响应曲面法优化电化学氧化处理染料废水工艺参数的研究

采用响应曲面分析中的Box-Behnken设计法,以电流密度、初始pH值、氯化钠浓度和反应时间为实验因素,以电化学氧化处理酸性粒子元青染料废水过程中的TOC去除率和能耗为响应值,通过响应曲面法结合优化期望函数得出电化学氧化最优效能的工艺参数。结果表明,分析得出的TOC去除率与反应能耗的多元二次回归模型均达到显著并有很好的相关性。电化学氧化最优工艺参数为电流密度55mA/cm~2,初始pH值为6,氯化钠浓度0.15mol/L,反应时间120min,在此条件下,TOC去除率为80.20%,能耗为19.85kWh/g(TOC),预测值与实际值之间的相对误差分别为2.2%与4.6%。表明此方法可用于优化电化学氧化处理染料废水工艺参数,为实际工程应用中制定高效节能的处理方案提供参考。     

掺硼金刚石膜电极降解水中全氟辛酸

采用掺硼金刚石膜电极(Boron-doped diamond,BDD)为阳极的电化学氧化法降解全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA);对比不同电解质体系中PFOA的脱氟效果,考察初始pH、流速、电流密度、初始浓度和电解质浓度对PFOA脱氟率的影响,估算体系能耗;以甲醇(MeOH)和叔丁醇(TBA)为淬灭剂进行自由基淬灭实验,分析PFOA的降解机理。结果表明:Na2SO4电解质体系中,PFOA具有良好的降解效果;酸性条件下(pH为3~4.2)PFOA脱氟效果较佳,中性条件下较差,脱氟效果随初始浓度的增加而降低,随电流密度的增大先提升后趋于稳定。初始pH为3、电流密度30 mA·cm^-2、流速32.5 mL·min^-1、初始浓度100 mg·L^-1、Na2SO4浓度0.05 mol·L^-1条件下,电解180 min,PFOA脱氟率达53.45%,能耗约为1.13 kWh·(g F)-1;硫酸盐体系产生的·OH、SO-4·两种自由基均能氧化降解PFOA。     

基于包埋法固定化漆酶的酶学性质及其催化氧化海水养殖废水中四环素的效能与途径

本研究以海藻酸钠、聚乙烯醇、明胶作为包埋材料,活性炭作为吸附剂,采用吸附-包埋法固定化漆酶,研究了游离漆酶和固定化漆酶的酶学性质,探讨了氧化还原介体类型及浓度、盐度对固定化漆酶降解四环素的影响,考察了四环素可能的降解途径。结果表明：与游离漆酶相比,固定化酶对pH和温度的变化表现出出色的适应能力,制备的固定化酶具有良好的热稳定性,60℃培养3 h后保留了其初始催化活性的76.31%,而游离漆酶仅保留不到20%的活性;4℃储存30 d固定化酶保留了51.41%的相对活性,表明固定化酶具有优异的储存稳定性。漆酶-SA系统在去除四环素(Tetracycline, TC)方面表现的更加优越,在3 mmol·L^-1丁香醛(Syringaldehyde, SA)存在的条件下,固定化漆酶对四环素的去除率为91.69%;盐度影响漆酶处理四环素的效果,但在30的盐度条件下,固定化酶能达到接近90%的TC去除率,满足水质净化的需要,漆酶催化氧化四环素的最佳pH为7。运用超高效液相色谱质谱联用仪,分析了降解产物,认为氧化、脱氢、脱甲基是漆酶氧化四环素的主要反应过程。     

南海西沙海域冬季海水重金属质量浓度水平及来源分析

为开展南海西沙海域海水重金属质量浓度水平测定及来源分析, 2021年12月采集了西沙海域6个站位的0～200m深度分层海水样品共24个。6个站位的温度、盐度、浊度、溶解氧、有色可溶性有机质和叶绿素的垂直剖面数据由盐温深测量系统现场测定。海水样品中的重金属质量浓度采用电感耦合等离子体–质谱仪进行测定,各站位Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As、Fe、Mn的质量浓度平均值范围分别为0.22～20.79μg·L^-1、未检出～0.25μg·L^-1、1.90～15.90μg·L^-1、0.13～0.17μg·L^-1、0.54～1.31μg·L^-1、0.29～0.33μg·L^-1、2.93～3.17μg·L^-1、0.39～1.23μg·L^-1、0.35～1.14μg·L^-1; Hg在各站位均未检出。仅有D2～D4站位的5m层海水中Cu或Zn浓度超过国家海水水质一类标准(GB 3097-1997),重金...     

电化学氧化法在循环水养殖系统中去除氨氮和亚硝酸盐效果研究

为研究电化学氧化法在循环水养殖系统中用于去除氨氮和亚硝酸盐的可行性,利用有效面积为20和32cm~2两种规格的钌铱电极研究了电流密度、极板间距和氨氮初始浓度对模拟养殖污水中氨氮和亚硝酸盐去除效果的影响。研究表明,当电流密度小于75mA/cm~2时,增加电流密度可以显著提升氨氮和亚硝酸盐的去除率。通过正交实验确定了实验条件下2组电极的最佳反应条件:电流密度62.5mA/cm~2、极板间距1cm、反应时间80s,氨氮初始浓度2.7mg/L。在上述实验条件下,当氨氮去除率达到90%以上时,大、小电极分别需要40和60s的反应时间;当亚硝酸盐去除率达到90%以上时,大、小电极分别需要40和80s的反应时间。在氨氮去除率达到90%时,小电极的平均反应速度为327.24mg/h,能耗为0.093kW·h/t;大电极的平均反应速度为503.82mg/h,能耗为0.114kW·h/t。     

高盐条件下pH对同步短程硝化反硝化脱氮性能及微生物群落的影响

本研究采用复合序批式生物膜反应器(HSBBR)处理高盐废水,考察了进水pH对反应器性能和微生物群落结构的影响。进水pH值由7.8降至6.0和5.0以及由5.0恢复到7.8,对污染物去除效能和稳定性影响较小,COD、NH⁺₄-N和总无机氮的平均去除率保持在96%、99%和91%以上。进水pH改变对NO^-₂-N积累产生明显影响,pH为7.8条件下周期内NO^-₂-N最大积累量为7.07～8.15 mg·L^-1,明显高于pH值为6.0和5.0时的值(4.81和2.23 mg·L^-1)。进水pH由5.0提升至7.8悬浮污泥和生物膜的微生物多样性均降低。进水pH为5.0时,反应器内相对丰度前三位的菌属为反硝化菌Defluviicoccus(14.7%～27.3%)和Candidatus＿Competibacter(22.7%～26.0%)及聚磷菌Candidatus＿Accumulibacter(11.8%～17.8%);p...     

纳米SnO2光催化剂的制备及其在养殖废水处理中的应用

以五水合四氯化锡为原料,采用化学沉淀法制备了纳米SnO₂光催化剂,采用电子显微镜和X光衍射仪对粉体的粒径、物象和形貌等进行了表征,对比分析了自制纳米SnO₂对于养殖废水中氨氮的光催化降解情况。研究结果表明催化剂投加量、废水中氨氮初始质量浓度、溶液pH值和H₂O₂质量浓度均是影响氨氮催化氧化去除效果的重要因素。通过正交实验确定了SnO₂光催化剂氧化的优化反应条件:SnO₂投加量为1.2 g/L,氨氮初始质量浓度为40 mg/L,pH值为8.0,H₂O₂质量浓度为1.0 g/L,催化时间为2 h时,去除率可达72%。     

复合潜流-潮汐流人工湿地基质对微污染水体的净化性能研究

为强化组合人工湿地对微污染水体的修复,构建了两级复合潜流-潮汐流组合人工湿地(IVCW-TFCW1)和一个单独运行的潮汐流人工湿地(TFCW2)。连续运行结果表明：在进水中,COD、NH₃-N、TN、TP的平均浓度分别为106.69、9.36、14.36和1.03 mg·L^-1的条件下,IVCW-TFCW1能够有效地净化微污染河水,其对COD、NH₃-N、TN、TP的平均去除率分别为93.79%、98.62%、77.24%、18.16%。其中,IVCW对COD、NH₃-N的去除率达到87.38%和97.29%,二级TFCW1在此基础上进一步净化,使其出水浓度降至6.60和0.13 mg·L^-1,达到了国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)Ⅰ类标准。通过对实验结果的比较,发现不同湿地单元对COD、NH₃-N、TN的净化效果均表现为：IVCW-TFCW1>IVCW>TFCW2;对于TP的净化效果：TFCW1>IVCW>IVCW...     

广东沿海红树林区水质变化特征与富营养状态评估

调查了广东红树林区水质的时空变化, 分别采集了红树林区表层水体水样旱季30个样点(2017年10月至2018年1月)和湿季20个样点(2018年7月至8月)进行分析。利用单一营养状态指数(TSI Chl a)评价红树林水质特征和营养状态, 评价标准: 050为富营养, >70为高营养。红树林区环境参数的时空变化为: 盐度(2.15‰~27.14‰)、pH (6.18~8.65)、电导率(10.87~90.52µs·cm^-1)、浊度(0.0975~21.61FTU)、硝酸盐(0~127.2mg·L^-1)、亚硝酸盐(0~12.0mg·L^-1)、磷酸盐(0~34.5mg·L^-1)、硅酸盐(1.22~2.88mg·L^-1)和叶绿素a (0.19~38.08mg·m^-3)。聚类分析表明, 丰水期横跨雷州半岛右侧至广东沿海东部的水质相对较好, 而左侧则处于中营养化状态。同时, 在枯水期, 红树林区水质较差, 从雷州半岛周围的高中营养化状态, 到广东沿海东部的富营养化状态。主成分分析表明, 营养盐、盐度、pH、电导率(electrical conductivity, EC)和浊度对红树林区水质状况贡献显著, 进而影响红树林生态系统中藻类群落的变化。     

夏季珠江口及近岸海域悬浮颗粒物生物硅分析

2017年6月在珠江口及近岸海域61个站位采集了悬浮颗粒物生物硅(BSi,biogenic silica)和叶绿素a(Chl a)。利用RAGUENEAU et al(2005)提出的碱提取法测定了悬浮颗粒物生物硅,探讨不同环境条件下BSi浓度以及碱性提取液中岩源硅(LSi,lithogenic silica)的干扰程度。结果显示,Chl a质量浓度范围为0.06~8.64 μg·L^-1,悬浮颗粒物BSi浓度从低于检测限到14.3 μmol·L^-1,LSi浓度范围为0.00~9.56 μmol·L^-1;LSi/(LSi+BSi)比均值为0.38 mol·mol^-1。提取液中测得的Si/Al比均值为2.42 mol·mol^-1,与RAGUENEAU et al(2005)报道值接近。研究区域内的表层BSi反映了硅藻的生物量,与Chl a存在显著线性相关。LSi对BSi测量的干扰程度存在明显的空间差异,总体上近岸BSi和LSi高,LSi/(LSi+BSi)比低;外海BSi和LSi低,LSi/(LSi+BSi)比高;河口内BSi低,LSi高,LSi/(LSi+BSi)比高;上升流区BSi和LSi高,LSi/(LSi+BSi)比高;底层较表层具有更高的LSi和LSi/(LSi+BSi)比。最后,对常用的几种碱提取法在应用时存在的问题作了探讨。     

龙须菜对重金属汞胁迫的生理响应

研究了大型海藻龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)对不同浓度重金属汞(0、0.02、0.04、0.10、0.20和0.40 mg/L)胁迫的生理响应.结果表明:当 Hg2+浓度逸0.02 mg/L 时,龙须菜藻体的相对生长速率显著下降,并且当 Hg2+浓度达到0.20和0.40 mg/L 时,龙须菜出现负增长.随着 Hg2+浓度的升高,龙须菜藻体的最大光化学量子产量、最大净光合速率和表观光合效率逐渐下降,叶绿素 a、类胡萝卜素和藻胆蛋白含量则呈先升高后下降的趋势,且当 Hg2+浓度逸0.10 mg/L 时,叶绿素 a、类胡萝卜素和藻胆蛋白含量显著下降.说明龙须菜在受 Hg2+胁迫的环境中耐受性较差,且 Hg2+对龙须菜的毒害作用较大,当Hg2+浓度逸0.02 mg/L 时,龙须菜藻体的生理活动就会受到显著抑制.     

清洁疏浚物对2种海洋微藻种间竞争的影响

采用实验生态学方法,研究了不同起始密度下悬浮清洁疏浚物对中肋骨条藻Skeletonema costatum和赤潮异弯藻Heterosigma akashiwo生长的影响。研究结果表明,在实验室单培养条件下,清洁疏浚物培养液中,起始密度不同,微藻生长状况明显不同。起始密度为0.2×10⁴ cells·mL^-1时,进入指数生长期和静止期的时间延长,但生长所达到的最大细胞密度较高;起始密度为0.8×10⁴ cells·mL^-1时,进入指数生长期和静止期的时间缩短,但生长所达到的种群最大密度较低。混合培养条件下,清洁疏浚物培养液中,起始密度不同,导致了微藻种间竞争关系的变化,中肋骨条藻与赤潮异弯藻具有明显的种间竞争,赤潮异弯藻是竞争的优胜者,中肋骨条藻受到赤潮异弯藻的抑制,整个实验周期内细胞密度下降都非常明显,细胞密度明显低于单培养时的细胞密度,而赤潮异弯藻细胞密度并没有明显的减少。在3种不同质量浓度组清洁疏浚物培养液中,质量浓度最高的1 000 mg·L^-1培养液中藻细胞密度显著低于100 和500 mg·L^-1质量浓度组,而100 mg·L^-1培养液中藻细胞密度最高,说明清洁疏浚物质量浓度越高,对海洋微藻抑制影响越为明显,质量浓度越低,影响越小。     

海洋酸化和低氧及其节律性变化对海蜇碟状幼体的影响

人类生产活动引起的全球气候变化加剧作为重要的环境问题, 海洋中pCO₂和溶解氧的失衡及富营养化加剧了许多沿海生态系统的酸化和低氧现象。海蜇(Rhopilema esculentum)为我国重要的渔业资源之一, 具有食用价值及潜在药用价值。本研究评估了海蜇碟状幼体在海洋酸化和低氧及其昼夜节律变化胁迫下的生理响应: 碟状幼体暴露于两个pH水平(酸化pH 7.6, 正常pH 8.1)和两个溶解氧水平(低氧2mg·L^-1, 常氧7mg·L^-1)维持7d, 胁迫因素维持恒定或昼夜节律性变化, 测定其伞部直径、收缩频率及酸碱平衡、免疫和抗氧化相关酶活力。研究表明, 海洋酸化和低氧在不同程度上影响海蜇碟状幼体的生理代谢和生长发育, 且酸化和低氧之间表现出部分拮抗作用, 昼夜波动的暴露模式对海蜇碟状幼体的损伤程度大于恒定的暴露模式。     

伶仃洋夏季叶绿素a时间变化特征及分析

文章使用2019年7月5日—20日在珠江河口伶仃洋定点连续观测的海表面叶绿素a质量浓度、海表面气温、气压、风速、风向、海表温度、盐度、流速、流向、遥感降雨量数据和中等分辨率成像光谱仪可见光波段影像, 利用小波分析和集成经验模态分解方法分析了观测期间内伶仃洋海表面叶绿素a的时间变化特征及其影响因子。分析结果表明, 观测期间海水表层叶绿素a质量浓度的变化范围为0.44~1.75µg·L^-1, 平均值为0.80µg·L^-1, 其变化周期主要为6h、12h和24h。其与相对应周期的潮流存在明显的相位关系, 并且在降雨后两者的相位关系发生了转换。7月5日—12日, 叶绿素a与潮流基本呈反相位关系, 涨急时叶绿素a质量浓度低, 落急时叶绿素a质量浓度较高, 浓度相差约为0.3µg·L^-1。珠江流域在7月8日—13日发生了一次强降雨过程, 降雨前后海水表层叶绿素a质量浓度在6h、12h和24h周期波段的振幅由0.02~0.09µg·L^-1增加到0.15µg·L^-1左右。同时, 降雨对珠江河口的叶绿素a质量浓度造成了一个持续80h的增加过程, 浓度增加了0.3µg·L^-1。发生降雨后, 7月13日—20日期间潮流滞后于叶绿素a约6h, 水位最高时叶绿素a质量浓度最低, 水位最低时叶绿素a质量浓度最高。由以上结果可以看出, 降雨不仅引起了河口区叶绿素a质量浓度的增加, 还造成了叶绿素a和潮流间相位关系的转换。     

不同形态磷源对球形棕囊藻生长及囊体形成的影响

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)是中国近海常见的有害藻华原因种,游离单细胞和球形囊体是其异型生活史的两种形态。本研究通过添加KH₂PO₄(PO₄^3-)、卵磷脂(LEC)、三磷酸腺苷二钠(ATP)、葡萄糖-6-磷酸钠盐(G-6-P)、和核糖核酸(RNA)5种不同磷源进行室内培养,以阐明不同磷源对球形棕囊藻生长及囊体形成的影响。结果表明,5种磷源培养条件下皆可形成囊体,以G-6-P为磷源的球形棕囊藻生长最优,囊体密度最大可达(5.7±0.5)×10⁵colonies·L^-1,在培养中后期诱导产生较高的碱性磷酸酶活性(181.1±41.6)nmol·h^-1·L^-1有利于其高生物量及囊体形态的维持。以PO₄^3-为磷源时,囊体密度最大可达(6.1±0.7)×10⁵colonies·L^-1,但对囊体形态的维持较G-6-P组差。以LEC或RNA为磷源时,囊体密度及叶绿素a含量较低,囊体单位表面积的细胞密度更高,结构更紧致。LEC组的囊体直径最大,可达(488.2±220.6)μm。以ATP为磷源时,囊体细胞分布稀疏,囊体衰退较快。4种有机磷源对球形棕囊藻囊体的构建存在不同程度的影响,在自然水体棕囊藻藻华形成及维持中,除无机磷源外部分形态的有机磷源可能会发挥重要作用。     

2013年夏季北黄海浮游植物群集

利用Utermöhl方法,对2013年夏季取得的北黄海浮游植物样品进行鉴定分析,共鉴定出浮游植物3门60属114种(不包括未定名种),其中,硅藻42属75种,甲藻16属37种,金藻2属2种。群落组成以硅藻为主,其次是甲藻,然后是金藻。调查海区浮游植物的生态类型以温带近岸性为主,主要优势种为:小等刺硅鞭藻 Dictyocha fibula、裸甲藻 Gymnodinium sp.、螺旋环沟藻 Gyrodinium spirale、蜂腰双壁藻 Diploneis bombus 和具槽帕拉藻 Paralia sulcata。浮游植物细胞丰度介于0.037 0 × 10³ ～ 32.3 × 10³ cells·L^-1,平均值为2.04 × 10³ cells·L^-1;浮游植物细胞丰度大致从近岸到外海呈逐步降低趋势,在北黄海西部近岸的表层水体达到最高值32.3 × 10³ cells·L^-1,调查区东南部靠近外海区域也出现了丰度高值区;浮游植物垂直分布总体特征是随水深的增加而减少,由近岸向外海逐步降低。香农-威纳多样性指数在调查区西南部较高,而Pielou均匀度指数则在东部呈现高值区域。典范对应分析(CCA)显示,影响浮游植物优势种丰度分布的主要因素是营养盐,而跟盐度和温度的相关性不明显。     

珠江口典型海岛周边水域浮游植物分布特征及其影响因素*

旅游业为海岛带来可观经济效益的同时, 人类活动也导致水体生态环境恶化, 如水体富营养化加剧、赤潮频发等。文章通过对珠江口东南部典型海岛——庙湾岛和外伶仃岛周边水域丰水期和枯水期现场环境数据与浮游植物分布特征的对比研究, 分析珠江径流等自然因素以及人类活动对河口天然海岛周边水体生态的潜在影响。枯水期外伶仃岛和庙湾岛周边水域海水分别镜检鉴定出76种和74种浮游植物, 两个海岛浮游植物平均细胞密度分别为2.62×10⁴个·L^-1和2.08×10⁴个·L^-1; 丰水期则分别鉴定出38种和47种浮游植物, 平均细胞密度分别为52.91×10⁴个·L^-1和170.57× 10⁴个·L^-1。在外伶仃岛和庙湾岛, 丰水期中肋骨条藻(Skeletonema coatatum)均为绝对优势种, 而枯水期两个岛的最主要优势种分别为窄隙角毛藻(Chaetoceros affinis)和新月筒柱藻(Cylindrotheca closterium), 物种多样性指数均明显高于丰水期。两个海岛微型浮游植物相对于其他两个粒级常占据优势地位, 但在丰水期, 小型浮游植物贡献明显上升, 其中外伶仃岛相对于枯水期由16.32%升至26.75%, 庙湾岛则由12.12%升高至24.78%。两个海岛在丰水期和枯水期均仅检出聚球藻(Synechococcus, Syn)和真核微微型藻类(eukaryotic, Euk)两大微微型浮游植物类群, 两者细胞密度分别为~10⁷个·L^-1及~10⁸个·L^-1量级。与环境因子的对比分析表明, 两个海岛浮游植物的区域分布与季节变化受多种因素影响, 其季节性差异主要受径流影响强度、影响范围以及相应的盐度、营养盐等环境因素的季节变化所调控。丰水期岛屿屏蔽效应对浮游植物丰度的区域分布特征有显著影响, 无论小型浮游植物还是微微型浮游植物均发现存在迎流面出现丰度高值分布的现象, 但对群落结构的分布影响不明显; 在枯水期, 水体环境很可能主要受人类活动与水体垂直混合扰动的综合影响, 总体上浮游植物分布的区域差异较小。