Beyond hypoxia：Occurrence and characteristics of black blooms due to the decomposition of the submerged plant Potamogeton crispus in a shallow lake

Organic matter-induced black blooms(hypoxia and an offensive odor) are a serious ecosystem disasters that have occurred in some large eutrophic shallow lakes in China. In this study, we investigated two separate black blooms that were induced by Potamogeton crispus in Lake Taihu, China. The main physical and chemical characteristics, including color- and odor-related substances, of the black blooms were analyzed. The black blooms were characterized by low dissolved oxygen concentration(close to 0 mg/L), low oxidation-reduction potential, and relatively low pH of overlying water. Notably higher Fe2+and∑S2-were found in the black-bloom waters than in waters not affected by black blooms. The black color of the water may be attributable to the high concentration of these elements, as black FeS was considered to be the main substance causing the black color of blooms in freshwater lakes. Volatile organic sulfur compounds, including dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, and dimethyl trisulfide, were very abundant in the black-bloom waters. The massive anoxic degradation of dead Potamogeton crispus plants released dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, and dimethyl trisulfide, which were the main odor-causing compounds in the black blooms. The black blooms also induced an increase in ammonium nitrogen and soluble reactive phosphorus levels in the overlying waters. This extreme phenomenon not only heavily influenced the original lake ecosystem but also greatly changed the cycling of Fe, S, and nutrients in the water column.     

冬季东海、南黄海中DMS和DMSP浓度分布及影响因素研究

于2011年12月~2012年1月现场测定了东海、南黄海表层海水中二甲基硫(DMS)及其前体物质二甲巯基丙酸内盐(DMSP分为溶解态DMSPd和颗粒态DMSPp)的含量,研究了它们的浓度分布规律及其影响因素,并对DMSPp的粒级分布和DMS的海-气通量进行了探讨.结果表明,表层海水中DMS、DMSPd和DMSPp的浓度分别在0.58~4.14、0.37~7.86和4.29~25.76 nmol·L-1之间,平均值分别为(2.20±0.82)、(2.12±1.66)和(11.98±6.23)nmol·L-1.DMS、DMSPp与叶绿素a(Chl-a)呈现明显的正相关关系,并且它们的周日变化趋势基本一致,说明浮游植物生物量是影响研究海域内DMS和DMSP生产分布的关键因素.另外,DMSPd浓度和总细菌丰度表现出一定的负相关,这可能是在细菌释放的DMSP裂解酶的作用下DMSPd会发生裂解生成DMS.研究发现,5~20μm的微型浮游植物是海区内Chl-a和DMSPp的主要贡献者.此外,冬季东海、南黄海表层海水DMS的海-气通量在0.61~25.52μmol·(m2·d)-1之间,平均值为(8.30±5.92)μmol·(m2·d)-1.     

感应电芬顿降解二甲基砷的效果与机理研究

二甲基砷作为甲基砷的主要种类之一,主要由含砷废水的排放和农药滥用进入环境水体,进而严重威胁着人类的健康.通过改进电芬顿反应中Fe~(2+)的投加方式,构建了以铁棒为感应阳极、RuO_2/Ti网为阳极、2个活性炭纤维为双阴极的感应电芬顿体系.为探究感应电芬顿体系对二甲基砷的降解效果与机理,考察了反应过程中初始pH、电流密度、反应物初始浓度等因素对二甲基砷去除效果的影响.结果表明,在初始pH值为3,电流密度为2 m A·cm~(-2),二甲基砷初始浓度为5 mg·L~(-1)的最佳条件下,经感应电芬顿反应240 min后,二甲基砷去除率高达94.4%.在此体系中,感应铁电极不断释放的Fe~(2+)与阴极产生的H_2O_2发生电芬顿反应产生羟基自由基将二甲基砷降解为一甲基砷、As(Ⅲ)和As(V),同时,铁离子水解生成的铁的羟基络合物将二甲基砷、一甲基砷、As(III)和As(V)吸附在其表面,从而达到二甲基砷的高效去除.     

巯基硅烷改性多壁碳纳米管的合成及其对Cd2+的吸附性能研究

利用3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)作硅烷偶联剂对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性,制备巯基硅烷改性多壁碳纳米管(SHMWCNTs),并进行了SH-MWCNTs对Cd~(2+)的批量吸附实验.同时,利用扫描电镜(SEM)、X射线光子能量仪(EDS)、红外光谱(FT-IR)对SHMWCNTs进行表征,探究了溶液初始pH、吸附剂投加量、吸附时间、溶液初始Cd~(2+)浓度等因素对吸附效果的影响,分析了吸附动力学特征及吸附等温线特征,初步探讨了吸附机理.SEM、EDS与FT-IR图谱显示,MPTMS已成功接枝到MWCNTs表面,表明SH-MWCNTs制备成功.吸附时间为90 min,pH为4时的吸附效果最佳,吸附量随SH-MWCNTs投加量、Cd~(2+)浓度的增加而增大.吸附动力学和吸附等温线研究表明,SHMWCNTs对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级线性方程,吸附等温线符合Freundlich、Langmuir 2种模型,吸附以单分子层吸附为主,也存在层间扩散的多层吸附.     

巯基改性壳聚糖复合材料的制备及其用于高容量去除水中Hg(Ⅱ)

壳聚糖(CS)因其无毒害、可降解性、成本低等特点而在众多高分子材料中脱颖而出,但稳定性和选择性较差,从而限制了其在重金属吸附中的应用。以巯基丙酸(MPA)为改性剂,以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)为活化剂,制备了CS-MPA复合材料,使用单一变量法优化制备条件。结果表明,最优制备参数为：改性时间6 h,温度20℃,pH=6,m₍(CS:MPA:EDC))为1∶0.8∶1,制备得到的CS-MPA在酸性条件下对Hg(Ⅱ)依旧保持较高去除效率。在复合材料表面引入巯基后出现了多层堆叠的不规则形态,比表面积增大。CSMPA对Hg(Ⅱ)的吸附在360 min内可达到平衡,以单层吸热的化学反应为主,25℃时理论最大吸附容量推测为833.3 mg·g^-1。吸附机理主要是材料上的软碱(—SH和—NH₂)与软酸Hg(Ⅱ)之间发生的螯合反应,其次为酰胺基的结合作用。CS-MPA对Hg(Ⅱ)有较高的吸附选择性;且经过5次的吸附-解吸循环后,去除率仍保持在较高水平。以上研究结果表明CS-MPA对Hg(Ⅱ)的去除效果较好,可为...     

壳聚糖-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵三元接枝共聚物的合成及应用

在N2保护下,以硝硬驱铈铵为引发剂,将壳聚糖（CTS）、丙烯酰胺（AM）及二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）接枝共聚得到CTS-AM-DMDAAC三元接枝共聚物,考察了反应条件对接枝共聚反应的影响。实验结果表明,在反应温度50℃、反应时间5-6h,m（CTS）：m（AM）：m（DMAAAC）=1：6：0.67、c（Ce^4＋）=0.8mmol/L的最佳反应条件下,接枝共聚反应的接枝率和接枝效率分别为64%和10.5%。用傅里叶变换红外光谱仪对CTS-AM-DMDAAC进行了表征。絮凝实验结果表明：CTS-AM-DMDAAC对高岭土水样具有较强的絮凝能力,可在很宽的pH范围内使用。用CTS-AM-DMDAAC处理COD为165.5mg/L的啤酒生产废水,COD去除率达90.1%.     

丙酸的加入对厌氧-低氧同时生物除磷脱氮系统的影响

2个实验室规模的序批式反应器（SBRs）在厌氧-低氧（0.15～0.45 mg·L^-1）条件下运行,以比较丙酸的加入对同时生物除磷脱氮系统的影响.结果表明,无论是丙酸与乙酸的混合酸（碳摩尔比为1.5/1）作为碳源（SBR1）,还是乙酸作为单独碳源（SBR2）,系统都发生同步硝化反硝化和磷的去除（SNDPR）,并且氨氮被全部氧化,系统中没有亚硝酸盐的大量累积.与SBR2相比,SBR1中厌氧阶段磷释放量少,聚羟基戊酸（PHV）合成量高,好氧末磷剩余量少,硝态氮累积少,因此SBR1中总氮和总磷的去除率（分别为68%和95%）比SBR2（分别为51%和92%）高,加入丙酸有助于SNDPR系统保持较好的除磷、脱氮效果.     

水溶性巯基壳聚糖对污染土壤吸附态汞的解吸作用研究

用两种巯基化试剂半胱氨酸(Cys)和硫代乙醇酸(Thi)与壳聚糖(CTS)反应,制备了两种水溶性巯基壳聚糖,即Cys-CTS和Thi-CTS,对比研究了这两种巯基壳聚糖与CTS对被染毒土壤中吸附态汞的提取能力.结果表明,Thi-CTS在pH=3、质量浓度为0.5g/L、用量为20 mL的条件下.对汞的提取率为59.44%,相同条件下CTS和cys-CTS对汞的最高提取率只有31.81%和10.15%.     

固相萃取-气相色谱法测定饮用水中甲基汞

根据巯基棉在一定酸性条件下能定量吸附甲基汞的原理,利用多通道并联的固相萃取装置,采用气相色谱(ECD)方法测定饮用水中痕量甲基汞,考察了水样pH值对回收率的影响.方法在0.050 mg/L～1.00 mg/L范围内线性良好,当采样体积为1.0 L时,检出限为0.03 ng/L,标准样品与实际水样平行测定的相对标准偏差均...     

茅草添加与温度变化对餐厨垃圾厌氧水解产酸的影响

比较了茅草添加在温度变化条件下对餐厨垃圾厌氧水解过程小分子有机酸产量的影响,提出一种新型餐厨垃圾的资源化方式。研究结果显示,餐厨垃圾在55℃条件下厌氧水解主要产物为乳酸,达到25．7g／L,其干物质转化率可以达到32．1％（gTS）,而餐厨＋茅草处理在同样条件下的乳酸产量为20．1g／L,干物质转化率为25．1％。温度下降为37℃后继续进行的的厌氧水解,得到的主要产物是乙酸、丙酸和丁酸,餐厨处理和餐厨＋茅草处理这两者的峰值分别为6．5、2．8、8．0和6．1g／L、2．7g／L和5．9g／L。结果显示茅草添加可以在一定程度上调节水解产物的比例,而温度变化可以调控小分子有机酸的产量。本研究结果表明,厌氧水解是一种有潜力的小分子有机酸生产与餐厨垃圾资源化处理途径。