树皮支持的厌氧生物法去除地下水中的高氯酸盐

通过批实验,考察了树皮作为固体碳源和反应介质去除地下水中高氯酸盐(ClO4-)的可行性,研究了树皮用量、温度、ClO4-污染负荷等因素对高氯酸盐去除效果的影响.结果表明,相比玉米芯、红薯及马铃薯,树皮可与PRMs结合高效去除地下水中的ClO4-,可被微生物利用的DOC是影响ClO4-去除效果的制约因素.以树皮为固体碳源,降解10 mg ClO4-需要耗用35～40 mg DOC;当树皮用量增至3∶500时,高氯酸盐的去除速率约比1∶500时提高3倍;若将树皮用量提高至大于5∶500,不能明显提高ClO4-的去除速率.当温度为(38±1)℃时,ClO4-的表观速率常数最大[1.365 mg.(L.d)-1],表观活化能Ea为31.08 kJ·mol-1.树皮支持的厌氧生物法对水质具有良好的抗冲击性,ClO4-的污染负荷较高时,未造成底物抑制作用.     

污水管网中无机氮类营养盐迁变规律

以一套长1 200 m的城市污水模拟管网为对象,采用人工配水方式,研究了管网中含氮化合物的变化情况,分析评价了沿程氮类营养盐的迁变转化特性.结果表明,以氯化铵为氮源基质,管网微生物将其同化合成生命所需的物质以进行细胞增殖.游离氨基酸、结合氨基酸、核酸是代谢产生的主要含氮有机化合物,其中氨基酸占溶解性有机氮(DON)的绝大多数.同时利用三维荧光光谱、尺寸排阻色谱技术对水中有机物的荧光特性及相对分子质量分布的表征结果显示,污水中有机物的特征荧光峰有所增多,主要以类蛋白、类微生物代谢产物为主,且荧光强度随管网沿程逐渐增强;水中的小分子营养盐在微生物的同化作用下转化为复杂的大分子有机物.     

臭氧预氧化强化混凝对二级出水中DON作用机制探讨

城市污水厂出水越来越多被中水回用或排入河流间接地作为下游水源水,其中所包含的溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)被认为是含氮消毒副产物(nitrogenous disinfection by-products,N-DBPs)的前体物,受到国内外学者的高度关注.为探讨臭氧预氧化强化混凝对二级出水中DON作用机制,不仅分析了不同相对分子量和亲疏水性DON组分变化,而且还考察氯化消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)生成潜势;最后结合三维荧光(3DEEM)分析技术,对强化混凝前后DON组成、化学结构特征进行研究.结果表明,臭氧预氧化可以显著提高混凝对DON、DOC和UV254去除效果,其中DON最大去除率提高到3.7倍;pH对臭氧预氧化强化混凝有着重要的影响.随着pH值的增加,DON、DOC和UV254去除率呈下降趋势;Ca~(2+)是臭氧预氧化提高混凝效果的关键因素.随着臭氧浓度增加到8 mg·L~(-1)时,ζ电位由-33 m V上升到-8 m V,Ca~(2+)浓度则从116 mg·L~(-1)下降到89 mg·L~(-1).ζ电位和溶解性Ca~(2+)浓度的线性关系(R~2=0.97)可以表明,只有当Ca~(2+)浓度较高时臭氧预氧化才能显著地提高混凝效果;臭氧预氧化强化混凝处理后,相对大分子量(20×103)和疏水性DON所占比例显著下降,相对小分子量(6×103)和亲水性DON所占比例增加.DBPs的生成潜势总和明显降低,由120.1μg·L~(-1)下降到65.2μg·L~(-1);最后,经3DEEM光谱分析可知,在臭氧预氧化强化混凝过程中DON浓度和DBPs生成潜势变化与3DEEM光谱中3个主要荧光峰有关,分别代表色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质和富里酸类物质.     

恒定和波动盐度增加对河口淡水感潮湿地间隙水溶解性甲烷和间隙水化学特征的影响

以闽江河口区塔礁洲河岸分布的短叶茳芏(Cyperus malaccensis)淡水感潮沼泽湿地及其比邻的光滩为研究对象,通过采集土芯和土壤-植物连续体,构建中型生态系统(Mesocosm),并2016年12月—2017年10月模拟持续恒定盐度增加及波动短期盐度增加两种情景,测定间隙水溶解性甲烷(CH_4)浓度及其它理化因子,探讨持续恒定和短期波动盐度增加对河口淡水感潮湿地间隙水溶解性CH_4浓度的影响.结果表明:①2种处理均显著抑制了短叶茳芏沼泽及光滩湿地间隙水溶解性CH_4浓度,波动盐度对于短叶茳芏湿地间隙水溶解性CH_4浓度的抑制效果明显高于光滩;②恒定盐度及波动盐度增加主要通过提高间隙水SO_4~(2-)、Cl~-、NH~+_4-N和TN浓度,降低间隙水pH值,抑制间隙水溶解性CH_4浓度;③短叶茳芏沼泽间隙水溶解性CH_4浓度受间隙水pH值影响最为显著,而光滩间隙水溶解性CH_4浓度则受间隙水NH~+_4-N浓度及气温影响显著.研究表明,未来盐水入侵情景下,河口淡水感潮湿地间隙水溶解性CH_4浓度将下降,且在盐度短期增加情景下,河口淡水感潮沼泽湿地间隙水溶解性CH_4浓度下降幅度大于光滩湿地.     

非溶解性危险化学品在内河中的泄漏扩散规律

为研究内陆河流运输中危险化学品(危化品)泄漏后的扩散规律,建立了一种数值模拟方法,利用地图软件获得地理信息,建立对应模型后进行数学计算。以长江南京段八卦洲北汊为例,模拟3 000 t级非溶解性危化品运输船舶的泄漏扩散过程,分析不同时刻危化品泄漏扩散的形态变化。模拟结果表明,泄漏后27.5 min时,泄漏团数量超过40个,最大泄漏团面积接近1 800 m²,次生事故风险显著增加。     

生物污泥对染料的吸附及胞外聚合物的作用

对比研究了4种生物污泥（包括活性污泥、厌氧污泥、干活性污泥、干厌氧污泥）对染料酸性湖蓝A的吸附,并考察了胞外聚合物（EPS）以及外层溶解性胞外聚合物（SEPS）和内层固着性胞外聚合物（BEPS）在此过程中所起的作用．结果表明,4种污泥吸附量与染料平衡浓度之间均既符合Freundlich模型（R²为0.921～0.995）,又符合Langmuir模型（R²为0.958～0.993）,但不符合BET模型（R²为0.07～0.863）．干厌氧污泥对染料酸性湖蓝A的吸附性能最好,干活性污泥的吸附性能最差．从Langmuir等温方程来看,干厌氧污泥的最大吸附量最高,为104 mg/g,其次为厌氧污泥的吸附（86 mg/g）、活性污泥（65 mg/g）,干活性污泥的最大吸附量最低,仅为20 mg/g．EPS的吸附量占整个活性污泥和厌氧污泥的吸附量的比例均大于50%,活性污泥和厌氧污泥对染料酸性湖蓝A的吸附主要是EPS的吸附所贡献. 厌氧污泥吸附染料酸性湖蓝A时, BEPS起主要作用; 而活性污泥吸附时,SEPS起主要作用.对2种污泥而言,SEPS的单位质量吸附量均远大于BEPS的单位质量吸附量, 活性污泥平均为52倍, 厌氧污泥为10倍. 厌氧污泥BEPS的吸附用Langmuir模型拟合,效果最好（R²为0.998 6）．     

岷江上游水体中DOM光谱特征的季节变化

川西北高原湿地和高山峡谷区是岷江等河流重要集水区,地表水体中溶解性有机质(DOM)更多受环境背景影响,DOM来源与结构特征对认识流域有机碳输出通量及模式有重要意义.本文对岷江上游在4月(枯水期末)和10月(丰水期末)分别进行沿程地表水采样并测定了DOM三维荧光光谱(EEM),结合平行因子模型(PARAFAC)分析岷江上游水体DOM沿程和季节变化特征.结果表明,DOM荧光峰(类腐殖峰A、C和类蛋白峰B、T)沿程波动趋势和程度不同;枯水期末(4月)A、C峰强而丰水期末(10月)B、T峰强.PARAFAC识别出3个荧光组分,即C1(250~260/380~480 nm,类腐殖质,占比48.68%~65.02%),C2(300~330/380~480 nm,类腐殖质,占比23.17%~29.83%)和C3(270~280/300~350 nm,类蛋白质,占比11.83%~21.53%);枯水期末(4月)组分沿程波动更明显,其中C1沿程波动最显著.荧光指数(FI)均值在1.4~1.9之间,说明不同季节DOM均有内外源混合特征;枯水期末(4月)DOM腐殖化、芳香性和疏水性高,表明DOM陆源贡献更大,而丰水期末(10月)DOM自生源贡献比枯水期更高.CDOM浓度[a(355)]与类腐殖质浓度[Fn(355)]极显著正相关,这也证实岷江上游水体中DOM的陆源输入.C1、C2在枯水期末(4月)相关性极显著而丰水期末(10月)相关性未达到显著性水平,进一步表明岷江上游水体中DOM的外源性及季节性差异.     

派河水体中DOM的光谱分析及其来源解析

派河是环巢湖流域重要入湖河流,为加强该流域环境综合治理,改善水环境质量,采集派河入河口水样,通过三维荧光光谱和紫外-可见吸收光谱,结合平行因子分析模型及相关性分析,进行DOM（dissolred organic matter,溶解性有机物）光谱学特性研究,分析派河水体DOM荧光组分来源及特征.结果表明:①水体中DOM含2类4种荧光组分,其中,类蛋白物质荧光组分（类色氨酸和类酪氨酸）占总组分荧光强度的68.1%,类富里酸物质（紫外类富里酸和可见类富里酸）占总组分荧光强度的31.9%;②采样点FI（荧光指数）大于1.9,BIX（生物源指数）大于1.0,派河上游HIX（腐殖化指数）小于1.5,下游HIX范围为1.5~3,表明派河DOM具有明显的生物源特征,水体腐殖化程度较低,上覆水体浮游动植物和生物细菌分布均匀且对水体环境有明显影响;③紫外-可见光吸收系数〔a（280）和a（355）〕可很好地表征派河水体中DOM相对含量,紫外-可见吸收光谱测定结果显示,水体中含大量性质相对稳定的有机物;④紫外类富里酸和类酪氨酸的荧光强度均与a（280）、a（355）呈显著正相关,表明水体DOM中紫外类富里酸和类酪氨酸组分的产生及来源具有一致性或相伴发生.研究显示,光谱分析法可有效表征派河水体中DOM兼具陆源和生物来源的双重特性.      

模拟废水高温厌氧消化出水中SMP的特性研究

为考察废水高温厌氧消化出水中溶解性微生物产物(SMP)的特性,采用高温厌氧序批式反应器处理葡萄糖模拟废水,运用尺寸排除色谱(SEC)分离厌氧消化出水溶解性有机物(DOM),结合溶解性有机碳(DOC)、UV254吸光度和三维荧光光谱分析方法,对不同分离组分进行了定性和定量研究.结果表明,SMP在出水DOM(356mg/L,以DOC计)中占90.8%,其在高分子量(MW)(10k~100kDa)、中等MW(1k~10kDa)和低MW(<1kDa)内的含量分别为46.8%、45.4%和7.8%.高MW内的SMP比中等、低MW内的SMP有更高的芳香度.废水高温厌氧消化出水中SMP的荧光物质以高的酪氨酸类物质含量,低的富里酸和腐殖酸类物质含量为主要特征.低MW区域的SMP主要包括酪氨酸类物质,而富里酸和腐殖酸类物质主要集中于中等MW区域,色氨酸类和微生物副产物类物质在各MW区域内均有分布.高、中等MW区域(不含630Da相似文献   

三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用

近年来我国水环境污染问题情况日益严重,其引发的水华问题频发,藻类生长代谢过程释放的各类衍生物对水生生态系统及原水处理工艺性能造成影响。为此,分析环境水体、废水处理系统中溶解性有机污染物（DOM）的组成、性质和来源,对水环境安全及水污染控制具有重要意义。三维荧光光谱技术通过在不同的激发波长上扫描发射荧光谱以获得激发．发射矩阵（EEM）,基于EEM数据构建三维立体图或等高线（指纹图）描绘监测对象特性,可分析水体溶解性有机物、藻类及藻毒素等,近年来已在饮用水源水质监测、湖库富营养化成因分析及废水生物处理性能评价等方面得到应用。与传统分析方法相比,该技术具有灵敏度高、操作简便、检测快速、试剂消耗量少等优点。文章从荧光光谱分析技术基本原理出发,对三维荧光峰的分类、影响因素及其在水环境中的应用进行了综述,并对今后该技术在环境领域的研究方向进行了展望,以期为水污染控制、污染环境修复提供先进可靠的分析方法。