环境科学研究

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2017, 30(8).

摘要(183) PDF(38)

摘要:

张远, 夏瑞, 张孟衡, 景朝霞, 赵茜, 范俊韬

2017, 30(8): 1163-1173. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.59

摘要(2262) HTML (99) PDF(1735)

摘要:
研究发现，河流水华暴发的主要驱动因素除受过量营养盐摄入、气候变化导致的气温上升和降雨等限制外，水文情势的影响尤为显著.在高强度人类活动影响下，水利工程开发导致的水文情势改变是否为河流水华加剧的成因之一，是水与环境学科交叉研究亟待探索的一个重要应用基础问题.通过对近10年来国内外在水利工程背景下河流水华暴发成因研究进展的综述，辨识了河流水华发生的"水循环-水环境-水生态"相互作用关系；对考虑水文变化的河流水华预测统计学模型、智能算法和水质水量耦合机理模型等进行了回顾和总结，并提出了基于水循环物理过程联系的生物及生物地球化学过程、社会经济用水与管理人文过程等与河流水华发生相互作用与反馈的水系统论研究体系.当前我国水利工程调水影响区下的河流水华问题研究仍面临着一些难点和挑战：① 过去关于水利工程调水对河流中下游水生态的影响研究多数是基于情景假设和规划条件下的预断，随着近年来我国多个大型水利工程的正式实施运行，当前以实际工程调水为背景（如南水北调、引江济汉工程等）开展水华模拟的研究成果仍然十分有限；② 水利工程调水影响区下的河流水华发生机理尚不明确，当前多数藻类生长模型并没有将流域水循环过程影响纳入考虑因素，对河流生态水文过程作用机理与耦合及定量关系分析方面的研究相对匮乏；③ 现阶段水利工程背景下的河流水华问题研究多停留在定性分析和宏观定量阶段，缺乏基于以水系统理论为导向的水生态系统与河流水文情势共同作用机制的定量化研究.

燃煤电厂细颗粒物排放粒径分布特征

武亚凤, 陈建华, 蒋靖坤, 邓建国, 马子珍, 钟连红

2017, 30(8): 1174-1183. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.42

摘要(2067) HTML (71) PDF(1589)

摘要:
目前细颗粒物区域污染已成为普遍现象，控制燃煤电厂细颗粒物的排放是控制大气中细颗粒物的重要途径之一，而了解燃煤电厂细颗粒物的排放粒径分布及其形成的可能原因和影响因素显得尤为重要.针对浙江某电厂660 MW燃煤机组，在120、100、90和85℃四种不同运行工况下，采用Dekati ELPI+对电除尘器入口和出口以及烟囱60 m横断面处烟尘进行多平台同步采样测试，以研究该电厂所排放细颗粒物的粒径分布特征、不同工况下细颗粒物的排放浓度及其变化规律.结果表明：① 不同工况下，电除尘器出口和烟囱60 m横断面处颗粒物数浓度都主要集中在亚微米态（粒径 < 1 μm），并随粒径增大而数浓度快速减小.② 随着烟冷器出口烟气温度的降低，烟气经过除尘装置后，无论是颗粒数浓度还是质量浓度均有一定程度的下降，但当烟气温度降至90℃时，继续降温对电除尘器除尘效果的影响基本趋于恒定.③ 无论燃用设计煤还是校验煤，当烟冷器出口烟气温度相对较低时，经脱硫后积聚模态颗粒物质量浓度较除尘后有明显增加；而烟气温度较高时，呈现出脱硫后较除尘后粗模态颗粒物质量浓度增长的现象.④ 当原烟气稀释倍数从7倍增至10倍时，6~27 nm粒径段颗粒物数浓度呈指数倍增长，说明稀释过程主要影响纳米级颗粒物的数浓度.⑤ 燃用设计煤，烟冷器出口烟气温度90℃时，电除尘器对PM₁的去除效果最明显为63.9%~99.8%，可见降低电除尘器入口运行烟温，可促进其对亚微米态颗粒物的捕集率.

北京秋冬季有机碳和元素碳(黑碳)测试结果的细节研究

张娅蕴, 支国瑞, 田崇国, 李术元, 孙建中, 张宇哲, 杨婷

2017, 30(8): 1184-1192. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.56

摘要(2126) HTML (115) PDF(1568)

摘要:
长期以来，对碳气溶胶的定量研究主要关注OC（有机碳）、EC（元素碳）或BC（黑碳）的整体测定结果，很少有对测定结果细节特征的深入解读.为全面掌握和利用仪器分析结果包含的科学信息，使用热光法IMPROVE_A协议（model 2001A）测定了2015年10月（秋季）和2016年1月（冬季）北京市PM_2.5中的ρ（OC）和ρ（EC），使用光学法（黑碳仪AE31）测定了相应的ρ（BC）.结果表明：① ρ（OC）和ρ（EC）的秋季平均值分别为8.59、3.89 μg/m³，冬季分别为16.45和6.19 μg/m³，冬季明显高于秋季；② 热光法测定结果显示，秋季样品中ρ（OC₁）/ρ（OC）的平均值为0.08±0.04，而冬季则升至0.22±0.05，这可能与冬季较高的挥发性有机物（VOCs）排放及低温带来的冷凝效应有关；③ 七波长黑碳仪测定结果显示，在秋季，紫外波段（370 nm）测定的BC当量[ρ（BC370）]与红外波段（880 nm）测定的BC标准量[ρ（BC880）]的比值[ρ（BC370）/ρ（BC880）]为1.05±0.11，说明棕色碳（BrC）的吸光影响非常弱，而冬季该比值升至1.47±0.11，升幅达40%；④ 结合两种方法对强吸光碳的测定结果，发现ρ（BC）/ρ（EC）与ρ（PM_2.5）的变化趋势一致，证明污染程度加重会带来EC内混合比例上升，因而提高其吸光能力，使黑碳仪测得的ρ（BC）上升.然而，进一步考察表明，这种上升是有限度的，当ρ（PM_2.5）达到50~70 μg/m³时，ρ（BC）/ρ（EC）进入"平台状态"，秋季"平台值"约为1.05，冬季约为0.55.研究显示，仪器的测定结果包含大量被忽略的信息，对其细节的深入解读有利于更好地了解碳气溶胶的综合特征.

重庆市夏秋季VOCs对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势的估算

刘芮伶, 李礼, 余家燕, 许丽萍, 冯凝, 刘敏

2017, 30(8): 1193-1200. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.52

摘要(2215) HTML (63) PDF(1573)

摘要:
为估算重庆市夏秋季VOCs（挥发性有机物）对O₃和SOA（二次有机气溶胶）的生成潜势，利用在线GC-MS/FID在2015年8月22日-9月23日对重庆市区点和郊区点VOCs开展了为期一个月的实时观测，获得市区点和郊区点$ \varphi $（TVOCs）（总挥发性有机物）分别为41.35×10^-9和22.72×10^-9，其中市区点以烷烃（35.2%）和烯炔烃（25.2%）为主，郊区点以含氧挥发性有机物（oxygenated volatile organic compounds，OVOCs）（30.6%）和烷烃（26.0%）为主.结合最大增量反应活性量化市区点和郊区点VOCs的OFPs（臭氧生成潜势）分别为149.11×10^-9和71.09×10^-9，市区点OFPs最大的是乙烯、丙烯、甲苯、C8和C9的芳香烃等，郊区点OFPs最大的VOCs是丙烯醛、异戊二烯和甲基乙烯基酮.结合气溶胶生成系数量化郊区点和市区点VOCs对SOA的生成贡献分别为0.36和1.26 μg/m³，相比国内其余城市VOCs的SOAP（二次有机气溶胶生成潜势）较小，主要以甲基环己烷、正壬烷、正葵烷和十一烷等高碳烷烃，以及甲苯、苯、二甲苯和乙苯等芳香烃的SOAP为主.研究显示，控制烯炔烃和芳香烃的浓度有助于控制重庆市O₃的生成，控制高碳烷烃和芳香烃则有助于控制重庆市SOA的生成.

北京市铺装道路降尘污染特征及来源

竹涛, 李冉冉, 朱晓晶, 李笑阳, 刘海兵

2017, 30(8): 1201-1211. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.71

摘要(1954) HTML (68) PDF(1471)

摘要:
为研究北京市道路降尘在不同季节的污染特征及来源，选取北京市4条典型道路得到64个采样点的道路尘样品，采集的道路尘样品经过预处理得到75 μm以下的颗粒物，经过再悬浮及实验室分析得到PM_2.5的粒径分布和化学成分谱.结果表明：不同采样高度及不同道路类型的颗粒物粒径大体分布规律一致，颗粒物质量频率存在三个峰值，分别为0.75 μm（微粒径）、2.50 μm（小粒径）、4.50 μm（大粒径）；各季节的降尘颗粒物的化学组分中质量分数最大的是元素，主要元素（含量>1%）季节变化为冬季>春季>秋季>夏季，元素富集因子法得到污染元素为Cr、Cd、Sn、Cu、Zn、Pb、As，双重元素为Bi、Ti、Ni、W、Mg、Ca、TI、Mo、V、Fe、Zr、Ba，其余16种为非富集元素；颗粒物中离子质量分数在夏季最大为9.31%，春季、秋季、冬季的离子质量分数相差不大，其中Ca²⁺、NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-占总离子质量的80%左右；碳素中w（OC）和w（EC）的季节变化均为夏季>秋季>春季>冬季，OC/EC[w（OC）/w（EC）]的季节变化规律为冬季>春季>秋季>夏季.不同季节w（OC）和w（EC）的相关性大小为夏季>秋季>春季>冬季.对PM_2.5中化学组分来源分析表明，污染元素受机动车和建筑尘影响较大，与机动车尾气相比，机动车磨损造成的污染也不容小视；燃煤影响一直存在，但供暖期污染有所改善.机动车尾气、建筑尘及土壤尘对离子均有贡献，在夏季土壤尘、建筑尘、二次反应的综合影响较大，春季土壤尘影响更为突出.碳在夏秋季节受汽车尾气和建筑尘的影响较大，夏季二次反应影响不大；冬季除气象因素外，燃煤和生物质燃烧也不可忽视；春季土壤尘影响较为突出.

香溪河沉积物-水界面的营养盐交换特征

李欣, 纪道斌, 宋林旭, 苏青青, 陈秀秀, 刘德富

2017, 30(8): 1212-1220. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.47

摘要(1817) HTML (106) PDF(1435)

摘要:
为研究香溪河库湾沉积物-水界面的营养盐交换特征，于2016年6月采集香溪河库湾上覆水和沉积物间隙水样品，分析不同形态氮、磷的空间分布特征并进行相关性分析，计算沉积物-水界面氮、磷的释放通量.结果表明：香溪河库湾上覆水和沉积物间隙水中ρ（TP）的变化范围分别为0.484~0.927和0.511~2.220 mg/L，ρ（TN）的变化范围分别为0.739~4.302和3.571~14.011 mg/L；上覆水和沉积物间隙水中氮、磷质量浓度在沿程和垂向上具有一定的变化规律，上游区域沉积物间隙水中氮、磷质量浓度大于下游区域，沉积物间隙水中氮、磷质量浓度明显大于上覆水；香溪河沉积物总体上表现为PO₄^3--P和NH₄⁺-N的"源"，中下游区域沉积物表现为NO₃^--N的"源"，而中上游区域表现为NO₃^--N的"汇"；PO₄^3--P的释放通量范围为0.129~0.339 mg/（m²·d），NH₄⁺-N的释放通量范围为0.213~1.415 mg/（m²·d），NO₃^--N的释放通量范围为-1.109~3.446 mg/（m²·d）.研究显示，上覆水的环境条件对于沉积物-水界面营养盐交换存在一定的影响，但影响程度各有不同.

西江上游有色金属产业集聚区河流沉积物重金属空间分布特征与来源解析

邓渠成, 王晓飞, 尹娟, 邓超冰

2017, 30(8): 1221-1229. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.20

摘要(2208) HTML (80) PDF(1499)

摘要:
为研究西江上游有色金属产业聚集区对河流沉积物环境的影响，在西江上游的刁江、龙江、融江和柳江四条河流选取12个采样点，分析测定了10种重金属元素（Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Ni、Tl、Sb和Hg）在沉积物中的含量，采用相关分析、主成分分析、聚类分析和Pb同位素示踪技术剖析沉积物中重金属的分布特征与污染来源.结果表明：① 污染物含量方面，沉积物中w（As）、w（Pb）、w（Cd）、w（Ni）、w（Zn）、w（Cu）、w（Tl）、w（Hg）、w（Sb）、w（Cr）平均值分别为95.42、113.09、4.92、28.03、416.51、27.07、0.75、0.31、34.02、57.58 mg/kg，w（As）、w（Sb）、w（Zn）、w（Pb）和w（Cd）的变化较大，分异显著，受外来源影响较大.② 空间上，内梅罗指数结果显示，刁江沉积物中重金属污染程度最高，龙江次之，融江和柳江较低.③ 污染物来源方面，As、Pb、Cd、Zn、Cu和Sb具有同源性，与西江上游有色金属聚集区矿产开发有关，Ni、Tl、Hg和Cr具有同源性，与地质背景自然源因子有关；沉积物样品²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb变化范围为1.08~1.19，4条河流沉积物Pb同位素比值与大厂、车河矿石同位素比值接近程度依次为刁江、龙江、融江、柳江.Pb同位素示踪分析结果进一步验证了刁江和龙江沉积物中重金属主要受有色金属采选冶矿业活动影响，融江、柳江沉积物中重金属主要由地质背景自然源因子所致.

外源钙盐对盐胁迫下沙拐枣渗透调节和膜脂过氧化的影响

王文银, 高小刚, 司晓林, 徐当会

2017, 30(8): 1230-1237. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.58

摘要(1446) HTML (74) PDF(1262)

摘要:
为了解外源钙对缓解沙拐枣（Calligonum mongolicum）盐胁迫的主要生理机制，采用盆栽法探究在0、100、200 mmol/L的NaCl胁迫下，分别添加5、10、15和20 mmol/L的Ca（NO₃）₂对沙拐枣同化枝中w（脯氨酸）、丙二醛含量、w（可溶性蛋白）、w（可溶性糖）的影响.结果表明，单独添加Ca（NO₃）₂使沙拐枣同化枝内w（脯氨酸）、丙二醛含量、w（可溶性蛋白）以及w（可溶性糖）增加，即Ca（NO₃）₂对沙拐枣的生长造成了胁迫.对w（脯氨酸）、丙二醛含量、w（可溶性蛋白）、w（可溶性糖）来说，NaCl和Ca（NO₃）₂之间均存在极显著的交互作用，与对照相比，在c（NaCl）分别为100、200 mmol/L，添加c[Ca（NO₃）₂]为10、20 mmol/L时，w（脯氨酸）显著增加，分别达到最大值（736.7、1 086.3 μg/g）；丙二醛含量分别降低了37.8%和40.5%，w（可溶性蛋白）以及w（可溶性糖）均增加.总之，适宜浓度的钙盐通过增加渗透物质w（脯氨酸）、w（可溶性蛋白）及w（可溶性糖），降低丙二醛的含量来有效缓解盐胁迫对沙拐枣幼苗产生的伤害，当c（NaCl）/c[Ca（NO₃）₂]为10：1时，缓解作用最佳，并且钙盐对沙拐枣盐胁迫的缓解属于抗性诱导的调节作用.

博落回对不同化学形态铀的富集特征

稂涛, 胡南, 张辉, 李广悦, 王永东, 丁德馨

2017, 30(8): 1238-1245. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.53

摘要(1627) HTML (71) PDF(1156)

摘要:
为了研究陆生植物博落回（Macleaya Cordata）对不同化学形态铀的富集特征，采用Visual MINTEQ地球化学平衡软件设计了五种含不同化学形态铀[UO₂²⁺、CaUO₂（CO₃）₃^2-、UO₂Cit^-、（UO₂）₂（EDTA）₂^4-和UO₂HPO₄]的培养液，开展水培试验.博落回在这五种培养液中分别培养1、5、10、15、20和25 d后，测定其株高、根长和干质量，并用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定其地上部分和根部的w（铀）.结果表明：在不同化学形态铀胁迫下，博落回株高无显著差异，UO₂HPO₄可促进博落回根的生长，而（UO₂）₂（EDTA）₂^4-降低了博落回的干质量.并且，博落回根部对不同化学形态铀的富集能力大小顺序为UO₂²⁺ > UO₂HPO₄ > CaUO₂（CO₃）₃^2- > UO₂Cit^- >（UO₂）₂（EDTA）₂^4-，博落回地上部分对不同化学形态铀的富集能力大小顺序为UO₂Cit^- >（UO₂）₂（EDTA）₂^4- > UO₂²⁺ > CaUO₂（CO₃）₃^2- > UO₂HPO₄.此外，博落回根部对UO₂²⁺的富集能力很高，但地上部分很低.添加柠檬酸，培养液中铀的主要化学形态为UO₂Cit^-，并且在100 mg/L铀的胁迫下，博落回对UO₂Cit^-的生物富集系数和转移系数分别达到0.09和8.53.因此，要提高博落回对铀污染土壤中铀的富集和转移，可添加柠檬酸，促使土壤中铀的形态以UO₂Cit^-为主，同时要降低土壤中碳酸盐和磷酸盐的含量.

莠去津对野生植物群落下土壤微生物功能多样性的影响

闫冰, 齐月, 付刚, 贺婧, 肖能文, 李俊生

2017, 30(8): 1246-1254. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.54

摘要(1480) HTML (89) PDF(1498)

摘要:
为探明亚致死剂量农药对土壤微生物多样性影响，基于大田控制试验，采用Biolog-ECO微平板技术分析喷施亚致死剂量的莠去津对野生植物群落下土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明：① 莠去津的喷施浓度对土壤微生物群落利用全部碳源的能力无显著影响（P>0.05），但与喷施处理后第30天相比，处理后第60天的土壤微生物群落利用全部碳源的能力有所降低，其中处理Ⅰ〔喷施浓度（以质量浓度计）为1 200 g/hm²〕、处理Ⅲ（喷施浓度为300 g/hm²）显著下降（P < 0.05），而CK（对照组）、处理Ⅱ（喷施浓度为600 g/hm²）降低程度不显著（P>0.05），并且其各处理间土壤微生物群落对全部碳源的利用能力大小为CK >处理Ⅲ >处理Ⅱ >处理Ⅰ.② 喷施处理后第30天土壤微生物群落对碳水化合物类碳源的利用能力最强，对羧酸类碳源的利用能力相对较弱；喷施处理后第60天土壤微生物群落对碳水化合物类碳源的利用能力降幅最大，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ分别下降了0.63、0.78、0.85、0.76.③ 喷施除草剂后第30天处理Ⅱ的Shannon-Wiener指数和Simpson指数显著低于其他处理（P < 0.05），而第60天各处理间多样性指数无显著差异；与喷施处理后第30天相比，第60天各处理多样性指数都有所下降，但没有显著差异（P>0.05）.④ 对土壤微生物群落碳源利用能力进行主成分分析结果显示，提取的与土壤微生物碳源利用相关的主成分累积贡献率为86.6%，主成分1能够区分喷施处理后两个时期的土壤微生物群落特征.⑤ 冗余分析（RDA）表明，pH是土壤微生物利用碳源能力差异的重要影响因素之一.研究显示，除草剂莠去津的施用可在一定程度上降低野生植物群落下土壤微生物群落功能多样性.

土壤包气带含水率对氯代烃垂向迁移影响的模拟研究

龙雨, 杨兵, 秦普丰, 刘寒冰, 薛南冬

2017, 30(8): 1255-1261. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.57

摘要(1551) HTML (54) PDF(1487)

摘要:

氯代烃类挥发性有机物在土壤包气带中的垂向迁移是该类污染物呼吸暴露风险的重要途径.为探究氯代烃在土壤包气带中的垂向迁移规律，通过室内土柱模拟试验，研究土壤包气带含水率对不同氯代烃〔TCE(三氯乙烯)、PCE(四氯乙烯)〕气相扩散速率的影响，并通过线性拟合筛选出更准确的气相有效扩散系数预测模型.结果表明，土壤含水率与氯代烃气相有效扩散系数呈显著负相关〔R=-0.89，P < 0.01，n=7(TCE)；R=-0.86，P < 0.01，n=7(PCE)〕.随着土壤含水率由0.5%增至40.0%，TCE气相有效扩散系数(D_T)由0.035 9 cm²/s降至0.002 5 cm²/s，平衡时间由13 h增至91 h，平衡时气体浓度由4.22 g/m³降至0.31 g/m³；PCE气相有效扩散系数(D_P)由0.033 9 cm²/s降至0.001 1 cm²/s，平衡时间由15 h增至103 h，平衡时气体浓度由3.01 g/m³降至0.12 g/m³.与Penman模型、Marshall模型模拟值相比，Millington-Quirk模型模拟值与氯代烃气相有效扩散系数实测值的拟合程度更好(R>0.95，P < 0.01，n=7).研究显示，土壤包气带含水率的增加对氯代烃气相扩散有明显的抑制作用.

高含氮印染废水强化脱氮处理组合工艺

操家顺, 周仕华, 李超

2017, 30(8): 1262-1270. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.39

摘要(1747) HTML (39) PDF(1373)

摘要:
为考察UASB-A/LO/O（缺氧/低氧/好氧）组合工艺的实际应用效果，将该工艺应用到规模为6 000 t/d的实际工程中，考察其对高含氮印染废水处理效果，同时采用微生物高通量测序对A/LO/O工艺中的微生物菌群结构进行解析.结果表明：在前处理废水进水流量为100 m³/h，染色废水进水流量为150 m³/h，同时A/LO/O工艺污泥回流比为50%左右情况下，COD_Cr、NH₃-N和TN的去除率分别达到91.6%、95.5%和73.5%；染色和前处理废水在改良UASB内均实现了高效厌氧氨化，染色废水厌氧出水中ρ（NH₃-N）/ρ（TN）保持在80%以上，前处理废水厌氧出水保持在85%以上；调节UASB运行参数可对VFAs（挥发性脂肪酸）进行有效调控，从而为后段反硝化工艺提供高品质碳源，实现高效脱氮；A/LO/O系统对COD_Cr、NH₃-N、TN有较好的去除效果，其脱氮性能主要靠变性菌门（Proteobateria）发挥作用，该系统中低氧池的微生物种类最为丰富且发生短程硝化反硝化，对污染物去除贡献最大，当低氧池△ρ（COD_Cr）/△ρ（TN）在18.6左右时，TN去除率最高，达到82%.研究显示，该组合工艺对工程中高含氮印染废水的脱氮效果良好.

硝酸盐氮对海菜花湿地处理低污染水的影响

周恩慧, 侯泽英, 冯可心, 储昭升, 杨永哲

2017, 30(8): 1271-1277. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.49

摘要(1951) HTML (62) PDF(1164)

摘要:
为研究不同进水ρ（NO₃^--N）下海菜花湿地对氮磷的去除效果及海菜花的生长情况和经济效益，在进水ρ（NH₄⁺-N）和ρ（TP）分别为（1.07±0.11）和（0.41±0.03）mg/L，水力负荷为0.05 m³/（m²·d）的条件下，构建了进水ρ（NO₃^--N）依次为（1.52±0.48）（5.62±0.41）和（9.78±0.24）mg/L的三组湿地.结果表明：① 进水ρ（NO₃^--N）为（1.52±0.48）（5.62±0.41）和（9.78±0.24）mg/L时，湿地运行稳定所需时间分别为15、55和69 d，ρ（NO₃^--N）越高，湿地运行稳定所需的时间越长；运行稳定后三组湿地出水ρ（NO₃^--N）分别为（0.24±0.03）（0.30±0.01）和（0.65±0.14）mg/L，NO₃^--N去除率均达85%以上.② 湿地运行50 d后出水ρ（TP）均高于进水，后续试验应对基质进行改良.③ 进水ρ（NO₃^--N）为（9.78±0.24）mg/L的湿地中海菜花叶片叶绿素及茎的收获量均明显低于其余两组湿地，较高的ρ（NO₃^--N）对海菜花生长有明显的抑制作用.④ 进水ρ（NO₃^--N）为（5.62±0.41）mg/L的湿地经济效益最大，为6.2×10⁴元/（hm²·a）.研究显示，ρ（NO₃^--N）低于10 mg/L时，海菜花湿地能有效去除低污染水中的NO₃^--N；当ρ（NO₃^--N）为5 mg/L左右时，湿地有较好的经济价值.

羧酸类药用活性化合物在生物碳质上的吸附特性

王佳怡, 毕二平

2017, 30(8): 1278-1286. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.51

摘要(1436) HTML (43) PDF(1316)

摘要:
为研究生物碳质吸附在处理水土环境中羧酸类PhACs（药用活性化合物）的作用，通过比表面积、红外光谱、元素分析及电镜扫描对商业水稻秸秆生物碳质的结构与性质进行了讨论，同时研究了生物碳质对不同初始pH及不同初始质量浓度的五种羧酸类PhACs[KTP（酮洛芬）、IBP（布洛芬）、NPX（萘普生）、ASP（阿司匹林）、SYA（水杨酸）]吸附特征的影响.结果表明：吸附过程包括前期快速吸附和后期缓慢吸附至平衡两个阶段；在第一阶段，外表面吸附与大孔及中孔扩散是控制吸附的机制，在第二阶段，生物碳质内表面吸附及基质在微孔中的扩散是影响吸附的主要机制.初始pH为6.0~7.0时，等温吸附数据符合Freundlich吸附等温方程，反映了非均匀性表面的吸附特性.五种羧酸类PhACs在生物碳质上的吸附能力[通过K_d，0.01（特定液相浓度下的单点分配系数）表达]表现为NPX（24.30 g/L）> IBP（15.82 g/L）> KTP（10.44 g/L）> SYA（2.64 g/L）> ASP（1.24 g/L）.溶液初始pH变化对所选PhACs的吸附量有显著影响，初始溶液pH处于pKa±1.0范围内时，所选吸附质的吸附量达到最大值，随着初始pH的升高，所选PhACs主要以阴离子形式存在，同时生物碳质表面负电性增加，增强的静电斥力减弱了氢键作用.研究显示，氢键作用在生物碳质吸附PhACs过程中起到主要促进作用，除此之外，还受到范德华力及π-π电子供受体等多种作用驱动.

同步脱氮除磷系统中两种颜色好氧颗粒污泥的微生物群落特征

樊晓燕, 高景峰, 王时杰, 张丽芳, 张树军, 高永青, 张帅

2017, 30(8): 1287-1294. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.41

摘要(1775) HTML (134) PDF(1486)

摘要:
为研究同步脱氮除磷系统中出现的WG（白色好氧颗粒污泥）外形特点及微生物群落特征，探究其成因，利用SEM（扫描电子显微镜）表征了系统中的WG与YG（黄色好氧颗粒污泥）的微观形态，并采用Illumina HiSeq 2500高通量测序平台对两种好氧颗粒污泥中细菌与真菌的群落组成进行研究.结果表明：WG结构疏松外形不规则，颗粒表面分布大量杆菌；而YG饱满紧实轮廓清晰，颗粒表面分布大量球菌.WG与YG的细菌群落组成相似，但真菌组成差异较大.与YG相比，WG具有更高的细菌和真菌多样性.变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为WG和YG中的细菌优势门，其在WG中的相对丰度分别为68.85%和26.61%，在YG中的相对丰度分别为82.52%和12.30%.Candidatus competibacter、Candidatus accumulibacter和Chiayiivirga为WG中的优势属，相对丰度分别为22.13%、8.95%和7.37%；Candidatus competibacter、Chiayiivirga和Xanthomonas为YG中的优势属，相对丰度分别为47.94%、6.95%和7.06%.子囊菌门（Ascomycota）和Rozellomycota分别为WG与YG中真菌优势门，其在两个样品中的相对丰度分别为50.10%和81.77%.在属水平，WG中存在大量青霉属（Penicillium）和假丝酵母属（Candida）等丝状真菌，为WG的形成提供了框架.研究显示，当YG破碎成为小菌胶团后，附着在真菌框架上，造成了WG的快速形成，同时WG中Candidatus competibacter的相对丰度较低，使其外形疏松、透光性较好，呈现出白色.

粉煤灰基多孔材料负载纳米铁的制备及其对龙胆紫的去除效果

张晓琳, TezaMWAMULIMA, 王勇梅, 宋少先, 谷庆宝, 彭昌盛

2017, 30(8): 1295-1302. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.48

摘要(1734) HTML (65) PDF(1422)

摘要:
为制备新型可再生吸附反应材料，以工业废弃物粉煤灰、棕榈壳等为主要原料，烧结制备FAP（粉煤灰基多孔材料），并以FAP为载体负载纳米零价铁，制备FAP/nZVI（粉煤灰基纳米零价铁多孔材料），以散失率、龙胆紫去除率、纳米零价铁负载量等为指标，确定FAP及FAP/nZVI的最佳制备条件，并考察二者对染料龙胆紫的去除特性.结果表明：① FAP的最佳制备条件为m（粉煤灰）：m（膨润土）：m（棕榈壳）=190：95：15，升温速率10℃/min，烧结温度800℃，保温时间30 min.② FAP/nZVI最佳制备条件为m（Fe）/m（FAP）1：3，振荡时间1 h，选用抗坏血酸为稳定剂，过程中无需使用惰性气体；SEM结果表明纳米零价铁被成功负载于FAP上.③ FAP/nZVI对200 mg/L龙胆紫的去除率为94.8%，FAP同条件下的去除率仅为26.2%，FAP/nZVI对龙胆紫的去除同时存在物理吸附和化学还原作用，并且纳米零价铁的还原占主导作用.④ FAP/nZVI再生10次后30 min内对100 mg/L龙胆紫去除率高达97.6%.研究显示，FAP可将纳米零价铁氧化产物Fe²⁺固定在表面，经还原后可再生为纳米零价铁，具有良好的再生性能.

微米级核壳量子点团聚体在生物膜中的扩散与溶解及其毒性

赵佳玥, 张道勇, 潘响亮

2017, 30(8): 1303-1309. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.50

摘要(1976) HTML (77) PDF(1471)

摘要:
包括量子点在内的人工纳米颗粒是近年来突出的环境污染物，为确定其在生物膜中的扩散过程和特征，应用TIRF（全内反射荧光）、FRAP（荧光漂白后恢复）等技术，研究了CdTe/CdS/ZnS核壳式量子的微米级的团聚体在细菌Comamonas testoteroni生物膜表面的吸附动力学、生物膜内部的扩散及其在生物膜中的溶解和毒性.结果表明：通过TIRF技术观察到生物膜可快速吸附>1 μm的CdTe/CdS/ZnS核壳式量子点团聚体，而且通过CLSM（激光扫描共聚焦荧光显微镜）进行深度扫描发现，量子点团聚体吸附到生物膜表面后可以进一步扩散到生物膜深层，在25 min内可穿透45 μm的生物膜，并在生物膜中随深度呈线性分布特征.FRAP分析表明，量子点团聚体被生物膜固定后还具有较强的移动性，漂白区的荧光强度在5 min可恢复30%.量子点团聚体在生物膜中会溶解产生Cd²⁺、Zn²⁺等重金属离子，从而对生物膜产生毒性并杀死细菌.研究显示，虽然纳米颗粒进入环境中会形成微米级的团聚体，但依然可以进入生物膜，对水生微生物生态系统产生危害.TIRF、CLSM和FRAP技术是研究纳米颗粒物在生物膜表面吸附和内部扩散动力学的有效工具.

紫外/超声协同灭活隐孢子虫的影响因素及机制

李绍峰, 徐宏平, 冉治霖, 张可方, 张朝升

2017, 30(8): 1310-1315. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.55

摘要(1820) HTML (60) PDF(1217)

摘要:
为研究UV/US（Ultraviolet/Ultrasonic，紫外/超声）协同对水中隐孢子虫的灭活机制，采用UV灯（功率为14 W）与US发生器（频率为20 kHz，功率为150 W）组合装置协同灭活隐孢子虫，考察pH、温度、浊度和HA（腐殖酸）对UV/US协同灭活隐孢子虫的影响，并通过SEM（扫描电镜）、蛋白质试验和琼脂糖凝胶电泳检测对灭活机制进行了探讨.结果表明：pH对UV/US杀灭隐孢子虫的影响不大，碱性条件下灭活率略高于中性和酸性条件；温度对灭活率有一定影响，5℃下灭活率较低，随温度的上升，灭活率逐渐提高，25℃下10 min灭活率可达99%以上；悬浮物抑制隐孢子虫的灭活，浊度为40 NTU时，UV/US作用25 min的灭活率仅为93.88%；HA对灭活的影响表现为低浓度促进，高浓度抑制；ρ（HA）高于10 mg/L时，继续增大ρ（HA）对隐孢子虫灭活率影响不大.研究显示：UV/US协同作用对隐孢子虫的灭活机制主要是使其卵囊破裂，同时损伤了隐孢子虫胞内的DNA.

磁性PEI功能化秸秆的制备及对Pb (Ⅱ)的吸附

王志凯, 张胜利, 陈豪宇, 姜曼, 周祚万

2017, 30(8): 1316-1324. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.23

摘要(1935) HTML (78) PDF(1492)

摘要:
为获得同时具有优良的吸附性能和磁分离特性的生物吸附材料，以汽爆秸秆为基质，采用戊二醛交联剂法制备了磁性聚乙烯亚胺功能化秸秆吸附剂（Fe₃O₄-PEI-RS），通过SEM、XRD、FTIR、XPS和VSM等手段表征了材料的结构和性质，测定了Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附性能，考察了pH、吸附时间、吸附剂投加量、Pb（Ⅱ）初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明，Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）的吸附具有强烈的pH依赖性；吸附时间对Pb（Ⅱ）的吸附效率有明显的影响，在180 min时吸附达到平衡，吸附过程符合准二级动力学模型；Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附行为，20、30和40℃时最大吸附量分别为192.31、200.00和212.77 mg/g；热力学参数△G < 0，而焓变△H>0、△S>0，说明该吸附属于熵增加的自发吸热反应过程，升温有利于吸附.重复试验表明，EDTA作解吸剂，经5次吸附/解吸附循环后吸附剂仍能保持较高的吸附容量.研究显示，所制Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）具有较高的吸附容量，稳定性好、可循环利用，能在磁场下实现快速分离.

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2017年第30卷第8期

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