纳米材料在治理复合污染土壤中的应用与展望

近年来,由于人类活动而造成的土壤污染越发严重,尤其是土壤的复合污染问题亟待解决。复合污染主要分为重金属复合污染、有机物复合污染还有重金属-有机物复合污染。目前,针对复合污染土壤的处理主要有物理方法、化学方法以及生物方法3种,但都有一定的局限性。纳米材料因其具有大比表面积、强还原和吸附能力以及小粒径尺寸等优点为土壤修复提供了新的视角,并在实践中有很大的应用价值。对此综述了纳米材料在治理复合污染土壤中的应用、纳米材料应用于复合污染土壤的修复机理以及纳米材料修复复合污染土壤的影响因素,对纳米材料在复合污染土壤中的应用前景进行展望,以期为纳米材料在复合污染土壤中的安全有效应用提供科学参考。

环境因子对鱼饵中磷释放影响的实验研究

通过室内模拟实验,分析了环境因子(上覆水、微生物活动、温度、pH、水动力条件)对鱼饵磷释放特征的影响及原因。结果表明:鱼饵在去离子水中总磷和正磷酸盐的平衡释放量约是潘家口水库水中的1.58倍和1.76倍;微生物作用有利于鱼饵中磷向水体释放,前者总磷和正磷酸盐的释放量约为后者的1.55倍和1.28倍;温度升高和水体扰动促进了鱼饵中磷的释放;酸性和碱性条件下鱼饵中磷的释放量高于中性条件下鱼饵中磷的释放量。各环境因子作用下,鱼饵中磷在前3h内的释放速率最大。

纳米铁-微生物体系去除水中硝酸盐的柱实验研究

进行了纳米铁微生物体系去除硝酸盐的柱实验研究,探讨了纳米铁添加量、纳米铁-微生物的处理方式及水力停留时间(HRT)不同时硝酸盐的去除效果及产物的生成情况。结果表明,体系中纳米铁含量由0.056g增加到0.280g时,硝酸盐的去除率由35%上升到90%,氨氮的产生量也由3.059mg/L增加至11.692mg/L;将纳米铁与微生物在26℃培养箱中放置培养5d后对硝酸盐的去除优于直接开始实验去除硝酸盐的效果;HRT从0.50h延长到2.01h时,体系中硝酸盐的去除速率增加。

生物质对水体油污染吸附处理的研究进展

随着石油资源的开发与利用,水体油污染日益严重,寻求价廉、高效、环保的除油方法引起人们的关注,其中吸附法除油效率高,应用范围广,具有很好的发展前景。介绍了水体油污染现状、危害、处理方法,比较了不同类型吸油材料的吸油特性,提出生物质是兼具价廉、环保等多重优点的高效吸油材料。基于此,对生物质吸油材料的选择标准及除油影响因素进行了总结,介绍了常用的吸油机制微观分析方法,并对生物质除油的研究前景进行展望。

BP神经网络在河流叶绿素a浓度预测中的应用

采用BP神经网络改进算法,通过对津河、卫津河叶绿素a和其他10种水质因子的分析,建立了叶绿素a预测模型,并找出了对叶绿素a浓度变化影响较大的因子。结果表明,BP神经网络在河流系统叶绿素a含量的预测中,具有很好的泛化、推广能力,预测值与实测值的相关系数达到了0.837 6;预测过程中,增加训练样本量或增加输入变量都可以提高预测效果;pH、溶解氧、叶绿素a本底浓度和温度是叶绿素a预测模型的主要参数,四者的相对重要性指数之和达45.7%,对网络输出的准确度有较大影响。

Bi_2WO_6可见光催化降解活性艳红X-3B的研究

采用水热合成法制备Bi2WO6催化剂,并通过XRD,UV-visDRS等手段对其进行表征;以活性艳红X-3B为目标污染物,研究催化剂量、X-3B初始浓度、反应溶液pH值以及H2O2等因素在可见光辐射下对其光催化降解效果的影响.结果表明,所制备的Bi2WO6催化剂结晶度好,具有较强的可见光吸收能力;最佳催化反应条件为:X-3B初始浓度20mg/L,Bi2WO6用量2g/L,pH5.18(原始pH值).在此条件下,光照60min,对X-3B的去除率可达到86%;加入2mL/L30%的H2O2,光照30min,降解率可达到96%以上,降解反应符合一级反应动力学.光催化反应可以有效地破坏X-3B的发色基团偶氮结构使其脱色,但在所设定的反应时间(80min)内X-3B不能被完全矿化,反应过程中有中间产物生成.

4种湿地植物的生长特性和污水净化效果研究

采用人工湿地模拟实验研究了芦苇(Phragmites communis)、香蒲(Typha orientalis Presl)、梭鱼草(Pontederia cordata)和黑三棱(Sparganium stoloniferum Buch.-Ham.)4种挺水植物,比较它们的最长根长、根体积、株高、生物量等生长特性以及氮磷含量、氮磷积累量和对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除效果。结果表明:从植物适应性和生存力来看,梭鱼草、芦苇和香蒲明显优于黑三棱;不同植物的最长根长和根体积存在显著差异(P<0.05),芦苇的最长根长最长,梭鱼草具有最大的根体积;芦苇和香蒲株高变化较大,分别增加了137.04 cm和120.78 cm;香蒲的生物量有显著增加,收割时的生物量约为栽种时的5倍;4种湿地植物的地上/地下部分的氮磷含量和积累量有显著差异(P<0.05),芦苇和黑三棱的氮磷主要积累在地上部分(茎和叶),香蒲和梭鱼草的氮磷主要积累在地下部分(根);各植物和空白对照对COD,NH4+-N,TN和TP的去除率随着水力停留时间的增加而提高,各植物对污染物的去除效果均显著优于无植物空白(P<0.05),但不同种类的植物之间差异不明显(P>0.05)。

人工湿地植物生长特性及其对氮磷富集能力研究

采用室外盆栽实验研究了香蒲和梭鱼草两种湿地植物的生长特性及其对富营养化水体中氮、磷的吸收富集能力,为深入研究湿地植物在污水处理中的作用提供依据。实验期间,香蒲和梭鱼草均能在富营养化水体中正常生长,经过5个月的生长,两种植物的总生物量分别为6.65 kg/m2和10.83 kg/m2,约为栽种前的6倍和7倍。实验前,香蒲和梭鱼草根、茎、叶中TN的分布为叶>根>茎;TP在两种湿地植物组织中的分布均为叶>茎>根。实验结束后,香蒲和梭鱼草各组织中的TN、TP含量均明显下降,TN在梭鱼草组织中的分布仍为叶>根>茎,而香蒲组织中TN分布为根>叶>茎;两种植物组织中的TP分布为根>叶>茎。比较而言,梭鱼草具有较高的氮、磷积累量。

三种人工湿地填料对磷的吸附特性研究

采用等温吸附和吸附动力学实验,研究了三种人工湿地填料页岩、陶粒和砾石对磷的吸附特性。结果表明:Freundlich和Langmuir模型均能较好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的理论饱和吸附量大小依次为页岩(527.992 mg/kg)>陶粒(328.165 mg/kg)>砾石(129.729 mg/kg);各填料对磷的吸附过程分为快、中、慢3个阶段,三种填料对磷的吸附速率依次为页岩>陶粒>砾石;准二级动力学方程、双常数方程和Elovich方程均能较好地描述人工湿地填料对磷的吸附动力学特征,但从相关系数来看,准二级动力学方程的描述更为准确。

纺织工业废水深度处理高级氧化法研究进展

介绍了纺织工业废水高级氧化法深度处理技术的原理、进展及应用前景,并对其优缺点进行了评述。利用高级氧化法对纺织工业废水进行深度处理,使其满足排放标准或回用于工业生产,具有重大的经济效益和环境效益,是今后纺织工业废水深度处理技术的研究发展方向之一。

高级氧化技术在污泥前置减量中的研究进展

大量的剩余污泥已经成为国内外污水处理行业亟待解决的问题,产生了各种污泥处理方法。污泥前置减量技术中的高级氧化方法主要是通过溶胞技术与污水处理工艺相结合,达到减少剩余污泥量之目的。介绍了这些方法的国内外研究进展,评述了其中存在的问题,指出了未来发展的方向。污泥前置减量化更符合污泥处理的发展要求,高级氧化方法在其中将会得到广泛的应用。

草鱼对沉水植物过度生长的控制技术综述

沉水植物是水生生态系统的重要组成部分,但是如果沉水植物过度生长,则会产生一系列负面效应,有必要对其加以控制。本文综述了沉水植物的积极作用以及过度生长带来的问题,归纳了利用草鱼控制沉水植物的影响因素,并探讨了引入草鱼可能产生的风险,对该技术的发展提出了展望。

二氧化钛光催化降解微囊藻毒素的研究进展

蓝藻所产生的微囊藻毒素具有急性和慢性毒性,会对饮用水的安全保障带来威胁。二氧化钛光催化氧化技术能够有效破坏水体中的微囊藻毒素,并且其降解产物没有毒性或生物毒性极低。介绍了目前光催化降解微囊藻毒素的研究进展,包括微囊藻毒素的生物化学性质、目前的处理方法、降解的机理和影响因素、降解产物及其毒性和可见光催化降解等方面的内容。今后应重点研究微囊藻毒素的降解途径和具有良好可见光催化性能的二氧化钛光催化剂,以及开发应对水体微囊藻毒素污染和饮用水安全保障的二氧化钛光催化新技术。

潘家口水库热分层期溶解氧垂向分布及影响因素

为探究水库热分层对溶解氧垂向分布的影响,2019年8月在潘家口水库设置监测平台,分别采用YSI-EXO2监测仪和NISKIN采样器进行监测和水样采集,测定库区水温、溶解氧、pH、浮游植物等水质指标的垂向分布,分析水体热分层期溶解氧垂向分布的影响因素及溶解氧极小值(MOM)的形成原因。结果表明:潘家口水库8月存在显著热分层现象,水温呈混合层-温跃层-滞温层结构。混合层溶解氧浓度大于6.5 mg/L;温跃层受热分层等影响显著,层内出现MOM,梯度明显增大,浓度显著减小;滞温层溶解氧逐渐恢复。相关性分析表明:溶解氧与水温和浮力频率显著相关,热分层是MOM形成的主要物理因素;溶解氧与浮游植物生物量和pH呈正相关,温跃层浮游植物的呼吸作用、营养物质的积累和有机物质的氧化分解等生物和化学因素在一定程度上促进了MOM的发展。

基于BP网络的人工沉床系统水质净化效果研究

人工沉床技术是一种新兴的生物-生态水体原位修复技术,水质净化过程具有非线性与不确定性,传统方法建立的数学模型难以精确模拟。本文以天津市外环河人工沉床实验2007年10月至2008年9月的水质实测数据为基础,建立BP神经网络水质模型,并与多元非线性回归方法进行比较。结果表明:建立的BP人工神经网络模型对不同水质指标拟合的平均相对误差分别为:化学需氧量(CODCr)0.1%,总氮(TN)1%,总磷(TP)0.6%。与多元非线性回归的拟合结果相比,平均相对误差更小,BP神经网络模型更适用于人工沉床系统出水水质的模拟。

基于Visual C++的化学品泄漏事故信息数据库

随着数据库技术的飞速发展和广泛应用,其高效快捷的操作方式逐步取代了传统的纸质管理。本文针对当前频发的化学品泄漏事故,建立化学品泄漏事故信息数据库,从化学品生产及储存、化学品性质、水基础设施、化学品泄漏事故及结果预测方面分析数据库的组成,以Visual C++6.0和SQL Server 2000数据库作为开发平台,采用ODBC技术对数据库进行访问,实现了对化学品泄漏事故信息数据库的查询、添加、修改、删除及图片查看等功能,初步应用表明开发的数据库具有安全性、实用性及可扩展性。

纳米铁-真养产碱杆菌柱实验去除硝酸盐

建立柱实验装置,探讨了反应柱中填加介质、硝酸盐的初始浓度及不同过水流速时硝酸盐的去除效果及产物的生成情况。4种不同材料,纳米铁、真养产碱杆菌、纳米铁与真养产碱杆菌简单混合体、纳米铁与真养产碱杆菌驯化培养5 d的复合体,分别与初始浓度为65 mg/L硝酸盐溶液反应。结果表明,经培养5 d的纳米铁-真养产碱杆菌复合体对硝酸盐的去除效果最佳,去除率可达到75%,且氨氮的生成量仅为2.99 mg/L;硝酸盐初始浓度分别为32、65和95 mg/L时,32mg/L的体系中硝酸盐的降解效果最好,去除率达78.9%且亚硝酸盐及氨氮的生成量分别为2.34 mg/L和2.89 mg/L,均低于另外2组;溶液流速为6.0 cm/h时,经驯化培养的纳米铁-真养产碱杆菌对硝酸盐的去除率达77%,当控制流速降至2.4cm/h时,亚硝酸盐氮的生成量降至0.34 mg/L。

pH、溶解氧、叶绿素a之间相关性研究Ⅰ:养殖水体

利用国内、外近20年的资料和饮用水水源地潘家口水库现场围隔实验结果,分析养殖水体中pH、溶解氧(dissolved oxygen,DO)和叶绿素a之间的相互关系。结果表明,当叶绿素a平均含量低于10μg/L时,水体交换弱的夏季和秋季养殖水域水体中pH、DO与叶绿素a无明显相关甚至无相关;水体交换强的夏季和秋季养殖水域水体中pH与叶绿素a呈显著正相关,DO与叶绿素a可能呈显著正相关或无相关。但夏季和秋季现场围隔实验水体中叶绿素a平均含量低于90μg/L时,pH与叶绿素a无相关,DO与叶绿素a无明显相关甚至无相关。现场围隔实验水体及养殖水域水体中pH和DO均有明显的日变化规律,现场围隔实验水体中pH和DO呈显著正线性相关。

pH、溶解氧、叶绿素a之间相关性研究Ⅱ:非养殖水体

利用国内、外近20年的资料和饮用水水源地潘家口水库现场围隔实验结果,分析非养殖水体中pH、溶解氧(DO)和叶绿素a之间的相互关系。结果表明,当水体处于富营养化状态即叶绿素a平均含量高于10μg/L时,pH、DO与叶绿素a呈显著正相关。当叶绿素a平均含量低于10μg/L时,水体交换强或有机重污染的天然水体中DO与叶绿素a无明显相关。pH和DO均有明显的日变化规律,且二者呈显著正线性相关。

投饵养鱼对潘家口水库水质影响围隔试验Ⅰ:氮素

在潘家口水库设置投饵(1#)、投饵单养花鲢(2#)、投饵单养鲤鱼(3#)、投饵混养花鲢和鲤鱼(4#)和空白对照5个围隔及水库背景水体,研究投饵养鱼对水体富营养化关键性因子氮素的影响。结果表明,潘家口水库是"富氮"型水体且硝态氮含量占总氮的70%左右;试验期间水库水体和对照围隔中总氮、溶解性总氮和硝态氮浓度显著高于投饵围隔,氨氮和颗粒态氮浓度则低于投饵及投饵养鱼围隔(p<0.05);与只投饵围隔相比,养殖花鲢和鲤鱼均可显著性降低颗粒态氮和总氮浓度,但养殖花鲢或鲤鱼围隔总氮、氨氮、硝态氮浓度无显著性差异。试验结束后,捕捞围隔中花鲢、鲤鱼,经过称重和营养盐含量分析,结果发现鲤鱼增重明显大于花鲢。假定单位质量鱼肉含氮量不随鱼体生长而改变,则收获2#、3#和4#养鱼围隔中的鱼去除的氮分别占投放饵料中氮含量的3.31%、30.05%和21.18%,鲤鱼对鱼饵利用效率远高于花鲢。续文将讨论围隔试验中磷素的变化。