青岛市农田土壤残膜污染现状及其治理对策

地膜覆盖技术应用带动了我国农业生产力的显著提高和生产方式的改变,对保障我国农产品安全供给做出了重大贡献,但随着地膜应用量和使用年限的不断增加,大量残留地膜造成的"白色污染"严重影响了农业生产的进行,对农业环境的安全与健康也构成了巨大的威胁。本文在青岛市5个农业主产区选择了27个代表性作物种植片区,对常年覆膜农田土壤地膜残留现状进行了调查。结果表明:青岛市农田土壤中地膜残留量在10.7~69.3 kg·hm^(-2)之间,平均残留量为32.3±15.7 kg·hm^(-2),中位值27.3 kg·hm^(-2),其中有7个作物种植片区的残膜量均值超过40 kg·hm^(-2),最高残留量均值达到69.3 kg·hm^(-2),具有一定的残膜污染作物损害风险。青岛市农田土壤中地膜残留量与种植模式、覆膜年限之间没有明显相关性,而与当季残膜回收率有关。农田土壤中残膜大小以大于100 cm2的最多,且90%以上残膜分布在0~20 cm耕作层。为控制农田土壤地膜残留污染,提出3点建议:一是建立和完善地膜残留污染综合治理机制;二是强化超薄型聚乙烯(PE)地膜的质量提升与达标地膜的应用;三是积极研发推广生物可降解地膜,从源头解决PE地膜残留污染问题。

青岛某小区景观湖水水质年变化规律研究

为了获得青岛某住宅小区内景观湖水质全年变化规律,并确定最佳换水时间,采用国标法及行业标准法检测该小区景观湖及其水源的全年水质变化。结果表明:景观湖水各水质指标全年波动明显,均受季节和降水情况影响,在降水丰沛的8-10月份水质较好;除p H全年符合景观水质标准外,其余指标均有月份超标;除COD浓度较高外,其余指标9-11月均较低,水质较好;水源白沙河的水质多在降水丰沛的9、10月份水质较好,综合看来,9-10月份为每年的最佳换水时间。

超滤+纳滤回收甘薯淀粉加工废水中多糖的中试研究

为了探究超滤(UF)+纳滤(NF)组合工艺回收甘薯淀粉加工废水中多糖的技术可行性,通过UF+NF双膜法中试实验,研究了操作压力、进水流量、运行时间对NF膜分离效果的影响,采用正交实验优化了NF膜清洗参数。结果表明:当操作压力为0.2 MPa、进水流量为550 L/h时,UF(60 ku)对蛋白截留率为94.1%。NF最佳运行条件为操作压力0.3 MPa、进水流量450 L/h,运行时间3 h,透过液多糖浓度低于4.8 mg/L,多糖、化学需氧量(COD)截留率分别为98%、85.2%。清洗剂种类、清洗剂浓度、清洗时间对NF膜清洗效果影响显著(p<0.01),而清洗温度对NF膜清洗效果影响不显著(p>0.05),影响程度大小顺序为清洗时间>清洗剂种类>清洗剂浓度>清洗温度;最优清洗参数时(温度30℃、清洗时间15 min、碱性蛋白酶浓度0.06%),NF膜通量恢复率为92.1%。

生物滤池去除恶臭气体工艺填料优选研究

生物滤池是生活垃圾处理厂处理恶臭气体的主要方式,影响生物滤池性能好坏的重要因素之一就是填料的种类.选用生活垃圾发酵后的堆肥产品作为生物滤池除臭填料,可在一定程度上实现资源循环利用.针对生活垃圾厂产生的甲苯、甲硫醇、氨气、硫化氢4种恶臭气体,通过柱试验模拟,采用二次发酵7 d、20 d及成品肥3种不同腐熟阶段的垃圾发酵产物作为生物滤池填料,考察其对恶臭气体的去除效果和除臭前后其理化性质的变化,并对成品肥填料微生物群落演替进行研究.结果表明:不同填料对氨气、硫化氢、甲苯、甲硫醇的平均去除率均在95%以上,成品堆肥填料对恶臭气体的去除率及其微生物种类丰度均最高.运行前期和后期成品肥细菌群落的同源系数较大,已形成以丝状菌属(Kineothrix)、芽孢杆菌属(Bacillus)、魏斯氏属(Weissella)等具有除臭功能的菌属为优势物种的稳定微生物群落.综上,比较不同填料的恶臭气体去除率、理化性质、微生物群落变化发现,成品肥填料对恶臭气体处理效果最好、理化性质稳定,并含有除臭功能微生物,可优选为生活垃圾处理厂除臭生物滤池填料.

牛粪配施生物质炭的土壤碳净变化率和腐殖物质组成研究

牛粪是农业生产中常用的有机肥,牛粪配施生物质炭是否会提高有机物料在土壤中的碳净变化率是高效利用有机物料重要问题。通过1年田间试验施用常量(M1)和倍量(M2)牛粪、常量(CBM1)和倍量(CBM2)牛粪配施生物质炭对比了短期腐殖物质碳净变化率差异和结构特征。结果表明,与单施牛粪(M1和M2)相比,牛粪配施生物质炭(CBM2)土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素的含量增至1.36g·kg^(–1)、2.50g·kg^(–1)和5.03g·kg^(–1);土壤胡敏酸和富里酸碳净变化率分别提高1.18%和3.67%。与施用牛粪相比,牛粪配施生物质炭胡敏酸、富里酸和胡敏素脂族碳和多糖相对含量增加;CBM2处理胡敏酸和胡敏素芳香碳相对含量增加,CBM1处理富里酸芳香碳相对含量增加。表明牛粪配施生物质炭在土壤固碳效果上优于单施牛粪,可形成更多的腐殖物质,提高胡敏酸和富里酸的碳净变化率;同时也有利于腐殖物质脂族碳和多糖相对含量的增加,而生物质炭用量不变的情况下,配施更多的牛粪可增加胡敏酸和胡敏素芳香碳相对含量。施用牛粪或牛粪配施低量生物质炭可使Hu和FA的缩合度增加,氧化度降低,而HA则相反。

氧化老化玉米秸秆生物炭吸附镉机理研究

为研究玉米秸秆生物炭在经过模拟自然界老化后对Cd^(2+)的吸附响应,本文利用H_(2)O_(2)对玉米秸秆生物炭进行氧化老化1、2、3次,利用元素分析仪、扫描电镜、红外光谱及碳谱等分析方法,分析老化前后生物炭对Cd^(2+)的吸附及响应机理。结果表明:玉米秸秆生物炭氧化老化过程中形成硅酸盐沉淀;经过H_(2)O_(2)老化后H/C、O/C和(O+N)/C的原子比逐渐升高,使得生物炭含氧官能团上升、芳香性减弱、极性增强;老化1次(OYM1)、2次(OYM2)、3次(OYM3)后玉米秸秆生物炭碱性元素逐步被释放,碱性元素较未氧化玉米秸秆生物炭(YM)分别降低了48.23%、95.04%、95.74%;不同处理生物炭对Cd^(2+)的最大吸附量表现为:YM(12.42 mg·g^(-1))>OYM1(5.98 mg·g^(-1))>OYM3(3.88 mg·g^(-1))>OYM2(3.61 mg·g^(-1)),说明老化作用抑制了其对Cd^(2+)的吸附。在玉米秸秆生物炭长期利用过程中,生物炭的老化促进无机组分发挥作用,吸附性能减弱,在进行土壤及水污染修复时应合理使用。

CABR+SBR组合工艺处理大蒜生产废水的研究

采用填料式厌氧折流板反应器(CABR)+序批式活性污泥法(SBR)组合工艺处理大蒜废水,重点研究组合工艺的启动过程及对COD、总氮、总磷的去除效果。结果表明:采用低负荷启动方式,启动过程中逐渐提高负荷,CABR+SBR组合工艺启动迅速,污泥培养时间较短。CABR经40 d培养,进水COD为3 000 mg/L时去除率稳定在87%以上;SBR经15 d培养,进水COD为350 mg/L时去除率稳定在85%以上。系统稳定后,进水COD约为6 000 mg/L时,组合工艺出水的COD、总氮、总磷分别为83.12、11.30、1.28 mg/L,总去除率分别为98.58%、84.68%、82.48%,出水符合城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918—2002)的二级排放标准。

Fenton和类Fenton技术处理水中盐酸四环素试验研究

为了对比研究Fenton和EDTA-Fe~(3+)、 Fe~(3+)、 Fe~(6+)类Fenton试剂对盐酸四环素的氧化效果,考察了pH值、反应时间、 H_2O_2与铁离子的物质的量比、试剂投加量对盐酸四环素处理效果的影响。结果表明,pH值对EDTA-Fe~(3+)类Fenton氧化效果影响较小,Fenton、 Fe~(3+)和Fe~(6+)类Fenton技术最适pH值范围分别为3~5、 4~7和4。Fenton反应速度最快,20 min基本稳定,其次是EDTA-Fe~(3+)类Fenton反应,Fe~(6+)类Fenton反应速度最慢。Fenton、Fe~(3+)和Fe~(6+)类Fenton反应中H_2O_2与铁离子的最佳物质的量比为10∶1, EDTA-Fe~(3+)类Fenton反应中H_2O_2与铁离子的最佳物质的量比为13∶1。在最优试验条件下,盐酸四环素的降解效率依次为:Fenton> Fe~(3+)类Fenton> EDTA-Fe~(3+)类Fenton> Fe~(6+)类Fenton;4种反应试剂对COD_(Cr)的去除效率均不高,处理效果最好的是Fe~(3+)类Fenton试剂,COD_(Cr)去除率为21.4%,而EDTA-Fe~(3+)类Fenton处理后COD_(Cr)浓度高于进水。紫外-可见吸收光谱表明盐酸四环素在4种反应体系中均迅速下降,有小分子产物生成。4种试剂处理后出水色度均较高,后续需要脱色处理。

羧甲基壳聚糖对三种染料废水脱色效果研究

为了探究羧甲基壳聚糖(CMC)对活性艳红X-3B、直接湖蓝5B、酸性橙Ⅱ三种常用染料废水的脱色效果,重点研究了pH值、CMC投加浓度、温度、搅拌时间以及沉降时间对单一染料废水处理效果的影响,分析了脱色效果的影响因素并优化了脱色工艺参数。结果表明,CMC对三种染料废水的脱色效果显著,最佳脱色条件为:pH 2~4,投加量150~250 mg/L,温度25℃,搅拌时间30 min,沉降时间60~90 min。最佳脱色条件下三种染料废水脱色率分别为86%、98%、80%。

TiO2光催化降解去除土壤中荧蒽研究

针对典型多环芳烃污染土壤,文章以荧蒽为目标污染物,选择TiO2作为催化剂在紫外光照射下降解去除土壤中荧蒽,考察了降解时间、催化剂用量、搅拌次数以及土壤水分含量因素对降解率的影响,研究了腐殖酸和H2O2对荧蒽光催化降解率的影响,采用活性基团捕获实验探究了土壤中荧蒽的降解机理。结果表明:降解率随降解时间的增长而提高,其中P25用量为5%、降解时间为48 h时,降解率为24.11%;P25用量增加为20%,光照48 h后的降解率为42.89%;土壤搅拌可提高荧蒽降解效率,搅拌次数为5次时降解率为51.72%,与未搅拌相比提高了8.83%;加入10%的水分后,荧蒽降解率提高到56.90%。腐殖酸抑制荧蒽的降解,加入腐殖酸后降解率降低10.94%。加入1.5 mL质量分数30%的H2O2后降解率提高18.26%。加入对苯醌后荧蒽的降解率显著降低,表明·O2-在荧蒽的降解过程中起主要作用。

有机物料对盐土腐殖物质组成和结构特征的影响

通过室内培养试验研究了秸秆、秸秆堆肥、秸秆生物质炭对黄河三角洲地区盐土腐殖物质组成和结构特征的影响。结果表明,秸秆、秸秆堆肥和秸秆生物质炭主要增加了胡敏素含量,由对照的5.48 g·kg–1分别增加至11.20 g·kg–1、16.66 g·kg–1和20.60 g·kg–1。秸秆堆肥和生物质炭配施胡敏酸含量增加至1.36 g·kg–1,秸秆处理的富里酸由培养30 d时的3.77 g·kg–1下降至3.32 g·kg–1。土壤胡敏素含量与土壤有机碳含量在培养30 d(R2=0.84,P<0.001,n=10)和180 d(R2=0.98,P<0.001,n=10)时均呈显著正相关关系。秸秆、秸秆堆肥、生物质炭均有利于富里酸脂族碳相对含量的增加。生物质炭有利于土壤胡敏酸芳香类物质的增加;而秸秆或秸秆堆肥进入土壤初期,尤其是秸秆堆肥更有利于胡敏酸中脂族和碳水化合物或多糖类物质的积累。总之,生物质炭主要增加了胡敏素含量,秸秆堆肥与生物质炭配施更有利于增加胡敏酸含量。秸秆在进入土壤初期增加了富里酸含量。生物质炭与秸秆或秸秆堆肥配施时,生物质炭所占比例对胡敏素含量、胡敏酸芳香类物质含量和富里酸脂族碳含量影响较大。

小麦玉米轮作条件下不同生物质炭对土壤腐殖物质的影响

生物质炭是有效的土壤固碳材料。通过1年的田间试验探究了小麦玉米轮作施用花生壳生物质炭和木材生物质炭后盐化潮土腐殖物质(HS)含量及化学结构的变化。试验设置不施肥(CK)、常规单施化肥(T1)、花生壳生物质炭(T2)、木材生物质炭(T3)4个处理。结果表明,与CK和T1处理相比,小麦季和玉米季生物质炭处理的土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量均显著提高了。与小麦季相比,玉米季T2和T3处理胡敏素(humin,Hu)含量分别增加了0.54 g·kg^(–1)和0.35 g·kg^(–1)。在玉米季,T2和T3处理的土壤胡敏酸(humic acid,HA)、富里酸(fulvic acid,FA)和Hu在红外光谱(2 920+2 850)cm^(–1)处吸收峰相对强度均比小麦季升高了。与小麦季相比,玉米季T2处理HA和FA在1 630 cm^(–1)处吸收峰相对面积分别降低了2.46%和5.77%。与T3处理相比,玉米季T2处理Hu在1 630 cm^(–1)处吸收峰相对面积增加了0.33%;本试验中所用花生壳生物质炭芳香性物质相对含量较高。随着时间延长,T2处理土壤Hu的缩合度增加了,氧化度降低了,而T3处理则相反。生物质炭有利于提高土壤HS含量,尤其是Hu的含量。施用生物质炭后土壤Hu的缩合度增加了,氧化度降低了。生物质炭可增加HS亚甲基和甲基相对含量。不同材料来源生物质炭本身的化学结构差异性影响了土壤HS化学结构。

土壤理化性质对高效液相色谱法检测农药效果的影响

选取性质不同的3种有机磷农药(毒死蜱、3,5,6-TCP、氧化乐果)和理化性质差别较大的6种土壤(滨海风沙土、惜福镇棕壤、梨园半固定风沙土、莱阳褐土、棘洪滩潮土和莱阳棕壤),进行土壤中农药加标回收试验,计算加标回收率和多次测定结果的相对标准偏差,研究土壤理化性质对高效液相色谱检测有机农药效果的影响。结果表明,土壤理化性质对农药检测准确度和精密度的影响与农药加标量有关,总体上当农药加标量较高时,影响不明显,当加标量较低时,影响较大。农药的性质不同,土壤理化性质对农药检测效果的影响不同,其中疏水性强的有机农药,有机质对其检测效果的影响较大,而水溶性强的农药,其检测效果受阳离子交换量(CEC)的影响较大;农药在土壤中的形态受p H值影响越大,其检出效果受p H值的影响也越大;全氮、全钾、全磷对农药加标回收率的影响无明显的规律。总之,土壤理化性质对高效液相色谱法检测农药效果有较大影响,影响强度与农药性质、加标量等因素有关。

高铁酸盐在线制备及应用的实验设计

设计了湿法在线制备高铁酸盐并应用于亚甲基蓝染料废水处理的特种废水处理课程实验。研究了废水p H、停留时间和高铁酸盐投加量对废水脱色效果的影响,从而获取高铁酸盐处理亚甲基蓝废水的最优运行参数。结果表明,最佳运行参数为：p H 2~3,停留时间30 min,高铁酸盐与亚甲基蓝总量的比例1 m L∶15 g。最佳运行条件下,高铁酸盐对浓度50 mg/L的亚甲基蓝废水的脱色率为87%。该实验对训练学生创新思维,提高学生分析问题、解决问题的能力发挥重要作用。

土壤酸碱性和有机质含量对邻苯二甲酸酯纵向迁移的影响

以4种优先控制邻苯二甲酸酯类(PAEs)为研究对象,设置土壤pH值为5.2、6.2、7.0、8.3、9.1,有机质含量为9.9、21.2、30.6、41.7、50.4g/kg,采用土柱淋滤模拟实验,土柱上层为PAEs污染土(3cm),下层为不含PAEs的清洁土(20cm),研究了土壤酸碱性和有机质含量对PAEs纵向迁移的影响。结果表明,土壤pH值为9.1时淋滤后污染和清洁土中4种PAEs总含量最低,总淋出率最高,可达98.0%;污染土中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的迁移不受土壤pH值影响,但邻苯二甲酸二辛酯(DOP)在强碱性土壤中更易迁移;清洁土中各PAEs均是在pH为6.2时的含量较高,其中DMP和DEP在土壤底层含量最高,但DBP和DOP在土壤上层含量最高。土壤有机质含量为9.9g/kg时4种PAEs总含量最低,淋出率最高,达82.4%;不同有机质条件下污染土中DMP、DEP和DBP的迁移没有差异,DOP在低有机质含量土壤中更易迁移;总体上有机质含量为30.6~50.4g/kg的清洁土柱DEP、DBP、DOP的含量更高,不易迁移。

海泡石施加深度对水稻吸收镉的影响

为探讨海泡石施加深度对镉(Cd)污染土壤钝化修复效果的影响,选取湖南湘潭酸性水稻土,采用根际箱培养的方式,研究海泡石施加深度对土壤中Cd生物有效性、植株Cd吸收和根际环境的影响特征。结果表明,与未添加海泡石的对照相比,海泡石在施加深度为20、10 cm和5 cm的处理下,根际与非根际各层土壤pH值分别提高了1.00~1.16、0.59~1.21个单位,根际与非根际各层土壤中Cd有效态含量分别降低了0.02%~3.40%和1.00%~7.80%,且海泡石施加深度为5 cm(T2)时根际与非根际层土壤Cd有效态含量降幅最大,分别为3.40%和7.80%;海泡石不同施加深度处理水稻各部位Cd含量均有下降,且在施加深度5 cm并隔离根系向未钝化土壤延伸处理(T4)降幅最大,与对照相比根部Cd含量下降显著(P<0.05),同时,海泡石在不同施加深度处理下水稻株高和产量均有提高,且与对照相比海泡石在T2和T4耕层深度处理下株高和产量显著提高(P<0.05)。可见,浅耕(耕层5 cm处理)施用海泡石降低土壤Cd生物有效性效果最好,且降低了水稻中Cd含量,显著提高了水稻产量。

不同火烧强度对森林土壤养分的影响

林火是森林生态系统中的重要干扰因子。本试验以山东省威海里口山林火迹地为研究对象,分析其不同火烧程度对表层土壤(0~10 cm)养分的影响。结果表明,与未过火林地相比,火烧迹地内土壤p H值升高,表现为重度火烧林地>轻度火烧林地>中度火烧林地;土壤有机质与速效钾含量显著降低,下降幅度表现为重度火烧林地>轻度火烧林地>中度火烧林地;碱解氮含量显著降低,下降幅度表现为轻度火烧林地>重度火烧林地>中度火烧林地;有效磷含量显著增加,增加幅度表现出重度火烧林地>中度火烧林地>轻度火烧林地。重度火烧后土壤养分含量降低,p H值升高,不利于土壤化学性质改善。

黑葡萄穗霉高环境适应性

为探究纤维素降解菌黑葡萄穗霉的环境适应机制,分别将该属菌株S05培养于不同pH、不同碳源培养基中,检测其生长及胞外糖苷水解酶表达情况,并利用糖苷水解酶活性电泳展示各主要酶组分的多样性及其催化性质.结果显示,黑葡萄穗霉S05生长pH范围较宽,在pH 4.5-9.5范围内均能生长,且更适于中性偏碱性环境;胞外主要糖苷水解酶组分最适pH多为pH 6.5-8.5,pH稳定性较强;该菌株具有精细的表达调控体系,能及时根据环境条件的变化调整酶组分的组成.综上表明黑葡萄穗霉S05的高环境适应性与其胞外糖苷水解酶组分的性质密切相关,对其酶组分的深入研究可为寻找工业所需中性及偏碱性纤维素酶的来源提供可能.

餐厨垃圾生物质炭制备及其吸附水中亚甲基蓝性能

以餐厨垃圾为原材料,通过高温热解法和共沉淀法制备了餐厨垃圾生物质炭(Natural kitchen waste biochar,NKB)和磁性餐厨垃圾生物质炭(Magnetic kitchen waste biochar,MKB),研究了热解温度、热解时间、吸附剂量、吸附时间和溶液pH值等条件对生物质炭吸附水中亚甲基蓝(MB)性能的影响。结果发现,在热解温度450℃、热解时间1 h条件下制备的NKB对MB吸附性能最好;在生物质炭投加量1.0 g·L^(-1)、吸附时间20 min、pH值为9的条件下,MKB对MB的去除率和吸附量分别为97.94%和9.2 mg·g^(-1),分别比NKB提高18.54个百分点和1.6 mg·g^(-1);经过多次再生后,MKB对MB的吸附去除率仍在90%以上;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。研究表明,餐厨垃圾生物质炭经过赋磁可提高对亚甲基蓝的吸附性能,碱性条件下吸附性能较好,且能多次循环再生。

氧化老化过程对生物炭吸附镉的影响及机制

为研究氧化老化过程对生物炭性质及其对镉(Cd^(2+))吸附能力的影响及机制,以过氧化氢(H2O2)化学氧化方法模拟稻壳生物炭在自然环境中的氧化老化过程,通过等温吸附试验研究氧化老化过程对生物炭吸附Cd^(2+)能力的影响,运用扫描电镜和能谱分析(SEM-EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和13C核磁共振技术探究氧化老化过程中生物炭对Cd^(2+)的吸附机制。结果表明:氧化老化过程中生物炭的元素组成和比表面积变化不明显,但含氧基团增多,芳香性增强。老化前后生物炭对Cd^(2+)的吸附均符合准二级动力学模型,但氧化老化过程抑制了稻壳生物炭对Cd^(2+)的吸附能力,在298 K时,Langmuir预测Cd^(2+)在生物炭上的最大吸附量分别为未老化生物炭(BC,21.48 mg·g^(-1))>氧化老化1次生物炭(OBC1,15.07 mg·g^(-1))>氧化老化2次生物炭(OBC2,7.56 mg·g^(-1))>氧化老化3次生物炭(OBC3,7.51 mg·g^(-1))。生物炭吸附Cd^(2+)的机理主要有表面络合作用、阳离子-π作用和离子交换作用,氧化老化后碱金属元素的变化抑制了表面吸附作用。