高岭土-牡蛎壳粉改性材料的制备及其对海水、淡水中氨氮与磷酸盐的去除效果

为实现水中磷酸盐、氨氮的吸附去除,将牡蛎壳粉和高岭土以质量比3∶1比例混合,在不同条件(MgO添加量:0%、2%、4%、8%、12%;温度:0、600、700、800、900、1000℃)下制备并筛选出吸附效果最佳的改性牡蛎壳粉,通过扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、比表面与孔隙度分析仪和X射线衍射仪对改性牡蛎壳粉进行表征。采用动力学模型和等温吸附模型拟合吸附过程,并分析初始pH、吸附柱对改性牡蛎壳粉、磷酸盐和氨氮吸附的影响。结果表明:MgO添加量为8%,煅烧温度为800℃时,改性牡蛎壳粉吸附性能最佳,对磷酸盐的去除率分别为91.7%(海水)和82.25%(淡水),对氨氮的去除率分别为36.67%和47.71%;改性牡蛎壳粉对磷酸盐的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich模型,最大磷酸盐吸附量分别为108.37(海水)、101.99(淡水)mg/g,对氨氮的吸附符合Langmuir模型,最大氨氮吸附量分别为0.27(海水)、0.38(淡水)mg/g;酸性条件有助于磷酸盐的吸附,中性条件则更利于氨氮的吸附;在吸附柱中改性牡蛎壳粉对氨氮和磷酸盐的吸附量分别为0.12、78.95 mg/g(海水)和0.17、70.34 mg/g(淡水);应用其处理入海口污水中磷酸盐和氨氮,去除率分别为96.83%、9.7%,出水达到Ⅰ类水标准。研究表明,改性牡蛎壳粉成本低,具有高效去除水中磷酸盐和氨氮的应用潜力。

藻类净水除杂系统对微塑料及氮、磷去除效果的影响

微塑料污染和养殖尾水超标排放已成为全球重要问题。在同一系统中,同时研究丝状藻对氮、磷的去除效果和对微塑料的拦截效果尚未见报道。为解决这一问题,本研究构建了一种藻类净水除杂系统,并研究其拦截微塑料和去除水体氮、磷的能力。研究使用水绵(Spirogyra)、浒苔(Enteromorpha)和刚毛藻(Cladophora)3种丝状藻在净水除杂系统中进行微塑料拦截实验,结果显示,实验时间为10 d时,3种丝状藻对纤维状微塑料拦截效果最佳(水绵88.50%,浒苔79.50%,刚毛藻75.50%),对颗粒状微塑料拦截效果最差(水绵67.50%,浒苔53.00%,刚毛藻55.00%)。与其他2种藻类相比,水绵对微塑料具有更好的拦截效果,因此,使用水绵进行水体氮、磷去除实验。将单位面积的藻量分为0、2、4和6 g/dm^(2),在15 d的实验中,水绵对总氮的去除率最高为91.88%(4 g/dm^(2)),对总磷的去除率最高为90.33%(6 g/dm^(2)),对PO43--P去除率最高为90.38%(6 g/dm^(2))。4g/dm^(2)与6 g/dm^(2)组的结果无显著差异(P>0.05)。研究表明,净水除杂系统可有效去除水体中纤维状微塑料和吸收水体氮、磷,且4 g/dm^(2)的藻量是本净水除杂系统去除氮、磷最适宜的藻量。

养殖海湾淤泥质海岸沉积物微塑料污染特征

微塑料污染是当前环境领域广泛关注的前沿问题,海洋环境介质微塑料污染广为报道,但深层沉积物中微塑料污染特征如何却鲜见报道.基于此,在典型养殖海域海州湾附近淤泥质海岸设置3个采样点,分析沉积物柱状样中微塑料污染特征.结果表明,该研究区域沉积物中微塑料丰度为(0.12±0.07)n·g^(-1),处于中等污染水平.沉积物柱状样中微塑料总和是表层5 cm沉积物中微塑料丰度的3.43~6.00倍.沉积物柱状样中微塑料丰度展现区域差异性,不同深度的沉积物中微塑料丰度不存在显著性差异,但随深度增加呈指数减少.沉积物含水率、深度和微塑料之间的关系表明,沉积物中微塑料丰度与沉积物物理性质有关.透明和黑色微塑料在各站位占比均最高,纤维是沉积物中最常见的微塑料形态,粒径小的微塑料占主体,微塑料材质的密度均不妨碍其出现在沉积物中.微塑料污染特征在不同深度沉积物中变化较大.

微塑料对沉积物及其上覆水体氮循环的影响研究

海洋氮循环是海洋元素循环的重要组成部分,由不同材质类型的微生物所驱动,对评估海洋生态系统的结构和功能具有重要的意义。鉴于微塑料对海洋生态环境的胁迫,有必要厘清微塑料的存在对氮转化过程的影响,以提升对当代及未来海洋氮循环的理解。据此,本研究设置不同浓度(0.5%和0.05%)、不同粒径(500目、150目和16目)和不同材质类型(PA、PE、PVC、PP、PS)的微塑料暴露实验,评估微塑料的存在是否对海洋沉积物及周边水体氮转化过程存在影响。结果表明,微塑料的存在会改变氧化还原环境,继而对微生物所驱动的氮循环过程产生影响。另外,研究发现,微塑料的材质类型、浓度和粒径分别会对氮循环过程产生不同的影响,意味着微塑料的不同性质会改变海洋沉积物及周边水体的氮循环过程。微塑料会通过影响沉积物中微生物的组成和活性进而影响上覆水中氮素分布,对水体氮循环构成挑战。后续的研究需要深入探究微塑料影响下上覆水中氮循环的同位素动力学,以提升对氮循环的理解。