环境科学研究

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2015, 28(8).

摘要(171) PDF(35)

摘要:

支国瑞, 杨俊超, 张涛, 关健, 杜谨宏, 薛志钢, 孟凡

2015, 28(8): 1179-1185.

摘要(6405) PDF(4445)

摘要:
北方重灰霾频发时段与集中燃煤在冬季高度重合,引发了对农村散煤严重污染的担忧,但缺乏有力的统计数据支持. 2014年9月,在河北保定开展了当地农村生活能源使用情况入村调查,共获得5个村庄中543户家庭的能源使用数据. 结果表明:①保定农村地区散煤、电、液化气的使用覆盖率均很高,分别达到97%、100%和94%,反映了当前农村居民的能源消费更倾向于商业购置；而木柴和秸杆的使用覆盖率则较低,分别为13%和11%,表明传统的依赖于木柴和秸杆的能源方式已发生了根本改变. ②目前煤炭在农村能源结构中仍居主导地位,占近80%(其中散煤占76%,蜂窝煤占2%),其次为电力(10%)、液化气(5%),秸杆和木柴的比例(小于5%)均较低. ③调查估算,保定农村地区在2013年冬季采暖季(2013年11月─2014年3月)散煤用量超过500×10⁴ t,高于《中国能源统计年鉴(2013)》中河北全省2012年农村散煤的用量(467×10⁴ t),表明现有能源统计体系有待进一步完善. ④保定农村地区散煤的烟粉尘(即PM)和SO₂排放量分别为5.4×10⁴和11.2×10⁴ t,均超过了《中国环境统计年报(2013)》中保定的工业废气和城镇生活领域相应的排放量(甚至超过2个领域排放量之和),表明农村散煤燃烧的排放问题确应引起特别关注.由于农村散煤燃烧排放高度较低,其单位排放对空气污染的贡献要远高于高架源排放,因此,建议国家和地方将农村能源结构调整置于当前能源结构调整计划的最优先领域,采取综合措施,消除农村散煤使用的污染排放,这可能是应对当前冬季灰霾问题的关键举措之一.

北京城区大气PM_2.5主要化学组分及污染特征

张大伟, 王小菊, 刘保献, 陈添, 石爱军, 周健楠, 刘兆莹

2015, 28(8): 1186-1192.

摘要(2312) PDF(2390)

摘要:
为了解北京城区大气PM_2.5主要化学组成特征,于2012年8月─2013年7月对城区石景山、东四和通州3个采样点及城区对照点定陵和区域传输点榆垡开展为期1 a的PM_2.5组分研究,共获得268组样品. 结果表明:城区平均质量浓度大于1.0 μg/m³的组分有OC、NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺、EC、 Cl^-、Si、Ca、Al、 K⁺,其中ρ(OC)、ρ(NO₃^-)、ρ(SO₄^2-)、ρ(NH₄⁺)分别为(22.2±17.1)、(21.5±25.9)、(19.8±23.7)、(14.3±16.8)μg/m³,分别占ρ(PM_2.5)的17.9%、17.3%、15.9%、11.5%,城区各主要组分的平均质量浓度明显大于对照点; 城区各采样点之间主要组分所占比例相差不大,与城区对照点、区域传输点差异明显; 春、夏、秋、冬四季城区采样点的主要组分均为OC、NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺,这4种组分质量浓度之和分别占各季ρ(PM_2.5)的62.5%、54.2%、46.0%、62.7%,其中春季ρ(NO₃^-)、夏季ρ(SO₄^2-)、秋冬季的ρ(OC)相对较高；北京城区各采样点均受SOC影响较大,OC/EC〔ρ(OC)/ρ(EC)〕的平均值为5.7,城区SNA(二次无机气溶胶)占ρ(PM_2.5)的比例(15.0%～53.1%)和NO₃^-/SO₄^2-〔ρ(NO₃^-)/ρ(SO₄^2-)〕(0.47～1.36)均随空气质量指数上升而增加,同时观测期间北京城区PM_2.5中NO₃^-/SO₄^2-的平均值为1.14,较往年明显增大,表明目前北京城区的PM_2.5排放源逐步由以固定源为主向固定源和移动源并重的方向发展.

北京城区PM_2.5不同组分构成特征及其对大气消光系数的贡献

黄玉虎, 李媚, 曲松, 闫静, 孙雪松, 潘涛

2015, 28(8): 1193-1199.

摘要(2858) PDF(2588)

摘要:
为研究北京城区PM_2.5不同组分对大气消光系数的贡献率,于2013年10月—2014年8月使用3台PQ200采样器在北京市环境保护科学研究院采集PM_2.5样品并进行质量重建,采用IMPROVE方程计算大气消光系数并分析各组分的贡献率. 结果表明:①北京城区ρ(PM_2.5)年均值为(90.3±8.1)μg/m³,相比2005年有所下降,颗粒物呈弱碱性,NH₄⁺略有剩余. ②PM_2.5质量重建后,化学构成为OM〔32.1%,为ρ(OM)占ρ(PM_2.5)比例,下同〕、NO₃^-(13.6%)、SO₄^2-(13.9%)、NH₄⁺(11.1%)、Cl^-(3.8%)、其他离子(4.0%)、EC(元素碳,5.0%)、FS(土壤尘,8.9%)、微量元素(1.3%)和未知物质(6.7%)；与2005年相比,OM、NO₃^-、NH₄⁺等二次污染物质量浓度占ρ(PM_2.5)比例均显著增加,ρ(水溶性离子)占ρ(PM_2.5)的比例随空气污染加重而增加. ③北京城区大气消光系数年均值为(504.6±49.3)Mm^-1,OM、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、EC和FS的贡献率分别为37.5%、28.3%、25.2%、7.6%和1.4%；冬季由于ρ(PM_2.5)高,大气消光系数最高,为(589±124.3)Mm^-1,约是春季的2倍; 夏季由于相对湿度大,PM_2.5吸湿粒径增大,大气消光系数仅次于冬季. OM对大气消光系数贡献率为冬季最高,而(NH₄)₂SO₄的贡献率在冬夏季均大于NH₄NO₃.

植被收割对滨海湿地沉积物中CO₂和N₂O释放的影响

崔洪磊, 徐莎, 印杰, 吴翼, 韩建刚, 李萍萍

2015, 28(8): 1200-1208.

摘要(2045) PDF(2168)

摘要:
为了揭示冬季滨海湿地植被收割对其沉积物中温室气体释放的影响,以长江入海口典型滨海湿地——崇明东滩为研究对象,观测季节性(冬季)植被收割(分别于收割后第0天、第10天、第30天、第60天采样)与不收割条件下芦苇(Phragmites australis)、米草(Spartina alterniflora)、芦苇-米草交互带和光滩沉积物中CO₂与N₂O的释放特征. 结果表明:①米草和芦苇-米草交互带植被收割并未增加沉积物中CO₂的释放(P<0.05),但芦苇收割可能会增加N₂O的释放(P<0.05),说明植被收割对湿地沉积物中CO₂和N₂O释放的影响与植被类型密切相关. ②与芦苇带相比,米草和芦苇-米草交互带沉积物中CO₂累积释放量分别高出12%~57%和17%~43%,但芦苇植被覆盖下沉积物中N₂O累积释放量分别比二者高出11%~81%和8%~95%. 可见,米草和芦苇-米草交互带沉积物碳的呼吸损失明显高于芦苇带,但芦苇植被覆盖下沉积物中N₂O逸失量相对较高. ③4种植被类型下,沉积物中N₂O累积释放量为0.1~0.4 mg/kg,CO₂累积释放量则高达1 024~2 645 mg/kg. 因此,冬季滨海湿地植被收割不会显著增加N₂O的温室效应,但选择性收割米草有望减少沉积物碳的呼吸损失.

南四湖浮游硅藻季节性演替及其与环境因子的相关性

韦洁琳, 曹鹏飞, 胡文容, 解军, 裴海燕, 任颖, 冯亚威

2015, 28(8): 1209-1218.

摘要(2200) PDF(2324)

摘要:
为研究南水北调东线工程调水对南四湖硅藻藻密度、种群结构变化的影响,于2010年5月—2013年4月在南四湖进行逐月采样,应用NMDS(non-metric multi-dimensional scaling,非度量性多元标度)分析硅藻种群组成的相似性,并通过冗余分析和Pearson相关性分析研究了硅藻种群结构和环境因子间的相关性. 结果表明:①共检出硅藻23属69种,硅藻藻密度在14.3×10⁴~663.2×10⁴ L-1之间,呈明显的季节性变化,表现为冬春季大于夏秋季；②硅藻种群演替呈明显的季节性变化,冬春季主要以冷水种尖针杆藻(冬春季所占比例分别为15.3%、24.0%)为主,夏秋季则以暖水种扭曲小环藻(夏秋季所占比例分别为17.8%、19.1%)为主；③氮磷营养盐水平、pH和表层水温是影响南四湖硅藻种群变化的主要环境因子. 南四湖硅藻种群对于环境因子变化的反应较为灵敏,可作为南四湖水质的潜在指示工具进行长期研究.

双酚AF暴露对胚胎期和幼鱼期斑马鱼的毒性效应

杨洋, 陈亚文, 唐天乐, 唐文浩

2015, 28(8): 1219-1226.

摘要(2863) PDF(1983)

摘要:
为明确不同发育阶段的斑马鱼对BPAF(双酚AF)暴露的易感性,采用暴露试验法初步研究了BPAF对胚胎期和幼鱼期斑马鱼的发育毒性. 结果表明:①BPAF暴露可延缓胚胎期斑马鱼的发育和孵化,使其出现心包水肿、卵黄囊异常、心率下降、心脏搏动停止等症状. ②暴露96 h后,ρ(BPAF)为2.0、2.5、3.0 mg/L暴露组胚胎期斑马鱼的畸形率高达100%,暴露24 h致畸的EC₅₀(半数效应浓度)为2.00 mg/L,暴露96 h的LC₅₀(半数致死浓度)为1.84 mg/L. ③暴露72 h后,对照组幼鱼期斑马鱼鱼鳔发育缺陷率为0；除ρ(BPAF)为1.0 mg/L暴露组外,其余BPAF暴露组幼鱼期斑马鱼鱼鳔发育缺陷率为100%. ④随着暴露时间的延长以及中毒程度的加深,幼鱼期斑马鱼出现的中毒症状依次表现为心包水肿、卵黄囊水肿、背脊弯曲、心跳停止,暴露48和72 h时其心包水肿的EC₅₀分别为1.76、1.56 mg/L,暴露96 h的LC₅₀为1.77 mg/L. 胚胎期和幼鱼期斑马鱼对BPAF暴露响应的差异分析显示,幼鱼期斑马鱼对BPAF暴露的反应更为敏感,幼鱼期斑马鱼的心包水肿症状可作为BPAF毒性响应的最佳指标之一.

高浓度DDTs污染土壤机械化学球磨试剂筛选

隋红, 李海波, 宋静, 吴鹏, 张冬格, 黄玉娟, 余海波

2015, 28(8): 1227-1233.

摘要(2344) PDF(1958)

摘要:
为了筛选DDTs(包括DDT及其衍生物——DDE、DDD)高污染土壤无害化处理的机械化学球磨试剂,以某退役DDT生产场地高污染土壤为研究对象,将不添加任何球磨试剂处理作为对照,分析添加不同球磨主剂(CaO、CaO₂和Fe粉)、球磨助剂(SiO₂、Al₂O₃)组合以及双金属(Fe-Ni、Fe-Zn)试剂对土壤中DDTs的去除效果. 结果表明:①对照处理下土壤w(DDTs)随球磨时间的延长而不断降低,8 h后降至404.0 mg/kg,仍远超过GB 5085.6—2007《危险废物鉴别标准毒性物质含量鉴别》标准限值〔w(DDTs)为50 mg/kg〕；单一添加CaO₂处理球磨8 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)仍为118.0 mg/kg；而单一添加CaO和Fe粉处理分别于球磨4和6 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)低于GB 5085.6—2007标准,因此,CaO和Fe粉是较好的DDTs机械化学球磨主剂. ②与单一添加CaO处理相比,在CaO中加入球磨助剂SiO₂或Al₂O₃球磨4 h后,土壤及球磨剂混合物中 w(DDTs)由28.55 mg/kg分别显著降至18.70或17.57 mg/kg,DDTs去除率由99.16%升至99.45%或99.48%. 与单一添加Fe粉处理相比,在Fe粉中加入SiO₂或Al₂O₃球磨4 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)由193.0 mg/kg分别显著降至54.25或69.98 mg/kg,虽然仍略超过GB 5085.6—2007标准限值,但却显示出SiO₂或Al₂O₃对机械化学去除土壤DDTs具有显著的促进作用. ③Fe-Ni和Fe-Zn双金属球磨处理4 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)分别为27.00和4.00 mg/kg,DDTs去除率分别达到99.21%和99.88%. 因此,Fe-Zn双金属作为去除土壤DDTs的机械化学球磨试剂,具有潜在的应用前景.

生物炭对农田地表反照率及土壤温度与湿度的影响

张阳阳, 胡学玉, 张迪, 陈威, 邹娟

2015, 28(8): 1234-1239.

摘要(3186) PDF(2303)

摘要:
为了探究生物炭输入后农田地表反照率及土壤温度与土壤湿度的响应,通过田间小区试验,分析生物炭影响下农田地表反照率、土壤温度、土壤湿度的变化情况. 试验共设置3个主处理——CK处理(不施用生物炭)、BC5处理〔生物炭施用量为0.5 kg/(m²·a)〕、BC45处理〔生物炭施用量为4.5 kg/(m²·a)〕,同时每个主处理设置2个副处理——种植作物(以+表示)和未种植作物(以-表示). 结果表明:在有作物覆盖条件下,相对于CK+处理,BC45+、BC5+处理的地表反照率在玉米苗期分别下降23.1%、19.1%(P＜0.05),在玉米拔节期分别下降20.0%、15.1%(P＜0.05),但在玉米抽穗期至成熟期,各处理的地表反照率无明显差异. BC5+、BC45+处理的土壤温度、土壤湿度与CK+处理相比均未见显著改变. 在未种植作物条件下,相对于CK-处理,BC45-、BC5-处理的地表反照率最大降幅分别为26.7%、24.3%(P＜0.05),BC5-处理的土壤湿度增幅为1.7%~3.8%,BC45-处理的土壤温度、土壤湿度无显著变化. 可见,随着玉米冠层结构的发展,生物炭输入降低地表反照率的效应在逐渐减弱甚至消失；生物炭输入对土壤温度、土壤湿度的影响程度与作物覆盖条件以及生物炭施用量有关.

冻融对污染场地土壤重金属稳定化性能的影响

丛鑫, 王森, 张琢, 王梅, 宋鑫莱, 陈家煜, 郭观林

2015, 28(8): 1240-1245.

摘要(2618) PDF(2405)

摘要:
为了分析冻融对污染场地土壤重金属稳定化性能的影响,采用赤泥和硫化钠作为添加剂,对土壤中的Pb、Zn和Cd进行稳定化处理,并通过模拟冻融过程,分析冻融循环后重金属的浸出毒性、生物可给性、土壤pH和土壤结构的变化,探讨冻融循环对稳定化处理土壤中重金属长期稳定性能的影响. 结果表明:稳定化处理后土壤中Pb、Zn和Cd的浸出毒性比原始供试土壤分别降低了98.5%、99.8%和99.7%. 养护30 d后,稳定化处理土壤中Zn和Cd的生物可给性分别由28.8%、49.5%降至11.5%、21.8%,Pb的生物可给性由52.9%升至57.9%. 经过30 d冻融循环后,冻融土壤中Pb、Zn和Cd的浸出毒性比原始供试土壤中相应重金属质量分数分别增加了4.27、2.47、89.65 mg/L. 经过冻融循环后,土壤中重金属的生物可给性比未冻融土壤略有升高. 随着养护时间和冻融时间的延长,土壤pH呈升高趋势. 不同阶段土壤扫描电镜结果显示,冻融循环致使土壤空隙变大、结构松散,说明冻融循环对稳定化土壤结构有一定损伤. 分析结果表明,冻融过程增加了Pb、Zn和Cd释放的环境风险.

洱海流域城镇化对农村生活污水排放量的影响

庞燕, 项颂, 储昭升, 胡小贞, 薛力强, 滕庆晓

2015, 28(8): 1246-1252.

摘要(2401) PDF(2118)

摘要:
为揭示城镇化对流域内农村生活污水排放量的影响程度,以洱海流域为研究对象,采用综合指标评价法,选取城镇人口所占比例、农民年人均纯收入、农村水冲厕普及率及建成区面积4项指标,从人口、经济、社会生活方式、空间4个维度建立洱海流域城镇化综合评价体系,综合评价了流域城镇化水平,并采用相关分析法和多元回归分析法研究洱海流域城镇化4项指标对流域农村生活污水排放量的影响. 结果表明:2006—2012年,洱海流域的城镇化水平不断提高,大理市城镇化综合水平领先于洱源县. 大理市农村生活污水的排放量与城镇人口所占比例相关关系不明显,相关系数为0.246；与农民年人均纯收入、农村水冲厕普及率和建成区面积呈显著正相关,相关系数分别为0.951、0.980、0.969；洱源县农村生活污水的排放量与这4项指标的相关性较大理市明显,相关系数分别为0.754、0.973、0.998、0.975. 4项指标对大理市农村生活污水排放量的影响权重为农村水冲厕普及率>农民年人均纯收入>建成区面积>城镇人口所占比例,对洱源县农村生活污水排放量的影响权重为农村水冲厕普及率>城镇人口所占比例>建成区面积>农民年人均纯收入. 研究显示,在现有城镇化水平下,对洱海流域农村生活污水排放量最主要的影响因素为农村水冲厕的普及率,社会生活方式城镇化对洱海流域农村生活污水排量的影响最突出.

煤直接液化残渣掺烧的燃烧特性及其苯系物的排放特征

董子平, 闫大海, 何洁, 罗琳, 黄泽春

2015, 28(8): 1253-1259.

摘要(2701) PDF(2003)

摘要:
为分析煤直接液化残渣(液化渣)燃烧处置技术的可行性和环境安全性,采用热重分析仪分析了液化渣、煤和掺烧物料的燃烧特性,并且通过管式炉模拟燃烧试验,研究了不同温度下掺烧过程中苯系物的排放特征. 结果表明:煤和液化渣的燃烧特性及二者在燃烧过程中苯系物的排放特征存在较大差异,液化渣主要失重过程的温度区间为560~820 ℃,明显高于煤的主要失重过程温度区间(230~625 ℃). 从燃烧过程苯系物的排放规律上看,液化渣在700 ℃燃烧时苯系物排放量达到最大值,明显高于煤的燃烧温度(500 ℃). 2种物料由于燃烧特性的差异,在掺烧过程中相互影响,使得掺烧过程苯系物的排放规律发生变化. 掺烧物料在500 ℃下燃烧的苯系物排放量为23.5 mg/kg,远小于燃烧理论值；而当温度高于700 ℃,苯系物排放量为172.6 mg/kg,远大于燃烧理论值. 总体上看,液化渣无论是单独燃烧还是掺烧,低温条件下其燃烧过程中苯系物排放量远大于高温(≥850 ℃)条件下,因此液化渣的燃烧处置或燃料化利用应选择高温炉型.

秸秆生物碳的结构特征及其对17β-雌二醇的吸附性能

李沛辰, 毋伟, 张丰松, 王代懿, 何洁

2015, 28(8): 1260-1266.

摘要(2422) PDF(1886)

摘要:
以小麦和水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法在400 ℃下制备秸秆生物碳,利用热重分析、元素分析、FTIR(红外光谱分析)和BET-N₂比表面及孔径分布等手段表征生物碳的结构与组成,探讨其对天然类固醇雌激素E2(17β-雌二醇)的吸附特性. 结果表明:小麦和水稻秸秆在40~70、300~350 ℃有2个失重峰,分别为失水和纤维素热解所致；小麦秸秆生物碳中w(C)、w(H)、w(O)、w(N)分别为59.45%、2.81%、20.17%、1.20%,水稻秸秆生物碳中分别为51.14%、2.44%、17.02%、1.04%,2种秸秆生物碳均含有丰富的芳香性官能团及无机矿物组分；小麦和水稻秸秆生物碳比表面积分别为51.32和28.63 m²/g. E2在2种秸秆生物碳中的吸附动力学曲线均符合Elovich方程,吸附热力学曲线符合Freundlich方程,其中,非线性指数(n)分别为0.46和0.42,Freundlich系数K_f为2 526.15和4 368.23. 吸附过程可以被双模型方程很好地拟合,其中表面吸附的饱和吸附量(Q₀)与20 nm以下的总孔体积呈良好正相关,分配作用则因原料不同而呈很大差异,影响因素尚需进一步研究.

嗜酸氧化亚铁硫杆菌对龙门挂架表面铜的浸出效果

费彦肖, 白建峰, 邓明强, 张承龙, 王鹏程, 祝学超, 王景伟

2015, 28(8): 1267-1273.

摘要(1792) PDF(1920)

摘要:
龙门挂架(下称挂架)是线路板生产过程必用的固定支架,生产线路板时挂架表面会附着大量铜,使得挂架需经酸法处理后才能回用,造成大量废液和恶劣的工作环境. 为此,采用环境友好的微生物技术回收挂架表面的Cu,分析了A.f菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,嗜酸氧化亚铁硫杆菌)脱除挂架表面Cu的效果及9K培养基不同配比(以w计,分别为100%、50%、25%)的影响,并初步解析其浸出过程. 结果表明:①添加100%的9K培养基时,A.f菌浸出挂架及其配件的溶液中ρ(Cu²⁺)均最高,分别达2.31和1.06 g/L,挂架及其配件表面Cu均已脱除. ②结合浸出液中ρ(Cu²⁺)、ρ(Fe²⁺)和pH随时间的变化及三者之间的相互影响关系可知,浸铜过程为A.f菌先将溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺,Fe³⁺再将挂架表面的Cu氧化为Cu²⁺. ③利用一级动力学和二级动力学模型,对3种配比培养基下配件浸出液中的ρ(Cu²⁺)进行曲线拟合,二级动力学模型的R2(相关系数)分别为0.888 4、0.900 8、0.844 4,均高于一级动力学的R2,表明二级动力学模型更适用于Cu的浸取行为. 该生物浸出方法有望在线路板行业中进行应用.

反硝化除磷系统中PHB红外光谱解析及其与磷去除率的相关性

张华, 朱菁, 宋箭, 黄健, 张勇, 王宽, 黄珊

2015, 28(8): 1274-1280.

摘要(2251) PDF(1955)

摘要:
为快速、准确测定生物除磷系统中微生物细胞内w(PHB)(PHB为poly-β-hydroxy butyrate,聚-β-羟基丁酸酯)并及时预测PO₄^3--P去除率,采用红外光谱法对微生物细胞内PHB的转化规律进行解析,并结合气相色谱法建立w(PHB)的快速测定模型,研究w(PHB)减少量与PO₄^3--P去除率的相关性. 结果表明:反硝化除磷系统中微生物细胞内PHB的特征峰位于波数1 730 cm^-1处,PHB特征峰的吸光度与w(PHB)的增减趋势相同. 采用PLS(partial least squares,偏最小二乘法)对反硝化除磷系统中微生物细胞内PHB特征峰吸光度与w(PHB)建立PLS模型,对w(PHB)的校正和预测时的相关系数(R2)分别达到0.963 0、0.951 4,其均方根误差分别为0.031 0、0.037 9. 根据预测结果,进一步建立了反硝化除磷缺氧段w(PHB)减少量与PO₄^3--P去除率的相关关系,相关系数为0.979 0. 研究表明,利用PLS模型对反硝化除磷系统中PHB红外光谱解析能够快速、准确地表征反硝化除磷系统中微生物细胞内w(PHB)的变化,并能进一步预测PO₄^3--P去除率.

原位掩蔽对底泥汞释放的抑制效果及中试评估

沈佳佳, 石艳洁, 吴丰昌, 卢少勇, 廖海清, 赵鑫, 王海龙

2015, 28(8): 1281-1287.

摘要(1848) PDF(1827)

摘要:
为解决贵州省百花湖底泥中的汞污染问题,研究了原位掩蔽对底泥中汞释放的抑制效果. 选择沸石、高岭土和赤铁矿为掩蔽材料,通过模拟试验,确定原位掩蔽的最佳覆盖厚度为2.0 cm,此时沸石、高岭土和赤铁矿对底泥汞释放的控制率分别为47.1%、64.9%和62.3%,说明最佳掩蔽材料为高岭土. 以高岭土为掩蔽材料的情况下,试验实施7 d后,水体扰动对控制率的影响不足6.7%. 中试区位于百花湖重度污染区,面积约为22 000 m²,采用驳船少量多次撒布高岭土原位掩蔽汞污染底泥,控制覆盖厚度为2.0~3.0 cm,按月连续监测6次. 结果显示,高岭土对汞污染底泥的控制率达到47.1%. 模拟试验及中试效果显示,高岭土原位掩蔽可有效抑制底泥中汞的释放,并且较薄的覆盖厚度可降低工程成本和对湖底生态系统的影响.

ABS树脂装置丁二烯聚合工段废水水质表征

冯芦芦, 席宏波, 周岳溪, 杨琦, 宋广清, 白兰兰, 陈雨卉

2015, 28(8): 1288-1294.

摘要(1784) PDF(1894)

摘要:
为确定某ABS树脂装置丁二烯聚合工段废水水质,特别是特征有机物种类,采用吹扫捕集、静态顶空、固相萃取、固相微萃取和液液萃取等预处理方法与GC/MS(气相色谱/质谱)联用,定性检测出该工段废水中含有16种挥发、半挥发性有机物,主要包括烯烃、苯系物、有机腈、多环芳烃、醚、醇和胺. 废水ρ(SS)(SS为悬浮物)为540.31 mg/L；SS粒径主要分布在0.10~5.00 μm之间,可吸附水中4.83%~33.21%的对二甲苯、乙苯、苯乙烯和1,5-环辛二烯等有机物. 与生活污水不同,该工段废水三维荧光光谱图的荧光区域集中在λ_Ex/λ_Em(激发波长/发射波长)=205~285 nm/310~360 nm范围内,主要包括λ_Ex/λ_Em为285 nm/350 nm、260 nm/310 nm、225 nm/345 nm、210 nm/315 nm、230 nm/360 nm的5个荧光峰,由甲苯、靛蓝、苯乙烯、脱氢松香酸、芴、菲等苯系物和多环芳烃类有机物引起. 废水在200~250 nm之间有较强紫外吸收峰,主要由1,3-丁二烯、苯甲醛、苯乙酮、4-苯基-1-环己烯等共轭二烯、不饱和醛、酮和苯系物等有机物引起.

UASB-MBR组合工艺处理黄连素废水的中试

崔晓宇, 何绪文, 曾萍, 邱光磊, 宋永会

2015, 28(8): 1295-1301.

摘要(2366) PDF(2085)

摘要:
为实现黄连素废水的规模化处理,针对黄连素废水可生化性差、有机污染物浓度高等特点,采用UASB-MBR(升流式厌氧污泥床-膜生物反应器)组合工艺,利用微生物的生化反应去除废水中的高浓度有机物和黄连素,考察在不同HRT(水力停留时间)下COD_Cr和黄连素的去除效果,并采用GC-MS(气相色谱-质谱联用仪)对系统进、出水中的特征污染物进行分析. 结果表明:①在UASB与MBR的HRT分别为96、66 h,84、58 h,72、50 h,60、41 h,以及进水ρ(COD_Cr)和ρ(黄连素)分别为2 030.0~3 660.0和19.0~400.0 mg/L的条件下,COD_Cr和黄连素的平均去除率均可达到90.0%以上,出水ρ(COD_Cr)平均值低于150.0 mg/L,ρ(黄连素)平均值低于4.0 mg/L. ②UASB与MBR的HRT分别为72、50 h为最佳运行条件. ③UASB可以明显降低废水中特征污染物的种类和浓度,UASB出水经MBR处理后,废水中的11种主要特征污染物均得到有效降解.

电增强零价铁强化厌氧氨氧化处理高氮养猪废水

万莉, 邹义龙, 弓晓峰, 万金保

2015, 28(8): 1302-1310.

摘要(2143) PDF(1971)

摘要:
为解决ZVI(零价铁)电极表面的钝化问题,实现anammox(厌氧氨氧化)工艺稳定、高效地运行,采用EEZVI-UASB(电增强零价铁-升流式厌氧污泥床)技术处理养猪废水,研究了EEZVI电极电压、ρ(COD_Cr)及脱氮贡献率的相关性. 结果表明,在温度为(35±1)℃、pH为6.80～7.10、电极电压为0.60 V的条件下,EEZVI-UASB对NH₄⁺-N和NO₂^--N的去除率均维持在较高的水平；NH₄⁺-N去除率＞90.00%,NO₂^--N去除率＞96.00%,TN平均去除率>90.00%. 当EEZVI电极电压为0.60 V时,AAOB(厌氧氨氧化菌)的活性为91.10 mg/(g·d)(以NH₄⁺-N计)；EEZVI-UASB中的优势功能菌主要为Pseudomonas属,其菌属16S rDNA的PCR扩增相似性达97%；系统中同时存在着反硝化、anammox、甲烷化等反应；其中anammox占主导作用,其对TN去除率的贡献率为54.10%~93.30%,反硝化及其他反应对TN去除率的贡献率为6.70%~45.90%.

模拟水泥窑工艺对污染土壤热解吸尾气中六氯苯的去除效果

马福俊, 丛鑫, 张倩, 李发生, 谷庆宝

2015, 28(8): 1311-1316.

摘要(1991) PDF(1718)

摘要:
为了降低HCB(六氯苯)污染土壤热解吸修复的成本,分析了水泥窑处理技术去除污染土壤热解吸尾气中HCB的可行性,主要考察了处理温度、停留时间、φ(O₂)和ρ(HCB)初始值对HCB去除的影响. 结果表明:①随着处理温度的升高和停留时间的延长,HCB的去除率逐渐升高,其中,当处理温度≥800 ℃、停留时间≥2 s时,其去除率高于99.93%. ②当处理温度为900 ℃、停留时间为2 s、ρ(HCB)初始值分别为1.70、17.00和85.00 mg/m³时,水泥窑处理后尾气中ρ(HCB)分别为0.60、0.78和1.50 μg/m³,其与ρ(HCB)初始值并不成正比,说明ρ(HCB)初始值对HCB去除的影响较小；φ(O₂)≥2%时对HCB去除的影响也较小. ③水泥窑处理后,HCB的脱氯降解产物中仅有五氯苯被检出,ρ(五氯苯)最大值为1.20 μg/m³；同时处理过程中伴有少量的二英产生,但ρ(二英)满足GB 30485—2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》要求. 结果显示,模拟水泥窑工艺可有效去除污染土壤热解吸尾气中的HCB.

酸化-电动强化修复铬渣场地污染土壤

薛浩, 孟凡生, 王业耀, 郭金辉, 纪冬丽, 杨琦

2015, 28(8): 1317-1323.

摘要(2201) PDF(2000)

摘要:
为解决常规电动修复方法对Cr污染土壤Cr(T)(总Cr)去除效率低的问题,提出了酸化预处理-电动强化修复技术. 以国内某化工厂铬渣堆放场地Cr污染土壤为研究对象,通过改变土壤酸化条件,分析乙酸和柠檬酸的酸化时间、酸浓度(以c计)对电动修复Cr污染土壤中Cr去除率的影响,并对土壤中Cr的形态进行分析. 结果表明:①酸化预处理-电动强化修复技术可以显著提高Cr污染土壤中Cr的去除率,其中0.9 mol/L柠檬酸酸化5 d组Cr(T)和Cr(Ⅵ)的去除率由对照组的6.23%、19.01%分别升至26.97%、77.66%. ②土壤酸化可以将部分Cr由碳酸盐结合态向水溶态转化,进而提高Cr去除率；在适宜的酸浓度范围内,酸浓度越高,土壤释放的Cr越多,Cr去除效果就越好. ③与乙酸组相比,柠檬酸组Cr的去除率较高,因为柠檬酸本身也是一种络合剂,在酸化作用释放碳酸盐结合态Cr的基础上,柠檬酸能与Cr发生络合作用,进一步提升了Cr的去除率. 电动修复过程中迁移出土壤的Cr主要以醋酸可提取态、可还原提取态和可氧化提取态为主,残留Cr的生物可利用性降低.

土壤粒径、氮素及重金属对填埋场覆土CH₄氧化的影响

张后虎, 彭禹, 蔡邦成, 赵克强, 孙勤芳, 鲍子薇, 张军钧

2015, 28(8): 1324-1330.

摘要(2197) PDF(1825)

摘要:
采用批式培养试验重点研究了土壤粒径、NH₄⁺-N和NO₃^--N及重金属〔Zn和Cr(Ⅵ)〕含量对填埋场砂性覆土及一般砂土CH₄氧化能力的影响. 结果表明:合适的土壤粒径能显著提高砂性覆土和一般砂土的CH₄氧化能力(P＜0.05),当粒径为1.00~2.00 mm时,砂性覆土和一般砂土的CH₄氧化速率分别高达0.24和0.12 μmol/(g·h). 低浓度NH₄⁺-N或NO₃^--N均可以促进砂性覆土和一般砂土的CH₄氧化,而高浓度则会明显抑制CH₄氧化. 砂性覆土和一般砂土的外源氨氮和外源NO₃^--N的投加量(以w计)临界值均为200 mg/kg,砂性覆土对NH₄⁺-N浓度的波动有更好的适应能力；重金属Zn、Cr(Ⅵ)对砂性覆土和一般砂土CH₄氧化的抑制作用均随浓度的升高而增强,Zn对砂性覆土CH₄氧化的抑制作用程度大于Cr,并且Zn对一般砂土CH₄氧化的抑制程度明显强于砂性覆土. 为此,筛选合适粒径级配的土壤,同时控制覆土中氮素及重金属的本底含量,有利于填埋场CH₄氧化.

UASB1-A/O-UASB2深度处理垃圾渗滤液

吴莉娜, 史枭, 张杰, 杨天学, 彭永臻

2015, 28(8): 1331-1336.

摘要(2035) PDF(1745)

摘要:
针对传统垃圾渗滤液生物处理TN去除率低、投加碳源成本高的问题,采用UASB1-A/O-UASB2(单级上流式厌氧污泥床+缺氧/好氧+后置上流式厌氧污泥床)工艺处理实际垃圾渗滤液,实现NH₄⁺-N和TN的同步深度脱除,并且定量解析了A/O反应器实现并维持稳定短程硝化的影响因素. 结果表明:以V(垃圾渗滤液)∶V(生活污水)为1∶5的混合液作为进水,其ρ(COD_Cr)、ρ(TN)和ρ(NH₄⁺-N)分别为1 700~1 800、660~700和650~680 mg/L,最终出水COD_Cr、TN和NH₄⁺-N去除率均在95%以上,出水ρ(TN)为38 mg/L,满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放要求. 在好氧反应器中,FA(游离氨)与FNA(游离亚硝酸)对NOB(硝化细菌)的联合抑制作用是实现NO₂^--N积累率稳定在80%以上的主要原因,而产生的NO₂^--N和NO₃^--N可在UASB2中以难降解的有机物为碳源,通过反硝化途径被去除. 研究显示,组合系统可实现对TN的深度去除.

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2015年第28卷第8期

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