用于地下水原位生物脱氮的缓释碳源材料性能研究

针对地下水原位生物脱氮时缺乏电子供体(碳源)导致反硝化受抑的问题,以淀粉为碳源原料,聚乙烯醇(PVA)为载体,α-淀粉酶为添加剂,采用共混技术制备GPVAS和GEPVAS两类反硝化原位反应格栅(PRB)缓释有机碳源(SOC)材料.扫描电镜和静态实验研究结果表明,材料内部形成淀粉分子填充的PVA网状骨架结构,释碳符合二级动力学过程,动力学参数平衡浓度(cm)和释放速率系数(k)可作为评价缓释碳源释碳能力的核心指标.材料配比和α-淀粉酶含量对材料性能影响显著,当淀粉/PVA=40/60时,材料cm和k值最低;cm值随酶含量增加显著升高,k值随酶含量增加先升高后降低,表明碳源释放速率可通过组分配比和酶添加剂含量进行有效控制,以适应不同地下水环境和硝酸盐污染程度,提高原位脱氮效率.

云南滇池流域西芹种植区不同施肥条件下的地下水环境氮素污染

通过野外田间实验,研究了高量施肥处理、低量施肥处理、不施肥处理以及空白对照裸地等不同施肥处理条件下土壤水中各种形态氮的时空分布情况,探讨了地下水环境中氮素在不同施肥处理条件下的迁移转化特征。结果表明,在各种处理条件下,土壤水中硝态氮质量浓度随深度的增大而减小,而亚硝态氮与铵态氮质量浓度在剖面上的变化幅度较大,这种变化主要受土壤水氧化还原电位的影响。硝态氮随时间的变化趋势在4个处理区表现各异:在高量施肥处理区,各层位的土壤水中硝态氮质量浓度总体上呈增大趋势;在低量施肥处理区,硝态氮受作物生长和灌溉的影响呈拍岸浪式向下迁移;在不施肥处理区和空白对照裸地处理区,由于表层土壤中硝态氮背景值较高(0～30cm处土壤硝态氮平均质量分数达到15.59g/kg),灌溉水的下渗也导致硝态氮向下迁移。高量施肥处理区和空白对照裸地处理区土壤水的对比表明,施肥可促进0.6～1.5m深处土壤的反硝化作用,从而增大这些层位土壤水中亚硝态氮和铵态氮的质量浓度。

滇池流域集约化农田区氮素损失研究

集约化农田区氮素流失是构成滇池流域面源污染、水体富营养化的重要因素。基于滇池流域集约化农田区产业结构特征、施肥方式、土壤物化性质分析,利用现场模拟试验,探讨水土生复合系统中氮素输移、分布和损失机制,量化不同情景下氮素损失量。研究表明,集约化农田土壤氮素损失主要途径是通过气态(NH3、N2O、NO/NO2、N2等)、作物吸收、生物作用和淋失。气态氮损失受温度、土壤特性、施肥类型、方式与施肥量、地下水埋藏条件等因素综合制约,NO-3 N是氮淋失的主要形式。根据试验与计算结果,Ⅰ区和Ⅱ区的合理施肥的氮利用率分别为30 8%和20 8%,高于习惯施肥的11 5%和8 5%,气态损失和淋失率均低于习惯施肥。显然,施肥的合理性是控制集约化农业区氮素损失的重要措施。

云南滇池流域强烈灌溉条件下西芹大棚土壤水分动态特征

利用TRIME-T3型TDR仪土壤含水量测量系统和WM-1型负压计系统现场监测了强烈灌溉条件下整个作物生长期西芹大棚土壤水分、土壤负压(基质势)的动态变化;研究表明,不同深度土壤含水量受强烈灌溉的影响程度不同,0.3m深度处受影响最大,1.0,2.0m深度处受影响最小;受灌溉的影响,0.3,0.6,1.0m深度处负压有所波动,其中0.3m深度处负压的波动幅度最大;2.0m深度处的土壤一直处于"饱和-非饱和"两种状态的转换之中;在地下水埋深为2.0m左右,且上部土层的渗透性较差(饱和渗透系数仅为0.04m/d)的情况下,地下水水位受灌溉的影响极小。

Natural Host–Environmental Media–Human: A New Potential Pathway of COVID-19 Outbreak

传统上,识别第一个感染病例(零号病人)是追溯病毒来源的关键,但是,常常很难找到零号病人。特别是如果零号病人无症状或症状非常轻微,无看医生或相关病情记录,可能永远也无法找到。因此,是否可以跳过零号病人追溯到病毒的来源?针对上述问题,研究中分析了人类历史上的病毒暴发以及病毒在环境中的存活时间等。发现很大比例的疫情事件都是由人类直接接触带有传染性病毒的环境介质而引起的,同时病毒可以在环境介质中长期保持活性。另一方面,随着人类活动能力不断增强,与动物等生存空间的逐渐重叠,人类与带病毒环境介质(我们称之为"环境准宿主")之间的接触大大增加。因此,研究中提出了跳过零号病人在环境中追溯病毒来源的可能路径,即以携带SARS-CoV-2或RaTG3相关冠状病毒的环境介质为目标,基于自然宿主-环境介质(环境准宿主)-人的传播路径,进行新冠病毒溯源。

缓释有机碳源材料释碳模型与生物脱氮效应

针对原位生物脱氮受地下水碳源缺乏制约的关键问题，制备了高分子缓释碳源材料，研究材料结构、释碳和生物脱氮性能。结果表明，缓释碳源材料静态释碳符合Fick扩散机制，静态释碳系数为（15．38±1．45）×10^-4mg·g^-1·s^-1/2。动态释碳符合骨架溶蚀机制，动态释碳系数为（46．31±2．38）×^-4mg·g^-1·h^-1。缓释碳源材料具有良好的促进生物脱氮的性能，脱氮过程符合零级反应动力学，脱氮速率为（2．26士0．38）g·m^-3·d^-1，反应过程碳氮比为0．81～1．21。缓释碳源材料在氮污染地下水修复方面具有良好的工程应用前景。

不同形态磷对沉积物-水界面浮游植物增殖及群落结构演替的影响

探讨了不同磷形态对沉积物-水界面浮游植物增殖及群落结构演替的影响,以九龙江北溪西陂水库沉积物-上覆水体(水体藻类丰度为7.2×10~4cells·L^(-1),以硅藻、绿藻、蓝藻为主,分别占藻类丰度的49.16%、32.40%、17.32%)为研究对象,磷源包括:无机磷(NaH_2PO_4·2H_2O)、有机磷(单磷酸腺苷,AMP)、SMT方法提取沉积物总无机磷(SMT-TP)、鲜沉积物(Sediment)和野外原水(OW).结果表明,无机磷和有机磷(N∶P=20∶1)培养组对藻类增殖有明显促进作用.其中,无机磷组中浮游植物群落结构演替为以蓝藻和绿藻为主,分别占藻类丰度的76.67%和23.34%;有机磷组中浮游植物群落则演替为以绿藻为主,占藻类丰度的92.51%.在低磷组(N∶P=25∶1)、野外原水(N∶P=17∶1)、SMT-TP组(N∶P=10∶1)中,浮游植物群落结构从硅藻、绿藻和蓝藻演替为以蓝藻和绿藻为主,与无机磷组结果趋于一致.而鲜沉积物(N∶P=10∶1,含有无机磷和有机磷)组群落结构演变为蓝藻占优势,所占比例为71.80%.该结果表明,磷的形态对浮游植物群落结构具有重要的影响.模拟环境无机磷组、有机磷组和SMT-TP培养组中,浮游植物群落多样性具有降低的趋向,硅藻逐渐消失;而野外原水和鲜沉积物组中浮游植物群落多样性稳定,硅藻仍然存在,表明自然环境中其他元素调控水体中浮游植物群落多样性.鲜沉积物组中浮游植物群落结构逐渐演替为以蓝藻为主,暗示沉积物对蓝藻水华暴发具有重要贡献.

Fe^(3+)/Fe^(2+)对MNPs催化芬顿反应和回收性能的影响

采用磁性纳米颗粒(MNPs)催化类芬顿反应来降解有机物已被广泛应用,但关于Fe^(3+)/Fe^(2+)(物质的量之比)对磁性纳米颗粒催化性能和磁回收性能差异的研究较少。基于此,通过共沉淀法合成了3种不同Fe^(3+)/Fe^(2+)的MNPs,并用其催化类芬顿体系降解溴化乙锭(EtBr),分析pH、催化剂投加量和H_(2)O_(2)投加量对系统催化效率的影响,并讨论了3种MNPs的重复利用性能。结果表明,pH对系统的催化效率有显著影响(p<0.05),同时发现在碱性条件下EtBr也出现了一定程度的降解(降解率为38.48%)。Fe^(3+)/Fe^(2+)为2∶1的MNPs(MNPs-A)综合性能最佳,在最佳实验条件下(pH≈3,MNPs投加量为0.5 g/L,H_(2)O_(2)投加量为0.05 mol/L),4 h内EtBr的降解率最高可达98.97%,且降解过程符合一级动力学(k=1.1439 h-1,r2=0.9987)。经过5次回收循环,MNPs-A依然保持65.49%的催化效率。