钙同位素方法在环境地球化学研究中的应用与进展

概述了钙同位素分馏机理、分析测定以及在环境地球化学研究中的应用。自然界中钙同位素组成及其分馏过程与生成环境密切相关,可以很好地反映其地质成因及地质作用过程。近年来,随着钙同位素的测量技术的创新和改进,钙同位素地球化学的研究领域不断拓宽:它在研究环境生态系统中钙同位素变化规律、海洋钙循环、示踪古海洋和古气候等方面取得初步成效。先前的研究表明不同的样品中的44Ca /40Ca比值变化较小,δ44 Ca的变化在-2.88‰~+ 0.92 ‰之间。     

Immobilization study of biosorption of heavy metal ions onto activated sludge

Activated sludge was immobilized into Ca-alginate beads via entrapment, and biosorption of three heavy metal ions, copper(Ⅱ), zinc(Ⅱ), and chromimum(Ⅱ), from aqueous solution in the concentration range of 10-100 mg/L was studied by using both entrapped activated sludge and inactivated free biomass at pH≤5. A biphasic metal adsorption pattern was observed in all immobilized biomass experiments. The biosorption of metal ions by the biosorbents increased with the initial concentration increased in the medium. The adsorption rate of immobilized pre-treated activated sludge(PAS) was much lower than that of free PAS due to the increase in mass transfer resistance resulting from the polymeric matrix. Biosorption equilibrium of beads was established in about 20 h and the adsorbed heavy metal ions did not change further with time. No significant effect of temperature was observed in the test for free biomass while immobilized PAS appeared to be strong temperature dependent in the test range of 10 and 40℃.Besides, the content of activated sludge in the calcium alginate bead has an influence on the uptake of heavy metals. The sorption equilibrium was well modeled by Langmuir isotherm, implying monomolecular adsorption mechanism. Carboxyl group in cell wall played an important role in surface adsorption of heavy metal ions on PAS.     

生物膜CANON反应器中沉积物影响及其成因分析

以人工配制无机高氨氮废水为对象,通过CANON接种污泥,以聚氨酯海绵为填料,在HRT=9 h,温度为30℃±1℃,pH为6.92~8.52的条件下运行.针对反应器中填料表面的沉积物,试验研究沉积物对CANON工艺的影响及其成分、形成原因.研究发现:1沉积物影响基质的传递,导致CANON反应器中去除效果不佳且反应器中的生物量下降;2沉积物成分是碳酸钙;3填料表面形成沉积物可能是微生物的pH调节作用、吹脱作用、胞外聚合物作用、海绵的吸附作用和物理化学作用的共同结果;4沉积物一旦形成,很难恢复.因此,为了避免沉积物的产生而又不影响CANON工艺,建议采取以下措施:1对原水进行预处理,降低Ca2+和Mg2+等的浓度,2保证短程硝化效果完好,避免因短程硝化效果破坏而要降低DO,造成pH升高,并导致沉积物产生;3在保证反应器良好的总氮处理效果、稳定的短程硝化下,可选用其他合适的填料,以减缓沉积物的积累程度.     

模拟酸雨淋溶下红壤中盐基离子释放及缓冲机制研究

通过模拟酸雨淋溶实验,分析在不同酸度酸雨淋溶下红壤中盐基离子释放的规律和特点,研究红壤对酸雨的缓冲机制.结果表明:红壤对酸雨的缓冲主要可分为初级和次级2个缓冲体系,其盐基离子释放主要受H+输入量控制.当H+输入量少时,红壤对酸雨的缓冲以初级缓冲体系交换盐基离子为主;随着H+输入增多,红壤对质子的缓冲进入矿物风化阶段.酸度大的酸雨对红壤的矿物风化作用相对较大.不同酸度酸雨淋溶下,各盐基离子释放量最终趋于稳定.盐基离子对酸雨的敏感性顺序为Ca2+>Mg2+>K+>Na+.结果还表明,Ca2+与Mg2+的释放显著线性相关,n(Ca2+)/n(Mg2+)随酸雨pH和淋溶量增加而增大.强酸性酸雨淋溶下红壤矿物风化所导致的Na+释放的机理和来源可能与K+,Ca2+和Mg2+的不同.      

固定化菌种降解2,6-二叔丁基酚的研究

用前期研究中获得的2,6二叔丁基酚(简2,6DTBP)降解菌(Aeromonassp.),进行了对2,6二叔丁基酚的降解性能等研究。结果表明菌株经固定化包埋后,降解底物2,6DTBP的能力大大提高。在100.0mg/L的初始浓度下其降解率在12d可达到81%。通过对固定化菌株的降解反应过程的动力学分析,其对底物的降解反应符合一级动力学特征,当2,6DTBP初始浓度为100mg/L时,固定化菌种其动力学常数为0.1232,半衰期为5.63day。扫描电镜观察到菌种在海藻酸钙包埋载体中能良好地生长和繁殖。     

XDLVO理论解析不同离子条件下海藻酸钠微滤膜污染

应用extended Derjaguin-Laudau-Verwey-Overbeek(XDLVO)理论定量解析海藻酸钠微滤膜污染中界面微距作用力,探讨不同离子条件对膜污染影响的主控机制.结果表明,对于亲水性膜表面,范德华力促进膜污染,极性作用力阻碍膜污染;而对于疏水性膜表面,范德华力减缓膜污染,极性作用力加速膜污染.海藻酸钠与微滤膜接触时双电层作用力对膜污染贡献相对微弱.离子强度及钙离子对海藻酸钠微滤膜污染的影响主要是通过改变极性作用力来实现的.较高的离子强度会降低极性作用力的排斥性或升高极性作用力的吸引性,从而加重海藻酸钠微滤膜污染.虽然钙离子使出水通量急速下降,但钙离子的存在使得物理清洗效率提高.不同离子条件下初始阶段及后期阶段污染趋势K分别与膜-海藻酸钠粘附自由能及海藻酸钠-海藻酸钠粘聚自由能具有良好的线性相关性,表明XDLVO理论适用于描述不同离子条件下海藻酸钠微滤膜污染行为.     

海藻酸钠和聚乙烯醇作为固定化微生物包埋剂的研究

分别以海藻酸钠和聚乙烯醇为包埋剂,包埋固定微生物,采用正交试验法,以固定化微生物对TOC的去除率为主要指标,强度为辅助指标,确定包埋条件,并对其性能进行比较。研究结果表明,用聚乙烯醇为包埋剂的固定化小球强度及稳定性比用海藻酸钠的高,较适用于废水处理,但其传质性能有待进一步改善。     

钙镁磷肥对石灰、海泡石组配修复镉污染稻田土壤的影响

改良剂组配(例如羟基磷灰石和沸石)可有效降低土壤中重金属的生物有效性,抑制水稻对重金属的积累,从而提高农产品的安全水平.本文通过田间试验,研究钙镁磷肥施用对石灰、海泡石组配降低稻田土壤有效态Cd含量、水稻各部分中Cd含量的影响.结果表明,施用钙镁磷肥可显著促进石灰、海泡石组配的钝化修复效果.与石灰、海泡石组配处理相比,施用钙镁磷肥,土壤中有效态Cd含量和糙米中Cd含量显著降低,在施用2 250 kg·hm^-2钙镁磷肥的条件下,土壤中Cd²⁺发生沉淀或络合反应生成难溶性磷酸镉而降低土壤酸可提取态、可还原态和可氧化态Cd的占比,土壤中有效态Cd含量显著(P<0.05)降低46.97%,糙米中Cd含量降低至0.04 mg·kg^-1,低于《食品安全国家标准》(GB 2762-2017)中糙米镉限量(0.2 mg·kg^-1)标准,且糙米产量增加28.34%.相关性分析结果表明,水稻根、茎叶和糙米中Cd含量与土壤中有效态Cd含量,水稻糙米中Cd含量与根和茎叶中Cd含量呈极显著正相关关系(P<0.01...