钛基修饰电极催化电解去除水中硝酸盐氮的研究

利用热分解法制备CuO修饰Ti基阴极和SnO2-Sb2O5修饰Ti基阳极,组成无隔膜电解体系,以模拟废水(NO3--N 50mg/L)为对象,进行了水中NO3--N去除实验研究.结果数据表明,CuO修饰Ti基阴极对水中NO3--N的去除率随电流密度、极板间距、搅拌强度和电解时间增加而增加,在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、中等搅拌强度下电解150min,NO3--N催化还原去除率可达93.8%.Cl-支持电解可使NO3--N催化还原产物NH4+-N氧化为N2-N去除.在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、NaCl添加量600mg/L、中等搅拌强度下电解120min后,NO3--N和TN的去除率达到89.3%和86.9%,NO2--N和NH4+-N未检出.分析认为NO3--N还原机制为NOx中O被阴极表面Cu吸附固定,N—O键受氢攻击破坏,逐步还原.阳极电解Cl-生成HOCl,HOCl氧化NH4+-N成N2-N.     

超声场中活性炭上Zn2+的吸附/脱附

采用静态条件,考察了超声波对活性炭上Zn2+吸附/脱附性能的影响.结果表明,有/无超声作用下,活性炭对Zn2+的吸附率均随Zn2+初始浓度的增加而减少,该吸附过程属于优惠吸附, Langmuir模型能更好描述该过程,超声的引入对活性炭吸附Zn2+有一定抑制作用.脱附研究发现,在蒸馏水介质中,Zn2+脱附率仅为2.11%,加入超声后Zn2+的脱附率提高至20.8%,添加NaOH后脱附率明显增加,有/无超声作用下的脱附率分别为40.1%和33.1%.动力学分析表明,Zn2+在活性炭上的吸附/脱附均符合2级反应动力学.     

不同水域凤眼莲厌氧发酵产甲烷研究

采集滇池白山湾、滇池草海、太湖(武进段水域)以及江苏省农科院2号塘生长的凤眼莲,进行了批式厌氧发酵对比试验研究.结果发现,凤眼莲的产气潜力和水体氮磷水平有关系.水体氮磷浓度最高的滇池草海凤眼莲产气量最高,为390mL/gTS(498mL/gVS);水质最好的滇池白山湾的凤眼莲产气量最低,为289mL/gTS(334mL/gVS).白山湾凤眼莲的纤维素、半纤维素和粗蛋白等组分的降解率均最低.4个水体凤眼莲产生的有机酸均以乙酸和丙酸为主,草海凤眼莲发酵产生的有机酸浓度最高,可达2466mg/L,白山湾凤眼莲最低,仅为915mg/L.研究发现水体氮、磷浓度影响凤眼莲化学组分含量的差异及结构组成(根冠比),可能是影响凤眼莲厌氧生物降解性能及产气量差异的主要因素.     

基于苔藓氮含量及d15N分析探讨农村大气氮沉降状况

2009~2010年在江西抚州市崇仁县10个乡镇采集了85个细叶小羽藓样品,通过对苔藓氮含量及氮同位素(d15N)的测定,估算了该地区大气氮沉降水平,并探讨了大气氮输入的主要来源.结果表明,研究区苔藓平均氮含量变化范围为2.24%~3.43%,其中农业覆盖率较大郭圩乡和礼陂镇苔藓氮含量均超过3%(平均值分别为3.07%、3.43%).研究区大气氮沉降的变化范围为29.62~54.39kg/(hm2·a),反映了大气氮沉降成为农村生态系统氮输入的重要补充.苔藓平均d15N值为-3.11‰~0.078‰,指示研究区主要受农业氨源的影响.崇仁县城区苔藓d15N为-1.7‰,低于其它农业乡镇(d15N为0‰±1‰),表明该地区还受到城市污水和人畜排泄物所释放的氨影响;孙坊镇苔藓d15N 变化范围为-5.89‰~0.61‰,提示大气氮沉降除受到农业排放的氨作用以外,还存在露天垃圾填埋场挥发氨的贡献.     

厦门汀溪水库溶解有机氮对有毒藻种的生物有效性及其化学本质

为探究厦门汀溪水库溶解有机氮(DON)对有毒藻种的生物有效性及其化学本质,采用水样分子质量和极性分级技术,进行铜绿微囊藻 (Microcystis aeruginosa)培养实验.结果表明,汀溪水库中DON含量呈季节性差异,在枯水期比较高,而丰水期比较低.汀溪水库DON在不同季节中的主要成分都是疏水组分和>3kDa组分.汀溪水库DON的生物有效性为65.20%.较疏水组分和>3kDa组分而言,亲水组分和￡3kDa组分DON更易被铜绿微囊藻利用.从水环境和水源保护角度出发,应首先考虑消除DON中的亲水性组分和小分子质量组分.     

亚硝态氮胁迫对日本蟳消化酶活力及同工酶表达的影响

亚硝态氮是养殖水体中常见的胁迫因子.为探讨亚硝态氮对养殖蟹类的毒性作用,采用生物酶测定及聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,研究了水体中不同浓度(0.15,0.3,2,5,10,20mg/L)亚硝态氮胁迫下日本蟳肝胰腺消化酶活力的变化,以及高浓度(20mg/L)亚硝态氮胁迫对日本蟳同工酶表达的影响.结果表明:低浓度(0.15,0.3mg/L)的亚硝态氮胁迫对碱性蛋白酶,酸性蛋白酶,脂肪酶和淀粉酶活力均产生一定的诱导效应,且在处理7d时,除淀粉酶活力略低于对照组外,其他3种消化酶活力仍保持在较高的水平.较高浓度(2,5,10mg/L)亚硝态氮的短期胁迫(0.5~1d)会诱导酸性蛋白酶,碱性蛋白酶和脂肪酶活力的迅速升高,但随即快速下降.高浓度(20mg/L)的亚硝态氮胁迫对蛋白酶和淀粉酶活力表现出明显的抑制效应.处理7d时,胁迫浓度2mg/L及以上的实验组各消化酶活力与剂量浓度间均呈显著负相关关系.20mg/L亚硝态氮胁迫下,除肌肉中新增两条酶带(MDH-2和MDH-4)外,日本蟳鳃,肝胰腺,胃,心脏,卵,精子等组织中的α-淀粉酶(α-AMY)同工酶,乳酸脱氢酶(LDH)同工酶,苹果酸脱氢酶(MDH)同工酶和过氧化物酶(POD)同工酶均出现活性减弱或酶带数量减少现象.结果显示高浓度亚硝态氮胁迫对日本蟳消化酶活力和同工酶表达均表现出明显的抑制作用.     

洞庭湖沉积物不同形态氮赋存特征及其释放风险

为了揭示湖泊沉积物中氮的空间分布特征及其释放风险,采用连续分级提取法研究了洞庭湖表层沉积物中EN(可交换态氮)、HN(酸解态氮)及NHN(非酸解态氮)的赋存特征;同时,结合BN(生物可利用态氮)的含量和释放通量的大小,探讨了各形态氮对BN的贡献及与释放通量的相关关系. 结果表明,受水动力和湖盆地形的影响,沉积物中各形态氮含量空间差异较大. 全湖w(TN)在735.91~2846.51mg/kg之间,平均值为1371.85mg/kg,东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖、洞庭湖出口w(TN)的平均值分别为1513.43、1173.14、1262.76和1363.31mg/kg. 从各形态氮含量占w(TN)的比例来看,w(HN)最高,平均占66.74%;其次是w(NHN),平均占21.46%;w(EN)最小,仅占11.80%. 东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖、洞庭湖出口w(BN)的平均值分别为189.31、170.16、152.87和139.51mg/kg,其值大小主要受w(EN)和w(HN)的影响. 东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖、洞庭湖出口沉积物中NH₄+-N释放通量的平均值分别为6.32、7.03、7.78和146.96mg/(m2·d),沉积物中NH₄+-N释放通量主要受EN控制,其中尤其受可交换态NH₄+-N的控制,而沉积物中的HN和TN尚不是影响沉积物氮释放的主要因素.      

非贵金属催化电解无害化去除硝酸盐氮的反应机制

以Ti/Co-Fe-Cu为阴极,Ti/IrO2-RuO2为阳极组成无隔膜电解体系,对非贵金属催化电解无害化去除NO3--N的反应机制进行了实验研究和理论分析.结果表明,NO3--N阴极催化还原过程中,反应物、产物需要通过对流、扩散作用,克服电场力,迁移至目标位置;在非贵金属的催化作用下,NO3--N受还原剂攻击,逐步还原为NH4+-N;还原中间产物NO-N和NH-N直接生成N2-N的过程受抑制,产物NH4+-N难以被再度直接氧化.添加Cl-作为支持电解质,实验电解体系发生阳极析氯、Cl2水解、NH4+-N氯氧化等过程,可将NH4+-N氧化为N2-N,且出水中NO3--N、NO2--N、氯胺类浓度很低.NO3--N无害化去除的反应机制是NO3--N在催化作用下,经传质、吸脱附、电子交换过程,还原为NH4+-N,NH4+-N经由Cl-→Cl2→HOCl→Cl-电解氯氧化循环,最终生成N2-N.     

我国七个站点降雨和森林穿冠水中硝态氮同位素丰度

采集了我国7个站点的降雨和森林穿冠水样品,分析测定了水样中硝态氮和总氮的同位素丰度.降雨中硝态氮δ15N值范围为-9.00‰至9.71‰,其中北方站点冬季降雨中硝态氮δ15N值要远高于其他站点,可能是由于北方冬季燃煤供暖所致.穿冠水中硝态氮δ15N值范围为-16.59‰至-0.32‰,比降雨中的硝态氮δ15N值要低,其可能原因是林冠层中存在硝态氮的交换过程,从而产生了分馏作用.降雨和穿冠水中TN的δ15N值范围分别为-7.94‰至-3.07‰和-4.55‰至-1.73‰,其中穿冠水中TN的δ15N值要略高于降雨中的值.     

天然水体中铵态和硝态氮δ15N的测定

介绍了一种天然水体中铵态和硝态氮δ15N的测定方法,包括3个步骤:(1)离子交换法富集水中铵态和硝态氮;(2)蒸馏法进一步提纯铵态和硝态氮;(3)阳离子树脂萃取由转化和蒸馏得到的铵态氮,并将树脂干燥后送入元素分析仪串联质谱(EA-IRMS)测定δ15N.用这种方法处理NH4Cl和KNO3配制的人工模拟水样和野外采集的天然水样,发现δ15N-NH4+和δ15N-NO3-测定的准确性高、重复性好,人工模拟水样δ15N-NH4+的测定值和标准值相差0.560‰,δ15N-NO3-的测定值和标准值相差0.341‰,所有水样重复间的标准偏差在0.008‰—0.384‰之间.测定方法需要的水样体积较少,水样处理速度较快,离子交换后水样中的铵态和硝态氮可长期保存,适合野外天然水体δ15N测定.