颤蚓及其生物扰动对表层沉积物微环境pH和溶解氧的影响

以颤蚓为扰动生物,通过室内模拟实验,借助微电极研究颤蚓孔穴附近沉积物微环境pH和溶解氧(DO)的高分辨率分布及变化规律.结果表明:沉积物的pH值随扰动时间延长先升高后降低,颤蚓扰动对pH值的降低有抑制作用;当扰动时间相同时,颤蚓使沉积物表面的pH值以颤蚓孔穴为中心出现下降(最多达0.3pH单位),该下降作用可影响孔穴周围半径1mm的范围;无生物体系中的水-沉积物界面附近DO值随时间延长逐渐降低,但颤蚓的扰动作用使孔穴附近沉积物表面的DO值在水平方向上升高(可升高9.2~17.0μmol/L),并增加DO的渗透深度,使最大渗透深度从3mm增加到5mm.因此,沉积物中的颤蚓可通过改变沉积物微环境pH和DO的分布特征,进而影响水-沉积物界面附近污染物的环境行为.     

颤蚓及其生物扰动对表层沉积物微环

以颤蚓为扰动生物, 通过室内模拟实验, 借助微电极研究颤蚓孔穴附近沉积物微环境pH和溶解氧(DO)的高分辨率分布及变化规律. 结果表明: 沉积物的pH值随扰动时间延长先升高后降低, 颤蚓扰动对pH值的降低有抑制作用; 当扰动时间相同时, 颤蚓使沉积物表面的pH值以颤蚓孔穴为中心出现下降（最多达0.3 pH单位）, 该下降
作用可影响孔穴周围半径1 mm的范围; 无生物体系中的水 沉积物界面附近DO值随时间延长逐渐降低, 但颤蚓的扰动作用使孔穴附近沉积物表面的DO值在水平方向上升高（可升高9.2~17.0 μmol/L）, 并增加DO的渗透深度, 使最大渗透深度从3 mm增加到5 mm. 因此, 沉积物中的颤蚓可通过改变沉积物微环境pH和DO的分布特征, 进而影响水 沉积物界面附近污染物的环境行为.     

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.     

室内模拟研究颤蚓扰动对污染沉积物中镉形态分布的影响

通过室内模拟颤蚓在镉污染湖泊沉积物中的生物扰动, 采用Tessier连续萃取法对生物扰动后不同深度沉积物中的镉进行形态分析. 通过研究颤蚓扰动对沉积物不同深度的氧化还原电位及上覆水pH值的影响, 进一步分析其对沉积物中镉形态分布的影响. 结果表明, 颤蚓扰动可以改变其活动区域内沉积物的微环境（如pH值、 氧化还原电位等）, 进而对沉积物中镉的主要存在形态产生影响; 颤蚓扰动可提高镉从沉积物内部微孔向溶液中扩散的速率, 进而提高沉积物中镉的纵向迁移能力, 促进镉从铁锰氧化物结合态向可交换态的转移; 颤蚓扰动还能增加沉积物表层碳酸盐结合态及可交换态镉的质量比, 影响水/沉积物界面镉的交换; 有机/硫化物结合态及残渣态镉的质量比较低, 受颤蚓生物扰动影响不显著.     

基于平面光极技术研究颤蚓生物扰动对水中Cd2+向沉积物迁移的影响

制备了一种能够选择性识别Cd~(2+)的平面传感膜;该膜具有响应速度快(20 s)、准确性高及稳定性好等特点。利用该传感膜制备的Cd~(2+)平面光极系统,应用于生物扰动存在的水/沉积物体系中,根据体系垂直剖面Cd~(2+)的分布及迁移情况,研究颤蚓生物扰动对上覆水中Cd~(2+)向沉积物迁移的影响。研究发现:制备的Cd~(2+)平面光极系统可以反映出上覆水中Cd~(2+)向沉积物迁移的过程。无生物扰动时,沉积物仅表层及水/沉积物界面下2 cm深度范围内第1~3 d的Cd~(2+)浓度略有升高,随后趋于稳定;深度超过2 cm的沉积物Cd~(2+)浓度几乎不变(同背景浓度)。有生物扰动时,深度约5 cm范围内的沉积物中Cd~(2+)浓度显著增加,深度越浅的沉积物中的Cd~(2+)浓度增加越快,深度超过5 cm的沉积物中Cd~(2+)浓度基本不变。与无生物相比,颤蚓扰动可以显著促进Cd~(2+)由上覆水中向沉积物的迁移。     

p_(CO_2)平面光极在生物扰动存在下水/沉积物体系中的应用

用内层包埋、外层覆盖的方法制备一种基于TOA+PTS4-离子对的pCO2平面荧光传感膜,并将该传感膜制备的pCO2平面光极系统应用于生物扰动存在的水/沉积物体系,通过连续监测体系垂直剖面pCO2的分布及变化,可得水/沉积物体系中pCO2的原位二维时空分布图.结果表明:在生物扰动作用下,体系中底层上覆水pCO2的变化较大,先上升后逐渐稳定;沉积物表层的pCO2边界扩散层逐渐消失,中层沉积物中pCO2基本不变,深层沉积物中pCO2先增大后逐渐稳定.体系中pCO2的变化是一个复杂的多维变化,涉及CO2产生和消耗的动态过程,是物理混合、颤蚓生命活动及有机质矿化等多种机制综合作用的结果.     

基于平面光极的DO二维实时监测系统在生物扰动存在下水/沉积物体系中的应用

采用改进的平面传感膜制备方法, 建立应用于淡水/沉积物模拟体系的溶解氧(DO)二维分布监测系统. 结果表明： 采用物理包埋法将荧光指示剂三(4,7-联苯-1,10-邻菲啰啉)二氯化钌固定于乙基纤维素膜上, 制备的DO平面传感膜荧光强度随DO质量浓度的增加而减小, 符合荧光淬灭的Stern Volmer方程, 具有DO响应范围宽（0～20 mg/L）、 响应速度快（<60 s）、 准确性高、 可逆性和稳定性好等优点; 在生物扰动存在下, 沉积物DO变化较小, 对上覆水DO影响较大, 这是由于物理混合和氧化还原等多种机制综合作用所致, 生物扰动将直接或间接影响这些作用.     

沉积物-水界面磷交换模拟研究中环境因子的动态规律分析

在模拟磷酸盐在沉积物-水界面的交换研究中对相关的环境因子进行了动态监测与相关分析。通过根际土壤溶液采样器等工具连续监测溶解氧(DO)、电导率(Cond)、pH、氧化还原电位(ORP)等参数在模拟系统中上覆水及沉积物的不同层次的动态,并分析了各参数在各层间的相互关系以及相互影响作用。结果表明:上覆水底层DO浓度显著低于中上层;上覆水各层电导率没有显著差异且随时间线性上升;pH动态具有显著的空间差异性,界面位置是pH的突变点,上覆水pH的变化滞后于间隙水;沉积物ORP低于上覆水,界面是突变点。沉积物上层和上覆水与DO各层ORP呈正相关,但与底层间隙水ORP无关,其他参数间的相互作用不明显。     

由pH值改变引起的水环境多种固相物质共存体系中重金属的再分布行为

构建了重金属在水环境多种固相物质（包括生物膜、 沉积物、 颗粒物）共存体系中分布行为的模拟体系, 进而研究pH值改变引起的Pb,Cd,Cu在
此共存体系中的再分布行为. 结果表明, 平衡体系pH值的改变会显著影响3种重金属在各固相物质中的分布特征, 使重金属在体系中发生再分布. 再分布过程由一个快速吸附 解吸阶段和一个缓慢接近平衡阶段组成, 并可以用Langmuir吸附 解吸动力学方程描述. 研究结果还表明, 在pH值降低时Cd的变化特征与Pb,Cu有一定差异, 而Pb的变化特征则在pH值升高时, 与Cd,Cu表现出一定的差异.     

沉积物再悬浮氮磷释放的机制与影响因素

在对沉积物再悬浮的诱因和方式进行分析的基础上,系统探讨了沉积物氮磷释放进入水体的机制与影响因素,提出了沉积物再悬浮引起的氮磷释放研究中应重点关注的问题。主要结论包括:沉积物主要因波浪与水流、人类活动及生物扰动等诱因而发生再悬浮;沉积物-水界面上氮磷不同形态之间的转化及迁移为沉积物氮磷的释放机制;上覆水体理化性质(如pH、盐度、温度、溶解氧与氧化还原电位)、沉积物性质(如粒径、氮磷赋存形态)、扰动时间与强度是沉积物再悬浮氮磷释放的关键影响因素。进一步研究应着重从沉积物再悬浮过程中氮磷释放的动力学过程、再悬浮沉积物氮磷释放的生物影响程度等方面深入开展。     

Bi(Ⅲ)-X(Cl~-,NO_3~-)-H_2O体系热力学平衡研究

为确定Bi(Ⅲ ) X(Cl-,NO-3 ) H2 O体系中各固相稳定存在的pH范围 ,运用同时平衡原理和质量平衡原理对Bi(Ⅲ ) X(Cl-,NO-3 ) H2 O体系进行了热力学分析和计算 ,在此基础上绘制了Bi(Ⅲ ) X(Cl-,NO-3 ) H2 O体系在 2 5℃时的各种沉淀物的平衡浓度对数 pH图 ,确定了各种固相沉淀物稳定存在的pH值范围 .结果表明 :溶液中铋离子和氯离子 (硝酸根离子 )的浓度及溶液的pH值是影响各固相稳定存在的重要参数 .由热力学图可得出 :可以直接从溶液中沉淀得到Bi2 O3 ;要得到高纯度的BiOCl或BiONO3 必须严格控制溶液的pH范围 .这为铋的湿法冶金过程和化工产品的湿法生产过程提供了理论依据     

不同溶剂对医用聚氨酯/壳聚糖粉体共混膜结构的影响

以生物医用聚氨酯为基质,添加超细壳聚糖粉体,通过湿法相转变法制备壳聚糖微粉/生物医用聚氨酯共混多孔膜;考察不同溶剂对铸膜液热力学性质及其共混膜结构和性能的影响.从热力学角度和动力学扩散过程探讨不同膜结构的形成.研究结果表明:以DMAc,DMF和DO为溶剂时,制膜体系的凝胶值从大到小分别为DO体系、DMAc体系和DMF体系;3种溶剂体系所制备的膜上、下表面面积以及断面孔径从大至小均为DMAc,DMF和DO,膜的溶胀度和透湿性从大至小为DMAc,DMF和DO.     

纳米TiO2对污水生物脱氮除磷的影响

为研究纳米材料对污水好氧生物处理过程的影响,将一台六联混凝搅拌仪进行重新设计和改造,模拟SBR反应器一个周期的运行,通过短时、高浓度梯度投加纳米TiO2,考察了不同浓度纳米TiO2对反应体系中DO,pH,NH+4—N,NO-3—N,PO3-4—P等指标的影响,同时,采用PCR-DGGE分析手段对群落结构的变化进行了研究.结果表明:在SBR反应器一个运行周期(6h)内,质量浓度分别为0,125,250,500,1 000mg/L的纳米TiO2对体系内DO,pH,NH+4—N的浓度影响不大;当纳米TiO2浓度为2 000 mg/L时,对体系内NO-3—N,PO3-4—P的浓度产生了较大影响.PCR-DGGE结果显示,短时、高浓度梯度投加纳米TiO2对SBR系统中种群多样性无明显影响.     

豌豆杆支持的水源水生物脱氮实验研究

针对水源水中硝酸盐氮(NO3-N),采用豌豆杆支持的生物脱氮法开展了批实验研究,考察了生物脱氮过程中NO3-N、亚硝酸盐氮(NO2-N)、氨氮(NH4-N)、溶解氧(DO)和pH随反应时间的变化,探讨了豌豆杆的长期性能。实验结果表明:2d后,NO3-N被完全去除,豌豆杆生物脱氮能有效去除水中的NO3-N;0.5 d之后,开始出现NO2-N,并在第2天时达到峰值(2.46mg/L),硝酸盐还原速率比亚硝酸盐还原速率大;模拟水中检出了NH4-N(<2.1mg/L),豌豆杆自身含有的有机氮好氧时在氨化菌的作用下分解、转化为NH4-N;DO降为0mg/L的时间为0.14d,体系中的颗粒铁能快速除氧;溶液pH介于7.65～7.88之间,变动幅度不大,模拟水中HCO3-对OH-起到缓冲作用;随着反应时间的延长,生物脱氮能力降低,豌豆杆不能长期稳定持续的供给有机碳,需要定期更换。豌豆杆作为固体碳源具有潜在的应用价值。     

摇蚊幼虫扰动对沉积物-水微界面氧化还原特征的影响

生物扰动是影响沉积物-水微界面反应的重要因素,为了明确生物扰动作用对沉积物-水微界面氧化还原特征的影响机制,从环境微界面角度出发,以摇蚊幼虫为例,借助高分辨率的微电极系统解析沉积物-水微界面O_2、p H、氧化还原电位(Eh)的垂向分布特征。结果表明,摇蚊幼虫的生物扰动作用显著增加了沉积物-水微界面处的溶解氧浓度;降低了上覆水的p H值,提高了沉积物的p H值,且上覆水p H时空变化较大,沉积物p H值变化较小;廊道里O_2增加,使Eh值也相应地提高,而没有生物扰动到的地方Eh值偏低。摇蚊幼虫通过呼吸和摄食作用将富含氧气的上覆水引进廊道,充入的氧气改变了微界面的氧化还原条件。     

H~3上具有混合非线性项的非线性Schrdinger方程

利用扰动分析方法,通过研究双曲空间H~3上非线性Schrdinger方程i_tu+Δ_gu=λ_1|u|~(p_1)u+λ_2|u|~(p_2)u的散射,得到了Euclid空间瓗3上类似的结果在双曲空间H~3上成立,其中λ_1,λ_2是非零实数,且0p_1p_2≤4.     

生物扰动对海洋沉积物中有机污染物环境行为的影响

概述了不同功能类群底栖动物的生物扰动行为,介绍了生物扰动作用下沉积物颗粒迁移、混合的特点,以及由此促进沉积物中有机污染物的释放.生物扰动作用改变了沉积环境理化性质,因此提高了其中有机污染物的生物可利用性.展望中提出在生物扰动作用对沉积物中有机污染物环境行为影响研究中应考虑其生物毒性的变化.     

溶氧波动对湖泊沉积物氧化亚氮产生和氮物质转化的影响

沉水植物光合呼吸作用能够造成浅水湖泊溶氧(dissolved oxygen,DO)浓度的昼夜变化,并可能对湖泊氮物质转化和氧化亚氮(N_2O)排放产生影响.研究了短期DO浓度变化对富营养化浅水湖泊沉积物N_2O产生和N物质转化的影响.结果表明,相对于空白对照组(DO浓度为3.0~4.0 mg/L时),当处理组水体DO浓度昼夜波动为2.0~12.0 mg/L时,水体N_2O浓度和沉积物N物质含量均出现显著变化,其中处理组N_2O浓度显著高于空白对照组,而氮气(N_2)浓度则明显降低.此外,处理组水体和沉积物总氮(total nitrogen,TN)和氨氮(NH_4-N)浓度均显著降低,而硝态氮(NO_3-N)浓度则呈现增加趋势.实验结束后,处理组沉积物潜在氨氧化率、潜在亚硝酸氧化率、潜在硝化速率和潜在反硝化速率都显著上升.     

京杭大运河徐州段水质底栖动物多样性及BPI评价

对京杭大运河徐州段8个断面底栖动物群落结构特征、种类组成、物种多样性进行了研究,并用群落Shannon-Wiener多样性指数(H’)、生物学污染性指数(BPI)、Goodnight-Whitley生物指数(G.I)和Trent生物指数(TBI)方法对大运河水质进行了综合评价.结果表明,底栖动物涉及24种,其中水生昆虫2种,占总种数的8.33%;软体类9种,占总数的37.50%;寡毛类11种,占总数的45.83%;甲壳类和蛭类各1种,各占总数的4.17%.寡毛类中中华颤蚓(Tubifex sinicus)和霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)在各断面都有出现,且它们也是各断面的第一和第二优势种,其它种类在各断面分布形式差异很大.除TBI外,其他3种指数水质评价结果基本一致,均表明大运河徐州段水质属于中污染,其中蔺家坝和解台闸两断面污染较轻.     

无机盐类染整助剂对类Fenton体系处理印染废水的影响

目的研究常见的无机盐类染整助剂,对Fe_3O_4-MnO_2-PAC-H_2O_2类Fenton体系,处理以亚甲基蓝为主要成分的模拟印染废水的影响.方法制备Fe_3O_4-MnO_2复合材料并将其负载到PAC表面,使其与H_2O_2组成类Fenton体系;以亚甲基蓝为主要原料制模拟印染废水,向其内投加定量的NaCl、Na_2CO_3、Na_2S和Na_2SO_4等无机盐染类整助剂,经类Fenton体系处理后测其COD及亚甲基蓝的质量浓度的变化.结果废水中Cl~-、CO_3~(2-)、S~(2-)3种离子的存在会抑制该类Fenton体系对亚甲基蓝印染废水的处理效果;废水中SO_4~(2-)的存在对该类Fenton体系处理亚甲基蓝印染废水没有显著的影响.结论 NaCl、Na_2CO_3和Na_2S对类Fenton体处理印染废水有抑制作用,且抑制作用的效果Na_2SNaCl Na_2CO_3,在实际处理时应先减少其存在;废水中Na_2SO_4的存在对类Fenton体系处理印染废水几乎没有抑制作用,在实际处理时即使存在也影响不大.