环境地理学课程思政教学模式设计

介绍环境地理学课程的教学内容,明确环境地理学课程思政教学目标,从环境地理学教学内容与课程思政的关联、发掘环境地理学中的思政元素及环境地理学课程思政的精细设计与精心实施三个方面讨论了环境地理学课程思政的实践路径。

固定化微生物技术修复重金属污染土壤的研究进展

土壤修复产业在推进双碳行动、提高土壤碳汇能力上有着举足轻重的地位,而重金属污染具有的隐蔽性、持久性和不可逆性使得我国土壤重金属污染持续积累,影响了双碳目标的实现。固定化微生物技术作为生物修复法的一种,既可以减少传统的物理法、化学法在修复过程中产生的能源消耗和二次污染,又可以提高微生物密度、维持微生物活性,因此在修复重金属污染土壤方面具有广阔的发展前景。本文从固定方法、载体种类、微生物种类3个角度介绍了固定化微生物技术的分类,总结了该技术修复重金属污染的机理。根据不同的应用场景选择适配的载体和微生物可以达到事半功倍的效果。本综述汇总了固定化微生物技术在近五年内的研究发展现状,研究表明该技术可以有效修复重金属污染土壤,新型载体和新型微生物可以满足多种应用需求,还可以与植物修复技术联用以达到更加绿色低碳的修复效果。考虑到该技术未来的发展潜力,提出了固定化微生物技术的发展方向,旨在为固定化微生物技术修复重金属污染土壤的发展提供参考。

化学改性生物炭介导水中新污染物去除的研究进展

新污染物是一类浓度相对较低但毒性很高的污染物,可以在生物体内富集,并通过食物链转移到人体,对环境生态和人体健康都构成很大威胁。此外,新污染物在环境中的危害具有潜在性、隐蔽性和持久性,因此选择适当的方法对新污染物进行风险管控具有重要的现实意义。在我国推行“双碳行动”的大背景下,人们对生物炭吸附去除新污染物产生了广泛的研究兴趣。然而,需要注意的是,原始生物炭在许多应用中存在局限性,例如吸附能力弱、选择性差、化学稳定性较低等。因此,有必要对生物炭进行改性,以提高其在水污染处理中的应用。目前,生物炭改性方法中,化学改性是最为广泛应用的一种方法。本文介绍了三种常见的化学改性方法,包括酸改性、碱改性以及金属盐/氧化物改性,并阐述它们提高生物炭物理化学性能的机制。此外,还分析了化学改性生物炭介导新污染物去除的增效机制,主要涉及吸附和高级氧化过程。总结了近五年来化学改性生物炭对药品及个人护理产品(PPCPs)、内分泌干扰物(EDCs)、全氟化合物(PFCs)和微塑料(MPs)等典型新污染物去除方面的研究进展。最后,本文提出了化学改性生物炭介导新污染物去除的未来探索方向,旨在为水中新污染物的绿色高效去除提供参考。

河流水环境污染风险模糊综合评价模型

综合考虑水环境污染的脆弱性和受污染水体对人体健康的危害性,建立了河流水环污染风险模糊综合评价模型.运用模糊语言,将脆弱性和危害性均分为6个等级,并根据F统计法和专家咨询法确定脆弱性和危害性的模糊隶属函数.由模糊综合评价得出河流水环境污染的风险水平.将该评价模型应用到湘江14个断面的水环境风险评价中,直观地表达各个断面污染风险水平,为湘江水资源管理和优先控制断面的选取提供新思路和新方法.

剩余污泥生物燃料电池输出功率密度的影响因素

对于以剩余污泥为燃料的微生物燃料电池(MFC),考察了可能影响输出功率密度的相关因素.结果表明,污泥体积对燃料电池以面积为单位的输出功率密度影响效果不明显.电池阳极面积越大,输出功率密度反而越小.采用NaCl为离子添加剂时,随着投加量的增加,输出功率密度相应增加,最大为173.40mW/m2;但采用K2HPO4为离子添加剂时,输出功率密度则先增加后降低,可能是磷浓度的增加影响了系统微生物的活性.泥水比1:2时,最大功率密度为163.35mW/m2,稀释比增加或减少,输出功率密度均相应降低.阴阳极距离从5cm缩小到0.5cm,输出功率密度从50.14mW/m2增加到84.02mW/m2,说明O2的扩散未对阳极厌氧微生物造成影响.采用最优条件时,输出功率密度为256.12mW/m2.

微生物絮凝剂MBFGA1的结构鉴定及絮凝机理研究

以对高岭土的絮凝率为指标对GA1发酵液中各组分的絮凝活性进行预分析,确定MBFGA1精产品为该絮凝剂的核心有效成分.通过丙酮沉淀法提取MBFGA1粗产品,经Sevage试剂纯化后得到MBFGA1精产品,采用全波长扫描、苯酚-硫酸法及考马斯亮蓝法鉴定精产品为多糖类物质,并经2次凝胶过滤层析分离获得MBFGA1-1和MBFGA1-2两组分;分别使用电镜(ESEM)、红外光谱(FTIR)、高效液相色谱(HPLC)以及气相色谱(GC)对MBFGA1、MBFGA1-1和MBFGA1-2进行检测分析.结果显示MBFGA1为线性长链状分子结构,多糖主链上单糖间的连接主要为α-型糖苷键,含有羟基,羧基,甲氧基等有利于絮凝的基团;高效液相色谱和气相色谱测定MBFGA1-1分子量为1.18 106D,单糖组成为0.3木糖:1甘露糖:1.09葡萄糖,另含有少量鼠李糖;MBFGA1-2分子量为3.08 103D,单糖组成为0.68鼠李糖:0.28木糖:1.82甘露糖:1半乳糖:3.73葡萄糖.根据分析结果推测絮凝机理主要为吸附架桥,其中MBFGA1的大分子量以及所含的极性基团使得絮凝剂长链结构分子能够充分伸展,较好地发挥吸附架桥作用.

MnOx/HZSM-5去除烟气中元素态汞的实验研究

采用浸渍法制备了一系列的MnO_x/HZSM-5,在实验烟气中研究了MnO_x/HZSM-5对Hg^0的去除行为,并运用比表面(BET)和X-射线衍射(XRD)技术对其进行了表征.结果表明,在6%O_2条件下HZSM-5本身具有良好的去除Hg^0的性能,改性后的分子筛对Hg^0吸附和氧化的能力得到改善,且MnO_x负载量在10%时效果最佳;适当升高反应温度能增强脱汞效率,300℃为最佳反应温度;烟气中O_2能促进汞的氧化,而NO和SO_2与汞竞争MnO_x/HZSM-5上的活性位,对Hg^0的氧化有一定的抑制作用.此外,研究还发现,在MnO_x/HZSM-5吸附剂上Hg^0主要是经氧化形成HgO,其脱汞机理在一定程度上符合Mars-Maessen机理.

生物浸取电解锰渣中锰的研究

为了评价生物法浸取电解锰渣中锰的可行性,利用锰渣土壤中筛选出的2种锰抗性强的微生物Serratiasp.和Fusariumsp.浸取电解锰渣中的锰,并采用优化的BCR(European Commun ity Bureau of Reference)连续萃取方案对浸取前后的金属锰进行形态分析,研究其浸出率和浸取前后锰的形态变化特征。同时考察了3种萃取剂EDTA、HNO3和CaC l2对锰的萃取效率及萃取后金属锰的形态变化。研究结果表明,Serratiasp.和Fusariumsp.对锰都表现出一定的浸取能力,Fu-sariumsp.的浸取能力尤为显著,3 d后锰浸出率达到56.5%,为锰污染的微生物治理和资源化利用提供科学依据。3种萃取剂对锰的浸取效果为EDTA>HNO3>CaC l2,平均萃取效率依次为50.0%、28.8%和21.2%。浸取前后,酸溶解态锰所占比例变化较显著,说明酸溶解态锰是比较容易浸取的形态。

pH值对SBR单级好氧生物除磷的影响

在2个序批式反应器(R1、R2)中,以合成废水为对象,研究了不同pH值(R1:pH8±0.2;R2:pH7±0.2)对单级好氧生物除磷的影响;并通过比较周期中主要储能物质的变化,探讨了产生不同除磷效果的原因.结果表明,R1与R2均具有较高除磷性能,R1与R2中的平均去除率分别为94.9%,83.5%,pH值对SBR单级好氧生物除磷有一定的影响.导致R1具有较高除磷性能的原因是其对聚磷的依赖程度更大.好氧段R1糖原积累量低于R2(R1为1.42mmol/g,R2为1.55mmol/g),但降解量却高于R2(分别为1.41,1.19mmol/g);静置期,R1中糖原无明显变化,R2中则观察到明显的糖原降解.R1与R2均有明显的释磷现象,R1释磷量高于R2(释磷量分别为9.65,7.33mg/L).整个周期中,R1中PHA无明显变化,而R2中则在好氧段有少量减少,静置期有少量上升.

单级好氧生物除磷工艺处理生活污水

采用SBR单级好氧生物除磷工艺处理生活污水,检验该工艺处理实际污水的可行性和稳定性,并与传统厌氧/好氧工艺进行比较.结果表明,当进水磷浓度为2~10mg/L时,SBR单级好氧生物除磷工艺能高效去除污水中的磷,经过长期运行去除效果稳定,去除率保持在90%以上,最高可达98.6%.该工艺对污水中的氨氮、TN、COD等污染物也具有良好的去除效果,平均去除率分别在92%、87%、90%以上,并可实现同步脱氮除磷.SBR单级好氧生物除磷工艺无厌氧段实现强化生物除磷,与传统厌氧/好氧工艺相比,除磷能力相当,但运行成本较低,经济性优势明显.

固定化微生物技术及其处理废水机制的研究进展

固定化微生物技术利用物理或化学手段将具有特定生理功能的游离微生物固定于载体材料内部或表面,并加以有效利用。该技术具有微生物活性高、单位空间微生物密度高、耐受性好、抗冲击负荷能力强、处理效率高等优点,目前已被广泛应用于废水处理。综述了固定化载体、固定化方法、固定化装置,阐述了固定化微生物技术对废水中重金属、有机污染物及氨氮的去除机制,并展望了固定化微生物技术的发展趋势,为固定化微生物技术在废水领域的普遍应用提供了指导。

基于动态聚类分析的水环境健康风险综合评价

考虑各水期的浓度差异,提出浓度参数综合评判的概念,建立了基于浓度参数综合评判的水环境健康风险评价模型.运用动态聚类分析法将评价结果进行归类,得出风险管理的优先控制等级.将该方法应用于2007年湘江18个断面的健康风险评价研究中.结果表明:各监测断面中砷、六价铬和镉3种污染因子的健康危害较大,其中砷的健康危害最大;采用动态聚类分析将风险评价结果归为4类即:高风险、高-中风险、中风险和低风险.其中松柏下断面健康风险最高,达到3.79×10-4,属于高风险级别,应进行优先控制;黄茶岭属于高-中风险;归阳镇、熬洲、朱亭镇、枫溪、白石、霞湾、马家河、五星、易家湾、樟树港断面为中风险;另外6个断面为低风险.根据综合评判,大部分断面水质已受到不同程度的污染,须加强湘江水环境污染控制.

金属纳米材料的生物毒性效应研究进展

综述了金属纳米材料的生物毒性效应,重点介绍了影响金属纳米材料毒性效应的各种因素及其毒性效应产生的机理,并对金属纳米材料未来的研究发展方向作了展望,希望有助于促进关于纳米材料生态风险的科研工作,推动发展规范其使用的指导方针,减轻对人类健康及环境的不利影响.

CeCl_3/活性炭纤维去除模拟烟气中单质汞的实验研究

运用等量浸渍法制备了一系列CeCl3/ACF去除剂,研究了不同负载量、不同温度和不同烟气成分对其脱汞效果的影响,并采用BET和XRD等手段对去除剂的理化性质进行了表征.结果表明,负载CeCl3后显著改善了活性碳纤维的脱汞能力,在本实验条件下,CeCl3的最佳负载量为5%(质量分数);当反应温度低于140°C时,去除剂的脱汞效率随着温度的升高而升高,当反应温度超过140°C后,去除效率随温度的升高而下降;通过考察NO、SO2和水蒸气对ACF脱汞效果的影响发现,NO对单质汞脱除具有一定的促进作用,不同浓度的NO与单质汞的脱除效率之间存在正相关关系;SO2对单质汞的脱除具有抑制作用,且脱除效率随着SO2浓度的增加而下降;水蒸气对单质汞的脱除具有阻碍作用.

PASP、PAA与PBTCA阻垢性能的对比实验研究

采用静态阻垢法研究了聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)和2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)对碳酸钙和硫酸钙的阻垢性能,并用旋转挂片法研究了3种阻垢剂作用下湿法石灰脱硫浆液系统的结垢规律.研究发现:随着阻垢剂浓度的增加,3种阻垢剂都表现出溶限效应;相同实验条件下,3种阻垢剂对碳酸钙的静态阻垢性能表现为PBTCA>PAA>PASP;对中性和碱性环境,pH对阻垢剂阻硫酸钙垢的性能影响较小;随着温度的升高和反应时间的延长,3种阻垢剂阻硫酸钙的阻垢率先增大后减小;对湿法石灰脱硫浆液系统,3种阻垢剂作用下,单位面积挂片上的结垢量均是随着阻垢剂质量浓度的增大先增大后减小,在浓度达到30mg/L时,挂片上的结垢量都很小.

表面活性剂强化污泥生物淋滤Cu、Zn的研究

通过接种经Tween-80驯化培养的污泥混合硫杆菌,研究了不同浓度表面活性剂Tween-80对污泥生物淋滤过程中重金属Cu、Zn溶出效果的影响.同时探讨了Tween-80对混合硫杆菌氧化元素硫能力的影响.结果表明,投加0.5-8.0g/LTween-80能促进硫杆菌氧化元素硫,并随着投加量的增加,元素硫的氧化率提高.但是在污泥生物淋滤实验中,随着Tween-80投加量增加,这种促进作用先加强后被抑制.Tween-80最佳投加量为6.0g/L,这时元素硫的生物氧化率显著提高,污泥酸化加快,经过8d的淋滤,Cu和Zn的淋滤效果可达到最佳,溶出率分别为91.9%和90.4%,而对照组在第10d淋滤效果达到最佳,分别为80.1%和85.2%.但是当Tween-80浓度大于6.0g/L时,硫杆菌的生长和繁殖受到抑制,使生物淋滤反应速度减缓,去除效率较低.

类芬顿试剂液相氧化法脱硝的实验研究

以类芬顿试剂(H2O2/Fe3+/UV)液相氧化法脱硝,探讨了液相催化和类芬顿脱硝反应的机理及其关系.研究了H2O2浓度、[H2O2]/[Fe3+]、初始pH值、气体流量、紫外光和H2O2投加方式对NO去除率的影响.结果表明,脱硝效率随H2O2浓度增加而升高;H2O2浓度一定时,Fe3+浓度的增加有利于NO的脱除,[H2O2]/[Fe3+]=6时,脱硝效率最高;当初始pH值<3时,脱硝效率随pH值的升高而升高,当初始pH值>3时,pH值升高,脱硝效率下降,初始pH值为3时脱硝效果最好;NO去除率随气体流量的增加而下降;紫外光的照射能提高脱硝效率;分3次等量投加H2O2可以使脱硝效率维持在80%左右.

曝气生物滤池技术进展

曝气生物滤池(BAF)是一种集生物氧化、过滤、吸附于一体的新型生物膜污水处理技术。文章介绍了BAF的发展沿革,综述了BAF在填料、生物膜、有机物、SS、氨氮去除、脱氮除磷、有毒有害物质降解方面的最新进展,拓宽了BAF组合工艺的研究和应用范围,指出BAF作为一种深度处理工艺是非常适合于我国国情的水处理技术,尤其对我国今后中水回用、企业污水闭路循环以及"零排放"具有重要意义,应加大研发和开发力度,推广其应用。

生物表面活性剂用于逆胶束体系的构建及微水相条件优化

对生物表面活性剂应用于逆胶束体系构建及微水相的条件优化进行了研究.通过与化学表面活性剂(阳离子表面活性剂CTAB、阴离子表面活性剂AOT、非离子表面活性剂Tween-80)的对比可知,生物表面活性剂鼠李糖脂RL具有高增溶性、低使用量、微环境所需条件温和等优点.通过荧光法测得RL在异辛烷中的临界胶束浓度CMC为0.055mmol/L,相对于化学表面活性剂需要更少的量即可形成逆胶束.电导法测得其最佳含水率W为32.1,比其他逆胶束的最佳含水率大,表明其能够增溶更多的水,导致了RL构建的逆胶束粒径相对其他胶体的大,这也为酶解反应提供了足够的反应空间.本实验也通过紫外法测定了pH、离子强度对于逆胶束中漆酶活性的影响,RL体系的最佳pH为5.2、最佳KCl浓度为0.05mol/L,pH与离子强度分别是通过酸碱度、带电电荷与表面活性剂极性端相互作用来影响酶活.

土著微生物对尾矿中重金属的淋滤研究

生物淋滤对尾矿的重金属污染处理的效果已经得到了广泛的认可.在对酸性尾矿中的土著氧化硫硫杆菌以及氧化亚铁硫杆菌进行分离以及加富培养的基础上,分别运用单一菌种以及混合菌种对尾矿样本进行淋滤处理.通过12 d的淋滤实验,实验室结果表明,分离出的氧化亚铁硫杆菌以及氧化硫硫杆菌等土著微生物具有较高的利用价值.同时实验表明,在采用适当菌种的前提下,尾矿中重金属的溶解率都得到了不同程度的提高:土著氧化亚铁硫杆菌对Zn的淋滤效果最好,达到了98.12%;对于Cu的淋滤,土著氧化亚铁硫杆菌与土著氧化硫硫杆菌的混合菌种的效果最好,达到88.75%.