氮添加对亚热带森林土壤有机碳氮组分的影响

为了研究氮添加对森林土壤有机碳氮组分稳定性的影响,选取我国亚热带典型常绿阔叶林(浙江桂天然林和罗浮栲天然林)和针叶林(杉木人工林),开展为期5年的野外模拟氮沉降试验,分别设置对照〔0 kg/(hm2·a),以NH₄NO₃中的N计,下同〕、低氮〔75 kg/(hm2·a)〕和高氮〔150 kg/(hm2·a)〕3个氮添加水平,用H₂SO₄分2步酸水解获得LPⅠ(活性有机库Ⅰ)、LPⅡ(活性有机库Ⅱ)和RP(惰性有机库),定量研究土壤活性和惰性有机碳氮组分以及微生物生物量碳氮对氮添加的响应. 结果表明:氮添加仅对w(LPⅡ-C)(LPⅡ-C为活性有机碳Ⅱ)有显著影响,而对其他活性和惰性有机碳氮组分的影响不显著,并且对不同林分的影响存在差异. 与对照处理相比,低氮处理下浙江桂天然林、罗浮栲天然林和杉木人工林土壤w(LPⅡ-C)的增幅分别为15.3%、29.8%、68.8%;高氮处理下杉木人工林土壤w(LPⅠ-C)(LPⅠ-C为活性有机碳Ⅰ)、w(LPⅠ-N)(LPⅠ-N为活性有机氮Ⅰ)和w(RP-C)(RP-C为惰性有机碳)的增幅分别为32.4%、78.6%、28.7%;氮添加使得土壤w(SMB-C)(土壤微生物生物量碳)的增幅为18.1%~202.5%、w(SMB-N)(土壤微生物生物量氮)的增幅为0%~103.6%;在氮添加处理下,除杉木人工林土壤SMB-N/LPⅠ-N〔w(SMB-N)/w(LPⅠ-N)〕是随着氮添加水平的增加而降低外,微生物对其他林分土壤活性有机氮的利用均表现为随着氮添加水平的增加而增加. 研究显示,氮添加对阔叶林和针叶林土壤活性和惰性有机碳氮组分的影响存在差异,但差异不显著,这与它们归还土壤的凋落物性质差异有关,并且凋落物的分解差异也可能是影响土壤不同碳氮组分变化的原因.      

含铝酸性农药废水合成聚合硫酸铝混凝剂

采用农药三唑醇生产过程中产生的含铝酸性废水为原料,合成了聚合硫酸铝(PAS)液体混凝剂,并用于厂区污水站好氧池出水的混凝处理。考察了碱化剂用量、聚合温度、聚合时间等合成条件及PAS加入量、混凝pH等混凝条件对混凝效果的影响,并比较了PAS与商售聚合氯化铝(PAC)的混凝效果。实验结果表明:在n(碱化剂)∶n(硫酸铝)为2.1∶1、聚合温度为80℃、聚合时间为60 min的条件下,所得PAS液体混凝剂产品的w(Al2O3)为7.8%~9.0%,盐基度为45%~60%,pH为3.5~4.0,产量为0.75 t/t(以废水计);在PAS加入量为2.0 m L/L、混凝pH为10.0时,COD和SS的去除率则分别达到14.6%和83.0%;该PAS可替代厂区常规使用的商售PAC,日节约废水处理成本5 922元。     

分步沉淀法处理酸性矿山废水

采用分步沉淀工艺处理酸性矿山废水,考察了工艺条件对废水中有价金属元素回收效果的影响。实验结果表明:Ca(OH)_2为适宜的废水pH调节剂;调节废水pH至4.00左右并投加0.05 mL/L的H_2O_2,可首先去除Fe~(2+)及Fe~(3+),得到富Fe渣(w(Fe)=51.00%);调节废水pH至6.00~6.50,先投加50 mg/L的Na_2S,去除废水中的Cu~(2+),获得富Cu渣(w(Cu)=10.89%),再将Na_2S的投加量增至100 mg/L,去除废水中的Zn与Mn,获得富Zn-Mn渣(w(Cu)=2.37%,w(Mn)=6.79%,w(Pb)=1.61%);进一步调节废水pH至8.40,可去除剩余的Zn、Mn及其他重金属。分步沉淀工艺处理后的废水可达标排放,产生的富Fe渣、富Cu渣及富Zn-Mn渣可直接出售或具有利用价值。分步沉淀工艺可实现有价金属元素的高效回收,大幅度降低废水处理的实际成本,值得工程应用与推广。     

安徽某铁矿酸性矿山废水夏季和秋季微生物群落结构特征

分别采集了夏秋两季安徽某铁矿的酸性矿山废水样品,分析其物理化学参数,并利用分子生物学方法研究了该酸性矿山废水中微生物群落结构随时间和空间的变化规律.结果表明:该矿山废水酸性极强,夏季所采样品pH在2.80左右,且阴阳离子含量很高,Al~(3+)为1108~1138mg·L~(-1),SO_4~(2-)则高达19.80~23.79 g·L~(-1).秋季样品p H没有明显变化,但由于两次采样期间的大量降水,样品中各离子含量明显低于夏季.值得注意的是,该极端酸性的矿山废水中叶绿素a含量较高,夏季达63.8~94.2μg·L~(-1),秋季则降至16.6~32.7μg·L~(-1).无论是在夏季还是秋季,Alphaproteobacteria在绝大多数位点的细菌群落中占据着优势地位.化能异养菌Acidiphilium是最主要的细菌菌属,它在夏季和秋季各位点群落中所占比例都达20%左右,这应该与其丰富的代谢方式有关.对于真核微生物群落,夏季主要为尖毛虫和小球藻,秋季主要为棕鞭藻和小球藻.小球藻是该酸性生态系统主要的生产者,尖毛虫和棕鞭藻则扮演着顶级消费者的角色.该酸性废水应处于酸水形成末期,所以细菌群落中化能异养菌占据着优势地位,化能自养菌比例较少.由于温度等理化性质的不同,微生物群落结构随时间和空间发生了一定变化,其中以真核微生物群落结构变化最为显著.     

高效重金属捕集剂EDTC的结构表征及对酸性络合铜的去除特性研究

以乙二胺和二硫化碳为反应物,无水乙醇和去离子水的混合溶液为溶剂,制备了一种巯基类重金属捕集剂N,N-双(二硫代羧基)乙二胺(EDTC),采用紫外光谱、红外光谱和元素分析对其结构进行表征,重点研究了其对EDTA络合铜、柠檬酸络合铜和酒石酸铜3种酸性模拟络合铜的去除性能及螯合沉淀物的溶出特性,并探讨了EDTC脱除络合铜的机理.研究结果表明,处理50 mg·L-1的含铜废水,p H值范围为3~9,EDTC投加量为mEDTC/mCu=8(质量比),反应时间3 min,PAM投加量为1 mg·L-1,此时出水Cu2+浓度均低于0.25 mg·L-1,去除率达到99.5%以上.螯合沉淀物在弱酸性和弱碱性条件下很稳定,不易产生二次污染.红外光谱图分析结果表明,EDTC与Cu会发生螯合反应,即EDTC直接脱出络合铜中Cu2+,并与Cu2+生成难溶的螯合产物EDTC-Cu,进而有效地去除废水中Cu.     

基于PLFA法分析亚硝氮、硝氮和氨氮对厌氧微生物细菌群落的影响

利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究了亚硝氮、硝氮和氨氮在不同浓度水平下对中温厌氧颗粒污泥中厌氧细菌群落结构的影响.结果表明,高浓度亚硝氮(360 mg·L-1,以N计)、硝氮(300 mg·L-1,以N计)和氨氮(3000 mg·L-1,以N计)使系统COD去除率分别下降至3.49%、10.85%和71.53%,并使污泥表面主要细菌由杆菌变为球状菌;亚硝氮和硝氮引起厌氧细菌和革兰氏阳性菌的含量下降,氨氮引起革兰氏阴性菌的含量下降;PLFA香农-威尔多样性指数随着亚硝氮和硝氮浓度的升高从1.12分别下降至0.96和1.03,氨氮对PLFA香农-威尔多样性指数无明显影响.     

施用生物质炭对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征影响

为研究玉米秸秆生物质炭施用后土壤腐殖质组成和土壤胡敏酸结构的变化,选择腐殖质组成修改法和国际腐殖质协会推荐的方法进行土壤腐殖质组分提取和HA样品纯化,采用重铬酸钾外加热法和TOC分析仪测定土壤、水溶性物质(WSS)、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(Hu)有机碳含量,采用元素组成和红外光谱分析HA的结构变化.研究结果表明:施入玉米秸秆生物质炭后,表层和亚表层土壤及其腐殖质组分有机碳含量均有不同程度的提高,表层土壤、WSS、FA、HA和Hu有机碳含量增加幅度较大,分别增加了83.61%、112.50%、89.63%、91.78%和89.82%,说明玉米秸秆生物质炭的施用更有助于表层土壤有机碳的积累;PQ值(HA在腐殖酸中的比例)略有增加;土壤HA的缩合程度和芳香性增强,氧化度降低.此外,施用玉米秸秆生物质炭后,土壤及其腐殖质组分有机碳含量随土层深度的增加而降低,与表层相比,亚表层土壤、WSS、FA、HA和Hu有机碳含量分别下降了62.84%、52.94%、62.38%、66.62%和61.61%;土壤PQ值略有降低;土壤HA的缩合程度和芳香性降低,氧化度增加.     

硬脂酸和硅烷偶联剂KH570对氧化钙疏水改性研究

为开发事故情况下高浓度毒性有机物污染土壤快速固化/稳定化材料,本文以氧化钙(Ca O)为基材,硬脂酸和硅烷偶联剂KH570为两种改性剂,采用湿法工艺对Ca O粉体进行表面疏水改性,探讨不同工艺条件对改性效果的影响,并对改性后Ca O的形态和结构进行表征.结果表明,硬脂酸改性氧化钙的最佳工艺条件为:硬脂酸添加质量分数5%,改性温度30℃,改性时间30 min;KH570改性Ca O的最佳工艺条件为:KH570添加量0.02 m L·g-1Ca O,改性时间40 min.改性后Ca O的接触角均大于90°.傅里叶红外和扫描电镜分析表明,两种改性剂均以化学吸附的方式包覆在Ca O表面,达到了表面疏水改性的目的.     

酸浸—萃取—沉淀法回收废锂离子电池中的钴

采用酸浸—萃取—沉淀法回收废锂离子电池中的钴。实验结果表明:废锂离子电池在600℃下煅烧5 h可将正极材料上的有机黏结剂与正极活性物质分离;正极活性物质在Na OH溶液浓度为2.0 mol/L、n(Na OH)∶n(铝)=2.5、碱浸温度为20℃的条件下碱浸反应1 h后,铝浸出率达99.7%;已除铝的正极活性物质在硫酸浓度为2.5 mol/L、H_2O_2质量浓度为7.25 g/L、液固比为10、酸浸温度为85℃的条件下酸浸反应120 min,钴浸出率高达98.0%;酸浸液在p H为3.5、萃取剂P507与Cyanex272体积比为1∶1的条件下,经2级萃取,钴萃取率为95.5%;采用H_2SO_4溶液反萃后在硫化钠质量浓度为8 g/L、反萃液p H为4的条件下沉淀反应10 min,钴沉淀率达99.9%。     

水体中几种无机离子对硝酸根敏化甲芬那酸光降解影响研究

以中压汞灯为光源,研究环境浓度范围内硝酸根对甲芬那酸(MEF)光降解的影响机制.结果表明,甲芬那酸在不同浓度硝酸根溶液中的光解反应符合准一级动力学规律,其降解速率常数随硝酸根离子浓度增大而增大,当硝酸根离子浓度由0增至1 mmol·L-1时其速率常数由0.00627 min-1增至0.0232 min-1;以异丙醇为分子探针检测到羟基自由基存在于MEF光解过程中;光解过程中产生亚硝酸根,其浓度随着反应的进行而不断增大;碱性水环境对硝酸根敏化甲芬那酸的光解反应有利;碳酸盐、氯离子、三价铁对硝酸根敏化甲芬那酸光解产生抑制作用.采用UPLC/MS/MS对硝酸根敏化MEF光降解产物进行鉴定,并提出3条可能的光解路径.毒性研究表明,在硝酸根敏化甲芬那酸光降解过程中,生成了具有较甲芬那酸而言更高风险的中间产物.