基于ASM 2d的数学模型在六箱一体化工艺分析中的应用

以六箱一体化工艺为例,建立了基于ASM 2d(activated sludge process 2d,活性污泥工艺2d)的数学模型,并研究其在脱氮除磷中的应用. 在HRT(水力停留时间)为16 h的工况下,利用灵敏度分析挑选了含有7个参数的待优化参数集,通过使用遗传算法优化校正函数的方式进行校正计算,获得了校正后的六箱一体化工艺模型,并在HRT为20和24 h下对该模型做了进一步验证. 结果表明,校正后的模型对出水水质的预测性较好,在HRT为16 h下,出水ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(NH₄+-N)的模型计算值与实测值间的绝对差值较小,分别为1.96、0.83、0.06和0.24 mg/L. 在校正后模型的基础上,详细分析了HRT为20 h时各池中ρ(NH₄+-N)、ρ(NO₃--N)和ρ(PO₄3--P)在1个周期内的动态变化,指出了影响该工艺处理效果的主要原因(如碳源不足的问题),并与通过试验分析得到的结果基本一致.      

外源硝态氮对典型耕作土壤冻结过程N2O排放的影响

为明确外源硝态氮添加对典型耕作土壤冻结过程N₂O排放的影响,应用室内冰柜模拟土壤冻结过程,研究在室温-冻结过程中硝态氮添加(0、80、200和500 mg/kg)对3种典型耕作土壤(黑土、潮土和黄土)N₂O排放影响的特征. 结果表明:外源硝态氮的添加促进了黑土和潮土的N₂O排放,在200 mg/kg硝态氮添加处理下,黑土和潮土的N₂O排放通量比CK(对照)分别增加了849%和676%;但在添加高浓度(500 mg/kg)硝态氮时,黑土和潮土的N₂O排放通量分别比200 mg/kg处理降低39.3%和21.2%,表现为显著抑制. 随冻结过程的进行,黑土和潮土的N₂O排放通量均逐渐降低并接近零排放. 黄土N₂O排放通量在室温-冻结过程中变化范围很小,甚至出现负排放. 多因素方差分析结果表明,土壤类型显著影响N₂O累计排放量,而土壤pH和C/N是其中重要的影响因子. 根据室内培养试验结果,为减排N₂O,建议在深秋整地施肥时期尽量避免在潮土和黑土中施用硝态氮肥. 黄土的N₂O排放似乎对外源硝态氮的添加反应不明显,这有待在大田气候-植物-土壤综合条件下进一步验证.      

园林植物滞留不同粒径大气颗粒物的特征及规律

为研究常用园林植物滞留大气颗粒物的能力,本文以北京市常用园林植物为例,应用直接采样、电镜分析和统计分析的方法,对选定园林植物滞留不同粒径大气颗粒物的特征及规律进行了系统分析。结果表明：（1）园林植物滞留的颗粒物形状为不规则块体、球体和聚合体,通过对比分析得出,滞留大气颗粒物能力由高到低的微形态结构依次是蜡质结构〉绒毛〉沟槽〉条状突起,并且这些微形态结构越密集、深浅差别越大,越有利于滞留大气颗粒物。（2）以园林植物叶片滞留颗粒物的数量进行统计时,得出园林植物叶片表面大部分为PM10（Dp≤10μm）,均在98%以上,而PM2.5（Dp≤2.5μm）均在90%以上,粗颗粒物（Dp〉10μm）的数量对总体数量的贡献非常小,均在2%以下;以体积进行统计时,得出PM10的体积在总体积中的比例在50%以上,对颗粒物总体积贡献最大,滞留的PM2.5体积占总体积8.5%-17.6%,粗颗粒物（Dp〉10μm）体积占总体积20%以上。（3）对园林植物滞留颗粒物累积规律分析得出：在相同观测叶面积下,园林植物滞尘10 d的叶表面颗粒物数量较滞尘5 d的叶表面颗粒物数量均有所增加,增幅最大的是小叶黄杨（Buxus microphylla）,增幅最小的是月季（Rosa chinensis）,通过方差分析得出绦柳（Salix matsudana f.pendula）叶表面颗粒物数量显著低于除银杏（Ginkgo biloba）之外的其它7种树种,大叶黄杨（Euonymus japonicus）、小叶黄杨和国槐（ Sophora japonica）叶表面滞留颗粒物的数量较多,并且显著高于月季、银杏和绦柳叶表面滞留的颗粒物数量;滞尘10 d后园林植物叶表面滞留的颗粒物的总面积均未超过观测叶面积的25%,至于叶片持续滞留颗粒物多少天后达到饱和状态仍需进一步研究。     

致癌性卤代醌介导的脂质氢过氧化物分解的分子机制

卤代醌是许多卤芳香持久有机污染物的致癌代谢产物和饮用水消毒副产物.13-过氧羟基-9,11-十八碳二烯酸(13-HPODE)是最为广泛研究的内源性脂质过氧化物.众所周知,过渡金属离子可以催化分解13-HPODE,但尚不清楚卤代醌是否可以通过不依赖金属离子的途径促进其分解;若是如此,又有什么特异性和相似性?我们发现卤化醌如2,5-二氯-1,4-苯醌(DCBQ)可显著促进13-HPODE的分解.综合采用电子自旋共振-自旋捕获、HPLC-MS和GC-MS等分析方法,可检测到反应形成的脂质烷基自由基如戊烷基自由基、7-羧甲基自由基以及具有基因毒性的4-羟基-2-壬烯醛(HNE)等.在DCBQ和13-HPODE的反应中也能检测到两种氯醌-脂质烷氧基耦合物.我们认为卤代醌促进内源性脂质过氧化物13-HPODE分解生成活性脂质烷基自由基和基因毒性的HNE是通过一类新型的金属非依赖亲核取代与裂解机理来实现的,这也在一定程度上解释了其潜在的基因毒性和致癌性.     

北京市区域城市化程度与颗粒物污染的相关性分析

城市化程度的提升带来严重的资源环境问题,尤其是空气污染问题,严重影响了人类的健康。大气中的PM2.5等颗粒物已经成为影响我国城市空气质量的主要污染物。现有研究多数是对于多年来多地区的宏观研究,缺乏对于典型地区的具体数据报道。通过分析北京市PM2.5和PM10的质量浓度与不同城市化程度地区的相关关系,探索城市化程度对PM2.5等颗粒物浓度的影响。选取北京市7处具有代表性空气质量监测点,于2013年7月至10月对PM2.5和PM10的质量浓度进行连续4个月的实时监测,结合《北京市区域统计年鉴》中的城市化指标数据,包括常住人口密度、地区生产总值和林木覆盖率,对数据进行变化趋势分析、Pearson相关分析和回归分析。研究结论表明：由于北京市不同区域城市化程度不同导致颗粒物污染状况不同,每个区域的PM2.5与PM10的质量浓度虽有差异但均显著相关,PM2.5的质量浓度约占PM10的质量浓度的60%,PM2.5是PM10的主要组成成分。城市化程度与PM2.5等颗粒物浓度有明显的关系,PM2.5等颗粒物浓度与地区生产总值和林木覆盖率显著相关,与地区生产总值呈正相关,与林木覆盖率呈负相关;与常住人口密度呈正相关趋势但并不显著相关。其中,PM2.5的质量浓度与地区生产总值的相关系数为0.875,与林木覆盖率的相关系数为-0.838;PM10的质量浓度与地区生产总值相关系数为0.947,与林木覆盖率相关系数为-0.775。总体来看,PM2.5等颗粒物浓度随城市化程度的提高而增加,北京市区域城市化程度与颗粒物污染情况关系明显。我国在快速发展城市化的同时,应关注环境与经济相协调。调整产业结构,增加植被绿化,控制污染源将有助于减少北京市大气中颗粒物的污染程度,为我国的城市化进程提供相应的支持和保障。     

外源NO介导Cu~(2+)胁迫下番茄幼苗活性氧与内源NO代谢的研究

采用营养液培养方法,研究Cu~(2+)胁迫下外源一氧化氮(nitric oxide,NO)介导的番茄幼苗活性氧及NO代谢途径。结果表明:在Cu~(2+)胁迫下,番茄叶片和根系氧自由基含量增加,NO释放量以及硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)和一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)活性降低。外源NO能提高Cu~(2+)胁迫下番茄叶片NR和NOS活性,促进NO的产生,根系NOS活性及NO产量也同时上升。外源NO使精氨酸含量显著增加,而Hb(牛血红蛋白,NO清除剂)可部分抵消NO的促进作用,使Cu~(2+)+SNP+Hb处理下番茄精氨酸含量显著下降。可见,外源NO的加入可通过酶促和非酶促途径促进Cu~(2+)胁迫下NO的合成,介导NO信号调控网络,调节内源NO、精氮酸和活性氧代谢途径,从而缓解过多Cu~(2+)引起的氧化伤害。     

Production of N2O in two biologic nitrogen removal processes: a comparison between conventional and short-cut nitrogen removal processes

The N2O production in two nitrogen removal processes treating domestic wastewater was investigated in laboratory-scale aerobic-anoxic sequencing batch reactors （SBRs）. Results showed that N2O emission happened in the aerobic phase rather than in the anoxic phase. During the aerobic phase, the nitrogen conversion to N2O gas was 27.7% and 36.8% of NH＋-N loss for conventional biologic N-removal process and short-cut biologic N-removal process. The dissolved N2O was reduced to N2 in the anoxic denitrification phase. The N2O production rate increased with the increasing of nitrite concentration and ceased when NH＋-N oxidation was terminated. Higher nitrite accumulation resulted in higher NEO emission in the short-cut nitrogen removal process. Pulse-wise addition of 20 mg NO2 -N. L- 1 gave rise to 3-fold of N2O emission in the conventional N-removal process, while little change happened with 20 mg NOS-N L-1 was added to SBR1.     

N2O emission from a sequencing batch reactor for biological N and P removal from wastewater

Nitrous oxide （N2O） is a greenhouse gas that can be released during biological nitrogen removal from wastewater. N2O emission from a sequencing batch reactor （SBR） for biological nitrogen and phosphorus removal from wastewater was investigated, and the aims were to examine which process, nitrification or denitrification, would contribute more to N2Oemission and to study the effects of heterotrophic activities on N2O emission during nitrification. The results showed that N2O emission was mainly attributed to nitrification rather than to denitrification. N2O emission during denitrification mainly occurred with stored organic carbon as the electron donor. During nitrification, NaO emission was increased with increasing initial ammonium or nitrite concentrations. The ratio of N2O emission to the removed ammonium nitrogen （N2O- N/NH4-N） was 2.5% in the SBR system with high heterotrophic activities, while this ratio was in the range from 0.14% to 1.06% in batch nitrification experiments with limited heterotrophic activities.     

环境因子对小球藻生长及其CO2固定的影响

通过测定不同SO2、NO以及不同烟尘浓度条件下,小球藻ZY-1的生长速率及其对CO2的固定速率,研究烟气中NO和SO2及烟尘等环境因子对小球藻ZY-1的生长及其CO2固定效果的影响.研究结果表明,烟气中的SO2是以增加培养液中的SO24-浓度及降低pH值的形式来影响ZY-1的生长及其对CO2的固定的.当SO2体积浓度大于50×10-6时,需要进行烟气脱硫或控制培养液pH值变化来消除其影响;烟气中NO的体积浓度不高于300×10-6时,不影响ZY-1的生长及其对CO2的固定,可作为氮源供ZY-1生长用;对经过一般除尘处理的烟气,在利用小球藻ZY-1固定CO2时可不考虑溶解性烟尘的影响.研究结果证明利用小球藻ZY-1固定烟气中的CO2是可行的.     

UV/H2O2氧化微囊藻毒素-LR的动力学模型

介绍了一种UV/H2O2光氧化体系降解微囊藻毒素MC-LR的动力学模型.根据UV光分解、H2O2和·OH氧化MC-LR的反应以及稳态近似法,导出了MC-LR降解的动力学方程.解释了体系中H2O2、HO-2、CO23-、HCO-3等对降解MC-LR动力学的影响.实验结果表明,在一定的光强和H2O2浓度情况下,由于反应产生的CO23-、HCO-3和HO-2等离子的影响,UV/H2O2光氧化MC-LR的过程只能近似用准一级动力学方程描述.