最新研究進展－農(nóng)林與環(huán)境科學(xué)專輯

最新研究進展－農(nóng)林與環(huán)境科學(xué)專輯

鋅離子對砷在磁性納米顆粒上吸附的依賴pH的影響

陳威 教授 南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

研究表明，鋅離子對砷在磁性納米顆粒上的吸附動力學(xué)和平衡都有影響。在pH8.0條件下，當(dāng)溶液中存在少量鋅離子時，砷酸和亞砷酸在磁性納米顆粒上的吸附都有顯著地提高。當(dāng)在添加磁性納米顆粒之前加入至少3mg/L鋅離子到砷溶液中，磁性納米顆粒對砷酸移除百分率從66%上升至99%，亞砷酸移除百分率從80%上升至95%。在鋅離子存在的情況下，吸收速率也顯著升高。在pH4.5至6.0之間觀測不到鋅離子、氧化鋅及鋅磁性納米作用的強化吸收的作用。由于鋅離子吸附而減少了磁性納米顆粒表面的負電荷可能不是鋅離子提高砷吸收的原因。鈣離子和銀離子等其他陽離子不能強化砷吸收。我們測試了幾種可能提高砷吸收的機制。鋅-砷-磁性納米顆粒形成的三元表面絡(luò)合物可能是觀測到的鋅離子增強效應(yīng)的作用機制。鋅離子促進吸收提供了一種超過傳統(tǒng)處理方法的增強磁性納米顆粒移除砷的新途徑。

——摘自《WATER RESEARCH》

新型顫蚓反應(yīng)器中同步脫氮反硝化作用最小化污泥減量過程中養(yǎng)分釋放

田禹 教授 哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系

由水生蠕蟲引發(fā)的養(yǎng)分釋放被認為是污泥減量化處理的主要不利因素。我們提出了一種帶有新型穿孔板結(jié)構(gòu)、混合氣升系統(tǒng)和循環(huán)操作的靜態(tài)序批次蠕蟲反應(yīng)器（Static Sequence Batch Worm Reactor, SSBWR）。由于SSBWR運行過程中在每個載體上層疊的污泥片層包含好氧和微好氧環(huán)境，所以可以脫氮和反硝化交替進行，這為明顯污泥減量和養(yǎng)分移除提供了合適的條件。研究結(jié)果顯示，硝酸態(tài)氮濃度、亞硝酸態(tài)氮濃度和氨態(tài)氮釋放量可以分別減少67.5%、98.5%和63.0%。研究證明由污泥攝食釋放的溶解化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demands, CODs）為反硝化作用提供了碳源，從而產(chǎn)生了碳釋放控制和實質(zhì)性成本降低的效果。我們給出了層疊污泥層的原理圖和脫氮反硝化循環(huán)的物料平衡，這為SSBWR中蠕蟲攝食過程中營養(yǎng)物質(zhì)運輸提供了更深一層的解釋。實驗表明，含有3000mg TSS/L、30mg/L CODs和40mg/L硝酸態(tài)氮的混合污泥經(jīng)過48小時攝食，硝酸態(tài)氮和亞硝酸態(tài)氮濃度接近于零，污泥濃度、氨態(tài)氮和CODs釋放量分別減少33.6%、63.0%和72.5%。

——摘自《WATER RESEARCH》

空氣流速和翻堆頻率對脫水污泥生物干燥的影響

何品晶 教授 同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

污泥生物干燥是一種利用有機物耗氧降解產(chǎn)生能量烘干污泥的方法，生物質(zhì)能量利用的新途徑。我們研究旨在分析空氣流速和翻堆頻率對水份移除和生物質(zhì)能再利用的交互影響。研究結(jié)果表明，較高空氣流速（0.0909m3·h-1·kg-1）比較低時（0.0455m3·h-1·kg-1）產(chǎn)生更低的溫度，每隔兩天和四天翻堆一次分別降低17.0%和13.7%。當(dāng)采用高空氣流速和低翻堆次數(shù)時，溫度積累的情況與低空氣流速和高翻堆次數(shù)的結(jié)果相似。雙倍空氣流速可以將總水份移除率提高2.86%（初始水份含量19.5g·kg-1）和11.5%（初始水份含量75.0g·kg-1），翻堆頻率分別為兩天或四天，這表明高空氣流量對水份移除沒有顯著地促進作用，尤其是在高翻堆頻率下。總熱能消耗量（34,400～45,400kJ）的60.6～72.6%被用于水份蒸發(fā)。高空氣流量可以提高揮發(fā)性固體降解，因此在兩天和四天翻堆頻率下分別提高1.95%（800kJ）和8.96%（3200kJ）的熱量產(chǎn)量。在高空氣流量下，加熱通入空氣造成的熱量損耗和用于蒸發(fā)的熱量的利用效率要高于低空氣流量。高翻堆頻率下，加熱材料和翻堆造成的熱量耗損要高于低翻堆頻率。

——摘自《WATER RESEARCH》

外界條件下偶氮染料的催化降解

吳進明 教授 浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)系

我們利用溶液燃燒法合成純相片層鈣鈦礦La4Ni3O10粉末。研究發(fā)現(xiàn)，在L a4N i3O10粉末存在的條件下，水相偶氮染料在外界條件下可以被高效催化降解。該催化反應(yīng)即不需要光也不需要添加其它試劑。磁力攪拌可以顯著加速染料降解過程。一系列化學(xué)和電化學(xué)實驗表明染料降解是通過電子從染料分子到催化劑再到溶解氧等電子受體的轉(zhuǎn)移而實現(xiàn)的。上述催化降解方法不需要額外添加試劑或外部能量輸入，這提供了一條低成本處理偶氮染料廢水的新途徑。

——摘自《ENVIRON. SCI. TECHNOL.》

連續(xù)可見光驅(qū)動的光催化和漆酶催化的五氯苯酚和2,4-二氯苯酚降解

沈珍瑤 教授 北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院

氯酚可以被可見光驅(qū)動的光催化或漆酶催化降解。然而，研究顯示著兩種方法單獨使用的效果都不理性。我們觀測到漆酶催化五氯苯酚降解和光催化的2,4-二氯苯酚降解的速率都很低。為了徹底清除氯苯，我們建立了一個連續(xù)光-漆酶催化系統(tǒng)用以在最適pH值的水中降解五氯苯酚和2,4-二氯苯酚混合物。研究結(jié)果顯示，光催化先于漆酶催化比漆酶先于光催化的效果要好，清除氯酚更徹底，產(chǎn)生較少毒性物質(zhì)。已鑒定的中間產(chǎn)物包括己二酸、己二醇、乙二醇、丙二醇、醌醇和鄰苯二甲酸。基于產(chǎn)物鑒定，我們提出了連續(xù)降解工藝的機制，包括醌氧化交叉反應(yīng)、還原性脫氯作用、非酶聚合等。基于反應(yīng)優(yōu)化，我們設(shè)計了一個直流式反應(yīng)器用于連續(xù)處理含有五氯苯酚和2,4-二氯苯酚的模擬廢水。經(jīng)過128小時的處理，84.4～99.5%氯苯被清除。

——摘自《ENVIRON. SCI. TECHNOL.》

蚯蚓增強冬甘藍型油菜生長和氮攝取

張春雷 研究員 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所

我們在大田中研究了冬季前蚯蚓活動對冬甘藍型油菜生長的影響及其機制。我們分別分析引入蚯蚓和未引入蚯蚓地塊作物干重和氮含量，并在實驗開始后4、6和8周分三次測量了0～5、5～10和10～15cm深土層礦質(zhì)態(tài)氮的濃度。結(jié)果顯示，蚯蚓活動顯著增加了作物干重和氮含量，在冬季前蚯蚓活動增強了冬甘藍型油菜生長和氮攝取，這可能是由于蚯蚓活動提高了土壤中礦物態(tài)氮的濃度，改變了硝酸態(tài)氮和氨態(tài)氮的濃度比例，增加了作物根活性和葉硝酸還原酶活性。

——摘自《AGRIC. ECOSYST. ENVIRON.》

中國東北玉米田和退化草原總原始有機物產(chǎn)量的模擬

延曉冬 研究員 中國科學(xué)院大氣物理研究所

從獨立CO2渦流流量位點測得的數(shù)據(jù)為總原始有機物產(chǎn)量的季節(jié)性動態(tài)變化提供了有價值的信息。我們估算了2004至2006年中國東北部通榆縣半干旱地區(qū)玉米田和退化草原上總原始有機物產(chǎn)量的季節(jié)變化。植被指數(shù)（EVI、NDVI和LSWI）的生物物理學(xué)特性來源于中分辨率成像光譜儀，我們求出了他們與總原始有機物產(chǎn)量的關(guān)系。在光合作用相位和數(shù)量方面，植被指數(shù)和CO2通量數(shù)據(jù)間的數(shù)量關(guān)系清晰地反映出增強型EVI與NDVI的比較關(guān)系。在玉米田和退化草場上，模擬總原始有機物產(chǎn)量和由CO2通量數(shù)據(jù)計算得到的總原始有機物產(chǎn)量的比較表現(xiàn)出很好的一致性。研究強調(diào)了與總原始有機物產(chǎn)量相關(guān)的改進型植被指數(shù)的生物物理學(xué)性能的重要性，并證明衛(wèi)星VPM模型在比例放大半干旱系統(tǒng)玉米田和草場總原始有機物產(chǎn)量中具有潛在的應(yīng)用價值。

——摘自《AGRIC. FOR. METEOROL.》

中國太湖平原生物質(zhì)炭對水稻田甲烷和一氧化二氮釋放及產(chǎn)量的影響

潘根興 教授 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院

我們在中國太湖平原使用和未使用氮肥的水稻田中進行了每公頃施用0、10、40噸生物質(zhì)炭對水稻產(chǎn)量及甲烷和一氧化二氮釋放影響的田間實驗。每公頃施用10、40噸生物質(zhì)炭在未使用肥料的地塊中可分別增產(chǎn)水稻12%和14%，在使用肥料的地塊中可增產(chǎn)8.8%和12.1%。與未處理相比，每公頃施用40噸生物質(zhì)炭可使未使用氮肥的地塊甲烷釋放量上升34%，使用氮肥地塊上升41%。但一氧化二氮釋放量分別顯著減少40～51%和21～28%。研究結(jié)果表明，生物質(zhì)炭可以顯著增加水稻產(chǎn)量并減少一氧化二氮的釋放，但會增加甲烷的釋放。

——摘自《AGRIC. ECOSYST. ENVIRON.》