硫素对水稻吸收砷的生物有效性及其在土壤中形态影响

采用外源砷污染水稻土进行水稻盆栽实验,研究不同形态硫肥(单质硫和石膏)对水稻吸收砷的有效性及其在土壤中赋存形态的影响.结果表明,在水稻不同生育期内,土壤溶液pH平均值范围为7.38~7.45,且AsS0和AsS1处理的高于AsS2处理;土壤溶液氧化还原电位Eh值变化在200 mV左右,且AsS0处理高于AsS1和AsS2处理;从不同生育期水稻根系、地上部茎叶及籽粒干物重来看,施用S肥(单质硫及石膏)能提高水稻的干物质质量,单质硫和石膏处理的差异不显著;水稻根表胶膜以Fe膜为主,含量达到10~30 g·kg-1,Mn膜相对较少,含量仅为0.1~1.3 g·kg-1,根系吸附的铁锰胶膜含量的差异主要表现在分蘖期,单质硫处理能比石膏硫处理的能促进水稻根系表面铁锰胶膜的形成;水稻根表胶膜吸附As量分蘖期为583~719 mg·kg-1,孕穗期为466~621 mg·kg-1,扬花期和成熟期为310~384 mg·kg-1,这与铁锰胶膜形成厚度一致;施用S肥能明显降低水稻根系、地上部茎叶以及籽粒中As的含量,且施用石膏硫效果更好,这可能与孕穗期铁锰胶膜吸附As有关.根据土壤砷的赋存形态,非专性吸附态和专性吸附态As是最有活性的,在分蘖期AsS1处理它们之和显著低于AsS2处理的As含量2.85 mg·kg-1,而在扬花期AsS1处理Asnea+Asea之和高于AsS2处理的As含量0.77 mg·kg-1,或许有更多的As溶解于土壤溶液中,造成处理AsS1的生物有效性高于处理AsS2.     

镁铁层状双金属氢氧化物对磷酸盐的吸附作用及对内源磷释放的控制效果及机制

为确定镁铁层状双金属氢氧化物(Mg/Fe-LDH)添加对水体内源磷释放的控制效果及机制,本文首先研究了Mg/FeLDH对水中磷酸盐的吸附特征和机制,再研究了其添加对底泥磷吸附能力的影响以及对上覆水和间隙水中磷的影响进而评估了吸附磷酸盐后Mg/Fe-LDH中磷的稳定性.结果发现,与准一级和准二级动力学模型相比,Mg/Fe-LDH对水中磷酸盐的吸附动力学过程更好地满足Elovich模型;与Langmuir模型相比,Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型更加适合用于描述Mg/Fe-LDH对水中磷酸盐的等温吸附行为;当溶液pH值为4～10时,吸附容量相对较高,而当pH值由10增加到11时,吸附容量则显著下降;共存Ca~(2+)和Mg~(2+)对吸附起促进作用,Na~+和Cl~-的影响可以忽略不计,而SO_4~(2-)和HCO_3~-则对吸附起负面影响.阴离子交换、静电吸引、配位体交换和内层配合物形成是Mg/Fe-LDH吸附水中磷酸盐的主要机制.Mg/Fe-LDH添加不仅会降低上覆水中溶解性活性磷(SRP)浓度而且会降低间隙水中SRP浓度.Mg/Fe-LDH添加也会显著增强底泥对水中磷酸盐的吸附能力,且投加量越大,促进效果越明显.被Mg/Fe-LDH所吸附的磷酸盐主要以NH_4 Cl提取态磷(NH_4Cl-P)、氧化还原敏感态磷(BD-P)和金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)形态存在,分别占总磷的13.7%、34.0%和52.3%.被Mg/Fe-LDH所吸附的磷酸盐中大约有一半的磷会以较为稳定的形式存在不容易被重新释放.考虑到被Mg/Fe-LDH所吸附磷酸盐中大约有一半的磷会以不稳定的形式存在,存在重新释放的风险,因此将吸附饱和后的Mg/Fe-LDH进行回收是非常必要的.     

砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻根表铁膜及其各部位砷含量的影响

为探索缓解水稻砷毒害的农艺措施,以耐低磷水稻99011和低磷敏感水稻99012为材料,通过土培试验,研究水分、磷用量及其交互作用对不同砷浓度酸性土壤中水稻根表铁膜以及植物体内砷分配的影响。结果表明,节水灌溉(干湿交替)明显减少水稻根表铁膜量,降低铁膜、根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量。与30mg·kg-1P2O5相比,180mg·kg-1P2O5能明显减少两个品种水稻的根表铁膜量以及根系和秸秆中的砷含量;对耐低磷品种铁膜砷含量影响不大,但显著降低磷敏感品种铁膜砷含量;在50mg·kg-1砷处理中增加磷用量对水稻颖壳砷含量影响不大,在100mg·kg-1砷处理时能显著降低颖壳砷含量;增加磷用量可明显增加耐低磷品种的精米砷含量,降低磷敏感品种的精米砷含量。水、磷交互效应主要受水分效应的影响。加砷处理后,相同处理下耐低磷品种的根表铁膜量和铁膜中的砷含量显著高于磷敏感品种,而根系、秸秆、颖壳和精米中的砷含量则相反。研究表明,可以通过节水灌溉,并根据砷污染程度和植物磷营养特性确定适当的磷肥用量,从而减少砷在水稻体内的累积,提高食品安全。     

生物铁泥的Fe（Ⅲ）还原能力及影响因素

以生物铁泥和普通活性污泥为对象,在不同碳源及兼氧/厌氧条件下采用实验室恒温培养的方法考察了不同活性污泥的Fe（Ⅲ）还原性能。研究结果表明,不同活性污泥Fe（Ⅲ）还原能力相差较大,生物铁泥的Fe（Ⅲ）还原性能明显优于普通活性污泥,在兼性厌氧与严格厌氧条件下,分别是普通活性污泥的1.87倍和1.76倍;碳源对生物铁泥的Fe（Ⅲ）还原影响较小,而对普通活性污泥的Fe（Ⅲ）还原过程呈现出较明显的负影响;在实验控制的兼氧/厌氧条件下,2种活性污泥厌氧条件下Fe（Ⅲ）还原能力均大于兼氧条件。为活性污泥Fe（Ⅲ）还原过程的工程实际应用提供了理论依据。     

Fe^0钝化膜的生物还原及其脱氮除磷

微生物的异化Fe（Ⅲ）还原是一种能够利用Fe（III）作为末端电子受体在无氧条件下氧化有机物的产能过程。结合这一特性,考察了在兼性厌氧／严格厌氧条件下Fe^0钝化膜作为Fe（111）源时的生物还原能力以及对N、P等营养元素的去除效果。结果表明,严格厌氧条件下微生物异化Fe（Ⅲ）还原能力较好,富集培养至7d,累计Fe（II）浓度达到最大,最大产生速率为98．69mg／（L·d）,同时TP去除率高达97．1％以上。而体系对NH4-N、TN的去除相对滞后,培养至13d,去除率开始增大,最终分别达到86．6％和76．1％。这为装填有海绵铁＋聚氨酯泡沫载体的SBBR中填料的原位再生问题提供了解决思路。     

活性炭负载Fe~(3+)催化H_2O_2氧化邻苯二甲酸二甲酯

将Fe3+负载在活性炭上制得载铁催化剂Fe/AC,并研究了该催化剂对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的催化降解性能。通过正交实验和单因素实验,探讨了催化剂投加量、H2O2投加量、溶液pH值和反应温度对水中DMP降解率的影响,同时对DMP矿化度进行了分析。实验结果表明,制得的载铁催化剂具有较高的催化活性;降解效果的影响顺序是反应温度催化剂投加量H2O2投加量溶液pH值;在反应温度为80℃、催化剂投加量为4 g/L、H2O2投加量为20 mL/L和溶液pH值为3的条件下反应120 min后,质量浓度为10 mg/L的DMP降解率最高可达97.73%;在优化的实验条件下反应150 min,DMP矿化度可达62.73%;催化剂反复使用5次仍具有较好的催化活性,DMP降解率仍可达到77%以上;反应过程中溶液Fe3+浓度的变化维持在1.07 mg/L左右,且可推测催化降解DMP主要是由非均相和均相催化氧化反应共同作用的。     

隔膜电解法回收利用电厂锅炉EDTA清洗废水研究

以涂Ir/Sn钛网板作阳极,以不锈钢网板作阴极,采用隔膜电解法处理电厂锅炉EDTA清洗废水.实验结果表明,电流、阴极电解液初始pH值和Fe/EDTA摩尔比对粉末铁析出速率影响较大,粉末铁电解析出的适宜条件是电解电流为1.0 A、阴极电解液初始pH值为5.6、阴极电解液Fe/EDTA摩尔比足够高.采用隔膜电解结合反渗透膜系统处理电厂锅炉EDTA清洗废水,可同时高效回收纳米级粉末铁和EDTA.     

土壤及其主要化学组分对五氯酚吸附特征研究

研究了土壤原样及其去锰氧化物、去铁氧化物、去有机质和去水溶性有机质(DOM)土壤样品对五氯酚(PCP)的吸附规律,分析了土壤及其主要化学组分对PCP的吸附机制.实验结果表明,Langmuir方程可较好地描述PCP在各土壤样品上的热力学吸附过程.PCP在土壤上的吸附行为与自身性质和土壤理化性质密切相关,有机质和铁氧化物对PCP的吸附起到促进作用,而锰氧化物和DOM则能在一定程度上抑制PCP的吸附.通过Langmuir方程得到的拟合结果,可判断PCP在各土壤样品上的最大吸附量为去锰氧化物土壤样品＞去铁氧化物土壤样品＞去DOM土壤样品＞土壤原样＞去有机质土壤样品.     

Fenton氧化法深度处理丙烯腈废水的研究

以丙烯腈(AN)废水为研究对象,在正交实验基础上深入研究了Fenton反应体系中pH值、Fe2+浓度、H2O2浓度、温度、UV和C2O2-4对降解效果的影响,分析了不同因素作用机理,确定了最佳操作条件pH=3、[Fe2+]=400mg/L、[H2O2]=400mg/L、反应温度40℃,在此条件下丙烯腈降解率达80%以上。同时发现在紫外光、C2O2-4对Fenton试剂的协同作用下,降解率可提高10%左右。     

Effects of phosphorus on uptake and translocation of methylmercury in rice

The aim of this study was to determine uptake and translocation of MeHg in the absence or presence of P in three rice cultivars, named Tianyou196 (TY196), NanJing35 (NJ35), and ZiXiangnuo (ZX). Rice seedlings from each cultivar were divided into two groups. One group was grown in normal P (+P) nutrient solution and the other in absence of P or starvation (?P) nutrient solution for 2 weeks. Both groups were subsequently exposed to 200 mg/L MeHg chloride culture solution and maintained in a greenhouse for 4 weeks. The results showed that the amount of reddish Fe plaque outside rice root was significantly increased by P starvation treatment, but in the +P treatments, rice roots remained white. It is proposed that Fe plaque formed sequestered MeHg and consequently reduced translocation of MeHg from roots to shoots. It is of interest that MeHg content in roots and shoots of TY196 and NJ35 was 11.1%–18.8% and 28.9%–32.3% lower than in ZX, respectively. Therefore, in practice, depletion of P to enhance Fe plaque formation in rice growing area is effective in preventing MeHg translocation from roots to shoots and ensures food safety in mine locations.