改性聚丙烯基缓释碳源耦合生物膜水质净化器的脱氮效能研究

固态缓释碳源逐渐成为提高低碳氮比(C/N)污水脱氮效能的有效方法。本研究制备了一种新型亲水改性多孔聚丙烯基缓释碳源材料(HEPP-C),并利用其作为生物填料构建生物膜水质净化器,对低C/N污水脱氮效能进行研究。结果表明:HEPP-C能够稳定持久地释碳;在间歇反硝化体系中,HEPP-C具有最高的脱氮效率,对NO_(3)^(-)-N和TN的去除率分别为89.6%和89.5%;连续流缓释碳源耦合生物膜净化体系中,HEPP-C缓释碳源能够显著提高NO_(3)^(-)-N和TN的去除效率,当进水NO_(3)^(-)-N含量低于20 mg/L、水力停留时间为12 h、曝气—停曝时间为8 h—4 h时,出水TN浓度为1.24 mg/L,低于地表水Ⅵ类水质标准值。可见,构建的HEPP-C基缓释碳源耦合生物膜水质净化器能够对低污染污水以及河湖水体实现有效脱氮。

基于系统动力学的城市生活垃圾减量化研究--以合肥市为例

垃圾分类处理与资源化利用是一个系统工程,需要各方协同发力、精准施策、久久为功。运用系统动力学构建合肥市城市生活垃圾产生系统动力学模型,采用VENSIM软件对2022—2030年合肥市城市生活垃圾产生量进行模拟预测,结果显示,合肥市城市生活垃圾产生量呈长期增长趋势,到2030年将达244.88万吨。为实现城市生活垃圾减量化,将垃圾处理费收费标准、居民垃圾分类意愿、垃圾回收价格分别引入和同时引入调控方案进行仿真测试,结果显示,同时提高垃圾处理费收费标准、居民垃圾分类意愿和垃圾回收价格的综合调控方案能使生活垃圾产生量降至最低,是最有效的调控方案。基于研究结论,提出三个方面的对策建议:推进生活垃圾收费制度落地见效,细化垃圾分类投放奖惩措施;加强对再生资源回收市场收运主体的管理培训,调控再生资源回收价格;建立政府主导、多方参与机制,充分发挥各主体的作用。

巢湖污染因子时空分布特征与水环境质量评价研究

为明确巢湖近年来的水质状况、污染因子分布特征和主要影响因素,根据2019—2021年巢湖6个主要断面口的水样数据,建立评价因子集、评价等级和评价因子权重集,运用模糊综合评价法进行分析。结果显示:巢湖主要污染因子时空分布具有季节性变化特征,夏季和冬季较多,春季和秋季较少,水质污染呈逐年减轻趋势,但仍需进一步治理。断面口中南淝河、十五里河、西湖心、兆河的最大权重值分别为0.198、0.232、0.213、0.252,水质评价等级均为Ⅱ类;东湖心最大权重值为0.322,水质为Ⅲ类;新河最大权重值为0.249,水质为Ⅳ类。结果可为巢湖水环境研究提供数据和方法参考。

磺胺甲恶唑胁迫对2种微塑料上细菌群落和抗性基因影响的初步研究

微塑料异质性生物膜成为抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)传播扩散的潜在汇。抗生素胁迫浓度以及微塑料种类对其生物膜上ARGs时间动态演化特征的影响目前尚不明确。本研究以聚乙烯和聚苯乙烯作为代表性的微塑料,研究低(10μg·L^(-1))、中(100μg·L^(-1))、高浓度(1000μg·L^(-1))磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMX)胁迫下,微塑料生物膜上磺胺类抗性基因(sul1和sul2)、Ⅰ类整合子整合酶基因(intI1)和细菌群落的动态演化特征及其关联性。结果表明,2种不同微塑料上ARGs相对丰度无显著差异,但SMX胁迫作用明显提高ARGs丰度并促进ARGs的传播扩散,尤其是高浓度SMX具有最显著的胁迫作用;高浓度SMX胁迫下ARGs具有明显的时间序列演化特征,中浓度胁迫下ARGs无明显变化,低浓度胁迫仅在第60天对ARGs具有明显的促进作用;2种微塑料生物膜上细菌群落组成结构具有差异性特征,然而与ARGs强关联性的细菌在门水平无显著性差异。尽管2种微塑料上细菌属与ARGs共现模式存在差异,但未对不同微塑料上ARGs的相对丰度产生差异性影响。微塑料生物膜上intI1与ARGs具有明显的相关性,但2种微塑料上intI1无明显差异,未引起不同种类微塑料上ARGs差异性分布。

微塑料生物膜11种AHLs类群体感应信号分子测定及其分泌特征

为研究微塑料生物膜的群体感应效应,利用液液萃取和超高效液相色谱-串联质谱技术,建立了微塑料上枯草芽孢杆菌生物膜分泌的11种酰基高丝氨酸内酯(AHLs)类群体感应信号分子前处理和仪器分析方法。优化后的前处理方法采用酸化的乙酸乙酯(0.01%冰乙酸,V/V)对微塑料生物膜样品中AHLs类信号分子进行萃取,萃取方式采用冰浴超声。微塑料生物膜中AHLs回收率为50.6%—128.1%,相对标准偏差(n=3)为0.2%—10.6%。对色谱和质谱条件进行优化,11种AHLs在0.5—50μg·L^(−1)范围内呈良好的线性关系(R2>0.995),检出限为0.005—0.01μg·L^(−1),定量限为0.01—0.02μg·L^(−1)。本方法具有快速、准确、灵敏度高等优点。对聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等3种微塑料上枯草芽孢杆菌生物膜中11种AHLs分析结果表明,C8-HSL、C12-HSL和3-oxo-C10-HSL在3种微塑料生物膜中均被检出;C12-HSL的产生量最高,且在聚乙烯表面生物膜中含量最高达34 ng·g^(−1)。通过添加外源信号分子研究表明,AHLs分子浓度增加会促进微塑料生物膜形成。

加拿大一枝黄花衍生炭对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

以加拿大一枝黄花为碳源,采用活化-煅烧工艺制备出具有较高孔隙度和比表面积的生物炭材料,并用于吸附水中的Cr(Ⅵ),探究最优材料制备参数,以及吸附剂投加量、初始pH值、反应时间和温度对水溶液中Cr(Ⅵ)吸附去除的影响。利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)、比表面积分析(BET)和X射线光电子能谱(XPS)等对生物炭进行表征,证实改性后的生物炭材料具有丰富的官能基团及更高的孔隙度和比表面积。吸附实验结果表明:活化剂ZnCl_(2)和预炭化材料的质量比为31和煅烧温度700℃时,生物炭的吸附性能最优;pH 2时,生物炭吸附剂对Cr(Ⅵ)去除率最高;准二级吸附动力学模型和Langmuir等温线模型能更好地拟合吸附速率和吸附平衡过程,化学吸附过程主要控制反应速率,在318 K时最大吸附容量达32.6 mg/g。可见,加拿大一枝黄花衍生炭能够实现对水中Cr(Ⅵ)的有效去除,不仅在工业废水处理中具有潜在应用价值,也能够实现对入侵植物的有效控制利用。

硫掺杂改性氮化碳可见光催化去除抗生素抗性菌

利用热聚合法制备不同比例的硫掺杂类石墨相氮化碳(SCN),通过扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对其结构、元素组成和光化学特征进行表征。以抗生素抗性菌E.coli K-12 MG1655为模型菌,研究不同比例SCN在可见光照射下对抗性菌的去除效能和机理。结果表明,硫掺杂质量分数为12.0%时SCN的光催化性能最优,并在可见光催化下对抗生素抗性菌灭活率最高;随着光照强度的增加SCN对抗性菌灭活率提高,在催化剂投加浓度为0.5 g·L^(-1)时SCN对抗性菌的灭活率最高,且可重复利用性好。SCN对抗生素抗性菌的灭活主要通过释放空穴(h^(+))、光生电子(e^(-))、过氧化氢(H_(2) O_(2))和超氧自由基(·O-2)等活性物种来对细胞壁和细胞膜造成损伤,并进一步引起其细胞蛋白质、脂质和多糖结构发生改变。