尾矿库废水酸化与重金属污染规律研究

通过分析某黄铁铅锌矿尾矿库14年的废水监测数据，研究了高酸、高碱环境对尾矿硫化物重金属溶出的影响，绘制了尾矿库废水pH值与重金属离子浓度的关系曲线，建立了pH值与重金属污染的数学模型，揭示了废水酸化与重金属污染的内在机制，提出了密闭覆盖尾矿库以隔绝硫化物与H2O、O2反应产生及在尾矿浆中添加碱性物质以中和[H^ ]、切断重金属离子溶出反应链等根治尾矿库废水酸化与重金属污染的控制技术。     

不同林龄油松针叶凋落物初期分解特性比较

应用凋落袋法,研究了北京山区24、32、40年生油松(Pinus tabulaeformis)人工林针叶凋落物初始化学组成、分解速率以及养分释放过程。结果表明:凋落物初始基质无机养分含量、灰分、粗蛋白、C/N在3个林龄之间差异性明显(p<0.05)。凋落物失重率季节动态变化表现为双峰型,且季节变化明显。随着林龄的增大,针叶凋落物年平均分解速率、分解系数k值逐渐增大。通过重复测量设计的方差分析可知,随着分解时间的延长,失重率、N剩余百分率在不同林龄间均有显著性差异,而P、K、Ca、Mg元素的积累释放受林龄影响不明显(p<0.05)。     

氧化亚铁硫杆菌氧化黄铜矿的实验研究

黄铜矿是自然界中最为常见的含铜硫化物,矿石或尾矿中黄铜矿的风化往往会导致严重的矿区重金属污染,细菌的参与可以改变黄铜矿的氧化分解行为.本文通过对比实验系统研究了氧化亚铁硫杆菌（Acidothiobacillus ferrooxidans）对黄铜矿氧化分解的影响.利用等离子光谱仪（ICP-AES）、pH计、X射线衍射仪（XRD）和激光拉曼光谱分别测定了实验溶液的成分变化以及黄铜矿表面沉淀的物质组成.结果表明,细菌对实验溶液的pH值、Eh值和黄铜矿的氧化进程起着重要的控制作用.随着反应的进行及细菌的生长,溶液的pH值呈下降趋势,Eh值呈上升趋势,H＋和Cu2＋离子浓度升高.实验表明,细菌是整个氧化过程的主导因素,反应初期,Acidothiobacillus ferrooxidans氧化溶液和黄铜矿中的Fe2＋成Fe3＋ 随着反应的进行和Fe3＋的增多,在Acidothiobacillus ferrooxidans和Fe3＋的共同作用下,黄铜矿被氧化,并可生成自然硫,自然硫进而被Acidothiobacillus ferrooxidans氧化为SO42- Fe3＋对黄铜矿的化学氧化作用和细菌的生物氧化作用持续进行,构成了黄铜矿的氧化过程.反应后期,Fe3＋以次生沉淀形式覆盖在矿物表面,沉淀物对黄铜矿的溶出有抑制作用.     

中国森林凋落物分解速率的空间格局及 主控因子:基于最优线性混合模型

基于与中国森林生态系统凋落物的分解速率有关的国内外文献资料,共收集覆盖热带、亚热带与温带3大气候区的569个分解速率记录,在此基础上建立了最优线性混合模型,分析了环境因子、凋落物基质质量和自身物理特征对凋落物分解速率的影响,揭示了影响凋落物分解的主控环境因子和空间格局差异.结果表明:分解速率随温度、降水、初始N、K质量分数的增加而增加,随海拔、纬度、分解时间、初始C质量分数、w(C)/w(N)、w(木质素)/w(N)、w(C)/w(P)的增加而减小;天然林和人工林凋落物分解速率无显著差异,阔叶林分解快于针叶林,针阔混交林与针叶林分解无显著差异,凋落物枝的分解速率显著低于其他组分;在全国大的空间尺度上,环境因素很重要,它们能够解释森林凋落物分解速率85%的变异,其中网孔、分解时间和海拔是森林凋落物分解的主控因子,而网孔和温度、网孔和海拔、海拔和分解时间分别为阔叶林、针叶林和针阔混交林的分解速率的主控因子.反演的中国森林凋落物的分解速率存在较大的空间异质性,其值大多为0.2~2.0.     

双核铜配合物催化过氧化氢氧化苯酚的研究

合成了Cu2(oxheel)双核铜配合物；研究了它作为过氧化物酶在缓冲溶液中以及在两种不同的表面活性剂胶束中催化过氧化氢氧化苯酚的反应；建立了金属配合物催化苯酚氧化的动力学数学模型；讨论了过氧化氢／催化剂摩尔比、体系温度、体系pH和胶束微环境对催化反应速率的影响．并对双核铜配合物催化苯酚氧化反应的机理进行了讨论。     

双核铜配合物催化过氧化氢氧化苯酚的研究

合成了Cu2(oxheel)双核铜配合物;研究了它作为过氧化物酶在缓冲溶液中以及在两种不同的表面活性剂胶束中催化过氧化氢氧化苯酚的反应;建立了金属配合物催化苯酚氧化的动力学数学模型;讨论了过氧化氢/催化剂摩尔比、体系温度、体系pH和胶束微环境对催化反应速率的影响.并对双核铜配合物催化苯酚氧化反应的机理进行了讨论.     

双核铜配合物催化过氧化氢氧化苯酚的研究

合成了Cu2(oxheel)双核铜配合物;研究了它作为过氧化物酶在缓冲溶液中以及在两种不同的表面活性剂胶束中催化过氧化氢氧化苯酚的反应;建立了金属配合物催化苯酚氧化的动力学数学模型;讨论了过氧化氢/催化剂摩尔比、体系温度、体系pH和胶束微环境对催化反应速率的影响.并对双核铜配合物催化苯酚氧化反应的机理进行了讨论。     

含烃废水中硫化物生物氧化的影响因素

采用填充聚氨酯(FPUFS)载体的上流式生物氧化反应器处理含烃废水中的硫化物,考察了曝气量、水力停留时间(HRT)、进水硫化物浓度、pH值和进水石油烃浓度对硫化物生物氧化的影响。结果表明,在曝气量为300mL/min,HRT为90min,进水硫化物浓度<300mg/L,pH值为6.1～7.8的条件下,硫化物去除率在80%以上。在试验考察的石油烃浓度范围内,反应器对总有机碳(TOC)没有明显的去除效果,石油烃对硫化物去除率的影响不超过5%,但硫酸根转化率随石油烃浓度的增加显著下降。     

含烃废水中硫化物生物氧化的影响因素

采用填充聚氨酯(FPUFS)载体的上流式生物氧化反应器处理含烃废水中的硫化物,考察了曝气量、水力停留时间(HRT)、进水硫化物浓度、pH值和进水石油烃浓度对硫化物生物氧化的影响。结果表明,在曝气量为300mL/min,HRT为90min,进水硫化物浓度<300mg/L,pH值为6.1～7.8的条件下,硫化物去除率在80%以上。在试验考察的石油烃浓度范围内,反应器对总有机碳(TOC)没有明显的去除效果,石油烃对硫化物去除率的影响不超过5%,但硫酸根转化率随石油烃浓度的增加显著下降。     

川西高原土壤酶活性对雪被覆盖和凋落物添加的响应

为了更深入地探索高山土壤生态过程对气候变化背景下积雪动态和凋落物改变的响应,2011年1—5月在川西高原采用PVC管培养土壤的方法,研究了3种典型土壤酶酶活(蔗糖酶,过氧化氢酶,纤维素酶)对积雪覆盖和凋落物添加的响应趋势.结果表明,积雪厚度对土壤温度和含水量起重要作用.50 cm及以上的积雪明显降低了土壤酶蔗糖酶和过氧化氢酶的活性,却对纤维素酶活性没有显著影响.凋落物的添加降低了蔗糖酶的活性,对过氧化氢酶和纤维素酶影响不显著.说明了气候变暖背景下冬季覆雪的变化和凋落物输入水平的改变会通过改变土壤微生物活性,进而可能对土壤生物化学过程产生重要影响.     

嗜酸嗜热菌FD-LH对高矿浆浓度黄铜矿的生物氧化

研究耐高铜离子浓度的嗜酸嗜热菌FD-LH对梅州黄铜矿生物氧化的特性,考察不同温度、pH值、高矿浆浓度对梅州黄铜矿生物氧化速率的影响,并初步研究串级浸矿工艺的浸出特性.结果表明,在70℃,pH值1.5时黄铜矿浸出效果最佳.FD-LH菌具耐高矿浆浓度(15%~20%)的能力.在矿浆浓度15%时,采用分批浸矿工艺,8 d铜的浸出率为92.0%;采用串级浸矿工艺,8 d铜浸出率高达97.4%.串级浸矿工艺有利于提高铜的浸出速率和浸出率.     

双核铜配合物形成的金属胶束模拟过氧化物酶催化过氧化氢氧化苯酚的研究

合成和表征了一种双核铜配合物Cu2(oxheel).该配合物和胶束形成的金属胶束被作为人工过氧化物酶用于催化过氧化氢氧化苯酚的反应.研究了双核铜配合物金属胶束催化苯酚氧化反应的机理,并建立了金属胶束催化苯酚氧化的动力学数学模型;讨论了过氧化氢/催化剂摩尔比、体系温度和体系酸度对催化反应速率的影响.     

颤蚓生物扰动对Cu和Cd从上覆水向沉积物迁移的影响

通过实验室模拟沉积物/水体系中颤蚓的生物扰动过程, 研究颤蚓密度和上覆水pH对颤蚓生物扰动效应及其对Cu和Cd向沉积物迁移速率的影响. 实验结果表明： 颤蚓扰动作用可显著提高Cu和Cd向沉积物迁移的速率, 且Cu受影响的作用大于Cd; 随着颤蚓密度的增加, Cu和Cd的迁移速率均增大; 酸碱胁迫均可促进生物扰动, 碱性条件下生物扰动作用更显著; 生物扰动促进的物质交换作用可显著增强实验体系对酸碱的缓冲能力, 使体系pH趋于中性、 均一; Cu和Cd的迁移速率同时受体系pH和扰动强度的影响, 总体随上覆水pH值的增大而增加; 生物扰动对Cd迁移的促进作用更大.     

金属硫化物矿物生物浸出过程中Fe~(3+)的作用

研究了氧化亚铁硫杆菌(简称T.f菌)对金属硫化物矿物生物浸出过程中Fe3+的作用·结果表明,在浸出的初始阶段,Fe3+的化学氧化作用是主要的;但在整个金属浸出过程中,Fe3+的化学氧化作用是很有限的;Fe3+对T.f菌有一定的抑制作用,降低了它们对液相中Fe2+的氧化能力;Fe3+及其沉淀使细菌在固体矿物颗粒表面的吸附量减少,降低了吸附细菌的活性,从而影响了细菌的直接氧化浸出作用·     

双核铜配合物形成的金属胶束模拟过氧化物酶催化过氧化氨氧化苯酚的研究

合成和表征了一种双核铜配合物Cu2（oxheel）．该配合物和胶束形成的金属胶束被作为人工过氧化物酶用于催化过氧化氢氧化苯酚的反应．研究了双核铜配合物金属胶束催化苯酚氧化反应的机理，并建立了金属胶束催化苯酚氧化的动力学数学模型；讨论了过氧化氢／催化剂摩尔比、体系温度和体系酸度对催化反应速率的影响．     

去除和添加凋落物对马尾松×红锥混交林土壤呼吸的影响

为探讨凋落物输入量改变对马尾松×红锥混交林碳排放的影响,以马尾松×红锥异龄混交林为研究对象,通过添加和去除凋落物人为地改变碳输入,研究凋落物处理方式对土壤呼吸的影响。结果表明:(1)去除凋落物可降低土壤湿度、提高土壤温度,而添加凋落物则提高土壤湿度、降低土壤温度。去除凋落物使土壤年均呼吸速率显著降低27.88%,而添加凋落物则使土壤年均呼吸速率显著增加34.02%。(2)去除凋落物能降低四季的土壤呼吸累积排放量,而添加凋落物则提高四季的土壤呼吸累积排放量。对照、去除和添加凋落物的土壤呼吸的年累积排放量(以C计)分别为(9.51±0.12) t·hm~(-2)、(6.88±0.21) t·hm~(-2)和(12.70±0.53) t·hm~(-2),可见去除凋落物使土壤呼吸年累积排放量降低27.66%,而添加凋落物使土壤呼吸年累积排放量提高33.54%。(3)不同凋落物处理方式下土壤呼吸速率与土壤温度均呈显著相关,土壤温度解释了土壤呼吸速率变异程度的74.26%～94.28%。去除凋落物增加了土壤呼吸温度敏感性系数Q10值,而添加凋落物则降低Q10值。凋落物处理方式对马尾松×红锥异龄混交林土壤呼吸产生了显著影响,证明凋落物对于改变森林生态系统土壤呼吸和碳循环具有重要作用。     

台湾桤木-扁穗牛鞭草复合模式下凋落物分解及其养分释放动态

采用凋落物分解袋法,对2种台湾桤木复合模式(A.台湾桤木-扁穗牛鞭草,B.台湾桤木-自然草)林地地上凋落物(叶、枝)、地下细根的分解及其养分释放动态进行了研究。结果表明:1经过1年的分解,凋落物叶分解最快,其次是细根(混合根),枝分解最慢,且3种凋落物干质量残留率均为A模式低于B模式,方差分析显示,扁穗牛鞭草的植入显著增加了凋落物枝和根的分解速率(P<0.05),而对凋落物叶分解速率影响不显著(P>0.05)。2凋落物初始木质素含量、m(C)/m(N)、m(木质素)/m(N)和m(木质素)/m(P)等与凋落物分解速率均呈显著的负相关关系(P<0.05,P<0.01);除B模式细根外N含量均与凋落物分解速率存在显著正相关关系(P<0.05)。3在凋落物叶、枝、根分解过程中,C、K元素呈现净释放状态,N元素动态呈现富集—释放规律,而P元素在凋落物叶分解过程中呈现快速净释放过程;扁穗牛鞭草的植入显著加快了3种凋落物中C(除凋落物叶)、N、P元素的释放(P<0.05)。     

模拟酸雨对毛竹凋落物分解的影响

2006年9月开始,采用分解袋法,在酸雨危害较为严重的浙江省临安市,模拟研究了酸雨对毛竹叶凋落物分解的影响。实验设置中度(pH4.0)和重度(pH2.5)酸雨胁迫处理和对照实验(pH5.6),每种处理3次重复。结果表明,在酸雨胁迫条件下,凋落物分解速率受到不同程度的制约,毛竹的分解速率随酸雨胁迫强度的增强而减小。毛竹凋落物在对照组中分解速率最高(0.69),其次是在中度酸雨胁迫下的分解速率(0.57),而重度酸雨胁迫下分解速率最低(0.33)。在重度和中度酸雨胁迫下以及对照处理中,凋落物分解95%的时间分别为9.08 a,5.26 a和4.34 a。随着酸雨胁迫强度的增强,毛竹凋落物分解速率对酸雨胁迫的响应表现越敏感。     

铜(Ⅱ)对蝌蚪的急性毒性研究

研究了不同温度、pH值和碱度条件下铜离子对黑斑蛙蝌蚪的急性毒性,结果表明:铜离子对蝌蚪的毒性随水温的升高明显加强,当温度为20、26、32℃时,96 h的半数致死浓度(LC50)分别为0.206、0.032、0.026 mg/L.在酸性条件下随着pH的升高,铜离子对蝌蚪的毒性降低,在碱性条件下随着pH的升高,铜离子对蝌蚪的毒性加剧,pH值为6.7、7.5、8.8时,96 h的LC50分别为0.100、0.206、0.140 mg/L;在碱度较低时,铜离子对蝌蚪的毒性随碱度的升高而降低,在碱度较高时,铜离子的毒性随着碱度的升高而增强,碱度为0.79、1.30和1.65 mmol/L时,96 h的LC50分别为0.206、0.180、0.100 mg/L.     

微生物浸出金川露天剥离低品位镍矿

进行了金川露天剥离镍矿的生物浸出实验.证明金川露天剥离镍矿有价金属的浸出是氧化亚铁硫杆菌直接浸出作用和自由菌产生的Fe3 间接浸出作用的联合;生长于液体培养基中和矿物表面硫杆菌化学行为的差异源于细菌表面存在蛋白质膜;浸出速率和菌种氧化活性受吸附在固相上和液相中细菌生长繁殖速率、矿浆质量浓度、pH值和Fe3 的影响;Fe3 的添加可影响菌种活性,抑制浸出的进行,且易在矿物表面产生沉淀,使浸出率降低.