生活污水污泥制备的生物质炭对红壤酸度的改良效果及其环境风险

采用厌氧热解方法由采自南京市生活污水处理厂的2种污泥分别在300、500和700℃下制备生物质炭,测定了污泥和污泥生物质炭的性质和重金属含量,研究了污泥和污泥生物质炭对酸性红壤的改良效果,并探讨了污泥炭中重金属的环境风险,以考察污泥生物质炭在红壤地区农用的可行性.结果表明,污泥和污泥炭中含有一定量的碱,添加污泥和污泥炭均可提高红壤的pH值,但污泥中有机氮的矿化和铵态氮的硝化会引起红壤pH波动.90 d培养实验结束时,500和700℃下制备的污泥炭的改良效果远高于污泥.污泥和污泥炭中含有丰富盐基阳离子,添加污泥和污泥炭提高了土壤交换性钙、镁、钾和钠含量,降低了土壤交换性铝和交换性H+含量.污泥制备成生物质炭后重金属含量有所增加,但除Zn和Cd外,Cu、Pb、Ni和As含量没有超过国家标准.与污泥相比,城东污泥炭中有效态重金属含量显著降低,说明热解过程可以降低有毒重金属的活性.90 d培养实验结束后,添加江心洲污泥和污泥炭处理之间土壤有效态重金属含量差异不显著;添加城东污泥炭处理,土壤大部分重金属的有效态含量低于添加污泥处理.因此,污泥生物质炭可以用作酸性土壤改良剂,与直接添加污泥相比,污泥生物质炭没有增加土壤重金属的活性和生物有效性.     

水分控制下的湿地沉积物氧化还原电位及其对有机碳矿化的影响

为探讨水分与氧化还原电位之间的内在关系及其对沼泽湿地有机碳分解矿化的影响,采用室内培养(25℃,155 d)实验研究了不同水分条件(24%~232%WHC)下三江平原3类湿地(泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸)沉积物氧化还原电位(Eh)变化以及有机碳的矿化特征.结果表明,不同水分条件对湿地沉积物氧化还原电位的影响有较大差异,在低于100%WHC(最大持水量)水分范围时,氧化还原电位随着水分的增加而降低,>100%WHC(至积水2 cm)时,水分含量变化对泥炭沼泽和腐殖质沼泽沉积物氧化还原电位影响作用降低.泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸沉积物有机碳矿化最适宜水分含量存在较大差异,分别为32%、48%和76%~100%WHC.湿地沉积物有机碳矿化速率与氧化还原电位之间存在二次函数关系(p<0.05),在还原态下(Eh值<300 mV),有机碳矿化速率和矿化量随氧化还原电位的升高而升高,在氧化态(Eh值>300 mV)下则逐渐降低.较低的氧化还原电位是三江平原湿地有机碳得以积累的重要原因.     

泥炭中胡敏酸与纤维素δ~(13)C序列初步对比

泥炭纤维素δ13C变化是反映气候干湿变化的一个重要气候代用指标,但泥炭纤维素的提取工序复杂,因泥炭胡敏酸提取方便,为了探索泥炭胡敏酸δ13C对古气候的指示意义,对金川泥炭胡敏酸δ13C与泥炭纤维素δ13C进行了对比研究,发现胡敏酸δ13C序列变化与纤维素δ13C序列变化非常相似,且胡敏酸δ13 C序列的变化更为明显,胡敏酸δ13C值对古气候的干湿变化也具有一定的指示作用,但应用时要慎重。     

改性草本泥炭吸附水中双酚A的研究

采用十六烷基三甲基溴化铵对天然草本泥炭进行改性,并进行了表面性质的表征.同时,研究了改性草本泥炭对双酚A的吸附性能.改性后草本泥炭的疏水性显著增强,有机碳含量由43.85%曾加至49.94%,其在水中的Zeta电位由-42.5 mV增加至-32.6 mV.双酚A在改性草本泥炭上的吸附符合Langmuir和Freundl...     

1990～2000年加拿大泥炭开采产生的温室气体排放:一个生命周期分析

这项研究采用生命周期分析来探讨加拿大1990～2000年间泥炭工业温室气体(GHG)净排放量.GHG交换通过土地利用变化、泥炭开采、处理、运输到市场,以及开采的泥炭原地分解来估算.根据一个累积GHG计算模型估计显示,1990年泥炭开采生命周期中排放GHG 0.54×106t,到2000年,增加到O.89×106t(以CO2当量表示,在100年时间水平下).与最终利用相关的泥炭分解是GHG最大的排放源,在11年中,占总排放量的71%.土地利用变化导致了泥炭田由GHG汇转变为源,占了15%的份额.泥炭运输占据了GHG总排放量的10%,开采和加工占4%.如果泥炭田恢复成功,并且被完全开采了的泥炭田重新成为净碳汇,碳库恢复到原来水平也大概得需要2000年时间.     

废旧Zn-C电池-活性污泥炭的制备及对SO_2的吸附

以污水厂二次污泥为主要原料,掺杂不同量的废旧Zn-C电池电极材料,采用Zn Cl2活化法制备出废旧Zn-C电池-活性污泥炭,表征分析污泥炭样品的碘吸附值、BET、FT-IR、SEM-EDS和XRD,并进行了低浓度SO2气体动态吸附试验.试验结果表明,污泥与电池粉末质量比为3∶1时,污泥炭的碘吸附值和比表面积分别达到750.6 mg·g-1和708.5 m2·g-1,优于纯污泥炭;回归分析表明,污泥炭吸附低浓度SO2的速率可用班厄姆公式描述,吸附平衡表达式可用Freundlih方程、Langmuir等温方程式表达,而Freundlih方程拟和效果更好.     

高温热解对污泥炭特性及其重金属形态变化的影响

温度是影响污泥热解产物性质的主要因素之一。研究了热解温度(550,700,850℃)对污泥炭性质、结构和重金属含量及其形态变化的影响。结果表明:污泥炭产率(55. 83%)和H/C(0. 05)在热解温度为850℃时达到最小值。而当热解温度为700℃时,其pH值、比表面积及污泥炭中各重金属总量与残渣态百分比(F4)均为最大值,同时其所含各重金属中生物有效态(F1+F2)的质量分数也均为最低值,即污泥中各重金属潜在的生态风险水平处于最低水平。而当温度升至850℃时,污泥中各重金属相对稳定态质量分数(F3+F4)有所减小,这可能是由于高温条件下金属易随热解气挥发所导致。故700℃是提升污泥炭质量和钝化污泥中重金属、降低其生态风险的最佳温度。     

聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)冷冻干燥絮体的表面微观形貌及其孔表面分形特征

采用低温急速冷冻-真空干燥技术制备了不同pH(9.0、7.0、5.0)原水在45.89mg·L-1(以Fe3 计,原水pH=9.0)或28.41mg·L-1(以Fe3 计,原水pH=7.0、5.0)投药量下混凝后形成的PFC-HA絮体的粉末样品,研究了它们的表面微观形貌和孔表面分形特征.SEM图像表明,PFC-HA絮体具有不规则的块、片状形貌,而且在原水pH=9.0或pH=7.0时形成絮体也存在簇状结构.3种样品对N2的吸附-脱附等温线上均存在滞后圈,但样品3的形状不同.它们的吸附量、BJH累积吸附孔体积与脱附平均孔径的大小顺序均为:样品3＞样品2＞样品1,即随原水pH的降低而升高,而且孔尺度分布曲线显示样品3的表面存在大孔.BET比表面积的变化趋势与它们不一致,且样品2的比样品3稍大,样品1的最小.基于分形FHH方程,采用吸附等温线和脱附等温线数据计算出样品1和样品2的孔表面分形维Ds数均在2.94左右,而样品3的均小于2.38.这些Ds值似乎不能完全表示出因孔表面粗糙性而导致的空间填充能力的大小,主要表达了3种样品的中孔甚至大孔的尺度分布引起的不规则性.本试验中采用热力学模型计算出的3个样品Ds值大都超过3,它们已经失去了维数的实际意义;但样品3因其吸附-脱附等温线上的滞后圈接近圆桶式的A类,如果缩小分形标度区间,可以得到与分形FHH方程计算出的Ds接近的值.     

改良剂对Cu、Cd污染土壤重金属形态转化的影响

采用室内培养的方法,比较石灰、钙镁磷肥、硅肥、紫云英、猪粪和泥炭等几种改良剂作用下Cu、Cd污染酸性水稻土中不同形态重金属的动态变化.结果表明,土壤添加石灰、钙镁磷肥、硅肥、紫云英和猪粪培养120d期间,土壤pH值呈现先增加至最大值而后缓慢降低的趋势,但均高于对照,而添加泥炭后土壤pH值略有下降.各改良剂的使用均显著降低了土壤水溶态和交换态Cu、Cd含量,且在培养期间呈现先逐渐降低至最小值而后再增加的趋势.相关分析结果表明,土壤水溶态和交换态Cu、Cd含量与土壤pH值之间均存在极显著的负相关关系.土壤添加改良剂后碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态Cu、Cd含量均有不同幅度的增加,说明改良剂的应用能够使土壤重金属由有效态向某些潜在有效态或无效态转变,从而达到修复重金属污染土壤的目的.     

去除氧化铁对Al在土壤中吸附-解吸的影响

用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)法研究了去除土壤中的氧化铁后Al的吸附-解吸特征的变化情况.结果表明,在pH值<4.5条件下,去除氧化铁可使土壤对Al的吸附量有所增加,这种变化在赤红壤中尤为明显;而此后随pH值的升高,原土和去铁土对Al的吸附量基本相等.造成该现象的原因可归纳为去除氧化铁能降低土壤的电荷零点(ZPC)和增加土壤表面负电荷的数量,从而增强了土壤表面与离子之间的静电引力.另一方面,去除氧化铁后Al的解吸量也增加.其原因是与原土相比,去铁土吸附Al的机理中包含有部分静电吸附,这从离子强度对去铁土吸附Al的影响实验能得到较好的验证,因为在pH值<4.5时,提高离子强度将降低Al的吸附量,用高岭石做参考材料时也发现了类似的现象.     

滇池泥炭土对两种抗生素和双酚A的吸附

用不同浓度NaOH溶液处理采集自云南滇池的泥炭土,研究处理前后的泥炭土对两种抗生素磺胺甲恶唑（SMX）、卡马西平（CBZ）及双酚A（BPA）的吸附机理,并深入探讨3种污染物及泥炭土性质对吸附特性的影响.吸附等温线拟合结果表明,Freundlich模型对3种物质在泥炭土上的吸附等温线有较好的拟合优度.3种物质中,BPA的非线性指数n值最低,这可能是由于其不对称的结构特征导致.随着处理泥炭土的NaOH浓度增加,3种吸附质在泥炭土上的吸附顺序为BPA > CBZ > SMX,BPA的吸附最高可能是由于其含有两个酚羟基,与泥炭土有较强的极性作用导致,而CBZ的吸附比SMX的吸附高是由憎水性作用引起.NaOH处理后并没有增加泥炭土对这3种吸附质的吸附,说明对于离子型化合物,吸附过程和机理复杂,BPA蝴蝶状结构及苯环上含有两个羟基可能导致其在泥炭土上出现特异性吸附,这导致其吸附系数最高;NaOH处理后泥炭土的有机碳含量增加但比表面积可能降低,从而使3种污染物的吸附降低.因此,本研究3种离子型化合物在泥炭土上的吸附受到吸附质的官能团及溶解度、泥炭土的有机碳含量及官能团等多种因素的影响.     

泥炭预处理吸附垃圾渗滤液中的COD

通过对泥炭改性去除水中COD进行了试验研究。探讨了磷酸、硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠对COD去除效果的影响和吸附机理。结果表明,在酸、碱改性过程中,用5%的硫酸改性的泥炭去除COD的效果最佳,改性泥炭用量为每10 g/100 mL,吸附时间为60 min,pH为10的试验条件下,COD的去除率为68.5%以上,磷酸较硫酸次之,去除率为55%左右,而盐酸和硝酸较差分别为45%和38%,氢氧化钠为40%左右。并对其吸附机理进行了研究,其吸附等温线符合Freundlich型。通过扫描电镜观察泥炭表面的结构,硫酸改性后的泥炭表面结构比较粗糙,比表面积最大,与实验结果相吻合。用原子吸收法对泥炭处理前后的水样进行比较,表明泥炭对重金属也有很好的去除率。本研究为泥炭利用提供了可借鉴的思路。     

垂直流人工湿地有机质含量分布特征

利用3种复合基质(沸石+泥炭+红壤、河砂+泥炭+红壤、蛭石+泥炭+红壤,体积比均为18∶1∶1)构建模拟垂直流人工湿地处理人工合成污水,分析基质灭菌与接种污水等情况下,不同基质层w(OM)(OM为有机质)的分布特征. 结果表明:3种复合基质初始w(OM)依次为1.011、6.654和15.896 g/kg,存在显著差异(P<0.01). 复合基质2经灭菌后w(OM)下降26.77%,说明河砂微生物活性最高. 基质灭菌和接种3%污水对湿地w(OM)分布的影响均比较显著(P<0.05),主要是改变了表层的w(OM). 湿地运行45 d后,w(OM)沿基质深度增加明显,并且分布差异显著(P<0.01),OM主要分布于表层;其中复合基质3不灭菌+不接种污水湿地表层的w(OM)高达42.008 g/kg,运行90 d后增至44.228 g/kg,说明蛭石的吸附作用最强. 吸附和微生物作用对复合基质3湿地表层OM积累的贡献大小表现为吸附作用>基质微生物作用>接种污水微生物作用.      

过磷酸钙对氨气的吸附解吸特性研究

禽畜粪便堆肥过程中氨气挥发既导致肥料养分下降又使周边环境出现恶臭,常用的化学磷肥过磷酸钙,由于其含有的游离酸可与氨反应,是潜在的堆肥挥发氨气回收固定的吸附剂.本研究以氨水挥发出来的氨气来模拟堆肥过程中的氨挥发,以过磷酸钙含氮量表征其对氨的吸附,分析过磷酸钙对氨气的吸附解吸特性及其pH的变化.结果表明：过磷酸钙对氨气吸附...     

甘南尕海泥炭沼泽地退化过程土壤特征和水源涵养功能的变化

由于气候变化、过度放牧、沟蚀及修路等人为影响,尕海泥炭沼泽地出现退化现象。为了查明尕海泥炭沼泽地退化过程土壤性质和水源涵养功能的变化趋势,采用空间序列代替时间序列的方法,对该区域4 种不同退化阶段泥炭沼泽地土壤性质和水源涵养功能进行了调查研究。结果表明： 随着尕海泥炭沼泽地退化程度的加剧,0~40 cm层土壤平均容重逐渐增大,总孔隙度逐渐减小,且容重和孔隙度在土壤剖面自然分布规律发生变化;土壤有机质、全氮、速效钾和水解氮含量呈逐渐降低趋势,铵态氮呈增大趋势,全磷、全钾无明显变化规律,但均沿土壤剖面分布呈波动性变化;土壤自然含水量、最小蓄水量和毛管蓄水量均为未退化最大,中度退化最小;方差分析结果表明不同退化阶段泥炭沼泽地土壤容重、总孔隙度、有机质、氨态氮及其土壤蓄水性能均存在显著差异。土壤饱和蓄水量和毛管蓄水量与有机质之间存在显著正相关,并受植被盖度和泥炭层厚度的影响。研究结果表明地下水位、植被盖度、土壤有机质含量及泥炭层厚度的下降是导致尕海泥炭沼泽地退化过程土壤性质和水源涵养功能变化的主要原因。     

Indonesian peat and vegetation fire emissions: Study on factors influencing large-scale smoke haze pollution using a regional atmospheric chemistry model

Numerical modelling of fire-related smoke haze episodes in Southeast Asia is important for both prediction and assessment of atmospheric impacts, especially when observational data are fragmentary, as is the case in Indonesia. This work describes the atmospheric fate of smoke particles emitted during the 1997 Indonesian fires modelled with a regional atmospheric chemistry model. We established a new fire emission inventory and calculate that 55 teragram (Tg) of particulate matter and 1098 Tg of carbon were released during this fire episode. Our emission estimate is an intermediate value compared with other studies. Utilising different scenarios, we demonstrate the variable atmospheric impacts of surface vegetation fires and peat soil fires separately and also investigate the sensitivity of smoke dispersion to the differing meteorological conditions of an El Niño and a normal year. When peat fires are included in the emission inventory, modelled ambient particle concentrations exceed the ambient air quality standard across transboundary scales. In a scenario including only surface vegetation fires, ambient air quality standards are exceeded only in areas close to the main fires. This scenario demonstrates the prominent role of fires in peat areas in causing regional air pollution episodes. In years with normal meteorological conditions, intermittent precipitation and associated wet deposition during the dry season are predicted to remove most of the particulate emissions close to the sources. Strongly reduced rainfall and generally stronger southeasterly winds during El Niño years provide favourable conditions for larger scale smoke haze pollution.     

透水砖铺装面层抗冻性能实验

透水铺装是雨水源头减排的重要技术之一,其在寒冷地区冻胀损坏是亟待解决的突出问题。透水砖是广泛采用的透水铺装材料,通过冻融循环实验,对透水砖铺装面层不同孔隙率、水饱和度及不同透水基层厚度条件下的面层抗冻性进行研究,结果表明:面层孔隙率与其抗冻性能呈负相关,孔隙率越高,面层抗冻性能越差。面层水饱和度与其抗冻性能呈负相关,水饱和度越高,抗冻性能越差;面层水饱和度90%是产生冻胀损坏的临界值,当面层水饱和度<90%时,其抗冻性能受损较小;当面层水饱和度>90%时,其抗冻性能明显变差。透水基层厚度对透水砖铺装面层抗冻性的影响较小。3个主要因素对透水砖铺装面层抗冻性能影响程度顺序为:面层水饱和度 > 面层孔隙率 > 透水基层厚度。     

高寒草地土壤保持功能的风洞模拟及其定量评估

青藏高原高寒草地的土壤保持功能对于保护生态环境具有重要的作用。为了研究人类活动不同干扰方式对高寒草地土壤保持功能的影响,利用大型风洞,对不同干扰方式下高寒草甸、草原化草甸和高寒草原3个类型的土壤保持功能定量评估,以侵蚀率作为土壤保持功能的测度指标。实验结果表明,随着风速的增大,3个样品的土壤侵蚀率均呈现增大趋势,但不同处理下侵蚀率的增幅不同。当植被根系破坏后,土壤侵蚀率大小为高寒草甸<草原化草甸<高寒草原,说明,高寒草甸土壤的可蚀性低,高寒草原土壤的可蚀性高,极易遭到破坏。从总体来看,土壤保持功能的强弱依次为高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。风蚀前后土壤中有机质和养分含量的变化分析表明,土壤有机质和养分含量显著下降,其中速效K2O的养分含量下降幅度最大。对3个草地类型单位面积土壤保持经济价值进行计算,计算主要包括保持有机碳、保持养分和减少土壤流失对河流湖泊淤积3个方面的价值。结果表明,高寒草原化草甸单位面积的土壤保持价值最高,其次为高寒草甸,高寒草原单位面积土壤保持价值最低。     

An equivalence factor between CO2 avoidedemissions and sequestration – description andapplications in forestry

Concern about the issue of permanence andreversibility of the effects of carbon sequestrationhas led to the need to devise accounting methods thatquantify the temporal value of storing carbon that hasbeen actively sequestered or removed from theatmosphere, as compared to carbon stored as a resultof activities taken to avoid emissions. This paperdescribes a method for accounting for the atmosphericeffects of sequestration-based land-use projects inrelation to the duration of carbon storage. Firstly,the time period over which sequestered carbon shouldbe stored in order to counteract the radiative forcingeffect of carbon emissions was calculated, based onthe residence time and decay pattern of atmosphericCO₂, its Absolute Global Warming Potential. Thistime period was called the equivalence time, andwas calculated to be approximately 55 years. From thisequivalence time, the effect of storage of 1 tCO₂ for 1 year was derived, and found to besimilar to preventing the effect of the emission of0.0182 tCO₂. Potential applications of thistonne.year figure, here called the equivalencefactor, are then discussed in relation to theestimation of atmospheric benefits over time ofsequestration-based land use projects.     

若尔盖高原沼泽生态环境及其合理开发的研究

若尔盖高原位于青藏高原的东北隅,西临巴颜喀拉山,东抵岷山,北起西倾山,南至邛崃山,是一块完整的丘状高原,也是我国最大的泥炭沼泽分布区之一。本文所述的范围包括若尔盖、红原、阿坝和玛曲等四县,流域上属黄河水系,泥炭沼泽面积达4600余km²。其中若尔盖和红原两县的泥炭沼泽,在60年代曾做过调查,70年代,地质部门在水文勘探中也曾对这里的泥炭沼泽有所研究。为进一步研究本区的生态环境和自然资源,1982年起,我们在横断山沼泽泥炭调查中,又对上述四个县连续进行了四年泥炭沼泽考察。本文是这次考察总结的一部分。