一株好氧反硝化菌的鉴定及脱氮特性研究

以筛选分离得到的好氧反硝化菌HG-7为研究对象,经过16SrRNA同源性分析,初步鉴定该菌株为假单胞菌属(Pseudomonassp.)。对菌株HG-7反硝化功能基因的扩增结果表明,菌体HG-7内存在好氧反硝化功能基因napA和nirK,证实该细菌为好氧反硝化细菌。对菌株的脱氮特性和影响因素的研究表明,以硝酸盐氮为氮源时,菌株的最适碳源为乙酸钠和丁二酸钠,最佳C/N比为6～10,最适宜的温度范围为26～30℃。在上述条件下,菌株HG-7的好氧反硝化活性较高,48小时内对100 mg/L硝酸盐氮的去除率可达98%,且在反应过程中亚硝酸盐氮积累量较低。以亚硝酸氮为唯一氮源时,低浓度条件下可实现100%的氮素去除率;高浓度条件下,脱氮速率则受到明显的抑制,对91.4 mg/L的亚硝酸盐氮氮去除率约为40%。因此,将该菌株应用于废水的脱氮处理,可实现氮素的有效去除,具有潜在的应用价值。

水体中磺胺甲恶唑在BDD电极体系中的电化学氧化机理

以磺胺甲恶唑(SMX)为研究对象,采用掺硼金刚石薄膜(BDD)电极电化学氧化法,研究电流密度和电解质溶液对其降解效果的影响;用循环伏安扫描和GC-MS测定中间产物,提出SMX降解的机理。结果表明,BDD电化学氧化SMX的最佳电流密度为20mA/cm^2,最适电解质溶液为0.05 mol/LNa_2SO_4,此外,可在50分钟内实现100%的SMX去除,且去除过程满足一级反应动力学方程。低电流密度下,SMX可发生直接电化学氧化,通过苯胺基失去电子生成二聚物;高电流密度下,SMX以间接·OH氧化为主,可能的降解途径有两条,分别为·OH攻击导致S-N键断裂和·OH攻击杂环使得苯环开裂,生成小分子羧酸,最终矿化成CO_2, H_2O以及无机离子。

北京市安定生活垃圾填埋场膜覆盖工艺甲烷减排量评估

为减少臭气污染和温室气体排放,北京市生活垃圾填埋场于2008年开始推行膜覆盖工艺。目前对于膜覆盖工艺甲烷减排效果尚缺乏综合评估。选择北京市安定生活垃圾填埋场为研究对象,采用现场测量与模型估算分析评估了2014年填埋场膜覆盖工艺与传统黏土覆盖工艺甲烷排放量的差异。结果表明:填埋场膜覆盖工艺和传统黏土覆盖工艺的甲烷年总排放量分别为3.43×10~6m^3和5.56×10~6m^3,膜覆盖工艺甲烷年减排量为2.13×10~6m^3,减排率达到38.3%,甲烷减排效果明显。

黄河上游重金属元素分布特征及生态风险评价

选取黄河沿至三湖河口14个采样断面,分析溶解态、悬浮态和沉积态As,Zn,Cu,Cr,Pb和Cd的分布特征及影响因素,并评估其生态风险。黄河上游溶解态金属含量为ND(not detected)~5.496μg/L(I类水),悬浮态重金属含量为ND~1097.995μg/g,沉积态重金属含量为ND~75.524μg/g。非度量多维尺度分析(NMDS)结果表明,黄河上游溶解态重金属空间差异性显著,悬浮态和沉积态重金属季节差异性显著。相关性分析结果表明,黄河上游沉积物中Zn,Cu,Cr和Pb主要来源于自然作用,As和Cd存在一定程度的人为污染。水库的建立运行也影响黄河上游重金属分布趋势,主要与大坝对悬浮物的截留作用、蓄水的稀释作用以及重金属在泥–水表面的分配作用有关。潜在生态风险指数评估结果表明,黄河上游重金属生态风险整体上偏低,Cd和As贡献较大。

长江源区重金属分布特征及生态风险评价

于2017年6月在长江源区12个采样点采集表层水样和沉积物样品,测定重金属含量,并结合地累积指数、水质指数和潜在风险指数等,评价长江源重金属污染和生态风险。结果表明,水体中Mn,Ni,Cu,Zn,Cd,Pb和Cr的浓度范围为ND~4.21,0.609~3.71,0.033~5.01,ND~34.86,ND~0.06,ND~0.55和0.235~2.66μg/L,沉积物中重金属含量为445.93~627.32,10.11~17.85,15.61~24.57,45.40~125.20,0.19~0.56,14.85~235.21和27.94~46.18 mg/kg,与其他流域相比处于较低水平。长江源沉积物重金属含量由环境背景值主导,水化学因子对沉积物中重金属分布的影响较小;在不同环境条件下,溶解态金属浓度还受其他自然或人为因素影响,如NH_(4)-N,NO_(3)-N,悬浮物(SS)和水温等。水质和风险评价结果表明,长江源区水质极好,流域西部高海拔地区存在不同程度的沉积物Zn,Pb和Cd污染,与该区域附近的铅锌矿床有关。Cd是构成长江源沉积物潜在生态风险的主要因素。研究结果能够弥补长江源实测数据缺乏的不足,为长江源乃至整个长江流域的重金属污染防控提供理论依据。

唐河地下水有机氯农药(OCPs)的分布特征及风险评估

为评估雄安新区唐河污水库周边地下水有机氯农药(OCPs)污染状况,对2019年采集的36个地下水样品中OCPs进行分析,初步确定六氯环己烷(HCHs)和双对氯苯基三氯乙烷(DDTs)的组成特征和来源,并对其健康风险进行评价。结果表明:(1)唐河地下水OCPs污染程度较轻,OCPs总量为nd~45.60 ng/L,检出率为77.78%,HCHs贡献最大,与2018年完成的唐河污水库一期生态治理工程有关;(2)唐河地下水中HCHs和DDTs主要来自历史残留,HCHs主要来源于农业,DDTs在地下水体中主要产生好氧代谢产物DDE;(3)唐河地下水OCPs致癌风险与非致癌风险均较低,婴儿为敏感受体,总体上对人体健康不构成威胁。

长江下游厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度及影响因素

为探索河流系统中厌氧氨氧化细菌的分布情况,于2014年春秋两季采集长江下游6个断面的水体和沉积物样品,通过宏基因组测序方法,根据优化序列与自建厌氧氨氧化细菌标记基因hzsA, hzsB, hzsC, hdh数据集的比对结果,计算各基因相对丰度。结果表明,水体溶解氧浓度较高导致厌氧氨氧化细菌标记基因丰度极低,而沉积物中各基因相对丰度较高,平均值分别为4.540×10^(-10), 4.939×10^(-10), 4.333×10^(-10)和2.859×10^(-10)。随着温度升高,秋季沉积物中各基因相对丰度显著高于春季。大通、南京和徐六泾沉积物中各基因相对丰度较高,这与人类活动扰动的增强以及入海口盐度升高有关。物种分类鉴定结果表明,长江下游沉积物中厌氧氨氧化细菌在属水平上以Candidatus Brocadia和Candidatus Jettenia为主。厌氧氨氧化细菌标记基因相对丰度与NO_2^--N,NO_3^--N和NH_4^+-N等理化因子相关,并且,由于NO_2^--N浓度远远低于NH_4^+-N,因此NO_2^--N浓度是长江下游沉积物中厌氧氨氧化细菌生长的限制性因子。

BDD电极电化学杀灭芽孢的特性与机理

为保证消毒彻底性,文章采用掺硼金刚石膜电极电化学氧化技术杀灭芽孢,并研究其特性与机理。结果表明,在低浓度(2.5 mmol/L)的氯离子体系中即可实现对芽孢的快速灭活,证明此技术具有巨大实用价值。溶液性质对BDD电极电化学杀灭芽孢有显著影响。随氯离子浓度提高,电解产生的活性氯增加,芽孢灭活率随之升高;而p H会影响活性氯的组成形式,随pH降低,氧化能力较强的HOCl比例增大,芽孢灭活效率提高;碱度会消耗·OH进而减少活性氯产生,从而降低芽孢灭活率;天然有机物与芽孢竞争体系中的活性氯,进而减弱芽孢灭活效果。SEM和脂质过氧化结果表明,在氯盐体系电解杀灭芽孢过程中,电致活性氯会优先穿透到芽孢内部发生破坏作用,而对芽孢表面的破坏不显著。

核壳结构KNbO3@Co(OH)2的制备及其活化过一硫酸盐降解帕珠沙星的研究

制备了以KNbO3为载体材料的Co(OH)2复合材料并对其进行了详细的表征,分析了材料的组成成分、组成形态进而确定了其为核壳结构形貌的KNbO3@Co(OH)2.利用合成的样品作为催化剂活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)来降解帕珠沙星(pazufloxacin,PZF),结果表明制备的催化剂对PZF的去除效率显著增加.讨论了不同初始PMS剂量对降解效率的影响,发现随着PMS增加可活化生成更多的硫酸根自由基(sulfate radicals,SO4·-)和羟基自由基(hydroxyl radicals,HO·)来降解PZF,但继续增大PMS用量降解效率未见明显提升.酸性和中性pH值条件下利于反应活化PMS降解PZF,而碱性体系减缓反应,甚至强碱体系更易形成Co(OH)2沉淀不利于反应体系中活性组分CoOH+的形成,大大抑制了催化性能.此外,在体系中加入淬灭剂叔丁醇(tert-Butanol,TBA)或者乙醇(ethanol,ETOH)进行自由基的淬灭实验,结果表明SO4·-自由基为体系降解PZF过程中主要贡献的自由基,而HO·自由基的贡献较少.催化剂具有较好的稳定性5次循环之后仍能在10 min之内完全去除PZF.本研究提出了新的思路为制备其他载体的Co(OH)2核壳结构提供参考依据,同时将该催化剂结合高级氧化技术应用到水体新兴有机污染物净化领域具有很好的应用前景.