膜-悬浮光催化降解反应器中催化剂活性及其影响因素分析

考察了膜 悬浮光催化降解反应器小试系统在处理自配废水的连续运行中催化剂活性的变化 .试验发现 ,经两周的连续运行 ,催化剂活性有明显降低 ,降为原催化剂活性的 1 4 % .分析引起催化剂活性降低的可能原因有 :催化剂颗粒的聚集、有机污染物和无机垢体在催化剂表面的附着 .采用超声波粉碎、次氯酸钠碱洗和盐酸酸洗的方法来恢复催化剂活性 .结果表明 ,采用 1 0 %的盐酸清洗可使催化剂活性恢复到初始值的 6 4 %左右 ,效果最明显 .推测由于水中硬度在催化剂表面形成的CaCO3沉淀是导致催化剂活性降低的最主要因素 .     

湿地根际土壤碳矿化及相关酶活性分异特征

研究了中国三江平原小叶章湿地根际土壤基础呼吸速率及相关酶活性，以了解碳矿化及其相关酶活性空间分异特征。结果表明，β-葡萄糖苷酶、淀粉酶、纤维素酶均为碳循环的良好指示酶，它们均存在着显著的空间分异。从表层土向下，由根表土向外，碳矿化速率及其相关的各种酶活性均呈下降趋势。当从田间取出土壤样品时，土壤样品在取出后的最初阶段碳矿化速率较高，2．5h以后达到一个较为平稳的水平，然后呈平缓降低的趋势。β-葡萄糖苷酶、淀粉酶、纤维素酶是碳循环的真正催化剂，而土壤有机碳则是此反应的低物。     

氨氮和硫酸盐对谷氨酸厌氧生物降解性能的抑制及机理

采用连续运行1119d的上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,研究了最佳有机负荷条件下氨氮和硫酸盐对模拟废水中谷氨酸降解性能的抑制作用.结果表明,有机负荷为8.0g COD/（L·d）时,COD去除率达到最高值为（97.94±0.28）%.逐步提高进水氨氮浓度,起初对谷氨酸降解性能的影响不大;但升到2000mg/L时COD去除率和甲烷产率明显降低,继续升至4000mg/L时即达到半抑制状态.逐步提高进水硫酸盐浓度至4000mg/L,甲烷产率和溶液中游离硫化氢（FS）浓度分别呈现一直下降和升高趋势,但COD去除率均能维持在90%以上.进水中的氨氮和硫酸盐分别因离解平衡和生物还原作用形成游离氨（FAN）和FS,进而抑制了产甲烷菌的活性;前者因FAN扩散到细胞内部破坏质子平衡从而过多消耗ATP,后者还因硫酸盐还原菌的增殖存在底物竞争抑制作用.     

连续流系统中好氧段及沉淀段对污泥及其缺氧段脱氮能力的影响

在好氧段3种溶解氧(DO)[3. 0～3. 5 mg·L~(-1)(Ⅰ阶段)、2. 0～2. 5 mg·L~(-1)(Ⅱ阶段)和1. 5～2. 0 mg·L~(-1)(Ⅲ阶段)]的A~2/O实验系统,考察了本段及后续沉淀阶段污泥的变化,以及对系统缺氧段反硝化的影响,并与DO为1. 5～2. 0 mg·L~(-1)的缺氧-好氧(A/O)系统进行了对比.结果表明,沉淀阶段污泥开始发生反硝化作用,脱氮碳源由内、外碳源同时提供;沉淀污泥优先利用外碳源进行反硝化;好氧段DO为1. 5～2. 0 mg·L~(-1)时,沉淀阶段污泥的硝酸盐还原酶活力及反硝化活性最强,此时A~2/O系统缺氧段的反硝化效果也最佳;在与A~2/O系统相同污泥负荷下的A/O系统中,好氧段后污泥中细菌胞内残留的PHB含量要高于A~2/O系统; A~2/O系统沉淀段污泥的反硝化活性高于A/O系统,其硝酸盐还原酶活力是A/O系统的1. 08倍;该污泥回流后,尽管硝态氮充分但A/O系统缺氧段反硝化效果却较A~2/O系统差;沉淀阶段污泥的脱氮性能直接关系到缺氧段反硝化效果.因此,本研究认为在保证沉淀污泥反硝化不严重影响泥水分离的前提下,污水生物脱氮工程中应适当控制好氧段运行、维持沉淀池污泥适当反硝化来提升系统的脱氮效能,而不能仅仅是考虑控制缺氧段.     

催化氧化除氨氮/锰滤料活性恢复方式优化研究

以催化氧化除氨氮/锰失活滤料为研究对象,考察了3种不同恢复方式(自然恢复,投加碱度,再次挂膜)对滤料催化氧化氨氮、锰效能的影响.结果表明,自然恢复(1#)滤柱,投加碱度(2#)滤柱,再次挂膜(3#)滤柱分别于4,2,3d后氨氮去除率达到90%以上;逐渐提高氨氮浓度,3#再次挂膜滤柱出水氨氮浓度波动最大,1#自然恢复滤柱恢复期间出水亚硝氮积累时间最长且峰值最高.3根滤柱催化氧化去除锰活性恢复速度均较快.1#自然恢复滤柱和2#碱度恢复滤柱均能在2d内将锰完全去除.3#挂膜滤柱是在停止投加高锰酸钾后5d内实现将进水锰完全去除.氨氮和锰的相互影响实验结果表明,3根滤柱中投加碱度(2#)滤柱表现最优.尽管氨氮抑制锰的去除,但是投加碱度滤柱随着进水氨氮浓度的升高出水锰浓度始终低于0.1mg/L;锰对氨氮的去除影响不显著.XRD分析结果表明,受其表面负载新生成氧化膜的影响,高锰酸钾重新挂膜滤柱的滤料样品的结晶度较差.综合考虑氨氮和锰的活性恢复效率以及挂膜过程中药品的投加,提出采用自然恢复方式最适.     

中国农业机械的使用特征及其尾气排放的时空分布

我国农业机械保有量巨大且其尾气排放不容忽视.了解其使用特征、分析其尾气排放的时空分布,对提高非道路机械尾气排放清单准确性、制定减排政策具有重要意义.本研究通过实际调研获取我国农业机械的活动水平,并在此基础上分析其活动水平与机械类型、车龄、分布地区之间的关系,以此量化其使用特征;使用BP神经网络的方法预测我国2020—2025年农业机械保有量,结合调研的活动水平和收集的排放因子数据,估算我国2020—2025年农业机械尾气污染物排放清单;基于各省份农业机械保有量、活动水平的差异,探讨我国农业机械尾气排放的空间分布.研究结果表明：①我国农业机械的使用因机械类型、车龄、分布地区等因素的影响存在较大的变化性.农业机械的年均工作时间可在217~1721 h·a^-1之间变化,单台机械年均耗油量可在0.2~10.5 t·a^-1之间变化.②据本研究预测,2020年后,我国农业机械保有量将持续增长,受排放标准提升、老旧机械淘汰等减排措施的影响,其尾气排放呈下降趋势,到2025年,农业机械CO、HC、NO_x和PM_2.5排放将比2020年下降0.1%~26.2%.③与地区的农业机械保有量密切相关,河南、山东、安徽的农业机械尾气排放量最大.与春季相比,秋季各省份农业机械尾气排放更为显著.     

青岛近岸表层海水和潮滩沉积物中微塑料的分布及其影响因素

微塑料（<5 mm）是一种备受关注的新兴污染物.目前微塑料在山东近岸的分布规律和影响因素尚不明确.本文选取青岛市红岛水产养殖区海域、李村河口附近海域、团岛污水处理厂海域、麦岛沙滩附近海域的表层海水和潮滩沉积物为研究对象,通过现场采样、密度浮选分离、显微镜观察、傅里叶红外测定等方法,揭示青岛近岸表层海水和潮滩沉积物中微塑料的分布规律及其影响因素.结果表明,4个区域表层海水中微塑料丰度从小到大为麦岛（1439个·m^-3）<李村河口（7209个·m^-3）<团岛（12785个·m^-3）<红岛（16869个·m^-3）,潮滩沉积物中微塑料的丰度从小到大为麦岛（1517个·m^-2）<团岛（1794个·m^-2）<红岛（2244个·m^-2）<李村河口（2789个·m^-2）.分析表明,青岛近岸小粒径微塑料（<1 mm）的含量最多;白色是青岛近岸微塑料的主要颜色;纤维在海水和潮滩沉积物中的含量最高,分别占海水和沉积物中微塑料的62.76%和59.92%;表层海水中聚对苯二甲酸乙二醇酯类塑料的比例最大,主要来自于海洋渔业和海洋运输业,潮滩沉积物中聚丙烯的比例最大,主要来自水产养殖业和旅游业.不同采样区域的主要人类活动的种类和强度不同,影响了微塑料的丰度和种类;不同环境介质（海水、潮滩沉积物）的自然条件不同（紫外线照射时间和强度、风化作用等）,影响了微塑料的颜色、粒径、形状和分布规律.     

中国典型城市臭氧与二次气溶胶的协同增长作用分析

大气PM_2.5和O₃是中国城市大气中最受关注的大气污染物,它们之间存在着复杂的影响关系.本文将O_3,max作为光化学活性指标,把CO作为一次排放源的示踪剂,对2017年4—10月期间北京、上海和广州的臭氧与二次气溶胶的协同增长关系进行深入分析.研究结果表明,不同光化学活性条件下,3个城市在协同增长时段PM_2.5质量浓度增长量的均值与估算二次气溶胶质量浓度的变化趋势基本一致;北京和广州在春季、秋季出现协同增长的小时数较多,且北京在各光化学活性水平下的协同增长时段中PM_2.5浓度增长量均最大;出现PM_2.5和O₃协同增长现象时段中上海市风速最大,广州市气温最高,北京市相对湿度范围最大;随着光化学活性的增强,上海和广州两市二次气溶胶的生成量呈倍数增加,其生成量范围分别为13.6~29.2 μg·m^-3和9.1~28.7 μg·m^-3,北京市二次气溶胶的生成量则变化不大（25.0~34.0 μg·m^-3）,但各光化学活性水平下的北京二次气溶胶生成量均高于上海和广州.这些研究结果表明北京、上海和广州3个城市的O₃污染对二次气溶胶生成协同增长作用明显,而且北京尤其值得关注.     

铅锌矿区土壤-植物系统中植物吸收铅的研究

基于野外现场系统采样,结合室内全量、形态含量检测技术,分析了湘西铅锌矿区几类粮食中铅等元素的质量状况以及水稻植株中铅的吸收和分配.结果表明,湘西铅锌矿区粮食中存在高铅污染风险,与对照相比,矿区稻米、玉米、黄豆等粮食中铅的平均含量分别增加2.4倍、1.2倍和3.3倍.粮食铅含量因品种不同、采集部位不同而异,铅含量由高到低依次为:黄豆＞稻米＞玉米(粮食品种间),根＞茎叶＞籽粒(植株部位间),稻根对铅表现出极强的束缚力和耐受性.相关分析显示稻根中的铅主要来自土壤,而水稻地上部分的铅则可能主要源自大气.矿区粮食中汞、镉、铅等多种重金属共同富集,亟需开展矿区粮食中重金属复合污染的机理及其健康风险研究.     

Translocation and biotoxicity of metal (oxide) nanoparticles in the wetland-plant system

• Aquatic plants are more likely to absorb TiO₂ NPs that are beneficial to them. • Ag NPs inhibited the growth of aquatic plants under both 5- and 60-day exposure. • CeO₂ NPs had positive/negative impact on plant in 5/60-day exposure, respectively. • TiO₂ NPs presence could enhance the photosynthesis and increase the plant biomass. • The ENPs changed plant activity, which resulted in changes of wetland performance. Engineered nanoparticles (ENPs) threaten the environment through wastewater discharging. Generally, constructed wetlands (CWs) are efficient methods for ENPs removal. However, the biotoxicity of ENPs on plants in CWs is unclear. Here, we investigated the distribution and bio-impacts of different ENPs (Ag NPs, TiO₂ NPs, and CeO₂ NPs) in plants under 5- and 60-day exposure to 1 and 50 mg/L concentrations. Results showed that ENPs appeared in the vascular bundle and mesophyll cell space, which induced the variation in antioxidase activities (e.g., superoxide dismutase [SOD], peroxidase [POD], and catalase [CAT] activities) as well as overproduction of malondialdehyde (MDA). Additionally, Ag NPs inhibited photosynthesis rate and root activity during two exposure phases. CeO₂ NPs had positive and negative impacts on plants in 5- and 60-day exposure, respectively. Inversely, TiO₂ NPs enhanced photosynthesis and root activity under 60-day exposure. Finally, the contents of the C, N, and P elements in plants fluctuated in response to ENPs stress. All results have a positive correlation with the wetland performance under ENPs exposure except for TiO₂ NPs treatment. Overall, our study systematically reveals aquatic plants' responses to ENPs and provides a reference for building ecological treatment systems to purify wastewater containing ENPs.