污水厂出水颗粒态与溶解态有机物的红外和荧光光谱特征

城市污水处理厂出水作为再生水的主要水源,其迥异的物质组成给受纳水体带来潜在环境风险。全面掌握污水厂出水水体中有机物组成及结构信息,将为污水厂提标改造及有毒有害物质排放标准的制定提供理论支撑。采用傅里叶变换红外光谱和三维荧光光谱技术,结合二阶导数光谱及区域积分分析方法,对4个典型城镇污水处理厂(W1,W2,W3,W4)出水水体中颗粒态有机物(POM)与溶解态有机物(DOM)的物质组成及结构差异特征进行了分析。结果显示:污水处理厂出水中POM主要组分为脂肪类、芳香类、糖类及矿物盐,而DOM主要由有机酸、蛋白质、多肽、糖类及芳香类物质组成。各污水处理厂出水水体POM中,W1芳香类物质较多而矿物盐类等颗粒较少,W2较W1含有更多的糖类物质,W3含较多脂类、蛋白类及糖类,而W4含有芳香类及羧酸物质的有机物较多。水体DOM组成中,W1和W2成分较为类似,主要为芳香性较高的大分子有机酸,其含量分别占总有机物的73.9%和67.7%;W3与W4组成中蛋白、多肽及糖类含量较高,其中类蛋白物质分别占DOM总量的71.3%和53.5%。研究结果表明,采用傅里叶变换红外光谱结合二阶导数分析能很好识别不同污水处理厂出水水体中POM与DOM主要物质组成及结构差异,同时利用区域积分方法对样品三维荧光光谱进行解析,能更进一步定量分析不同来源样品物质组成特征。

颗粒态有机物在长江口及其邻近海域的夏季分布和影响因素初析

利用气相色谱法对长江口及其邻近海域的表层颗粒态木质素(p-lignin)进行测定和分析,结合粒度、有机碳(OC%)、叶绿素a(Chl a)、碳稳定同位素(δ13C)等参数研究颗粒态有机物的夏季分布,并对其分布影响因素进行了初步分析。结果表明,悬浮颗粒物粒度组成以粘土和粉砂为主,平均粒径为7.9μm;OC%的值为0.57—7.41%,Chl a的值为0.35—3.71μg/L,δ13C的值为-25.7‰—–16.6‰,在口门外水华站位出现OC%、Chl a和δ13C的最大值,表明浮游生物的现场生产是主要贡献;紫丁香基酚类(S)、香草基酚类(V)和肉桂基酚类(C)8种木质素酚单体的含量Λ8(相对于总有机碳的含量)为0.0406—1.47mg/100mg OC;紫丁香基系列与香草基系列的质量比值(S/V)的分布范围较宽,为0.5—1.6之间,均值为0.8;肉桂基含量与香草基含量比值(C/V)的分布范围为0.02—0.2之间,均值为0.09;香草基酚类的酸醛比值[(Ad/Al)v]在0.24—2.30之间。盐度、总悬浮颗粒物(TSM)浓度是控制长江口内区与邻近海域颗粒态有机物来源与分布差异的重要控制因素,颗粒态木质素在向海输送过程中还会受到矿物组分、生物降解、浮游生物现场生产等各种因素的作用,使其组成成分和性质发生改变。木质素等参数表明最大浑浊带尽管对颗粒态有机物向海输送有改造作用,但是影响区域有限。

云贵高原湖泊颗粒有机物稳定氮同位素的季节和剖面变化特征

以贵州省两个高原湖泊(红枫湖和百花湖)为例,利用颗粒态有机物稳定氮同位素比值(δ15NPOM)的季节及水体剖面变化反映揭示了湖泊氮源变换以及内部生物地球化学作用,为研究湖泊系统氮的循环转化提供有用信息.结果发现:红枫湖表层颗粒态有机物的δ15N变化范围是3.7‰-14.9‰;百花湖表层颗粒态有机物的δ15N变化范围为1.3‰-8.7‰.红枫湖在冬季(2月)和夏末秋初(9月)出现高值;百花湖则在冬季(2月)出现最低值,夏末秋初(9月)出现高值.红枫湖δ15NPOM值的季节性变化规律恰好与无机氮源的δ15N值的变化规律一致,冬季高δ15NPOM值的原因是其枯水期受工业废水中富含15N的无机氮源的影响,而春季低δ15NPOM值的原因则是受内源硝化作用产生的富含14N的无机氮源的影响.百花湖冬季δ15NPOM值低的原因是受生活污水中具有较低δ15N值的有机颗粒的影响.同时,湖泊水体剖面δ15NPOM和C/N比值相结合可以示踪湖泊系统内部特殊的生物地球化学过程.

有机物料添加磷素释放动态与土壤磷组分响应

【目的】为农业生产中秸秆等的资源化利用及广辟磷源、磷素高效利用提供理论依据。【方法】通过不同物料(紫云英秸秆、油菜秸秆、400℃稻壳生物质炭、700℃稻壳生物质炭、无机磷肥)等磷量添加入土壤,进行18周恒温培养试验;采用土壤颗粒有机质分离法与修正的Hedley化学连续浸提法相结合,研究物料磷素释放动态与土壤磷素形态响应转化机制。【结果】(1)紫云英秸秆添加入土壤腐解后,有最高的磷素释放率,达95.4%;其次为700℃稻壳生物质炭,磷的释放率为77.3%;而400℃稻壳生物质炭与油菜秸秆,磷素释放不显著。(2)等磷量各物料添加对土壤无机磷的提升率由高到低顺序为:紫云英秸秆,700℃稻壳生物质炭,400℃稻壳生物质炭,油菜秸秆,无机磷肥;对土壤conHCl-Po组分的提升率顺序为:紫云英秸秆,油菜秸秆,400℃稻壳生物质炭,而700℃稻壳生物质炭添加与无机磷肥添加,对土壤有机磷组分均无影响;各物料添加对土壤Residual-P组分的提升率顺序为:700℃稻壳生物质炭,400℃稻壳生物质炭,紫云英秸秆,油菜秸秆,无机磷肥。(3)就土壤磷组分而言,外源磷的添加,均以提升土壤Residual-P组分为主,其提升率最高;土壤各无机磷组分中,外源有机物料添加均以HCl-Pi组分提升率最高,而等磷量无机磷肥添加,以Resin-Pi组分提升率最高,HCl-Pi组分次之。外源磷的添加能显著提升土壤磷素有效性;有机物料添加对土壤磷素有效性的提升效果均显著优于等磷量无机磷肥添加。【结论】农业生产中,相对于其他有机物料,紫云英等绿肥作物还田,在土壤磷素有效性及土壤供磷能力提升方面有明显优势。土壤颗粒有机质分离法用于分离土壤与秸秆腐解残余物以监测秸秆腐解动态,经试验验证及物料回收率数据来看,此法在技术上可行,但后续仍需更多的研究加以对比验证。

铅锌矿污染土壤中颗粒态有机质对重金属的富集作用

积累在土壤中重金属的生物有效性及其可移动性不仅与重金属浓度有关,更与其存在的形态和载体对重金属的吸持能力有关,因此防治土壤重金属污染的关键是降低土壤重金属的含量和有效性。本文主要研究了取自浙江省绍兴市某铅锌矿污染矿区的污染土壤中铅、锌、铜、镉在不同粒级的颗粒态有机物(POM)的分布。采用物理分馏法把土壤POM按粒级和密度分散。四种重金属在土壤POM中都有显著的富集。重金属在土壤POM中的富集程度随着POM粒级的减小而增加。0.05～0.25mm的POM对重金属的富集起首要作用,Zn、Pb在最大的POM组分中(>1mm)富集浓度是其在最小POM组分中(0.05～0.25mm)的1/4～1/3。四种重金属中,铜在POM中的富集最强烈,最高相对富集系数达到14.67,是Pb的6倍。

腐殖SBR降解大分子有机物时污泥性能的研究

为考察腐殖活性污泥在降解颗粒态和溶解态有机物过程中对污泥的沉降,脱水性能以及胞外聚合物组分和含量的影响,采用两组平行运行的腐殖土SBR反应器。试验结果表明:腐殖污泥在降解溶解态有机物过程中污泥的脱水性和沉降性能均优于颗粒态的,CST和SVI明显较小。颗粒态有机物在水解的过程中导致腐殖活性污泥分泌大量胞外酶,致使EPS中蛋白质和多糖含量的增加。

长江口徐六泾颗粒有机氮的月际变化:以右旋(D)和左旋(L)氨基酸为例

2006年每月在长江口徐六泾采集颗粒态样品,进行颗粒态氨基酸(PAA)、颗粒态有机碳(POC)、颗粒态氮(PN)和叶绿素(Chl-a)的分析测定,以了解长江口徐六泾颗粒态氨基酸的月季变化特征及来源。结果表明,总颗粒态氨基酸(TPAA)与总悬浮颗粒物(TSM)之间是正相关关系(r=0.780,p<0.005)。TPAA在1月份达到最高值3.14μmol/L,在10月份降至最低值1.11μmol/L。各种氨基酸占总颗粒态氨基酸的摩尔百分比及D型对映体的相对比例均无显著变化。其中,天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、谷氨酸(Glu)、苏氨酸(Thr)、缬氨酸(Val)、丝氨酸(Ser)和亮氨酸(Leu)为优势氨基酸。D型精氨酸(D-Arg)、D型天冬氨酸(D-Asp)、D型谷氨酸(D-Glu)、D型亮氨酸(D-leu)和D型丙氨酸(D-Ala)为主要的D型氨基酸,其主要来自细菌源。POC/Chl-a,TPAA/PN与降解系数(DI)的对比表明:长江口徐六泾颗粒态氨基酸主要来源于陆源输入和新鲜浮游植物,且受到2006特枯年的气候干旱和三峡蓄水等因素的影响。

珠江口海域悬浮物中非晶格金属元素

珠江口海域悬浮物样品经原子吸收分光光度计分析其中Fe,Al,Mn,Zn,Cu,Pb,Co,Ni和Cr九种元素,用数理统计处理,探讨局部区域金属元素分布的异常。悬浮物中各种金属元素在河口的分布和迁移过程主要有絮凝、吸附、解吸和沉淀等。悬浮物的成分差异很大程度影响着金属元素的浓度,当悬浮物的有机成分增加,金属元素的含量也随之增加。

特约主编寄语

我国环境空气呈现出典型的大气复合污染特征,细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)协同控制已成为现阶段大气污染防治的重中之重。大气中的有机物按照其存在形态可以分为挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)和颗粒态有机物(Particulate Organic Matter,POM)。VOCs可以通过化学转化生成O3和PM2.5中的二次有机组分,是大气中二次污染的重要前体物。由于VOCs与这些二次污染物之间往往呈现非线性关系,因此如何量化VOCs对环境空气质量的影响是大气环境管理的一个难点,对VOCs进行管控可能是O3与PM2.5协同控制的重要切入点。另外,大气有机物来源复杂,准确识别并解析排放源的贡献也面临诸多挑战。

好氧颗粒污泥处理综合城市污水的中试研究

采用好氧颗粒污泥技术对水质波动较大、含大量工业废水的城市污水开展了中试研究。研究发现采用该类污水可成功培养出好氧颗粒污泥,占COD总量60%的颗粒态COD是导致所形成的颗粒不规则、结构松散且颗粒化进程较慢的主要原因。运行期间系统对COD、NH4+-N、TP的平均去除率分别为(75.80±16.09)%(、52.85±33.65)%(、66.57±22.36)%。当进水COD浓度较低时,系统的去除效果受到严重的影响。进水氨氮浓度的大幅度变化对颗粒污泥沉速、粒径的影响不明显,但对颗粒污泥密度的影响显著。氨氮冲击负荷是导致颗粒污泥解体的主要原因。因此,建议在好氧颗粒污泥工艺的运行过程中设置厌氧搅拌阶段以加快颗粒化过程及保持颗粒的长期稳定,并应避免氨氮的冲击负荷。

太湖出流河道藻颗粒变化及其水质效应

河湖连通是保障城市水体水生态健康的一种常用工程手段,但对于蓝藻水华严重的湖泊,湖泊出流携带的藻团颗粒会对河道水质产生明显的影响.为了分析富营养化湖泊引水对受水河道水质的影响程度,以太湖梅梁湾连通河道梁溪河为例,连续3a开展夏季河道蓝藻颗粒通量及其水质的高频监测,分析河道蓝藻水华颗粒物通量变化规律及其对河道水质的影响强度.结果表明:①梅梁湾藻情的好转及河道入口加压抑藻井运行显著降低了梁溪河的叶绿素a浓度与藻颗粒通量,2019年夏季河道叶绿素a浓度与通量均值分别为54.34μg·L^(-1)和84.7 t·d^(-1),显著低于2017年;②连通河道调水工程对改善受水水体的水质效果显著,除DTP外,梁溪河其余各形态氮、磷浓度2017~2019年整体呈下降趋势,说明调水工程将湖水外排后,对梁溪河水质有一定改善效果;③携带大量蓝藻水华颗粒物的湖水进入河道后,显著增加了河道颗粒态氮、磷等营养盐含量,2017~2019年梁溪河水体中氮、磷均以PN和PP为主,分别占TN和TP的62.5%和70.8%;④梅梁湾水体大量携带的藻颗粒未对连通的京杭大运河等其他河道产生水质影响,2019年8月京杭大运河水体中叶绿素a相较于6月下降了65%,说明蓝藻颗粒物未在运河中积累;⑤在湖泊藻情未能得到有效改观的前提下,调水携带的藻颗粒态会对连通河道局部河段水质和景观产生冲击.