好氧/厌氧潜流湿地结构工艺优化

前期研究表明在人工潜流湿地(SFCWs)中设置好氧段和厌氧段可显著提高SFCWs对COD、NH4+-N的去除率.然而曝气产生的富氧环境不利于NO3--N和NO2--N的去除,一定程度上抑制了反硝化反应的进行.反硝化程度较低是实验中仍需进一步解决的问题.本研究在前期研究的基础上,对好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地结构及工艺进行了改进优化,采用多点进水的措施来强化反硝化过程,并设计相应的区段去除该部分污染物.结果表明,水力负荷约为0.06m3.(m2.d)-1时,进一步优化结构和比例的好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧曝气多点进水湿地对COD、NH4+-N和TN的去除率可达到91.6%、100%和87.7%.在补充进水之后的区段,COD/N迅速升高到10以上,做到了补充碳源的同时最大限度地利用湿地去除污染物.改良后的湿地达到了净化工艺优化的目的,为提高人工湿地总氮去除效率提供了理论依据及应用基础.     

水生植物热解生物油对中肋骨条藻的抑制作用

将芦竹、芦苇、香蒲3种湿地常见水生植物分别在250、300、400、500、600℃下进行热裂解,研究热解所得生物油对中肋骨条藻的抑制作用.结果表明,3种水生植物在不同温度下所得的15种热解生物油对中肋骨条藻生长均表现出一定的抑制作用,且随着生物油浓度的增加,抑制作用呈增强趋势.同种植物热解温度不同,所得热解生物油的抑...     

黄河三角洲原油污染土壤的微生物固定化修复技术

研究从原油污染土壤中驯化分离出高效石油烃降解菌系,以海藻酸钠和硅藻土复合载体将其制备成固定化菌,比较了固定化降解菌与游离菌对土壤中原油的降解率以及它们在土壤中活性与数量的变化.结果表明,土著降解菌经驯化后显示了较高的耐受性和环境适应能力,固定化降解菌产生了较同等菌量的游离菌明显高的降解优势,特别是在实验初期(20天时)...     

不同热解温度生物炭对 Cd(Ⅱ)的吸附特性

以花生壳和中药渣为原料,分别于300、350、400、500、600℃下慢速热解制备生物炭,并表征其物理化学性质.研究不同p H、吸附时间和Cd(Ⅱ)浓度下生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附特征.结果表明,随着热解温度的升高,生物炭的碳化程度增加,比表面积增大,含氧官能团数量减少,π共轭芳香结构更加完备,Ca和Mg等无机元素不断富集,矿物溶解性降低,导致了Cd(Ⅱ)在不同热解温度生物炭上吸附能力及机制的差异.随溶液p H的升高(2.0~6.0),生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附量逐渐增加.吸附过程可分为快吸附和慢吸附两个阶段,吸附速度受膜扩散、颗粒内扩散和沉淀作用、离子交换等过程的控制.随热解温度的升高,快吸附在生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附中所占比例逐渐降低.高温生物炭(≥500℃)中含氧官能团的锐减及难溶晶体矿物的形成降低了其对Cd(Ⅱ)的快吸附速率.沉淀和离子交换可能是低温生物炭(≤400℃)吸附Cd(Ⅱ)的主要机制;高温生物炭(≥500℃)中更完备的π共轭芳香结构增加了Cd-π作用对吸附的贡献,而难溶磷酸盐和碳酸盐的形成则降低了沉淀作用对吸附的贡献.这些研究结果为筛选对Cd(Ⅱ)具有高效去除或固持能力的功能生物炭(designer biochar)提供了重要的理论数据.     

搅拌棒吸附萃取-气相色谱-质谱联用测定海水中邻苯二甲酸酯

为了测定海水中痕量邻苯二甲酸酯,构建并优化了搅拌棒吸附萃取-气相色谱-质谱联用方法.选取邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二辛酯这6种邻苯二甲酸酯作为研究对象,优化了萃取时间和解析时间等5种因素,通过回收率和相对标准偏差等对SBSE-GC-MS方法进行验证.结果表明,最佳萃取时间为2 h,最佳甲醇添加量为10%,最佳氯化钠添加量为5%,最佳解析时间为50 min,最佳解析溶剂为甲醇∶乙腈=4∶1(体积比).6种邻苯二甲酸酯的峰面积和质量浓度线性对应关系良好,相关性系数均大于0.997,检出限在0.25~174.42 ng·L-1之间,不同质量浓度的回收率均在56.97%~124.22%之间,相对标准偏差在0.41%~14.39%之间.在建立方法的基础上,测定了胶州湾主要河流入海口的样品,结果表明所有采样点均检出邻苯二甲酸酯,邻苯二甲酸二乙酯检出率为100%,质量浓度较大的污染物为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二辛酯.     

氧化石墨烯对邻苯二甲酸二丁酯藻毒性的影响

以海洋微藻青岛大扁藻(Platymonas helgolanidica var.tingtaoensis)为受试对象,研究了氧化石墨烯(graphene oxide,GO)与邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)单独及共同对青岛大扁藻的急性毒性效应,考察了藻细胞的生长状况,光合色素产量,细胞通透性,氧化应激指标及扫描电镜,以探讨GO的加入对DBP藻毒性的影响.结果表明,低浓度GO(0.1~10 mg·L~(-1))对青岛大扁藻的藻密度和叶绿素产量无明显影响,但藻细胞通透性随GO浓度升高显著增加(P0.05),10mg·L~(-1)时达到空白组的2.2倍.DBP对青岛大扁藻的EC50,96 h为(11.14±0.80)mg·L~(-1),其毒性远大于GO(EC50,96 h大于100mg·L~(-1)).1 mg·L~(-1)GO的加入使DBP的EC50,96 h降低到(4.93±2.14)mg·L~(-1),低浓度GO对DBP藻毒性表现出一定的增强作用.1 mg·L~(-1)的GO加入时,对低浓度DBP组(0.1~2 mg·L~(-1))的藻密度、叶绿素产量、细胞通透性水平没有显著性影响,但加剧了高浓度DBP组(4 mg·L~(-1))对藻密度、叶绿素产量的抑制,使单个藻细胞内ROS和SOD平均增加了21%和7%.扫描电镜结果发现GO对藻细胞具有覆盖,包裹及聚集作用,这些可能是DBP藻毒性增强的主要原因.该结果为揭示新型污染物碳纳米材料对海洋生物的风险提供了数据支持.     

潜流人工湿地堵塞程度的原位测定研究

人工湿地因其生态友好、运行费用低廉、处理效果好而被广泛运用于污水处理中,然而潜流人工湿地在运行过程中会发生填料堵塞,导致其利用率下降、寿命缩短,但目前还缺乏简单有效的原位测定人工湿地堵塞程度的方法和仪器.为了客观地评价湿地的堵塞程度,以渗透系数法为测定原理构建了人工湿地堵塞程度原位测定法,结合压力探测和数据处理模块开发了人工湿地堵塞程度原位测定仪,并进行了实验室试验和原位测量以检验方法和仪器的可行性.实验室试验中测量了利用砂土和砾石模拟的不同程度的堵塞.结果表明:当填料砂土与砾石的质量比为2:1、4:1、8:1时,堵塞系数分别为0.69、0.84、0.91 km/d,测得的堵塞系数和填料比例显著相关,能够准确地反映堵塞程度.原位测量选择运行了1~5 a的4个潜流人工湿地（A、B、C、D湿地）进行,运行一段时间后,潜流人工湿地入口处、湿地管道破损处和使用时间较长的湿地堵塞系数较高,最高达0.998 km/d,而运行情况良好的D湿地堵塞系数在0.5 km/d以下.研究显示,原位测定结果能很好地反映湿地的堵塞情况.      

堆制技术对土壤中石油烃的降解研究

土壤的石油污染已成为黄河三角洲地区严重的环境问题。研究利用静态堆制技术比较了不同辅料添加量对原油污染土壤中石油烃降解效率的影响,分析了堆制过程中微生物数量和活性的差异,建立了最佳堆制配比及堆制条件。试验结果表明,污染土壤与辅料的体积比为1∶3时的处理效果最好。在堆制第3天至第18天,堆体温度维持在40～50℃、pH值7.5左右、C∶N约为15∶1,此时最适于石油烃降解菌的生长,土壤中石油烃的降解速率最快。60天后,土壤中总石油烃的降解率可达80%,远高于没有添加辅料及营养的对照堆体的降解率(约为40%)。     

芦竹抑藻物质的初步分离及抑制铜绿微囊藻的效果

采用乙酸乙酯提取芦竹(Arundo donax Linn.)得到高效抑藻粗提物,其对产毒铜绿微囊藻的半效应抑制浓度(EC50.6d)为50mg·1-1.粗提物经溶剂萃取分离得到中/碱性物质及酸性物质.活性分析表明,酸性物质有显著抑制铜绿微囊藻的活性.通过酸性氧化铝柱层析进一步分离酸性物质,得到三组弱极性抑藻物质及一组强极性抑藻物质.培养3d后,四组抑藻物质在10mg·1-1时的抑藻率分别为82%,83%,100%以及70%.     

黄河口湿地典型盐碱植被群落土壤氮素的季节动态及根际效应

于5、8和10月对黄河口湿地典型断面盐碱植被群落进行3个航次的野外生态调查,研究了不同植被覆盖的湿地土壤氮素的时空分布特征及典型盐碱植物碱蓬和芦苇群落土壤氮素的根际效应,并基于线性模型的冗余分析(RDA)探讨土壤理化参数对氮素分布特征的影响.结果表明,黄河口湿地5月和10月土壤氮素含量高于8月,土壤氮素以有机氮为主,无机氮以铵态氮为主;总体上,表层土壤氮素含量芦苇碱蓬光滩,光滩土壤氮素含量低于碱蓬和芦苇群落土壤的30%—50%;光滩、碱蓬和芦苇群落剖面土壤总氮、有机氮和铵态氮在0—10 cm表层含量最高,随土壤深度其含量下降,硝态氮在土壤中呈现显著淋溶作用,其峰值出现在地下土壤层30 cm左右;碱蓬和芦苇群落根际土壤氮素含量均高于非根际土壤,且碱蓬根际土壤氮素含量显著高于芦苇根际土壤(P0.05).RDA分析结果表明,影响土壤氮素分布特征的主要理化参数是土壤有机碳含量和pH.植被种类影响黄河口湿地土壤氮素的累积,一般情况下土壤氮素的累积量呈现芦苇碱蓬光滩的特征,并具有明显的季节差异,相对芦苇群落,碱蓬在生长季节8月份根际土壤中积累更多的氮素.