垂序商陆叶细胞壁结合锰机制研究

垂序商陆是一种典型的锰超积累植物,细胞壁在其累积解毒锰的过程中起了一定的作用.通过细胞壁吸附实验,研究不同p H和不同锰浓度对细胞壁吸附锰的影响,并采用傅立叶红外光谱及同步辐射X-射线吸收光谱技术探讨了其吸附机制.结果表明,垂序商陆叶细胞壁吸附锰的最适p H值为5~6;其吸附行为可用Langmuir模型较好地描述(R2=0.978 5),并计算得其最大吸附量为62.50μmol·g-1.细胞壁上的羟基(—OH)和羰基(—CO)是结合锰的主要位点;锰周围第一配层为氧原子,其配位数为6.3,Mn—O键长为0.216 nm,细胞壁与锰主要以内配层模式相结合.     

Effects of ferrous and manganese ions on anammox process in sequencing batch biofilm reactors

Ferrous and manganese ions, as essential elements, significantly affect the synthesis of Haem-C, which participates in the energy metabolism and proliferation of anammox bacteria. In this study, two identical sequencing batch biofilm reactors were used to investigate the effects of ferrous and manganese ions on nitrogen removal efficiency and the potential of metal ions serving as electron donor/acceptors in the anammox process. Fluorescence in situ hybridization analysis was applied to investigate the microbial growth. Results showed that the nitrogen removal increased at high concentrations of Fe2＋ and Mn2＋ and the maximum removal efficiency was nearly 95% at Fe2＋ 0.08 mmol/L and Mn2＋ 0.05 mmol/L, which is nearly 15% and 8% higher than at the lowest Fe2＋ and Mn2＋ concentrations （0.04 and 0.0125 mmol/L）. The stabilities of the anammox reactor and the anammox bacterial growth were also enhanced with the elevated Fe2＋ and Mn2＋ concentrations. The Fe2＋ and Mn2＋were consumed by anammox bacteria along with the removal of ammonia and nitrite. Stoichiometry analysis showed Fe2＋ could serve as an electron donor for NO3-N in the anammox process. Nitrate could be reduced with Fe2＋ serving as the electron donor in the anammox system, which causes the value of NO~-N/NH4-N to decrease with the increasing of N-removal efficiency.     

模拟湿地植物根系分泌物对酸性矿山废水沉淀物中Fe、Mn释放及形态的影响

为研究人工湿地处理酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)系统中植物根系分泌物对根际环境沉淀物中Fe、Mn活性的影响,评估人工湿地处理AMD时对Fe、Mn固持作用的稳定性及可靠性,选用植物根系分泌物中常见的柠檬酸、苹果酸及草酸来模拟植物根系分泌物对沉淀物中Fe、Mn的释放及形态影响。结果表明:3种有机酸对根际环境沉淀物中Fe、Mn的释放均产生不同程度的影响,相同浓度下的有机酸对Fe的影响顺序为:柠檬酸>苹果酸>草酸,对Mn的影响顺序为:柠檬酸>草酸>苹果酸。随着有机酸浓度的增加,沉淀物中Fe、Mn的释放量逐渐增加,且Fe的释放量大于Mn。形态分析结果表明,在有机酸参与前沉淀物中Fe、Mn主要以可还原态形式存在,当添加3种不同浓度的有机酸后,沉淀物中的可还原态Fe、Mn极不稳定,易向可交换态发生转变,而残渣态与可氧化态则较为稳定,说明沉淀物中残渣态与可氧化态的Fe、Mn在人工湿地中是Fe、Mn去除的重要途径。     

活性炭负载二氧化锰的制备及其对罗丹明B吸附效能

采用颗粒活性炭(GAC)以共沉淀和热分解法制备了改性活性炭(MnO_2-AC),并采用SEM、XRD表征手段对改性前后活性炭进行微观分析;进而研究了GAC和MnO_2-AC随染料初始浓度、活性碳投加量、温度、吸附时间变化对染料废水罗丹明B的吸附效果影响。结果表明:GAC经改性后,活性炭表面变得粗糙,并有MnO_2产生。在MnO_2-AC投加量为0.2 g,罗丹明B浓度为100 mg/L,温度为25℃条件下反应12 h,其吸附量达到36.80 mg/g。另外,MnO_2-AC对罗丹明B的吸附过程符合Langmuir等温模型,并遵循准二级动力学模型。     

南亚热带地区水库夏季铁、锰垂直分布特征

铁(Fe)和锰(Mn)均为氧化还原敏感性元素,是水质评价的重要指标之一.为了解南亚热带地区供水水库夏季Fe、Mn的垂直分布特征,于2016年7月调查了粤东地区9座水库敞水区湖沼学变量和Fe、Mn浓度的垂直分布特征.在有明显温度分层的深水水库中Fe、Mn存在显著的梯度分布,表层水体中总Fe(TFe)、总Mn(TMn)以及溶解性Fe、Mn(DFe、DMn)的浓度显著(TFe,F=6.708,P=0.032;TMn,F=9.720,P=0.014;DFe,F=8.129,P=0.029;DMn,F=11.125,P=0.016)低于底层.5座深水水库底层水体中TFe、TMn平均浓度分别为0.399 mg·L~(-1)和0.422 mg·L~(-1),其中溶解态离子占70%以上,而在没有明显温度分层的浅水水库中,表层水体TFe、TMn以及DFe、DMn浓度略低于底层但无显著性差异(TFe,F=0.135,P=0.726;TMn,F=0,P=1;DFe,F=0.006,P=0.943;DMn,F=0.007,P=0.936),4座浅水水库底层水体中TFe、TMn平均浓度分别为0.110 mg·L~(-1)和0.089 mg·L~(-1),且主要以非溶解态存在.水体中TFe和DFe浓度与溶解氧(DO)浓度、p H值和深度呈显著相关关系(P0.05),与总磷(TP)、总氮(TN)浓度没有显著相关性.水体热分层及高的水体稳定性导致DO和p H值呈现明显的梯度分布,是导致深水水库Fe、Mn在水层间形成梯度分布的关键原因.深水水库底层水体低DO浓度和酸性条件有利于沉积物中Fe、Mn的释放,是导致Fe、Mn以溶解态存在的主要原因.同时,以红壤为主的土壤类型可能是该地区水体中Fe、Mn普遍较高的重要原因.以上结果表明,南亚热带地区夏季分层稳定的深水水库底层水体普遍存在Fe、Mn较高的现象,以深层取水的供水方式易出现Fe、Mn浓度超标,湖上层取水则可避免该问题.     

δ-MnO_2对Cr(Ⅲ)氧化动力学特征

采用分步离心法研究了δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化动力学.结果表明,δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化反应可以用一级动力学方程分段拟合.氧化反应是由2个速率不同的一级反应组成,Cr(Ⅲ)溶液在高浓度(400μmol/L)条件下,也可以用扩散方程和Elovich方程分段拟合.温度升高显著增加快反应阶段速率常数.随着反应的进行,MnO2表面吸附的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并远小于理论值(0.667),MnO2表面吸附的Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和Mn(Ⅱ)只占总量的0.1%～3%.溶液中的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并接近理论值.所以Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散滞后于Cr(Ⅵ).Cr(Ⅲ)的氧化反应的速率控制步骤,在低浓度条件下是Cr(Ⅲ)的扩散和吸附,在高浓度条件下是Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散.     

贫营养条件下生物除铁除锰滤池生态稳定性研究

采用将反冲洗排水回流至生物除铁除锰滤池的方式补给滤层细菌数量、回流可利用营养物质.试验从滤池整体除铁除锰效果、微生态特性及优势细菌数量分布3方面考察滤池的生态稳定性.结果表明,在高滤速(10～13.9 m/h)、高锰浓度(3.5～4.5 mg/L)条件下生物滤池对铁锰的去除率达98.9%以上,滤池具有较强的抗负荷冲击能力.铁、锰氧化细菌为滤层的优势菌群,数量达106数量级,它们既附着在滤料表面上(4.3×106个/mL)形成致密的生物膜,又存在于滤料间(6.5×106个/mL)形成以细菌为主体的悬浮絮体,此絮体对铁锰的彻底去除至关重要.经过近5年的连续运行,在不投加营养盐的前提下生物滤池实现了稳定运行,保持了高除铁除锰效率.     

垃圾污染场地浅层地下水中铁锰时空变异的胶体效应

采用模拟槽试验,研究含水介质中垃圾渗滤液污染羽铁锰时空变异特征,重点分析了土壤胶体对铁、锰在含水介质中迁移转化的影响,最后从对流-弥散、溶解作用和土壤胶体迁移-沉积等角度探讨了铁、锰迁移转化的机制.结果表明,含水介质中铁、锰元素溶解作用导致污染羽中铁、锰浓度高于垃圾渗滤液本身,最高可达渗入槽内渗滤液中所含总Fe和Mn的2.82倍和7.51倍;铁、锰污染羽整体沿水流方向扩展,在对流-弥散和溶解作用下污染羽中心区域逐渐变宽;土壤胶体存在下铁、锰污染羽中心轴线的平均迁移速度分别从1.17 cm/d、1.75 cm/d增大到1.83 cm/d、2.5 cm/d,土壤胶体对含水介质中铁、锰的迁移起到了明显的促进作用.     

第四纪洞庭盆地临澧凹陷构造-环境演化的水系和重矿物约束

临澧凹陷为第四纪洞庭盆地西部的一个南北向次级构造单元,居于武陵隆起和太阳山隆起之间。前人已通过地貌、沉积和构造特征重塑了凹陷第四纪地质演化过程。本文研究探讨了临澧凹陷水系特征以及凹陷北部ZK 257孔重矿物特征的构造-环境成因,从而进一步为第四纪地质演化过程提供了轮廓。中更新世中期和中后期临澧凹陷处于断陷阶段,凹陷北段为相对封闭的南北向小湖盆,两侧山麓形成EW向水系;南段为相对开放的河流环境,凹陷东、西两侧分别形成NE向和NW向水系,河水向中央入渐水后再向南汇入沅水。中更新世晚期临澧凹陷整体抬升并遭受剥蚀,雷公庙以北降水向北汇入澧水,凹陷西侧形成总体NE走向的次级水系;雷公庙以南继续形成NW向次级水系(渐水西侧)。构造抬升的同时产生向东的倾斜,导致凹陷西侧水系远较东侧发育。ZK 257孔内中更新世洞庭湖组中的重矿物均来源于凹陷及周缘沉积岩而未受沅水影响,表明沅水古河道未经过临澧凹陷。周缘侵蚀作用随临澧凹陷扩张而向两侧扩展,使物源岩性发生变化,从而导致洞庭湖组上部(晚期)重矿物含量高于下部(早期)。     

我国硒污染分析与电解锰行业控制对策

硒是生命活动中的重要元素,世界卫生组织(WHO)1973年确认硒是人类生命必须14种微量元素中的第一线微量元素。硒的营养与中毒的界限是所有元素中最小的一个,若不足,则生物效应为"存活,缺乏",若过量,则"毒性,致死"。为了有效提高电解锰生产过程中的电流效率,国内企业广泛使用二氧化硒(SeO2)作为添加剂,导致操作工人长期暴露在硒污染作业环境中,同时锰渣中挟带大量的硒污染物进入到外环境中,存在着严重而明显的环境和生态隐患。因此,研究分析电解锰行业硒污染及其控制技术具有其必要性及重要性。