纳米铁-生物质炭复合材料对苋菜吸收累积菲的影响

本文探究了纳米铁–生物质炭复合材料(nZVIBC)及其两种组成成分纳米零价铁(nZVI)和纳米生物质炭(nBC)添加到菲污染土壤后对土壤理化性质、苋菜生理功能以及菲在土壤–植物系统中迁移转化的影响。结果表明:nZVIBC的添加使土壤总有机碳含量提高为对照组的1.38倍,显著提高了土壤中菲的非解吸态占比(41.1%),显著降低苋菜根对土壤菲的生物富集系数(85.7%),抑制了土壤中菲的迁移能力;同时,nZVIBC的添加造成土壤中菲的残留量增至对照组的8.6倍,使苋菜地上和地下部分菲的积累量分别显著增加了42.9%和37.9%;此外,nZVIBC添加造成苋菜地下部分Fe含量上升42.0%,Mn含量显著降低74.9%。由于Fe元素和菲含量增加而导致的氧化胁迫,苋菜生物量显著降低了55.8%,但生物膜并未受到严重损伤。研究结果表明,nZVI会对苋菜正常生理功能和抗氧化能力带来不利影响,而nBC能够引起土壤有机质及菲含量形态的改变。nZVIBC作为多环芳烃(PAHs)污染修复材料可以有效降低土壤PAHs的迁移转化,适合用于土壤有机污染的原位化学修复,具有良好的应用前景。

氨基介孔磁性载体在柴油生物脱硫中的应用

制备了氨基介孔磁性载体(AMMC),分别采用FTIR,XRD,TEM等技术对AMMC的官能团、磁性、表观形态和沉降性能等进行了表征,并将脱硫菌株固定于AMMC上,以含二苯并噻吩(DBT)的正十六烷为模拟柴油,比较了固定化脱硫菌和游离脱硫菌对柴油的脱硫性能。表征结果显示,AMMC负载了氨基,是具有丰富孔结构的磁性载体(比表面积为61 m^2/g、孔体积为0.131 cm^3/g、平均孔径为11.339 nm),具有悬浮能力强、磁性良好、分离速度快的特点。脱硫实验结果表明:AMMC固定化脱硫菌配合吐温80使用,对DBT的降解率最高,脱硫反应第3天,DBT降解率为75%;AMMC固定化脱硫菌未经活化直接第5次重复使用时,DBT降解率维持在30%左右,游离脱硫菌的DBT降解率不足10%。

土壤包气带强化反应层脱氮的控制因素与性能研究

包气带作为防止地下水硝酸盐污染的天然屏障,其反硝化效果通常受到碳源的限制。针对地下水硝酸盐污染防治技术现状,本文采用Ca(OH)2处理的玉米芯作为反硝化的碳源材料,构建包气带强化反应层,用响应曲面法研究硝酸盐浓度、含水量和温度的交互作用对脱氮性能影响,并用硝态氮去除率、亚硝态氮累积、pH值变化以及溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)淋失通量综合评价脱氮性能,最后采用高通量测序揭示脱氮层中微生物变化。研究结果表明:温度、含水量以及温度和含水量交互作用对硝态氮去除率影响显著,其中温度是反硝化过程中最关键的因素;系统运行74天后,硝态氮去除率达到50%,亚硝态氮累积量(以N计)大多低于3 mg/L,pH值维持在7.0左右,DOC淋失通量(以C计)介于0.1~0.2 mg/(cm^(2)·d);高通量测序发现,脱氮层中微生物的丰富度降低,而与反硝化和碳分解有关的微生物相对丰度提高,在碳源的刺激下微生物向有利于脱氮的方向演变。

碱预处理对固体碳源生物可利用性及其强化生物脱氮效能的影响

土著微生物的反硝化作用对阻控硝酸盐向地下水淋失具有重要意义,但碳源不足是关键限制因素。本研究利用Ca(OH)2对玉米芯和麦秸固体碳源进行预处理以提高其生物可利用性,并优选出外加碳源在室内模拟构建不同材料配比的强化脱氮层,对出水pH、硝态氮、亚硝态氮含量等进行监测,考察不同脱氮层的脱氮效能。结果表明,玉米芯的最佳碱处理条件为0.1g Ca(OH)2/g干物质、处理温度70℃、处理时间6h,而麦秸为0.1g Ca(OH)2/g干物质、95℃和24h,处理后其酶解还原产糖量分别提高了2.4和3.3倍。未处理玉米芯构建的脱氮层只能去除60%～67%的硝态氮,而以小粒径(24～50目)碱预处理玉米芯为碳源的脱氮层启动速度快,且亚硝酸盐积累少,对硝态氮的去除率可稳定在90%以上。