生物扰动下水/沉积物体系中pH,DO和p_(CO_2)的变化规律

利用平面光极技术,制备pH、溶解氧(DO)和CO_2分压(p_(CO_2))荧光传感膜,构建集3种膜于一体的水/沉积物模拟体系,并研究颤蚓扰动作用下体系中pH,DO,p_(CO_2)的二维分布与协同变化规律.结果表明:无生物扰动体系中上覆水和沉积物各参数变化较小;存在颤蚓扰动体系中各参数随时间变化均较显著,随着扰动时间延长,体系中pH,DO,p_(CO_2)呈均一化趋势;在有生物扰动的体系中,3个参数间存在一定的协同变化趋势并相互影响.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

水丝蚓对水田沉积物颗粒垂直分布的生物扰动作用

以化学性质稳定的玻璃珠作为示踪颗粒,研究水丝蚓扰动对水田沉积物颗粒垂直分布的影响.探讨底栖动物在水层一底栖界面耦合过程中的生物扰动作用.水丝蚓扰动10d后,沉积物表层示踪颗粒有31.6%向下迁移,最大迁移深度为6.3cm,垂直迁移率为1.048×10-3g-1·cm-2·d-1.6cm深处的示踪颗粒分别有32.0%和21.1%在扰动后向上和向下迁移,向上和向下最大迁移距离分别为4.1cm和3.4cm,垂直向上和向下迁移率分别为1.061×10-3g-1·cm-2·d-1和6.998×10-4g-1·cm-2·d-1.水丝蚓对水田沉积物颗粒的垂直分布具有重要影响.     

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.     

南黄海夏季表层海水中pCO2分布的初步探讨

作者在1999年夏季的航次中，获得了南黄海表层海水pCO的实测数据，本文结合水文，化学和生物等要素的同步观测资料，对影响pCO2分布和变化的某些重要现象进行了初步探讨。研究表明南黄海表层海水pCO2的分布存在较大的不均匀性，这是边缘海区海水中生物，物理和化学因素复合作用的结果，除长江口门外的pCO2高值区外，南黄海表层海水的pCO2值与叶绿素、水温大体呈负相关，而与海水的盐度基本上呈正相关。     

水丝蚓对水田沉积物颗粒垂直分布的生物扰动作用

以化学性质稳定的玻璃珠作为示踪颗粒,研究水丝蚓扰动对水田沉积物颗粒垂直分布的影响,探讨底栖动物在水层-底栖界面耦合过程中的生物扰动作用。水丝蚓扰动10d后,沉积物表层示踪颗粒有31.6%向下迁移,最大迁移深度为6.3cm,垂直迁移率为1.048×10-3g-1.cm-2.d-1。6cm深处的示踪颗粒分别有32.0%和21.1%在扰动后向上和向下迁移,向上和向下最大迁移距离分别为4.1cm和3.4cm,垂直向上和向下迁移率分别为1.061×10-3g-1.cm-2.d-1和6.998×10-4g-1.cm-2.d-1。水丝蚓对水田沉积物颗粒的垂直分布具有重要影响。     

生物扰动对沉积物中污染物迁移转化影响的研究进展

生物扰动可以改变沉积物的理化性质和生物地球化学作用,从而促进或减弱污染物从沉积物向水中的释放,而沉积物中污染物的迁移转化规律对于指导环境修复以及评价污染物的潜在风险均大有裨益.本文介绍了生物扰动的定义,并综述了近年来关于生物扰动对沉积物中污染物迁移转化影响方面的研究.     

PES/SPES共混平板复合膜的制备及性能表征

采用浸没沉淀相转化法制备了聚醚砜/磺化聚醚砜（PES/SPES）共混平板复合膜,并对其进行性能表征.铸膜液配比对膜性能有较大的影响：聚合物浓度增大,膜孔径变小、膜厚增大、水通量变小;PVP的添加能有效改善复合膜的亲水性,膜的接触角随PVP含量增大而减小;膜的水通量随铸膜液中PVP含量的增大先增大后减小,当PVP含量为6%时,水通量达到最大值;接触角随共混聚合物中SPES含量的增大而减小,且随聚合物组份中SPES含量的增加,水通量先逐渐增加,并在质量配比为PES/SPES（8：2）时达到最大值,随后水通量逐渐下降.     

河流潜流带生物扰动对重金属铜(Cu)迁移的影响研究

生物扰动影响潜流带污染物的迁移并对水生生态系统造成威胁。以水丝蚓和摇蚊幼虫为扰动生物,利用21天室内微宇宙模拟实验确定两种生物及其不同密度扰动(0.5,1,1.5条/cm~2)以及组合扰动对上覆水和间隙水中铜(Cu)浓度和沉积物-水界面Cu扩散通量的影响。结果表明,水丝蚓的生物搬运和摇蚊幼虫的生物灌溉作用都促进上覆水和间隙水中Cu浓度显著提高。水丝蚓的生物搬运导致的向上输送促进了Cu由间隙水向上覆水中释放,而摇蚊幼虫的生物灌溉作用促进Cu由上覆水向间隙水迁移。混合组中摇蚊幼虫影响水丝蚓的向上搬运活动,减弱了Cu向上覆水的运动,有利于水体净化。生物密度对重金属Cu浓度和通量影响显著。水丝蚓扰动对重金属Cu的浓度和再分布的影响都与密度相关。间隙水中重金属浓度受水丝蚓和摇蚊幼虫的密度显著影响。研究结果可为潜流带重金属污染的防治提供参考。     

采用超晶格结构实现C过量掺杂Ge2Sb2Te5材料的相变性能研究

研究了C过量掺杂Ge₂Sb₂Te₅^GST相变材料的相变特性与微观结构,制备了一系列包含周期性2nmC薄膜与GST薄膜的超晶格结构复合相变薄膜材料.研究发现,相变材料的相变性能与GST的厚度有较强的依赖关系,反映出C掺杂比例对GST相变性能的影响.随着GST厚度的逐渐降低,高温下C的自发扩散导致GST的掺杂效应逐渐增强,超晶格体系的非晶—晶态相变逐渐被抑制.在此结构中,过量的C掺杂导致体系越来越难以发生相变,甚至失去相变特性.同时,由于C-Ge、_C-Sb和C-Te键不稳定,多次可逆的非晶—晶态转变后体系将同时出现未掺杂的GST成分与C掺杂的GST的成分,因此有可能出现稳定的三相.最后,制备了基于[GST(8nm)/C(2nm)]₅相变薄膜的相变存储器件,器件的测试结果证实体系能够出现稳定的三电阻态.</sup>     

生物油加氢脱氧提质中两亲性催化剂Pd/C-SiO_2-Al_2O_3的研究

以多元共组装和湿法浸渍制备两亲性催化剂Pd/C-SiO_2-Al_2O_3,十氢萘和水混合液模拟生物油油水体系,苯酚为模型化合物,研究其加氢脱氧活性.结果表明:相比于亲水性催化剂Pd/C-SiO_2-Al_2O_3和疏水性催化剂Pd/C,两亲性催化剂Pd/C-SiO_2-Al_2O_3具备更高的苯酚转化率和目标产物环己烷的选择性.两亲性催化剂Pd/C-SiO_2-Al_2O_3能稳定油水乳浊液,催化界面反应,在生物油提质中,有很好的应用前景.     

水力负荷对生物滞留系统渗流性能及孔隙率的影响

生物滞留池是处理初期雨水径流的主要手段,不仅能够滞水蓄水、对初期径流污染的削减也有着一定的效果,且其在水处理领域的应用范围正在不断扩大.本项试验研究4种不同进水负荷下生物滞留池系统的渗透系数、平均孔隙率的变化,结果表明:渗透系数随运行时间逐渐降低,平均孔隙率也随运行时间逐渐变小,并最终趋于稳定,当进水负荷小于2.0 m³/(m²·d)时渗透系数与平均孔隙率具有一定的相关性.生物滞留池在运行25 d左右时结构达到稳定.进水负荷大于等于4 m³/(m²·d)时,水力冲刷作用对生物滞留池内部结构影响较大,渗透系数与平均孔隙率的变化规律不明显.     

基于微量分析的沉积物-水界面磷铁相关性研究

为了更好地控制和治理湖泊富营养化,探究沉积物-水界面中磷和铁的相关性特征。通过室内培养原位沉积柱,利用微界面分析技术和高分辨率平衡式间隙水采集技术(HR-Peeper),分3时段(加入摇蚊幼虫后的第7天、第21天和第35天),探究好氧环境中摇蚊幼虫扰动与铁的氧化耦合作用下沉积物-水界面体系中磷形态的迁移转化规律。研究结果表明:摇蚊幼虫扰动增加了沉积物中氧气的渗透深度和氧化还原电位E_h值,在第21天扰动最激烈;扰动降低了3个时段沉积物间隙水中的溶解态磷SRP(最大58%)、溶解态铁Soluble Fe(Ⅱ)(最大44%)的浓度;SRP与Soluble Fe(Ⅱ)在第7天和第21天也高度相关。可见,摇蚊幼虫的扰动作用所引起的沉积物中磷的变化受到了铁的氧化吸附控制。     

Sr掺杂SiO2膜的制备及其脱盐性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅烷前驱体,以氯化锶(SrCl₂)为Sr源,采用溶胶-凝胶法制备了Sr掺杂的SiO₂膜.通过系列表征结果证实:在水解缩合反应过程中Sr被掺杂到SiO₂骨架中,形成了水热稳定的Si—O—Sr键,明显地改变了膜的表面形貌、微观结构和亲水性,从而提高了膜的脱盐性能和稳定性.在优化合成条件(n(Sr):n(TEOS)=0.075:1.000)下所制备的Sr/SiO₂膜的脱盐性能最佳.在60 ℃条件下,当以质量分数为3.5%的NaCl溶液为进料液时,该膜的水通量高达20.7 kg·m^-2·h^-1,盐截留率接近100.0%.此外,在35～60 ℃连续性温度循环测试中,该膜显示出了优异的水热稳定性.