太湖西岸典型区域沉积物的硫铁分布特征及环境意义

以太湖西岸聚藻区、清淤区和开阔水域3种典型区域为对象,对沉积物中硫铁的分布进行研究.结果显示,各区域沉积物中铁还原均比硫还原活跃,硫铁氧化还原菌的分布表明硫铁循环主要集中于0~15 cm表层沉积物.开阔水域未发现明显硫离子(dS^2-)释放与酸性可挥发性硫化物(AVS)沉积,硫还原较弱;二价铁离子(dFe^2+)平均浓度为dS^2-的5.2倍,说明沉积物仍以铁还原为主导.清淤区硫酸盐还原菌(SRB)相对丰度与dS^2-含量均为所有区域中最低,且未见明显dFe^2+释放,表明清淤抑制了硫铁还原的进行.聚藻区表层沉积物SRB相对丰度达到2.7%,且出现dS^2-和AVS的显著升高,说明沉积物中发生着强烈的微生物硫还原.在表层沉积物也出现了明显的dFe^2+释放,反映出强烈的铁还原,但沉积物中铁还原菌(FeRB)的平均丰度仅为0.6%,这一数值与其他区域相似,显然无法解释聚藻区与其他区域巨大的dFe^2+差异,因此微生物铁还原并不是铁还原的主要途径.考虑到硫铁化合物的沉积与Fe(Ⅲ)氧化物的消耗一致,沉积物中的铁还原是由ΣS^2-诱导的化学铁还原主导. dFe^2+平均浓度为dS^2-的4.8倍,监测培养沉积物的dS^2-、dFe^2+变化所得的铁还原速率是硫还原速率的7.4倍,说明铁还原仍比硫还原活跃.但由于AVS的沉积对ΣS^2-的消耗,真实硫还原速率应高于测量值.

联合脱氮法用于硝酸盐污染地下水修复的机理研究

地下水硝酸盐已经成为了世界性环境和健康问题。目前针对硝酸盐的化学还原脱氮、自养脱氮、异养脱氮等单一脱氮方法研究较多;联合脱氮体系包括化学还原、自养脱氮和异养脱氮三种脱氮途径,综合了单一脱氮法的优点,但研究甚少。本研究通过静态批试验,采用零价铁、甲醇和混合菌液研究了联合脱氮法的脱氮能力、脱氮产物、脱氮途径及脱氮机理。结果表明,5 d后单一的零价铁化学还原、自养脱氮和异养脱氮的去除率分别为5.79%、14.30%和63.03%;而联合脱氮的去除率接近100%,去除效果显著优于单一的化学还原脱氮、自养脱氮或异养脱氮。在联合脱氮法体系中,零价铁化学还原、自养脱氮未引起亚硝酸盐积累,而异养脱氮造成了亚硝酸盐积累;化学还原、自养脱氮和异养脱氮引起的铵盐增量均<0.6 mg/L,绝大部分硝酸盐未被还原成铵盐,进而省去了后续除铵工艺;零价铁化学还原、自养脱氮、异氧脱氮三者发生协同作用,表现于在厌氧环境下,零价铁发生腐蚀,产生阴极氢和二价铁,为自养脱氮菌提供了电子供体,从而促进了自养脱氮;异养脱氮不仅占主导地位,而且还会产生CO2,CO2被自养脱氮菌作为无机碳源加以利用,从而提高了体系中自养脱氮能力。这种协同作用表现为联合脱氮法的去除率增加,而在单一的异养脱氮或自养脱氮体系中则无法形成这一良性过程。实验表明联合脱氮法是一种潜在的有效可行的地下水原位修复方法。

Study on Kinetics of Iron Oxide Reduction by Hydrogen

Kinetics parameters of iron oxide reduction by hydrogen were evaluated by the isothermal method in a differential micro-packed bed. Influence of external diffusion, internal diffusion and heat transfer on the intrinsic reaction rate was investigated and the conditions free of internal and external diffusion resistance have been determined. In the experiments, in order to correctly evaluate the intrinsic kinetics parameters for reducing Fe203 to Fe3O4, the reaction temperatures were set between 440 ℃ and 490 ℃. However, in order to distinguish the reduction of Fe304 to FeO from that of FeO to Fe, the reaction temperature in the experiment was set to be greater than 570 ℃. Intrinsic kinetics of iron oxide reduction by hydrogen was established and the newly established kinetic models were validated by the experimental data.

化学-生物联合脱氮法去除地下水中硝酸盐

利用铁粉、碳源以及去氮微生物联合作用,通过分组实验得出联合脱氮最佳的试剂组合。结果表明,当铁粉、液体碳源、微生物联合作用时,硝氮和总氮的去除率最好,在反应72 h去除率分别为98.40%和84.36%。联合脱氮体系加入0.64 g/L铁粉时去除率最高,硝氮和总氮的去除率在96 h最终达到98.60%和92.84%,并未产生亚硝氮和氨氮的积累。液体碳源会避免固体碳源引起的氨氮大量积累,效果优于单一脱氮法。通过反应动力试验,结果表明,联合脱氮主要发生在53 h之前,并在24~48 h反应最快。研究铁粉、液体碳源、微生物联合脱氮作用的反应动力学曲线,也为硝酸盐污染的地下水原位修复提供依据和方法。