基于底栖动物的松花江流域不同地形分区水质指标阈值研究

为全面了解松花江流域不同地形分区内底栖动物群落对水质指标的响应规律,识别不同分区水质指标指示物种的差异,于2016—2018年对松花江流域97个采样点的水质指标〔EC、ρ（DO）、ρ（COD_Mn）、ρ（NH₃-N）、ρ（TN）、ρ（TP）〕和大型底栖动物群落进行调查分析,采用临界指示物种分析法（threshold indicator taxa analysis,TITAN）分别探讨松花江流域山区、丘陵区和平原区水质指标的生态阈值,当污染物浓度超过负响应阈值时敏感种密度降低,当超过正响应阈值时耐受种也会受到明显影响,底栖动物群落结构会发生显著变化.将TITAN法所得的负响应阈值作为触发底栖动物群落发生变化的最低值,正响应阈值为底栖动物群落的耐受极限值.结果表明:①松花江流域水质指标在不同地形分区内的阈值不同,除ρ（DO）和ρ（COD_Mn）外,其他指标负响应阈值均表现为山区 < 丘陵区 < 平原区,ρ（DO）则表现相反,ρ（COD_Mn）在丘陵区出现最高阈值（5.46 mg/L）、山区出现最低阈值（4.01 mg/L）.除ρ（DO）以外,其他指标的正响应阈值均呈山区 < 丘陵区 < 平原区的趋势,ρ（DO）正响应阈值的变化趋势则与之相反.②松花江流域内超过50%的采样点水质指标值均超过其负响应阈值,超出正响应阈值的采样点比例在6%~40%之间,说明流域受到一定的干扰,但干扰程度不严重.③同一物种在不同地形分区内对水体理化指标的指示方向可能相反.萝卜螺属在丘陵区为ρ（NH₃-N）的正响应指示物种,在平原区则转变为负响应指示物种;短沟蜷属在丘陵区为ρ（TN）和ρ（TP）的正响应物种,在平原区则转变为负响应物种.研究显示,大型底栖动物群落结构的分布特征是影响水质指标阈值指示物种识别的主要原因,而不同分区的自然地理状况、栖境状况和水质状况则是造成大型底栖动物群落结构分布差异的主要因素.      

生物指数在评价水磨河水体污染中的应用

以底栖大型无脊椎动物评价水质,监测水体污染是生物学评价水质的方法之一。近年来,国内外不少学者在应用底栖大型无脊椎动物监测水体污染,评价水质中取得了不少有价值的研究成果。我们于1985年9月对乌鲁木齐市水磨河底栖动物的群落结构进行了一次定量调查。对生物指数在评价水磨河水质污染中的作用作了一定的探讨。现将结果整理如下: 一、河道概况及采样站设置     

温度和pH值对活性污泥法脱氮除磷的影响

温度和pH值是影响污水脱氮除磷效果的2个重要因素.试验采用连续搅拌槽式反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR),通过对不同温度和pH值条件下的硝化、反硝化、释磷和吸磷反应速率的测定,总结出温度和pH值对活性污泥生化反应速率的影响规律.试验表明,硝化和反硝化速率随温度的升高而加快.在5℃和33℃时,硝化速率分别为0.01 kg NH4 -N/(kg VSS·d)和0.28 kg NH4 -N/(kg VSS·d);在5℃和30℃时,反硝化速率分别为0.097 kg NO3--N/(kg VSS·d)和0.476 kg NO3--N/(kg VSS·d);但温度对吸磷和释磷速率的影响不大.pH值对硝化、反硝化、吸磷和释磷速率均有显著影响,在pH值为7.74时,硝化速率为0.095 kg NO3--N/(kg VSS·d);而在pH值为4.9和10.08时,硝化速率仅为0.005 kg NO3--N/(kg VSS·d)和0.006 kg NO3--N/(kg VSS·d).在pH值为7.85时,反硝化速率达到最大值0.36 kg NO3--N/(kg VSS·d);而在偏酸性和碱性条件下,反硝化速率显著下降.     

粒状羟基氧化铁对废水中硝酸盐的吸附

本实验研究了粒状羟基氧化铁(GFH)对人工配制含氮废水中NO3--N吸附的影响因素、吸附等温线和吸附动力学。结果表明,GFH的吸附平衡时间为80 min,增加NO3--N溶液的初始浓度,去除率下降;pH值为5时GFH对NO3--N的吸附能力最强,pH值升高和降低,吸附能力均下降;GFH对NO3--N的吸附能力随着温度的升高略有降低;在25℃下,以Langmuir方程和Freundlich方程分别对GFH吸附NO3--N的等温线进行拟合,拟合效果以Langmuir方程较好,相关性达到0.9930。GFH吸附NO3--N的过程符合拟二级动力学方程,初始时刻的吸附速率h在35℃时最大,为1.653 mg/(g.mg),吸附速率常数随温度的升高而增大;吸附反应的活化能Ea为54.72 kJ/mol。本研究结果表明,GFH在饮用水脱氮和含氮浓度较低的污水再生回用领域有实际应用的潜力。     

不同共代谢基质对四氯乙烯的厌氧生物降解研究

用驯化好的厌氧污泥对葡萄糖、乳酸盐和醋酸盐作为电子供体时四氯乙烯(PCE)的降解进行研究。实验结果表明,PCE是通过还原脱氯发生生物降解的。实验的回归结果表明,反应均符合一级动力学反应速率,常数的大小依次为k乳酸>k葡萄糖>k醋酸。表明乳酸盐作为电子供体时PCE的降解速率较快,说明在实验条件下乳酸盐是最合适的电子供体。并且在整个实验过程中由共代谢基质提供的电子供体不是PCE降解的限制因素。     

CeO2负载型双金属Pd/Fe催化还原四氯化碳的实验研究

实验采用共沉淀法制得CeO_2负载型双金属Pd/Fe催化剂,并对催化剂的结构特征进行了X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析.使用负载型双金属催化剂对四氯化碳进行还原脱氯研究,探究了温度、溶液初始pH值、催化剂投加量及不同钯载率对四氯化碳脱氯的影响;对比了不同催化剂包括纳米零价铁、纳米钯铁双金属和CeO_2负载型双金属Pd/Fe对四氯化碳的脱氯效果.实验结果表明负载型双金属催化剂在温度为40℃,溶液初始pH为6.5,催化剂投加量为0.4 g·L-1,钯载率为0.5%的条件下,对初始浓度为5 mg·L-1的四氯化碳的去除率高达99.88%.在相同的反应条件下,纳米零价铁和纳米钯铁双金属对四氯化碳的脱氯率分别为58.25%、87.94%.此外,对四氯化碳的脱氯机制进行了探讨.     

双金属和多金属系统对零价铁利用效率的改进

为解决Fe0-PRB(零价铁-渗透反应格栅)中Fe0利用效率低、易板结堵塞的问题,分别采用粒径为0.074 mm的试剂铁粉和0.150～0.270 mm的工业铁粉为反应介质,在铁粉表面负载不同比例的Cu或Ni制备Cu/Fe、Ni/Fe双金属和Cu/Ni/Fe多金属颗粒,研究Fe0、双金属和多金属系统去除Cr(Ⅵ)的性能、机制.结果表明:双金属和多金属系统的Cr(Ⅵ)去除率明显高于Fe0,试剂铁粉的Cr(Ⅵ)去除率明显高于工业铁粉.反应8 h达到平衡后,试剂铁粉和工业铁粉的Cr(Ⅵ)去除率仅为45%和20%,Cu/Fe双金属、Cu/Ni/Fe多金属的Cr(Ⅵ)去除率均能达到90%以上,以试剂铁粉和工业铁粉制备的Ni/Fe双金属的Cr(Ⅵ)去除率最高分别为76.6%和44.0%.不同负载率的双金属和多金属系统反应过程中可溶的ρ〔Cr(Ⅲ)〕较低.反应后溶液的pH从反应前的5.0升至10.0左右.反应初期ρ(TFe)(TFe为总铁)超过了0.30 mg/L,其余时间均达标.反应过程中ρ(Cu2+)均在0.40 mg/L以下,均未检测出Ni2+.研究显示,双金属和多金属系统显著提高了Fe0利用效率.      

Fe3O4/TiO2-H2O2非均相类Fenton体系对3，4-二氯三氟甲苯的降解

用Fe_3O_4/Ti O_2-H_2O_2体系对3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)进行降解反应研究,同时考察了pH值、催化剂投加量、H_2O_2投加量、温度等因素对3,4-DCBTE降解效率的影响.实验结果表明,Fe_3O_4/Ti O_2-H_2O_2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;并且在H_2O_2投加量为45.0 mg·L~(-1)、Fe_3O_4/TiO_2的物质的量比为1∶1、pH=3.0、温度为40.0℃的条件下反应效果最佳,去除率高达99.1%.同时从实验结果可以看出,pH在2.0~7.0范围内该体系对3,4-二氯三氟甲苯均有降解效果,说明该体系相比于传统的Fenton体系有较宽的pH适用范围.目标污染物的降解符合一级反应动力学,其发生反应所需的活化能为36.9 k J·mol~(-1).     

高锰酸钾降解地下水中PCE的研究

以氯代有机污染物中常见的PCE为目标污染物,以自制高锰酸钾溶液为氧化剂,采用批实验方法,探讨了高锰酸钾降解PCE的反应动力学、影响因素以及反应机理。反应结果表明,高锰酸钾降解PCE的反应符合一级动力学方程,反应活化能E为57.119 kJ/mol,在30℃条件下,反应速率常数为0.0076 min^-1,半衰期为91.20 min。在pH在3～10,离子强度在0～0.1030 mol/L之间变化时,反应速率不受明显影响。     

过硫酸钾去除水中的TCE

以地水中的氯代烃污染物三氯乙烯(TCE)为目标污染物,以过硫酸钾溶液为氧化剂,探讨了不同条件下过硫酸钾对TCE的去除效果。实验结果表明,在40℃,过硫酸钾初始浓度为2.43 g/L条件下,反应2 h后,TCE的去除率就可达到96.8%;过硫酸钾对TCE的去除符合一级反应动力学方程,速率常数(K)为1.3364 h-1,半衰期(t1/2)为0.51 h;过硫酸钾对TCE的去除速率在pH为中性附近时最大,其后无论pH升高或降低去除速率均减小;受温度和pH影响较明显,并且反应温度越高,受pH的影响越明显;随离子强度的增加而减小;反应活化能为119.6 kJ/mol;过硫酸钾溶于水生成过硫酸根离子(S2O28-),S2O28-会进一步生成硫酸根自由基(SO4-.),在碱性条件下,SO4-.与OH-反应会进一步生成羟基自由基(.OH)。过硫酸钾对于TCE的去除主要源自SO4-.和.OH的强氧化性。