。经计算分析可知,人工湿地对水体总盐的平均去除率为51%,水体盐分的去除率与温度呈正相关,且随季节性温度变化而发生变化。     

杭州湾表层海水营养盐分布特征及富营养化状况研究

根据2015年3月和8月杭州湾的海水质量监测数据,分析了该海域的营养盐分布特征以及富营养化状况,结果表明:杭州湾表层海水无机氮变化范围为0.36~4.22 mg/L,活性磷酸盐的含量范围为0.014~1.51 mg/L,化学需氧量含量范围为0.56~3.18 mg/L.该海域无机氮和活性磷酸盐超标严重,表层海水已处于重度富营养化状态,调查站位EI均大于1.该海域表层海水无机氮、活性磷酸盐、化学需氧量和富营养化指数高值区均与陆源入海口、养殖区、排污口等人类活动影响较大的区域有关.     

废弃尾矿库15种植物对重金属Pb、Zn的积累和养分吸收

在废弃的铅锌尾矿库进行人工植被恢复试验.对3年生15种植物重金属积累和养分吸收特性的研究表明,植物对土壤重金属和养分的吸收积累因植物种类、部位、金属种类和种植时间的不同而有显著差异.树木不同器官Pb质量浓度高低的总趋势为根〉叶〉茎,部分树种Zn质量浓度表现为叶〉根和茎;在15种参试植物中,加拿大紫荆根系Pb和Zn质量浓度均处于最高水平（分别为1 803 mg.kg-1和2 120 mg.kg-1）,盐肤木具有最高的茎枝Pb、叶片Pb和Zn质量浓度（分别为280、546和1 507 mg.kg-1）,旱柳具有最高的茎枝Zn质量浓度（729 mg.kg-1）和较高的叶片Zn质量浓度（1 153 mg.kg-1）.枫香、紫花苜蓿对Pb,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿对Zn的转移系数TF值均〉1.植物Pb的富集系数BCF值均小于0.17,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿Zn的BCF值达0.37～0.43.固氮植物体内N含量显著高于其它植物,火炬树、臭椿对P和夹竹桃对K的吸收积累能力强.随着种植时间的增加,植株体内有重金属质量浓度增加、营养元素含量下降的趋势.盐肤木、旱柳等重金属积累树种及紫穗槐、紫花苜蓿、截叶胡枝子、桤木等固氮植物在铅锌尾矿治理中具有应用前景.     

自然型氨基酸及其钾盐的 CO2吸收和再生特性

在CO2吸收过程中,选择具有不挥发和不发生氧化降解特性的氨基酸盐吸收剂有助于降低吸收剂损失和减轻环境污染风险,故本研究以CO2吸收速率和再生速率为指标,对L-精氨酸和精氨酸钾（PA）吸收剂的CO2吸收性能和常压下热再生性能进行了实验分析,并研究了吸收剂质量分数、反应温度及吸收-再生循环次数对CO2吸收特性的影响,同时还与乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）和三乙醇胺（TEA）进行了对比分析.结果表明,在实验的质量分数范围内,PA具有最高的CO2吸收速率和吸收能力,分别为24.5×10-3mol.（L.min）-1和1.99 mol.mol-1,比相同质量分数的MEA高2.1%和290.2%.温度影响结果表明,40℃时PA和MEA的CO2吸收速率均高于其他实验温度.相同再生条件下,PA的贫液CO2负荷要略高于MEA,但PA的再生程度可达72.8%,比MEA高19%.同时,3次＂吸收-再生＂循环之后,10%PA的CO2吸收能力仍可保持在1.03mol.mol-1,比10%MEA高255.2%.实验结果也表明,L-精氨酸具有较强的CO2吸收能力,其CO2吸收速率与同质量分数的DEA可比.     

基于AnnAGNPS模型四岭水库小流域氮磷流失特征的模拟研究

采用流域尺度的农业非点源污染模型——AnnAGNPS模拟预测苕溪流域四岭水库小流域氮磷流失情况,分析氮磷流失空间分布特征.结果表明,单位面积总氮、总磷流失量在空间分布上有一定的相似性,均呈现出南部大于北部,西部高于东部的特点.以竹林地为主的林地是氮磷输出的最主要来源,其对氮、磷流失总量的贡献率在90%以上.设定不施肥处理(CK)、适地养分管理(SSNM)、当地高产竹农普遍采用的施肥方法(FFP)这3种施肥方式对林地主要植被类型竹林进行情景分析,模拟结果表明,与FFP相比,SSNM在一定程度上减少了氮磷输出,其中溶解性氮和颗粒态氮流失量分别削减8.17%、4.33%,溶性磷和颗粒态磷流失量依次减少9.08%、1.02%.     

基于物质流分析的钾素流动与循环研究

我国钾矿资源匮乏,自给率低,主要的使用和流动过程集中在种植业活动中.本研究利用物质流分析方法对2009年我国种植业生产和消费过程中钾素的流动和循环过程进行了解析.结果表明,农田土壤钾素平均亏损量达到50.4 kg·hm-2,大量钾素由陆生生态系统进入水生生态系统,造成资源流失.伴随降雨径流进入水环境的钾素达231.2万t·a-1,占当年化学钾肥施用量的40.97%.生活污水排放是钾素进入水体的另一主要途径,城市和农村区域的年排放量分别为67.1万t·a-1和54.7万t·a-1,占进入水环境钾素总量的19.00%和15.50%.其中通过城市污水处理厂排放进入地表水环境中钾素为50.5万t·a-1,占城市区域排放总量的75.25%.     

Cost-performance analysis of nutrient removal in a full-scale oxidation ditch process based on kinetic modeling

A full-scale oxidation ditch process for treating sewage was simulated with the ASM2d model and optimized for minimal cost with acceptable performance in terms of ammonium and phosphorus removal. A unified index was introduced by integrating operational costs (aeration energy and sludge production) with effluent violations for performance evaluation. Scenario analysis showed that,in comparison with the baseline (all of the 9 aerators activated), the strategy of activating 5 aerators could save aeration energy significantly with an ammonium violation below 10%. Sludge discharge scenario analysis showed that a sludge discharge flow of 250–300 m3/day (solid retention time (SRT), 13–15 days) was appropriate for the enhancement of phosphorus removal without excessive sludge production. The proposed optimal control strategy was: activating 5 rotating disks operated with a mode of "111100100" ( "1"represents activation and "0" represents inactivation) for aeration and sludge discharge flow of 200 m3/day (SRT, 19 days). Compared with the baseline, this strategy could achieve ammonium violation below 10% and TP violation below 30% with substantial reduction of aeration energy cost (46%) and minimal increment of sludge production (< 2%). This study provides a useful approach for the optimization of process operation and control.     

Removal of Cd2+ from water by Friedel’s salt (FS: 3CaO.Al2O3·CaCl2·10H2O): Sorption characteristics and mechanisms

The development of low-cost and efficient new mineral adsorbents has been a hot topic in recent years. In this study, Friedel’s salt (FS:3CaO·A12O3 ·CaCl2 ·10H2O), a hexagonal layered inorganic absorbent, was synthesized to remove Cd2+ from water. The adsorption process was simulated by Langmuir and Freundlich models. The adsorption mechanism was further analyzed with TEM, XRD, FT-IR analysis and monitoring of metal cations released and solution pH variation. The results indicated the adsorbent FS had an outstanding ability for Cd(Ⅱ) adsorption. The maximum adsorption capacity of the FS for Cd(Ⅱ) removal can reach up to 671.14 mg/g. The nearly equal numbers of Cd2+ adsorbed and Ca2+ released demonstrated that ion-exchange (both surface and inner) of the FS for Cd(Ⅱ) played an important role during the adsorption process. Furthermore, the surface of the FS after adsorption was microscopically disintegrated while the inner lamellar structure was almost unchanged. The behavior of Cd(Ⅱ) adsorption by FS was significantly affected by surface reactions. The mechanisms of Cd2+ adsorption by the FS mainly included surface complexation and surface precipitation. In the present study, the adsorption process was fitted better by the Langmuir isotherm model (R2 = 0.9999) than the Freundlich isotherm model (R2 = 0.8122). Finally, due to the high capacity for ion-exchange on the FS surface, FS is a promising layered inorganic adsorbent for the removal of Cd(Ⅱ) from water.