河流底泥中溶解性有机物的释放途径及影响因素研究

以沈阳市新开河底泥为研究对象,考察了河流底泥中溶解性有机物（DOM）的释放途径,并分析了时间、温度、pH值、底泥粒径、盐度和上覆水体中溶解性有机碳（DOC）浓度对河流底泥DOM释放的影响.此外,还研究了底泥释放对上覆水体中DOM的光谱学特性的影响.结果表明,对底泥DOM释放影响程度最高的是间隙水的混合作用,其次是底泥表层静态释放,而悬浮颗粒释放对底泥DOM释放的影响程度较小.底泥DOM的释放量随温度,pH值,底泥粒径,盐度的增大而增大.上覆水体DOC浓度较高时,DOM由上覆水体向底泥迁移.扰动作用能够影响底泥DOM的迁移.类富里酸荧光物质和类芳香族蛋白质荧光物质是底泥DOM中的主要荧光物质.河流底泥DOM向上覆水体释放的主要是激发波长分别为280~300nm和320~380nm的荧光物质.并且,扰动作用促进了荧光物质由底泥向上覆水体的释放.     

基于模拟退火的随机取向含核椭球颗粒粒径反演

烟颗粒的光散射数值模拟计算多采用单种匀质的球形、椭球或分形模型。实际上,多种情况下的烟颗粒并非仅由单种匀质组成,例如细水雾灭火和湿式洗涤塔除尘过程中生成的烟颗粒即是一种以碳烟颗粒作为凝结核、水为外壳的含核水凝物气溶胶颗粒。针对随机取向条件下,利用离散偶极子近似方法对轴对称的含核椭球颗粒模型进行数值模拟计算,得到光散射Mueller矩阵,并基于Lorenz-Mie散射理论,采用全局搜索能力很强的模拟退火算法,实现了单分散系的含核椭球颗粒的粒径反演。讨论分析了内核半径与外壳有效半径比q及内核折射率n对轴对称的含核椭球颗粒粒径反演的影响。粒径反演结果表明:q对含核椭球颗粒的粒径反演结果及误差影响较大,n在一定程度上影响颗粒的粒径反演。     

巢湖重污染汇流湾区沉积物营养盐分布与释放风险

南淝河、十五里河等多条入湖河道的向心型分布使巢湖西北部湖区形成汇流湖湾,了解该水域沉积物中营养盐累积分布及其释放风险,对评估污染状况具有重要意义. 于该研究湾区设置17个采样点,对沉积物营养盐含量及形态分布进行了调查分析,并使用静态释放方法对沉积物营养盐释放风险进行了研究. 结果表明:研究湾区表层沉积物中w(TN)和w(TP)分别为1 399.3~3 739.4和607.9~1 602.3 mg/kg,均远高于巢湖沉积物中w(TN)、w(TP)的平均值;w(NH₄+-N)占w(TN)的5.62%~17.60%,16个采样点的w(Al-P)占w(TP)的50%以上,由此导致沉积物中NH₄+-N和PO₄3--P释放通量较大,分别达到14.27~128.24和0.07~13.00 mg/(m2·d),并且在各河口区域释放风险相对高于湾区其他区域;氮、磷含量垂向分析显示,营养盐污染累积始于20世纪50年代(沉积物深度为24 cm),自80年代到90年代后期营养盐积累速率急速加剧. 沉积物中高含量的氮、磷营养盐及NH₄+-N和PO₄3--P释放通量导致该研究湾区沉积物成为巢湖水体的潜在污染源,因此亟需进行以各河口区域为重点的营养盐污染整治.      

上海地区大气中二噁类分布特征的初步研究

为了研究上海地区大气中二噁英（PCDD/Fs）的污染水平、分布特征和相分配规律,分别选取了上海典型的工业区、居民区和郊区的采样点进行了大气样品的采集。通过对3个采样点的研究发现,上海地区的大气中二噁英的平均毒性当量浓度为0.201 pg/m^3,居民区最高,工业区其次,郊区最低。大气中二噁英排放的平均浓度属于典型的城市工业区水平。在常温下,大气中90%二噁英主要分布在颗粒物相中,从单体看,高氯代同系物主要分布在颗粒相中,而低氯代同系物则分布在气相当中。通过二噁英的气相/颗粒相分配系数Kp与蒸气压PL的关系式评价了污染物的气相/颗粒相分配行为。并应用Junge-Pankow模型预测了大气中的气相/颗粒相分配,通过与实测值的比较发现,上海地区大气中二噁英的气相/颗粒相分布十分接近于模型中的城市地区,郊区采样点和模型预测值最为吻合,工业区和居民区大气中的二噁英在颗粒物上的浓度则要高于模型预测值,对造成偏离的原因进行了分析,并对3个采样点周围的污染源进行了初步的探究。     

厌氧条件下剩余污泥中磷及相关指标的释放和变化规律

污水处理过程中产生的剩余污泥富含大量的氮磷元素,从剩余污泥中回收磷是解决磷资源日益缺乏的一种有效途径。探寻出剩余污泥中磷的释放规律是实现剩余污泥中磷回收的首要前提。因此,以实际污水处理厂污泥为研究对象,建立污泥停留时间为5d的中试模型系统。通过系统分析5d停留时间的厌氧条件下污泥中污泥浓度、上清液总磷和氨氮浓度的变化情况,为后续的污泥磷回收提供支撑条件。研究结果表明,在中试系统污泥停留时间5d的厌氧条件下,剩余污泥微生物衰亡自溶或被分解,胞内物质释放,从而使固态物质转化为液态,污泥中磷及相关的氮等物质得到了较大的释放,污泥上清液总磷和氨氮质量浓度可分别达到100和40 mg·L^-1以上。所释放出的氮磷浓度足以满足鸟粪石回收氮磷方法所需的最低经济性要求,为污泥进行厌氧消化后采用鸟粪石的方法回收释放的氮磷提供了重要的基础依据。研究中还发现5d停留时间下, SS和VSS都有不同程度的降低,二者分别减少8.34%和10.14%以上,其中VSS的减少量占SS减少量的65%左右。同时,进入厌氧反应系统的初始污泥浓度对于氮磷的释放有着较大的影响,反应系统的SS在6300~7200 mg·L^-1的条件下,磷和氮的单位质量污泥释放量达到最佳,分别达到单位干污泥0.015和0.006 mg·mg^-1。研究结果为剩余污泥中回收氮磷提供了重要的依据。     

湿地挺水植物根际金属离子的分布及界面扩散通量

挺水植物作为湿地生态系统的重要组成部分,其根系的生长发育过程影响其环境功能的发挥及其根土和水土界面环境生物地球化学过程。界面的氧化还原异质环境是金属离子发生扩散、沉淀和溶解以及吸附和解析等许多瞬时过程的重要场所,这些过程对金属离子在固相和水相的分配起着重要的作用。获取金属离子赋存特征和定量评估大型挺水植物生长对其界面行为的影响,是了解金属离子在界面环境生物地球化学过程的关键环节。利用高分辨率沉积物原位间隙水采样技术（Pore Water Equilibrators,Peeper）获得芦苇、香蒲和茭草3种挺水植物根际与非根际溶液中Al3＋、Fe3＋、Mn2＋和Ca2＋的剖面分布特征,并利用Fick第一定律定量估算它们在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明：湿地沉积物孔隙水中Al3＋、Fe3＋、Mn2＋和Ca2＋的含量较上覆水存在着明显的富集现象。其中Fe3＋、Mn2＋分布受大型挺水植物影响最为显著,且随沉积物深度增加,富集效应有进一步加剧趋势。从剖面垂向分布来看,Al3＋含量的峰值靠近沉积物的表层,而Fe3＋、Ca2＋和Mn2＋含量峰值出现位置相对较深存在于沉积物中下层。与无植被的对照区域相比,4种金属离子含量在植物根区附近显著升高（P〈0.05）,其中Al3＋、Fe3＋和Ca2＋受芦苇生长过程影响最为明显,其在根际孔隙水中峰值含量达18.3、513和5408μmol·L-1,较对照分别增加了6.0、2.5及25.8倍,芦苇根际效应显著高于香蒲和茭草。多重比较分析结果显示,Mn2＋在根区的分布受茭草影响最大,在根区孔隙水中浓度为21~97μmol·L-1较对照区的1.1~52.5μmol·L-1,平均浓度增加65%。受植物根区环境的影响,Fe3＋和Ca2＋在植物根区释放速率明显加快,其中茭草根区释放速率分别为（35.38±3.05）和（240.18±20.71）μmol·m-2·d-1较对照区增加10倍;另外湿地植物存在直接导     

铅和铬污染包气带及再释放规律的实验研究

利用有机玻璃柱模拟包气带,研究了Pb2+和Cr6+在污染包气带时的迁移转化规律,以及雨水淋洗受污染包气带中重金属再释放规律.结果表明:包气带受重金属污染过程中,铅和铬在粗砂包气带中的迁移速率分别为7.25cm/d和0.4cm/d,远大于其在细砂包气带中的迁移速率4.46cm/d和0.36cm/d,且Cr2O72-形式存在的六价铬在包气带中的迁移速率比的铅离子迁移速率大10倍以上;在模拟实验中,溶液在通过包气带区域时六价铬还原为三价铬的反应很弱,通过包气带的水样中三价铬未检出,并且包气带介质中三价铬含量(0.006mg/kg)几乎为零;雨水淋洗铬和铅污染的粗砂和细砂包气带模拟研究中铅淋洗溶出率为0.056%和0.112%,铬淋洗溶出率为62.33%和40.36%.因此,Cr2O72-在砂质包气带中的迁移性很强且容易从介质表面淋洗去除,而铅在介质中的迁移性较差且很难从介质中淋洗去除掉.     

过硫酸盐缓释材料释放性能的影响因素研究

运用不同配比制备多种过硫酸盐缓释材料,采用欧盟标准化组织制定的NEN 7375标准浸出方法测试其释放性能,利用相关性分析和克里格插值法探究材料组分配比对过硫酸盐缓释材料释放性能的影响规律.结果表明:作为制备过硫酸盐缓释材料基质材料的水、砂和水泥均有一定的适配范围,即水含量在5%~35%之间,砂含量在0~85%之间,水泥含量在5%~85%之间;缓释材料的扩散系数与砂含量呈现显著的正相关,与水泥含量呈现显著的负相关,而与水含量无显著相关性;基质材料对过硫酸盐缓释材料扩散系数的综合作用较为复杂,总体而言,当水泥含量高于砂含量时,水含量是影响缓释材料扩散系数的主要因素,当砂含量大于水泥含量时,砂含量则是影响缓释材料扩散系数的主要因素.此外,增加缓释材料中过硫酸盐的含量可以提高过硫酸盐的释放速率并延长缓释材料的使用寿命.     

pH值对化学－生物混合污泥厌氧发酵释磷的影响

以污水处理厂化学除磷工艺产生的常见化学磷(AlPO4和FePO4)沉淀为研究对象,考察了两种化学磷分别与剩余活性污泥(即生物污泥)混合厌氧发酵过程中化学磷和生物磷的释放情况.结果表明:在纯水中,AlPO4在强酸强碱条件下均能释出部分磷,FePO4只在强碱条件下才能溶解释磷.在(35±1)℃,不同pH值下将含AlPO4的混合污泥厌氧发酵时,强酸性厌氧发酵能释出较多的化学磷,但微生物活性被抑制,不利于发酵产酸;碱性发酵(pH=10~11)能释出28%~55%的化学磷,43%~49%的生物磷,总释磷量比中性条件下高17.5%~62.7%,同时利于发酵产酸,维持pH 10和11时产酸量分别比中性条件高233%和117%;对于含FePO4的混合污泥厌氧发酵,中性条件下即能释放FePO4中40%的磷和生物污泥中50%的磷,释磷量高于pH=11的碱性厌氧发酵释磷量.     

车用柴油机燃用棕榈生物柴油的颗粒物排放特性研究

在满足国Ⅳ排放法规的车用柴油机上研究了燃用不同掺混体积比例的棕榈油生物柴油的颗粒物排放特性.试验中棕榈油生物柴油的掺混比例分别为0%、10%、20%、50%和100%,采用DMS500型快速颗粒光谱仪测试分析了发动机在外特性和负荷特性时的颗粒物数量浓度、质量浓度及粒径分布.研究结果表明:随生物柴油掺混比例的增加,颗粒物质量浓度降低.燃用生物柴油后颗粒物的数量浓度在大负荷明显降低,中小负荷呈升高趋势.生物柴油的排气颗粒物呈核态和凝聚态的双峰分布特征,核态数量浓度所占比例高于柴油,凝聚态的质量浓度所占比例略低于柴油.生物柴油颗粒物的几何平均直径小于柴油.