城市河流污染现状及评价分析的研究进展

综述了城市河流的污染现状、污染成因及污染评价分析现状。现有研究表明,城市河流污染现象主要来自外源污染和内源污染,分析了两种污染源对城市河流产生的影响。针对污染源概述了城市河流污染的评价分析方法的研究与应用进展,探究了不同评价分析方法的优缺点,指出多种评价方法联用时污染评价分析的主要趋势。提出未来需将研究重点侧重在评价方法的全面性和综合性,促进城市河流污染的研究和治理。

UV/H_(2)O_(2)降解罗丹明B综合实验设计

该文设计了利用UV/H_(2)O_(2)工艺降解染料废水中有机污染物罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的综合实验,并采用单因素实验和响应曲面法优化实验条件。实验结果表明UV/H_(2)O_(2)工艺降解RhB过程符合假一级动力学方程,H_(2)O_(2)投加量和紫外光强度的交互作用是降解RhB最显著的影响因素。当H_(2)O_(2)的投加量为47.45 mL/L、水体初始pH值为8.11、紫外光强度为730μW/cm^(2)时,反应120 min后,RhB的理论去除率为92.44%,与验证实验结果的相对偏差为0.89%。由紫外-可见光谱和三维荧光光谱扫描结果可知,RhB在反应过程中被有效降解。该实验利用两种实验方法优化工艺条件,有助于提高学生在科研训练中对反应影响因素、动力学拟合及实验条件优化的认识。

垃圾渗滤液中污染物在包气带运移模拟实验及预测

为揭示垃圾渗滤液中污染物在包气带中的迁移转化规律,通过静态吸附、静态降解、动态土柱和数学模型预测等方法进行模拟实验。结果表明,包气带对污染物的吸附过程是线性的,即S=KdC,吸附系数Kd=0.0976;降解曲线符合一级动力学方程,即C=C0e-λt,降解系数λ=0.0324d-1;弥散过程符合对流-弥散迁移转化模型,弥散系数D=0.00435m2·d-1,由此确定了污染物迁移数学模型。通过动态土柱实验验证了模型的可靠性,并利用模型对垃圾渗滤液中有机污染物(COD)的时空分布进行预测。

1995—2004年河北省生态足迹分析与生态恢复措施

生态足迹从具体的生物物理量角度研究自然资本消费的空间,为核算地区自然资本利用状况提供简明框架,进而可判断区域可持续发展状态。河北省正大力实施可持续发展战略,但在绿色战略问题上还面临一些难题。文章利用生态足迹模型,对河北省1995—2004年的生态足迹进行了时间序列的测度以及可持续发展的定量测算,根据计算结果进行分析提出相应对策。结果表明,10年间河北省的人均生态足迹增长率达47.9%,赤字增长率达58.5%,人类负荷超过其生态容量,生态承载力严重不能满足生态足迹的需求,区域的经济社会发展处于一种不可持续的发展状。从而加深了对河北省可持续发展状况的认识,对生态建设决策提供科学依据,并提出河北省生态恢复的措施。

溴代阻燃剂与杀虫剂对斜生栅藻的毒性效应

为了明确溴代阻燃剂和杀虫剂对微藻的毒性效应,以斜生栅藻为模型生物,研究了3种溴代阻燃剂(BFRs)、3种新烟碱杀虫剂(NNIs)、3种有机磷杀虫剂(OIs)对其单一及联合毒性.结果表明,BFRs、NNIs、QIs单一及二元混合体系均诱导斜生栅藻产生了低浓度促进、高浓度抑制的Hormesis效应.Hormesis效应的产生与藻细胞内活性氧(ROS)水平密切相关,ROS水平的适度升高促进了微藻生长,甚至可能导致藻华的产生,而ROS显著升高则抑制微藻生长.9种污染物的预测无效应浓度(PNEC)均落在Hormesis刺激作用区间内,说明采用剂量-效应曲线预测的PNEC值会高估上述污染物对水生生态的风险.基于独立作用模型(IA)发现18种二元混合体系对斜生栅藻的联合毒性作用具有浓度依赖特征.

微气泡臭氧氧化+生化中试装置深度处理化工废水运行性能

采用微气泡臭氧氧化+生化中试装置深度处理化工废水,对其长期连续运行性能进行评估并构建神经网络预测模型。结果表明,该中试装置能够稳定有效深度处理化工废水,微气泡臭氧氧化对COD和UV_(254)平均去除率分别为35.1%和52.5%,臭氧投加量与进水COD的质量比m是影响运行性能的重要参数,控制在0.5较为适宜。微气泡臭氧氧化处理可有效改善废水可生化性,BOD_(5)/COD由0.10提高至0.33,BOD_(5)增加量与COD去除量的比值可达到37.23%,对臭氧氧化后的废水进行生化处理,BOD_(5)去除量占COD去除量的80%以上。采用误差反向传播神经网络(BPNN)建立微气泡臭氧氧化处理中m对COD去除性能的预测模型,预测模型具有稳定的、较为精准的预测能力。

北方城市天然降雨中氨氮污染特征研究

通过对北京市2015年3-9月共15场自然降雨中氨氮污染物浓度的检测,分析了自然降雨中氨氮污染特征,考察了厕所排气口氨气排放对降雨中氨氮污染的影响,阐述了氨氮污染物总量变化及其影响因素。研究结果表明：首场降雨氨氮平均浓度最高,达到20.5 mg/L,后续14场降雨氨氮平均浓度介于2.0-5.0 mg/L之间,14场自然降雨中氨氮浓度高于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）的Ⅴ类标准（≤2 mg/L）,是水体氨氮污染的重要来源。厕所排气口附近自然降雨pH值介于6.5-7.0之间,远高于大气降雨监测站所测pH值,且自然降雨中氨氮浓度随采样点距厕所排气口距离的增加呈现线性下降趋势,表明厕所排气口排放的氨气是城市大气氨氮污染的一个主要来源。自然降水中氨氮污染物总量的主要影响因素包括降雨强度、降雨历时和前期干旱天数,地表径流氨氮污染物总量小于自然降水中氨氮污染物总量。

微气泡曝气对生物膜反应器启动运行性能影响

比较了微气泡曝气(MB)与传统气泡曝气(CB)流化床生物膜反应器启动运行性能,以及生物膜形成过程与组成特性.结果表明,启动运行中,MB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别达到90.3%、92.7%和43.4%,而CB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别为79.4%、86.3%和29.3%,MB反应器污染物去除性能优于CB反应器.同时,MB反应器的氧利用率高达94.3%,显著高于CB反应器.MB反应器中生物膜形成速率和稳定生物膜生物量均高于CB反应器,并且所形成的生物膜VSS/SS比值较高而EPS含量较低.因此,微气泡曝气能够加速生物膜形成并获得更高的活性生物量,从而提高生物膜反应器的启动运行性能.

基于生物-生态耦合工艺的农村生活污水处理研究

开发低投资、低能耗、低维护的生活污水处理工艺是解决农村污水处理问题的关键。采用无动力升流式厌氧生物滤池(UAF)与潜流式人工湿地(SFW)耦合工艺处理农村生活污水,考察了耦合工艺在不同水力停留时间(HRT)下对生活污水的处理效果,并通过增加SFW内的植株密度改善脱氮除磷效果。结果表明:UAF与SFW耦合工艺无动力消耗,免维护,适合农村地区的生活污水处理,对氮、磷的去除主要依靠SFW阶段完成,通过增加芦苇的植株密度可以明显增强SFW内生物的脱氮除磷能力,并保证UAF与SFW耦合工艺的处理性能稳定在较高水平。在t(HRT)UAF=18h,t(HRT)SFW=3d的条件下,UAF与SFW耦合工艺出水COD、氨氮、总氮、总磷的平均质量浓度分别为44.07,4.25,13.36和0.44mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。

氮在河北平原包气带中的迁移转化机制

为揭示氮在土壤包气带中的迁移转化规律并确定其数学模型,通过室内土柱淋滤试验研究了碳酸氢铵及尿素2种氮肥在土壤中的迁移转化过程,并测定了不同时间土壤中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的质量浓度变化,总结了"3氮"在包气带中的迁移转化规律。结果表明,施氮周期内褐土土柱淋滤液中,氨氮最高质量浓度为13.33mg/L,硝酸盐氮为15.25 mg/L(H-N-1土柱),土壤中氨氮吸附作用大于硝酸盐氮。建立了氮在土壤中的迁移转化模型并确定了模型参数,可以用所建模型对氮在河北平原包气带中的迁移过程进行定量预测。

离子液体在生物酶催化反应中的应用进展

综述了离子液体在生物酶催化反应中的应用,包括酯化反应、氨解反应、氧化反应、还原反应、Aldol反应和水解/醇解反应等,在这些反应中,离子液体通常起到了提高酶的活性或稳定性,并提高产物收率和选择性的作用。总结了离子液体中酶催化反应的机理,分析了离子液体提高酶的活性和稳定性的原因,指出了现阶段研究中存在的问题和未来努力的方向。

微气泡曝气生物流化床反应器SNAD过程脱氮性能研究

运行微气泡曝气生物流化床反应器(MAFBR),研究了不同运行策略下同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程实现及生物脱氮性能。结果表明,MAFBR反应器采用高碳氮比(C/N)启动并逐渐降低C/N的运行策略时,生物脱氮过程为同步硝化-反硝化,硝化过程效率较低且为生物脱氮的限制因素,生物脱氮性能不理想。MAFBR反应器采用低C/N启动并控制适宜溶解氧(DO)浓度的运行策略时,生物脱氮过程由同步硝化-反硝化逐渐转变为SNAD过程,从而实现高效生物脱氮性能。MAFBR反应器可在C/N为1、DO平均质量浓度为1.29 mg/L条件下实现SNAD过程,其氨氮平均去除率和平均去除负荷可达到69.87%和0.31 kg/(m^3·d),总氮(TN)平均去除率和平均去除负荷可达到63.93%和0.29 kg/(m^3·d),厌氧氨氧化对TN去除的平均贡献率可达到52.89%以上。

厌氧氨氧化反应器启动特性及基质比优化调控

为实现厌氧氨氧化UASB(Up-Flow Anaerobic Sludge Bed)反应器的高效启动,以体积比为1∶2的厌氧氨氧化污泥和活性污泥为接种污泥,通过逐步提高进水基质质量浓度及优化调控基质比的方式调整反应器总氮容积负荷(Nitrogen Loading Rate,NLR),考察启动过程中反应器的脱氮性能、污泥特性及微生物群落结构。结果显示:经3次基质质量浓度提升及1次基质比优化调控,NLR达到2.16 kg N/(m^(3)·d),同时总氮去除率(Nitrogen Removal Efficiency,NRE)和总氮去除负荷(Nitrogen Removal Rate,NRR)分别达到87.60%和1.89 kg N/(m^(3)·d),经90 d厌氧氨氧化反应器成功启动;当进水NH_(4)+-N和NO_(2)^(-)-N质量浓度分别为250 mg/L、330 mg/L[NLR为2.38 kg N/(m^(3)·d)]时,NRE仅为73.75%,比厌氧氨氧化活性(Specific Anammox Activity,SAA)由148.57 mg N/(g VSS·d)下降至112.77 mg N/(g VSS·d),表明进水中过高的NO_(2)^(-)-N质量浓度抑制了厌氧氨氧化菌(Anaerobic Ammonium Oxidation Bacteria,AnAOB)的活性,进而导致反应器性能恶化;将进水基质质量比由1∶1.32调整为1∶1.10,NRE提高至87.60%,SAA增加至151.12 mg N/(g VSS·d),表明适当调整基质比能有效缓解高质量浓度NO_(2)^(-)-N对AnAOB活性的抑制,历时5 d反应器的脱氮性能可恢复。微生物群落结构分析表明反应器启动过程中微生物丰富度和多样性减少,浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度显著增加至43.60%;当反应器性能受到抑制时,优势菌属为Candidatus_Brocadia(20.36%)。调整质量比解除抑制后,Candidatus_Kuenenia相对丰度达到了32.19%,取代Candidatus_Brocadia成为优势菌属。

磺胺甲恶唑的振动光谱和密度泛函理论研究

磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)是一种磺胺类广谱抗生素.基于密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对SMX初始构型进行结构优化,得出该分子最稳定结构构型.同时,给出了SMX的键长、键角和二面角等空间结构参数值,确定该分子空间构型为非平面结构.相同基组水平下进行频率计算,通过频率校正因子0.9630修正并绘制了SMX分子的红外光谱和拉曼光谱图.发现光谱谱段主要分布在3600-2800 cm-1和1700-300 cm-1频率段,并且理论计算值和实验测定值有较好吻合,表明DFT计算方法是可取和可信的.借助GaussView 6.0软件和计算得到的势能分布结果对频率范围内每一个振动模式进行了指认归属.此外,采用Multiwfn和VMD程序计算并分析SMX分子的静电势和前线分子轨道,预测了该分子的反应活性位点.该结果为SMX分子的振动光谱检测提供基础数据,为其结构鉴定提供技术参考.

氮在河北平原褐土和地下水迁移转化机制

[目的]为了揭示氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮在褐土和地下水中的迁移转化。[方法]以河北平原的褐土为主要的研究对象,通过室内土柱的淋滤实验,建立数学模型,预测其迁移规律。[结果]在施氮周期内,氨氮浓度最高为15.86 mg/L,最低为0.09 mg/L,平均为2.02 mg/L,超标10.1倍;亚硝酸盐氮最高浓度为37.456 mg/L,最低浓度为0.002 mg/L,平均浓度为4.854 mg/L,超标242.7倍;硝酸盐氮浓度最高为16.35 mg/L,最低浓度为2.12 mg/L,平均浓度为6.51 mg/L的未超标,占标率为32.57%。[结论]在浅层地下水中,硝酸盐氮和氨氮是污染地下水的主要2种氮素存在形态。在深层地下水中,氮素主要存在形态为硝酸盐氮。所建数学模型可以定量地预测氮在包气带和地下水中的迁移规律。

基于文献计量法的土壤环境微塑料研究现状及热点趋势

微塑料(粒径<5 mm)作为新型环境污染物污染土壤生态环境。为全面了解微塑料在土壤环境中的研究现状和发展趋势,采用VOSviewer和Cite space可视化分析软件分析工具,对Web of Science核心合集数据库中2012~2023的土壤环境领域的文献进行可视化统计分析。结果表明:自2017年以来,与土壤微塑料领域相关的研究迅速增长;中国在土壤微塑料领域进行了大量的研究,发文量明显高于其它国家;土壤微塑料研究领域发文量最多的期刊为Science of the total environment(92篇),为平均每篇被引量最高的期刊;通过关键词分析,土壤微塑料领域的研究内容包括对土壤环境中微塑料的提取与检测、微塑料的降解以及微塑料与其他物质(重金属、有机污染物等)的复合污染,此外还包括微塑料在土壤中的迁移和对植物、微生物的影响以及对生态环境的影响。目前热点逐渐从大尺寸的微塑料单一污染物对环境的影响等变化为对土壤环境中赋存的小尺寸纳米塑料展开研究,以及微塑料与其他污染物(重金属等)的复合污染等更深层次的研究中。为土壤微塑料后续的研究方向提供科学依据,并为其在环境领域的应用提供有力的参考。

VOCs治理技术分析及研究进展

综述了以吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法为主的分离技术,以生物反应器、热氧化法和高级氧化法为主的破坏技术,以及耦合强化技术在VOCs治理中的进展,阐述了各类技术的工作原理、工艺流程、应用现状和发展前景,最后指出了VOCs处理技术的未来发展方向。

生物膜反应器-单宁酸铁处理低C/N废水的脱氮性能

采用生物膜反应器耦合包埋型单宁酸铁处理低C/N比废水,考察其脱氮性能,分析了生物脱氮过程功能菌群的变化,以及单宁酸铁强化脱氮的作用机制.结果表明,生物膜反应器耦合包埋型单宁酸铁,具有低C/N比废水高效脱氮性能.进水C/N比为1:2.7时,TN平均去除率可达80.0%,TN平均去除负荷为1.38kg/(m^3·d).生物膜反应器内随着进水C/N比降低,优势脱氮过程从同步硝化-反硝化过程向同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程转变,厌氧氨氧化过程对TN去除的贡献率逐渐升高至76.2%,亚硝化菌群和厌氧氨氧化菌群成为优势生物脱氮功能菌群.包埋型单宁酸铁在生化处理后,通过吸附-催化氨氧化作用同步去除氨氮和亚硝酸盐氮,进一步提高TN去除性能.因此,耦合单宁酸铁强化生物膜反应器SNAD脱氮过程,是实现低C/N比废水高效脱氮新的有效途径.

臭氧微气泡技术在工业废水处理中应用研究进展

工业废水具有污染物浓度高、生物毒性强、可生物降解性差、水质条件复杂且波动较大等特点,需要采用预处理或深度处理改善处理效果。臭氧微气泡技术是一种无二次污染、运行成本低、操作管理简单的高级氧化技术,在废水处理领域受到了广泛关注。介绍了多种微气泡产生方式,结合微气泡停留时间长、比表面积大、稳定性强、传质效率高以及可产生羟基(·OH)强化处理效果等特性,分析说明了微气泡结合臭氧这一高级氧化技术的特点,系统阐述了臭氧微气泡技术在腈纶废水、煤化工废水、制药废水、制革废水、染料废水等多种工业废水处理方面的研究进展,并对各类工业废水应用上的优势进行总结。最后,提出了目前臭氧微气泡技术存在的问题,并以此为基础对臭氧微气泡技术的研究方向进行了展望。

臭氧微气泡曝气生物膜反应器深度处理校园污水运行性能

采用臭氧微气泡曝气生物膜反应器(MOABR)对实际校园污水二级生化处理出水进行深度处理,考察了臭氧投加量对MOABR运行性能和生物膜活性的影响,并与传统曝气生物滤池(BAF)深度处理工艺进行比较。结果表明,MOABR工艺中,臭氧微气泡曝气处理效果优于空气微气泡曝气,臭氧投加量对MOABR运行性能有明显影响。在臭氧投加量与进水COD比值(O/C)为0.007 1时,MOABR运行性能最优,COD去除率及去除负荷分别为61.7%、2.25kg/(m^3·d),氨氮去除率及去除负荷分别为17.4%、0.32kg/(m^3·d),臭氧投加量过高对生物膜活性有抑制作用。MOABR处理能力显著高于BAF,在最优臭氧投加量条件下(O/C为0.007 1),MOABR平均COD去除负荷为BAF的2.5倍,平均氨氮去除负荷为BAF的1.7倍。MOABR中微气泡臭氧氧化的作用为改善废水可生化性,COD的去除仍主要依靠生物降解实现。