外源氮输入对闽江河口芦苇湿地土壤硅含量的影响

河口湿地是各种物理化学生物及地质过程最为集中和活跃的区域,对大气氮沉降的响应比较敏感.当前闽江河口氮负荷增强的问题不断突显,研究外源氮输入对湿地土壤硅含量的影响有重要意义.本研究于2021年3月—2022年4月在闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地开展野外原位模拟试验方法,研究不同氮输入条件（CK：对照处理,LN：低氮输入,MN：中氮输入,HN：高氮输入）对湿地土壤硅形态、组分及其与碳氮化学计量比的影响.结果表明：氮输入在一定程度上导致鳝鱼滩芦苇湿地土壤pH下降、电导率上升,对全氮和全碳含量没有明显的影响,但是对土壤硅含量和组分产生了显著的影响.LN、MN、HN输入时鳝鱼滩芦苇湿地土壤中全硅含量分别比对照组下降了10.73%、2.14%、7.75%,而有效态硅含量分别增加了3.46%、2.54%、4.92%;氮输入未改变土壤全硅及有效态硅在0～10 cm深度分布的特征,均表现为表层<亚表层,但在芦苇生长的初期和后期,有效态硅的土层特征表现为表层>亚表层.从土壤硅组成比例来看,有效态硅占全硅的年平均比例在LN、MN、HN输入时分别为6.29%、5.69%、6.17%,均高于对照组（5.44...     

硅改性生物炭吸附水中Cd(Ⅱ)机理的量化分析

以纳米二氧化硅为硅源制备硅改性生物炭,利用吸附动力学、吸附等温线及SEM-EDS、XRD、FTIR、XPS等表征研究硅改性生物炭对水中Cd(Ⅱ)的吸附机理,并定量分析各种吸附机制的贡献率.结果表明,当添加SiO₂质量比为0.5%时制备的生物炭(0.5SiBC)吸附Cd(Ⅱ)效果最佳,最大吸附量为132.64 mg·g^-1,是未改性生物炭(BC)的1.56倍;0.5SiBC对Cd(Ⅱ)吸附过程符合拟二级动力学和Freundlich模型,其吸附过程属于化学吸附;XRD、FTIR和XPS等结果表明,0.5SiBC吸附Cd(Ⅱ)的机理主要有矿物质沉淀、离子交换作用和络合作用,各种机理贡献率依次为：矿物质沉淀(46.61%)>离子交换(33.79%)>其他机理(18.36%)>络合作用(1.24%);0.5SiBC对Cd(Ⅱ)的离子交换和矿物质沉淀量比BC分别提高133.80%和41.46%,硅改性主要通过提高生物炭的离子交换和矿物质沉淀能力来提高吸附Cd(Ⅱ)的能力.研究表明,硅改性生物炭作为去除水溶液中Cd(Ⅱ)的吸附剂具有较好的...     

铁硅复合材料固定砷的酸释放特征

为评估酸化条件下铁硅复合材料（IS）对砷（As）钝化的环境稳定性,以酸滴定法结合X射线衍射分析技术（XRD）对铁硅复合材料固持态砷（IS-As）的酸释放特征开展研究.结果表明,IS具有较强的应对环境酸化的酸缓冲能力;IS-As对酸最为敏感的pH值区间介于7.68~11.48,在该区间内随酸的加入,AsO₄^3-快速溶出,该非酸稳态砷占总As的37.5%;而在pH值7.68~4.10区间,As溶出速率相对缓慢,该弱酸稳态As约占总As的7%.酸化条件下稳定存在、释放微弱的As为酸稳态,该部份约占总As的55.5%.XRD结果表明,在加入H⁺过程中,铁硅材料主要固砷矿物随pH值由高到低溶解的顺序依次为Ca₃（AsO₄）₂ > AlAsO₄ > As₂O₃>Ca₄SiAs₄ > FeAs₃O₉·4H₂O > Mn₂As₂O₇/SiAs₂.酸化条件下IS-As元素溶出率依次为S（94.8%） > Na（93.0%） > Ca（78.8%） > As（44.5%） > Mg（41.7%） > Al（37.6%） > Mn（37.5%） > Fe（5.5%）.IS-As中主要含砷矿物pH值稳定区间与伴生元素酸溶解特征结果表明,非酸稳态砷主要为钙结合态砷,弱酸稳性As主要为镁、锰、铁弱结合态,酸稳态As主要为铁锰硅强结合态.研究结果为铁硅复合材料修复土壤砷的安全利用风险评估及揭示其修复稳定机理提供了依据,并为土壤砷修复材料选择及形态研究方法方面提供新的参考.     

高硅铬铁高压直流接地极腐蚀监测技术与焦炭层填充试验研究

目的 掌握高压直流接地极服役过程中的运行参数及腐蚀状况,包括接地极运行时周边土壤温湿度和馈电元件的腐蚀速率与腐蚀总量等。方法 采用精密电阻探针腐蚀监测技术以及失重法,对比研究加和不加焦炭填包料的高硅铬铁直流接地极在强直流试验过程中,土壤温升与接地极腐蚀情况。结果 基于电阻探针技术,可以准确测量通电过程中馈电元件的腐蚀总量和腐蚀速率。相反,受电化学极化原理限制,电化学监测技术难以对通电状态下的馈电元件腐蚀进行测量。结论 填充的焦炭包覆层能有效延缓高硅铬铁直流腐蚀,使腐蚀速率下降96%。这主要归功于高硅铬铁表面包覆焦炭层后,电解反应从高硅铬铁/土壤层界面过渡到焦炭层/土壤界面,因而对高硅铬铁起到较好的保护作用。     

饮用原水中微量NH_3-N的生物膜脱除

针对NH3-N浓度为1mg.l-1的饮用原水,分别以硅锰砂石和聚胺脂海绵作为硝化生物膜载体,考察了自制固定床生物膜反应器的脱氨效果.30d的连续运行结果表明,砂石载体系统达到95%—100%的NH3-N去除率,出水NH3-N浓度接近0,出水NO2--N浓度在0—0.02mg.l-1之间;而海绵载体系统虽然挂膜快,但运行阶段NH3-N去除率仅为10%—35%,出水NH3-N不能达标,且具有生物可降解性,反硝化过程优先导致NO2--N的积累.进一步考察了硅锰砂石生物膜系统稳定运行的最优参数,得出试验条件下,水力停留时间为6min,气水比为1:1,反冲洗周期为6d.硅锰砂石因其良好的孔隙率、粒径分布和密度等物理特性,以及化学稳定性和生物安全性,是含低浓度NH3-N原水生物膜净化的良好载体选择.     

硅镁胶MgO·6SiO_2的制备及其对亚甲基蓝的吸附

以氯化镁和水玻璃为原料,采用水热法制备了氧化镁含量低于10%的新型硅镁胶MgO·6SiO2,讨论了体系pH值、水热时间和温度等因素对产物硅镁物质的量之比的影响,通过比表面积分析、电位滴定法对样品进行了表征,用亚甲基蓝溶液评价其吸附性能.结果表明,MgO·6SiO2的最佳制备条件为:调节pH值到9.5左右、水热12 h、水热温度110℃,pH为控制产物硅镁物质的量之比的决定性因素;硅镁胶MgO·6SiO2是多孔材料,比表面积为285 m2·g-1,表面零电荷点pHzpc为10.4;25℃时,对亚甲基蓝的最大吸附量可达151.52 mg·g-1,吸附过程符合Langmuir吸附模型.     

福建山美水库表层沉积物不同形态硅分布特征及其环境意义

采用Tessier连续提取法研究了亚热带典型山区深水水库-福建泉州山美水库沉积物中不同形态硅(可交换离子态硅[IEF-Si]、碳酸盐结合态硅[CF-Si]、铁锰氧化物结合态硅[IMOF-Si]和有机硫化态硅[OSF-Si])的时空分布特征及其环境意义.结果表明,山美水库平水期、丰水期、枯水期表层沉积物中不同形态硅总含量分别为3043.50~4414.24,2711.17~3676.89,3198.44~4444.28mg/kg,平水期>枯水期>丰水期;其空间分布特征为:库尾区>水库中部区>近坝区>入库区.该水库中IEF-Si和CF-Si相对含量少,活性大.虽然可交换态硅的含量较少,其释放潜能有可能对水生生态系统营养状况及初级生产产生影响;CF-Si对环境因子尤其是pH值特别敏感;IMOF-Si和 OSF-Si相对含量高,IMOF-Si可能是山美水库硅补充的最主要途径;而OSF-Si是比较稳定形态的硅,其分布规律与受不同时期沉积下来的沉积物类型和环境影响有关.平水期、丰水期CF-Si与IMOF-Si呈显著正相关关系(P<0.05,r=0.728;P<0.05,r=0.672),丰水期、枯水期IMOF-Si与OSF-Si均呈显著正相关关系(P =0.05,r=0.757; P <0.01,r=0.832).     

鸭绿江口潮滩沉积物间隙水中的营养盐

通过对鸭绿江口潮滩区2个采样点采集的柱状样分析、培养实验,测定了沉积物间隙水中的营养盐和沉积物中的S^2-结果表明,鸭绿江口潮滩区沉积物间隙水中的NO₃^-含量平均值为3.0μmol/L,垂直分布变化不大.PO₄^3-和SiO₃^2-的含量范围分别为0.8～70.4μmol/L,111.6～1054.3μmol/L,且两者垂直变化类似,随沉积物深度的增加先增加后下降.沉积物中硫化物的分布是随深度增加,含量升高.鸭绿江口潮滩区沉积物Eh、pH的测定结果显示,在13cm以下,Eh降为负值,沉积物还原性逐渐增强.而pH自上而下变化不大.由分子扩散公式计算结果表明,鸭绿江口潮滩区营养盐均由沉积物向上覆水扩散.