基于茶渣的生物炭负载零价铁对水体和土壤中Cr(Ⅵ)的修复及机理研究

利用茶渣中的残余多酚类物质,通过绿色合成法制得零价铁(ZVI),并以茶渣烧制的生物炭(BC)作为载体负载ZVI,将制得的ZVI/BC材料用于去除水体中Cr(Ⅵ)及修复Cr(Ⅵ)污染土壤。结果表明,茶渣中提取的多酚可以成功还原Fe(Ⅱ)制备ZVI,且制得的ZVI/BC复合材料具有优秀的Cr(Ⅵ)去除能力;ZVI/BC对Cr(Ⅵ)的吸附过程为单分子层化学吸附,ZVI为反应中心,其对Cr(Ⅵ)的吸附等温线符合Langmuir模型,在溶液初始pH为3时对Cr(Ⅵ)吸附性能最佳。与BC相比,ZVI/BC更能促进土壤中的铬从易被利用的可交换态、碳酸盐结合态向较难被利用的铁锰氧化态、有机态转化。ZVI/BC主要通过还原反应修复土壤和水体中的Cr(Ⅵ),同时也伴随着表面络合过程。

炭基有机肥对设施番茄生长及其土壤性质的影响

本研究通过盆栽试验,旨在研究炭基有机肥对土壤理化性质和番茄生长发育的影响,为番茄设施生产中化肥减量增效提供依据和技术支持。供试番茄品种为浙粉715,有机肥为水稻秸秆与猪粪堆肥而成,以凹凸棒土-稻壳炭复合材料、稻壳炭、污泥炭为来源,加有机肥混合制成炭基有机肥。试验设置5个处理:不施基肥(CK)、常规施肥(CF)、矿物型炭基有机肥(CT1)、稻壳炭基有机肥(CT2)、污泥炭基有机肥(CT3),研究3种炭基有机肥氮替代60%化肥氮对番茄生长、养分含量、品质和土壤质量的影响。结果表明:炭基有机肥可显著提高土壤理化性质,增加酶活性,促进叶绿素含量的增加,提高番茄产量和品质。与CF处理相比,CT1处理显著提高土壤的pH、全氮和速效钾含量,显著增加土壤脲酶和过氧化氢酶活性,CT2处理显著提高土壤的全氮和有机质含量,增加了土壤酸性磷酸酶和蔗糖酶活性。与CF处理相比,CT2处理更有利于叶绿素的积累,且番茄产量增加14.9%,氮吸收量也显著提高,CT2、CT3处理番茄的VC含量显著提高16.5%和19.5%,可溶性糖含量显著增加14.7%和12.1%,硝酸盐含量显著下降36.9%和34.9%,CT1、CT2处理番茄可溶性固形物含量显著提高14.8%和25.9%。研究表明,CT2稻壳炭基有机肥更适宜改良土壤理化性质,增加番茄叶绿素含量,提高氮吸收量,提升番茄产量和品质。

利用不同无机和有机固体废物配制技术新成土的研究

为拓展固体废物的利用途径,以生活污泥、蚯蚓粪、秸秆、粉煤灰、煤渣为原料通过为期3个月的室内恒温培养来制备技术新成土,研究不同原料配比对技术新成土理化性质的影响。结果表明:制备的技术新成土pH在7.08~7.69之间,水稳性团聚体总量为49.83%~86.44%,团聚体破碎率为13.10%~32.20%,平均质量直径和几何平均直径分别为0.54~1.04 mm和0.54~0.89 mm。培养后技术新成土的氮、磷、钾速效养分分别下降了11.03%~38.08%、5.79%~25.06%、0.11%~10.52%,总有机碳含量在5.26%~8.74%之间,整体养分含量处于较高水平。DTPA提取态Zn含量升高了15.74%~102.40%,DTPA提取态Cd含量降低了17.39%~65.02%。生物毒性实验表明有9种处理不会对植物生长产生明显影响,有3种处理需要对配方进行调整。综合pH、团聚体总量及稳定性、养分含量来看,所制备的技术新成土的性质基本达到了自然土壤的正常范围,可以用于土壤复垦、改良或代替部分自然土壤。污泥会导致处理中重金属Zn含量较高,因此制备的技术新成土应避免种植蔬菜、粮食等农作物。

3种铜制剂对小白菜生长效应的影响

通过盆栽试验,研究了叶面喷施传统波尔多液(BDM)、Kocide2000(KCD)、波尔多液营养保护剂(BNPP)对小白菜生长效应的影响。结果表明,喷施BNPP能明显提高叶片中的Fe、Mn、Cu、Zn含量,与对照相比最大增幅分别为52.2%、33.8%、89.6%和50.4%,并能增加叶绿素含量及植株生物量,以稀释1000倍液的处理效果最佳;喷施KCD也能促进植株生长,但效果不如BNPP;喷施BDM反而抑制植株生长。

两种生物炭对Pb的吸附特性研究

以木子壳、米糠为前驱体,650℃制备生物炭,通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪和比表面积分析仪等手段表征其物理化学性质,探究粒径、矿物组分、初始浓度及时间等因素对生物炭吸附Pb^(2+)效果的影响。结果表明,木子壳生物炭比表面积虽远小于米糠生物炭,但对溶液中Pb^(2+)有很强的吸附效果,等温吸附曲线符合Langmuir吸附模型,最大吸附量达165.62 mg·g^(-1),明显高于米糠生物炭(58.92 mg·g^(-1))。同时XRD分析显示木子壳生物炭含大量矿物组分且吸附Pb^(2+)后有沉淀生成。

垫料生物炭对土壤镉的钝化作用

在500℃条件下采用限氧热解法制备垫料生物炭和秸秆生物炭,研究垫料生物炭对土壤中镉的钝化效果。通过分析添加垫料生物炭后土壤pH和镉形态的变化,并用小青菜盆栽试验和土柱淋滤试验等评估垫料生物炭对土壤镉固定效果的影响,并与秸秆生物炭进行比较。结果表明,添加垫料生物炭和秸秆生物炭后,镉污染土壤的pH值均显著升高;两种生物炭对镉都有很强的固定效果,能显著降低镉的生物有效性,向镉污染土壤中分别施加5%的垫料生物炭和秸秆生物炭后,在培养60 d时的降低程度为24.88%和21.94%;添加垫料生物炭和秸秆生物炭能提高小青菜的产量,并有效降低小青菜对镉的吸收,降幅分别为37.21%和29.70%;垫料生物炭对土壤镉污染的修复效果优于秸秆生物炭。

麦季土壤镉生物有效性对大气臭氧浓度升高的响应

利用开顶式气室(OTCs)设置正常大气和臭氧浓度升高的暴露环境,采用盆栽试验研究不同浓度外源镉污染土壤在小麦生长期间不同深度土层中各形态镉含量的动态变化以及成熟期植株生物量和体内镉含量的变化,同时利用BCR连续提取法和DTPA提取法评价小麦土壤镉生物有效性。结果表明:臭氧熏蒸在各土壤处理均有提高镉生物有效性的趋势,成熟期5mg·kg-1镉污染土壤的镉生物有效性变化显著,其中DTPA-镉含量在0~5、5~10、10~15cm土层分别增加21.82%、16.07%、21.90%,成熟期0~5、5~10cm土层的BCR弱酸溶解态镉分别提高34.83%、47.55%。臭氧熏蒸显著降低无污染土壤暴露组小麦籽粒的生物量(12.22%),却有增加植株各器官镉含量的趋势,其中秸秆部镉含量较对照组显著增加14.75%。臭氧暴露干扰土壤镉的形态分布,促进镉向更易被作物吸收利用的形态转化,增加小麦对镉的吸收累积,最终加剧镉进入食物链的风险。

大气臭氧胁迫对稻季土壤Cd生物有效性的影响

为明确大气O_3浓度升高对稻季土壤Cd生物有效性的影响,利用开顶式气室(OTCs)设置正常大气和臭氧浓度升高(比周围大气高40 nmol·mol-1)处理,土壤设置外源加入0、5、50 mg·kg^(-1)Cd处理,研究水稻生长期间不同深度土壤Cd含量的动态变化以及成熟期植株生物量和体内Cd含量的变化情况。在水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期分别采集耕层0~5、5~10、10~15 cm深度土样,同时利用BCR连续提取法和DTPA提取法评价盆栽水稻土壤Cd生物有效性。结果表明,臭氧熏蒸显著降低了无污染土壤处理水稻籽粒生物量,降幅达2.92%,但却有增加植株各器官Cd含量的趋势,中度和重度污染土壤处理水稻的籽粒Cd含量较对照分别增加了20.20%和6.67%,差异不显著;臭氧熏蒸加剧了水稻生长对残渣态Cd的活化,营养生长时期更加明显,臭氧熏蒸不利于水稻的生长,在Cd污染土壤上会加剧Cd对作物的毒害,可能增加其通过生物富集进入食物链的风险。

亚铵法制浆中段水灌溉对土壤及冬小麦生长的影响

亚铵法制浆中段水含有大量的营养物质，且基本不舍有毒有害物质从而区别于其它工业污水．如直接排放不仅污染环境而且造成资源的浪费。通过冬小麦田间试验将中段水作为灌溉用水，解决中段水环境污染问题及资源浪费问题。结果表明，亚铵法制浆中段水灌溉能明显增加小麦株高及根重，并使小麦增产达到5.56％～18.51％．且同时提高了土壤中有机质和全氮的含量，说明亚铵法制浆中段水灌溉是可行的；但是亚铵法制浆中段水在提供养分的同时，也增加了土壤中盐分的含量，为了防治盐分积累，中段水灌溉水量及灌溉方式需进一步探讨。

2种生物炭对Pb、Cd污染土壤的修复效果

以污泥和发酵床废弃垫料热解制备的生物炭为钝化剂,采用土壤培养试验的BCR分级提取方法研究生物炭对铅(Pb)、镉(Cd)单一和复合污染土壤中重金属形态变化的影响。采用小白菜盆栽试验,研究添加2种生物炭对植株生物量和地上部重金属含量的影响。结果表明:添加生物炭可以促进重金属从弱酸提取态向可氧化态和残渣态转化并降低其生态风险;可以提高小白菜的生物量,其中垫料生物炭处理达到了显著性效果;能降低小白菜地上部Pb、Cd的含量,且在单一重金属污染土壤处理中达到显著性效果;与污泥生物炭相比,垫料生物炭钝化修复Pb、Cd污染土壤的效果更佳。

改性豆饼生物质炭对铅的吸附特性

以豆饼为前驱体制备生物炭,并对其进行KOH刻蚀改性,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、X-ray能谱仪(EDS)、多晶X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等对豆饼生物炭(SYB)和改性豆饼生物炭(SYBK)进行表征,比较SYB和SYBK对Pb^(2+)的吸附性能,并研究时间、Pb^(2+)溶液初始浓度和pH对吸附效果的影响规律。结果表明,SYBK含有更丰富的官能团,且比表面积大大增加,SYB和SYBK对Pb^(2+)的等温吸附曲线均符合Langmuir吸附模型,SYBK对Pb^(2+)的实际最大吸附量达711.0 mg·g^(-1),明显高于SYB(293.0 mg·g^(-1))。对比SYB和SYBK的XRD谱图可知,吸附过程中SYB和SYBK表面形成了碱式碳酸铅沉淀,且吸附后溶液中含有大量矿物阳离子Ca^(2+)、Mg^(2+)等。上述结果可为高效吸附环境中Pb的生物炭的修饰或改性方法的研究提供参考。

湖北省军民融合的海警装备信息安全产业发展战略

为满足巨大的海洋执法需求与应对严峻的网络空间信息安全局势,我国亟需开展海警装备信息安全能力建设。为抓住这一市场机遇,支撑湖北省海警装备信息安全产业发展,本文首先阐述了海警装备信息安全产业的市场潜力;然后从海警自身属性与信息安全内在需求出发,分析了以开展军民融合为依据进行海警装备信息安全建设的必要性,在此基础上,围绕湖北省相关产业、科研、人才基础三个方面论证了湖北省发展海警装备信息安全产业的可行性;最后针对海警装备信息安全最为关键的自主可控问题,提出了湖北省军民融合的海警装备信息安全产业发展战略。

一种异构VSAT卫星通信网架构

我国很多单位、企业已经或未来将进行合并重组,合并后的VSAT卫星通信网络存在多种技术体制,互联互通困难,无法满足合并后新的业务需求。为此,论文总结合并后新VSAT卫星通信网建设面临的共同问题,建立能普适性反应合并前现状的系统模型,在此基础上,深入探究应用需求,并在最大化利用现有建设资源的前提下,构建一种异构VSAT卫星通信网架构,提出对应的实施方法。

氧化松木生物炭高效去除水中Pb及定量吸附机理

用H_(2)O_(2)、KMnO_(4)(Mn)和Mn(CH3COO)2·4H_(2)O(MnC)改性松木生物炭(PW),通过吸附实验和表征探究其对Pb的去除能力和去除机理,并定量分析各种吸附机制的贡献率。PW-H_(2)O_(2)、PW-Mn、PW-MnC对溶液中Pb的吸附量分别是原始生物炭的6、8.5、7.9倍。两种锰改性生物炭比表面积显著提高,其表面形成了MnO_(2)。阳离子交换对吸附的贡献率占PW-Mn、PW-MnC吸附Pb的74.6%、87.5%。表明BC-MnC是一种去除工业废水中重金属Pb的综合性能优异的材料。

硫掺杂零价铁去除Cr(Ⅵ)的机理及环境影响因素

为提高对六价铬[Cr_(2)O_(7)^(2-),Cr(Ⅵ)]的去除能力,采用硫代硫酸钠对零价铁(ZVI)进行改性。采用吸附实验研究所制备的硫化零价铁(S-ZVI)在不同环境条件下对溶液中Cr(Ⅵ)的去除能力,结合对材料的表征分析,探讨了S-ZVI去除Cr(Ⅵ)的机理。结果表明:硫掺杂后形成FeSx并覆盖在ZVI表层,所得S-ZVI的表面积约为ZVI的2倍。硫化改性有效地提高了材料对水体中Cr(Ⅵ)的吸附和还原能力。在pH为3时的吸附数据更符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,其中S-ZVI对Cr(Ⅵ)的去除量约为ZVI的3倍。反应后材料的解吸实验和XPS分析显示Cr(Ⅵ)大部分被还原为Cr(Ⅲ),并进一步被吸附沉淀。硫化改性提高了ZVI的导电能力,从而提高了ZVI在Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递速率。低pH值和高温更有利于两种吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除,而腐植酸(HA)抑制Cr(Ⅵ)的去除。因此,S-ZVI对Cr(Ⅵ)的去除包括还原、吸附和共沉淀机制,S-ZVI较好的性能可能与其良好的电化学特性和较大的表面积有关。

几种材料钝化土壤重金属能力的生物学检验

对土壤重金属污染的修复常采用添加钝化剂的方法,利用钝化剂对土壤重金属的吸持以减少植物的吸收。由于被钝化所吸附的重金属还存在再次释放的问题,因此对钝化材料实际钝化效果的评价应采用生物有效性的指标。采用向土壤中添加原始的或吸附过Cu、Cd后的材料,利用黑麦草可连续进行多茬收获的特点,对生物炭、凹凸棒和硅藻土抑制土壤原有重金属的释放以及抑制自身所吸附Cu、Cd的重新释放能力进行了研究,并采用重金属的“生物有效系数”概念对材料的修复能力进行评价。获得的主要结果如下:(1)材料对重金属吸附量的大小并不一定与田间实际的重金属钝化效果相一致;(2)被生物炭和凹凸棒所吸附的Cu和Cd可在210d内持续释放;被硅藻土所吸附Cu主要在前120d内释放,所吸附的Cd则难以重新释放;(3)生物炭对土壤原有Cu的释放和所吸附Cu的再次释放均有较强的抑制作用,故适合用于Cu污染土壤的修复;凹凸棒对土壤原有Cd的钝化效果较好,而硅藻土抑制自身吸附Cd再次释放的能力更强。

天目湖流域氮磷面源污染现状分析

以天目湖沙河水库为例,根据排污系数法研究不同类型面源污染对水库水体氮、磷的贡献情况。结果表明:对氮、磷的贡献从高到低依次为径流排污>生活排污>养殖排污。径流排污是水库区域内的主要污染源,其中最主要的污染源为农田排放和茶园排放,总氮排放占比分别为24.97%和23.24%。生活排污也是氮、磷污染的重要一环,总氮、总磷排放占比分别为23.09%和27.36%。

磁性HAP/Fe_(3)O_(4)材料去除水土环境中Cd的效果研究

为探究磁性羟基磷灰石/四氧化三铁(HAP/Fe_(3)O_(4))纳米材料对水土环境中Cd的去除效果,以米糠为原料,采用水热法制备纳米材料,通过水中吸附实验和土壤培养实验对Cd去除效果进行研究。结果表明:pH为8时,HAP/Fe_(3)O_(4)对Cd的吸附更符合伪二阶动力学模型,吸附过程以化学吸附为主。溶液为酸性时,HAP/Fe_(3)O_(4)对Cd^(2+)的吸附机制可能为表面吸附和生成沉淀,溶液为中碱性时,对Cd^(2+)的去除以表面吸附以及离子交换为主。此外,HAP/Fe_(3)O_(4)在5次循环后吸附能力仍保持在较高水平,说明其作为吸附剂具有较高的可重复利用性。在土壤实验中,土壤pH随培养时间的延长和HAP/Fe_(3)O_(4)投加量的增加,总体呈上升趋势。与对照组相比,HAP/Fe_(3)O_(4)添加量为0.5%的处理显著降低了土壤CaCl_(2)提取态Cd含量,降幅为62%;浸出实验证明HAP/Fe_(3)O_(4)增强了土壤中重金属的滞留能力。HAP/Fe_(3)O_(4)纳米材料作为一种原料价格低廉且环境友好的吸附剂在处理水污染和修复土壤方面应用前景广阔。

污泥生物炭对土壤中Pb和Cd的生物有效性的影响

以污泥为原料,在500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,结合X射线能谱(EDS)、环境扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)等表征手段,分析添加污泥生物炭后污染土壤pH和Pb与Cd化学形态的变化来探究污泥生物炭对土壤中Pb、Cd的固定效果,并用盆栽方式评估添加污泥生物炭对小青菜生物量及体内重金属含量的影响。结果表明:添加污泥生物炭后,污染土壤的pH随平衡时间的延长显著升高;对于单一污染土壤和复合污染土壤,污泥生物炭对Pb和Cd均有较强的固定作用,而污泥生物炭在复合污染土壤中对Pb的固定效果优于在单一污染土壤中;添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,且能有效降低小青菜对污染土壤中Pb和Cd的吸收。

O_3浓度升高对小麦根际土壤酶活性和有机酸含量的影响

近地层臭氧(O_3)浓度升高作为全球气候变化的重要因素之一,对土壤生态环境和农作物生长发育造成了很大影响.本研究采用开顶式气室(OTC_s)法,探究臭氧浓度升高对小麦不同生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期和成熟期)根际土壤酶活性(过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶和转化酶)和有机酸含量(草酸、柠檬酸和苹果酸)的影响规律,并结合根际土壤理化性质、植株根系生长状况等分析其产生影响的原因.结果表明:O_3浓度升高不同程度地提高了小麦成熟期土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶和转化酶活性,其中过氧化氢酶和多酚氧化酶活性提高达显著水平;在抽穗期,脱氢酶和转化酶活性因臭氧浓度升高而显著提高,增幅最高可达76.7%.在成熟期,O_3浓度升高显著提高了根际土壤中柠檬酸和苹果酸含量;显著降低了根际土壤p H、电导率、总碳和总氮含量,增加了土壤氧化还原电位(Eh);显著降低了小麦根系生物量、总根长和根总表面积,而增加了根平均直径.