最新研究进展－农林与环境科学专辑

最新研究进展－农林与环境科学专辑

锌离子对砷在磁性纳米颗粒上吸附的依赖pH的影响

陈威 教授 南开大学环境科学与工程学院

研究表明，锌离子对砷在磁性纳米颗粒上的吸附动力学和平衡都有影响。在pH8.0条件下，当溶液中存在少量锌离子时，砷酸和亚砷酸在磁性纳米颗粒上的吸附都有显著地提高。当在添加磁性纳米颗粒之前加入至少3mg/L锌离子到砷溶液中，磁性纳米颗粒对砷酸移除百分率从66%上升至99%，亚砷酸移除百分率从80%上升至95%。在锌离子存在的情况下，吸收速率也显著升高。在pH4.5至6.0之间观测不到锌离子、氧化锌及锌磁性纳米作用的强化吸收的作用。由于锌离子吸附而减少了磁性纳米颗粒表面的负电荷可能不是锌离子提高砷吸收的原因。钙离子和银离子等其他阳离子不能强化砷吸收。我们测试了几种可能提高砷吸收的机制。锌-砷-磁性纳米颗粒形成的三元表面络合物可能是观测到的锌离子增强效应的作用机制。锌离子促进吸收提供了一种超过传统处理方法的增强磁性纳米颗粒移除砷的新途径。

——摘自《WATER RESEARCH》

新型颤蚓反应器中同步脱氮反硝化作用最小化污泥减量过程中养分释放

田禹 教授 哈尔滨工业大学环境科学与工程系

由水生蠕虫引发的养分释放被认为是污泥减量化处理的主要不利因素。我们提出了一种带有新型穿孔板结构、混合气升系统和循环操作的静态序批次蠕虫反应器（Static Sequence Batch Worm Reactor, SSBWR）。由于SSBWR运行过程中在每个载体上层叠的污泥片层包含好氧和微好氧环境，所以可以脱氮和反硝化交替进行，这为明显污泥减量和养分移除提供了合适的条件。研究结果显示，硝酸态氮浓度、亚硝酸态氮浓度和氨态氮释放量可以分别减少67.5%、98.5%和63.0%。研究证明由污泥摄食释放的溶解化学需氧量（Chemical Oxygen Demands, CODs）为反硝化作用提供了碳源，从而产生了碳释放控制和实质性成本降低的效果。我们给出了层叠污泥层的原理图和脱氮反硝化循环的物料平衡，这为SSBWR中蠕虫摄食过程中营养物质运输提供了更深一层的解释。实验表明，含有3000mg TSS/L、30mg/L CODs和40mg/L硝酸态氮的混合污泥经过48小时摄食，硝酸态氮和亚硝酸态氮浓度接近于零，污泥浓度、氨态氮和CODs释放量分别减少33.6%、63.0%和72.5%。

——摘自《WATER RESEARCH》

空气流速和翻堆频率对脱水污泥生物干燥的影响

何品晶 教授 同济大学环境科学与工程学院

污泥生物干燥是一种利用有机物耗氧降解产生能量烘干污泥的方法，生物质能量利用的新途径。我们研究旨在分析空气流速和翻堆频率对水份移除和生物质能再利用的交互影响。研究结果表明，较高空气流速（0.0909m3·h-1·kg-1）比较低时（0.0455m3·h-1·kg-1）产生更低的温度，每隔两天和四天翻堆一次分别降低17.0%和13.7%。当采用高空气流速和低翻堆次数时，温度积累的情况与低空气流速和高翻堆次数的结果相似。双倍空气流速可以将总水份移除率提高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），翻堆频率分别为两天或四天，这表明高空气流量对水份移除没有显著地促进作用，尤其是在高翻堆频率下。总热能消耗量（34,400～45,400kJ）的60.6～72.6%被用于水份蒸发。高空气流量可以提高挥发性固体降解，因此在两天和四天翻堆频率下分别提高1.95%（800kJ）和8.96%（3200kJ）的热量产量。在高空气流量下，加热通入空气造成的热量损耗和用于蒸发的热量的利用效率要高于低空气流量。高翻堆频率下，加热材料和翻堆造成的热量耗损要高于低翻堆频率。

——摘自《WATER RESEARCH》

外界条件下偶氮染料的催化降解

吴进明 教授 浙江大学材料科学与工程学系

我们利用溶液燃烧法合成纯相片层钙钛矿La4Ni3O10粉末。研究发现，在L a4N i3O10粉末存在的条件下，水相偶氮染料在外界条件下可以被高效催化降解。该催化反应即不需要光也不需要添加其它试剂。磁力搅拌可以显著加速染料降解过程。一系列化学和电化学实验表明染料降解是通过电子从染料分子到催化剂再到溶解氧等电子受体的转移而实现的。上述催化降解方法不需要额外添加试剂或外部能量输入，这提供了一条低成本处理偶氮染料废水的新途径。

——摘自《ENVIRON. SCI. TECHNOL.》

连续可见光驱动的光催化和漆酶催化的五氯苯酚和2,4-二氯苯酚降解

沈珍瑶 教授 北京师范大学环境学院

氯酚可以被可见光驱动的光催化或漆酶催化降解。然而，研究显示着两种方法单独使用的效果都不理性。我们观测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。为了彻底清除氯苯，我们建立了一个连续光-漆酶催化系统用以在最适pH值的水中降解五氯苯酚和2,4-二氯苯酚混合物。研究结果显示，光催化先于漆酶催化比漆酶先于光催化的效果要好，清除氯酚更彻底，产生较少毒性物质。已鉴定的中间产物包括己二酸、己二醇、乙二醇、丙二醇、醌醇和邻苯二甲酸。基于产物鉴定，我们提出了连续降解工艺的机制，包括醌氧化交叉反应、还原性脱氯作用、非酶聚合等。基于反应优化，我们设计了一个直流式反应器用于连续处理含有五氯苯酚和2,4-二氯苯酚的模拟废水。经过128小时的处理，84.4～99.5%氯苯被清除。

——摘自《ENVIRON. SCI. TECHNOL.》

蚯蚓增强冬甘蓝型油菜生长和氮摄取

张春雷 研究员 中国农业科学院油料作物研究所

我们在大田中研究了冬季前蚯蚓活动对冬甘蓝型油菜生长的影响及其机制。我们分别分析引入蚯蚓和未引入蚯蚓地块作物干重和氮含量，并在实验开始后4、6和8周分三次测量了0～5、5～10和10～15cm深土层矿质态氮的浓度。结果显示，蚯蚓活动显著增加了作物干重和氮含量，在冬季前蚯蚓活动增强了冬甘蓝型油菜生长和氮摄取，这可能是由于蚯蚓活动提高了土壤中矿物态氮的浓度，改变了硝酸态氮和氨态氮的浓度比例，增加了作物根活性和叶硝酸还原酶活性。

——摘自《AGRIC. ECOSYST. ENVIRON.》

中国东北玉米田和退化草原总原始有机物产量的模拟

延晓冬 研究员 中国科学院大气物理研究所

从独立CO2涡流流量位点测得的数据为总原始有机物产量的季节性动态变化提供了有价值的信息。我们估算了2004至2006年中国东北部通榆县半干旱地区玉米田和退化草原上总原始有机物产量的季节变化。植被指数（EVI、NDVI和LSWI）的生物物理学特性来源于中分辨率成像光谱仪，我们求出了他们与总原始有机物产量的关系。在光合作用相位和数量方面，植被指数和CO2通量数据间的数量关系清晰地反映出增强型EVI与NDVI的比较关系。在玉米田和退化草场上，模拟总原始有机物产量和由CO2通量数据计算得到的总原始有机物产量的比较表现出很好的一致性。研究强调了与总原始有机物产量相关的改进型植被指数的生物物理学性能的重要性，并证明卫星VPM模型在比例放大半干旱系统玉米田和草场总原始有机物产量中具有潜在的应用价值。

——摘自《AGRIC. FOR. METEOROL.》

中国太湖平原生物质炭对水稻田甲烷和一氧化二氮释放及产量的影响

潘根兴 教授 南京农业大学资源与环境科学学院

我们在中国太湖平原使用和未使用氮肥的水稻田中进行了每公顷施用0、10、40吨生物质炭对水稻产量及甲烷和一氧化二氮释放影响的田间实验。每公顷施用10、40吨生物质炭在未使用肥料的地块中可分别增产水稻12%和14%，在使用肥料的地块中可增产8.8%和12.1%。与未处理相比，每公顷施用40吨生物质炭可使未使用氮肥的地块甲烷释放量上升34%，使用氮肥地块上升41%。但一氧化二氮释放量分别显著减少40～51%和21～28%。研究结果表明，生物质炭可以显著增加水稻产量并减少一氧化二氮的释放，但会增加甲烷的释放。

——摘自《AGRIC. ECOSYST. ENVIRON.》