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不同大气沉降区Pb化学形态及风险评估

生态环境学报 2018年第8期27卷 1466-1471页

作者：马闯刘福勇苏沛沛赵继红郑州轻工业学院/环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心河南郑州450001

环境介质中重金属Pb的毒性不仅与其含量有关,更多地取决于其生物有效性,Pb在介质中的赋存形态是衡量其环境效应的关键参数。土壤是大气降尘的最终归宿,大气降尘已经成为土壤Pb的重要输入途径之一,需要结合大气降尘比较不同降尘区降尘与... 详细信息

环境介质中重金属Pb的毒性不仅与其含量有关,更多地取决于其生物有效性,Pb在介质中的赋存形态是衡量其环境效应的关键参数。土壤是大气降尘的最终归宿,大气降尘已经成为土壤Pb的重要输入途径之一,需要结合大气降尘比较不同降尘区降尘与土壤中重金属形态分布特征,将土壤和降尘中的Pb活性进行形态分级,评估大气降尘和土壤中的Pb形态分布,揭示不同大气沉降区Pb的毒性及可能产生的环境效应,为明晰不同区域Pb沉降特点,科学进行生态风险评价提供理论依据。调研了大气Pb高沉降区(济源豫光金铅冶炼厂周边)、低沉降区(郑州西北郊区农田)的土壤及大气降尘中Pb污染状况,并采用修正的BCR提取法对土壤和大气降尘中Pb的化学形态进行了分析和风险评估。结果表明,大气Pb低沉降区的土壤中及降尘中Pb平均质量分数分别为(7.67±0.20)mg?kg-1和(76.47±0.73)mg?kg-1;大气Pb高沉降区土壤及降尘中Pb平均质量分数分别为(102.91±0.45)mg?kg-1和(630.16±0.28)mg?kg-1,均显著高于大气Pb低沉降区。大气Pb低沉降区的土壤中Pb主要以残渣态形式存在,其比例为61.17%,其次是可还原态,为31.73%,弱酸态为1.44%,可氧化态为5.67%,处于低风险等级范围内;而降尘中Pb大多以可还原态形式存在,其比例为62.38%,其次是残渣态,为19.60%,弱酸态为11.54%,可氧化态为6.48%,处于中等风险范围内,。大气Pb高沉降区的土壤和降尘中Pb均以可还原态为主,其中土壤中Pb的可还原态占比为75.82%,降尘中Pb的可还原态为37.00%;土壤中Pb的弱酸态占比为5.12%,可氧化态为9.83%,残渣态为9.23%,处于低风险等级;降尘中Pb的弱酸态占比为26.47%,可氧化态为28.71%、残渣态为7.82%,处于中等风险等级。大气Pb低沉降区土壤及降尘的风险评估指数(RAC)值分别为1.44%、1.54%,而大气Pb高沉降区分别为5.12%、26.47%,前者显著低于后者,表明大气Pb高沉降区土壤及降尘中Pb具有更高的生物活性。

关键词：铅土壤大气降尘化学形态生态风险

纳米TiO_2薄膜电极的制备及其光电化学响应

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化工新型材料 2015年第10期43卷 73-75页

作者：王明花杨艺晓秦小青张宏忠郑州轻工业学院环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心郑州450001

采用溶胶-凝胶法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了纳米TiO2薄膜电极,研究了不同制备条件下TiO2薄膜的光电化学响应。利用X射线衍射仪对纳米TiO2的晶型结构进行了分析,利用原子力显微镜(AFM)对薄膜的表面形貌进行了表征。结果表明:随煅... 详细信息

采用溶胶-凝胶法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了纳米TiO2薄膜电极,研究了不同制备条件下TiO2薄膜的光电化学响应。利用X射线衍射仪对纳米TiO2的晶型结构进行了分析,利用原子力显微镜(AFM)对薄膜的表面形貌进行了表征。结果表明:随煅烧温度升高,锐钛矿(101)晶面的衍射峰强度增强;加入抑制剂且煅烧温度为650℃时制备的纳米TiO2为锐钛矿晶型,薄膜粒度分布均匀、尺度适宜,且表面存在一定孔隙。暂态电流测试表明:在光强为6.6mW/cm2、极化电位为+0.3V时,随着预吸附时间的延长,瞬时产生的峰值电流逐渐增大;当预吸附时间为300s时,随着煅烧温度的升高,TiO2薄膜电极对H2O分子的催化氧化光电流由24.2μA(450℃)提高到49.0μA(650℃)。

关键词：纳米TiO2薄膜溶胶-凝胶法暂态电流光电化学

以城市废弃污泥为种泥启动厌氧氨氧化工艺的可行性

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化工进展 2023年第2期42卷 1080-1088页

作者：张涵张肖静马冰冰佴灿刘烁烁马永鹏宋亚丽郑州轻工业大学材料与化学工程学院环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心河南郑州450001

厌氧氨氧化工艺(Anammox)因其优异的脱氮性能和无须外加有机碳源的优点得到快速发展,但厌氧氨氧化污泥的大量缺乏导致该工艺难以快速启动,限制了其实际应用。尽管采用含有厌氧氨氧化菌(AAOB)的Anammox污泥作为接种物可以加快启动过程,... 详细信息

厌氧氨氧化工艺(Anammox)因其优异的脱氮性能和无须外加有机碳源的优点得到快速发展,但厌氧氨氧化污泥的大量缺乏导致该工艺难以快速启动,限制了其实际应用。尽管采用含有厌氧氨氧化菌(AAOB)的Anammox污泥作为接种物可以加快启动过程,但在实际污水处理中接种价格昂贵的Anammox污泥是不切实际的。因此,本文探究了以城市废弃污泥为种泥启动Anammox的可行性,并通过逐步调节运行参数对Anammox性能进行优化。结果表明,经过好氧+厌氧、好氧控温和厌氧控温3个阶段共59天即可成功启动Anammox工艺,第33天即表现出较强的Anammox脱氮性能。搅拌反应10h为Anammox能承受的最短时间,总氮去除负荷最高可达到0.555kg/(m3·d)。反应器运行稳定后,微生物的种类和多样性逐渐下降,但脱氮功能菌群丰度整体呈显著上升的趋势,Candidatus_Kuenenia、Denitratisoma、Arenimonas和Truepera的相对丰度分别从启动前的0.8%、0.9%、3.2%和4.0%提高到20.4%、15.2%、10.1%和8.9%。以城市废弃污泥为种泥可以解决Anammox种泥来源少的问题,同时为污水处理过程产生的剩余污泥提供了一种出路。

关键词：厌氧氨氧化城市废弃污泥快速启动生物反应器废水

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无机盐添加剂对纳米WO3/rGO气敏性能的影响

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人工晶体学报 2018年第10期47卷 2115-2120页

作者：桂阳海杨乐乐王海燕李晓蒙张宏忠郑州轻工业学院材料与化学工程学院郑州450001 郑州轻工业学院河南省环境污染治理与生态修复协同创新中心郑州450001

通过微波辅助气-液界面法制备了WO_3/rGO复合纳米材料,并以无机盐KCl、NaCl、MgCl_2、AlCl_3为添加剂,将无机盐离子(K^+、Na^+、Mg^(2+)、Al^(3+))成功地添加到WO_3/rGO纳米材料当中,无机盐离子有效地改变了WO_3/rGO纳米颗粒的尺寸,提高... 详细信息

通过微波辅助气-液界面法制备了WO_3/rGO复合纳米材料,并以无机盐KCl、NaCl、MgCl_2、AlCl_3为添加剂,将无机盐离子(K^+、Na^+、Mg^(2+)、Al^(3+))成功地添加到WO_3/rGO纳米材料当中,无机盐离子有效地改变了WO_3/rGO纳米颗粒的尺寸,提高了WO_3/rGO纳米材料的气敏性能。含有MgCl2添加剂的WO_3/rGO的气敏性能最好,在180℃时其对5 ppm NOx的灵敏度值可达301. 1,响应/恢复时间仅为3 s/21 s,并且将WO_3/rGO的最佳工作温度由210℃降低到了180℃。

关键词：微波辅助气-液界面法 WO3/rGO复合纳米材料无机盐添加剂气敏性能

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自养脱氮污泥的亚硝化活性恢复策略

环境科学研究 2017年第9期30卷 1464-1470页

作者：张肖静周月张楠郑凯伟傅浩强陈涛张宏忠郑州轻工业学院材料与化学工程学院环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心河南郑州450001

为考察自养脱氮污泥亚硝化活性快速恢复的策略,在3个反应器内分别采用不同的方法对经过长期冷冻保存后的污泥进行了恢复活性的研究.其中R1为MBR(膜生物反应器),采用低ρ(DO)(0.30 mg/L)连续流恢复策略;R2为SBR(序批式反应器),采用低ρ(D... 详细信息

为考察自养脱氮污泥亚硝化活性快速恢复的策略,在3个反应器内分别采用不同的方法对经过长期冷冻保存后的污泥进行了恢复活性的研究.其中R1为MBR(膜生物反应器),采用低ρ(DO)(0.30 mg/L)连续流恢复策略;R2为SBR(序批式反应器),采用低ρ(DO)(0.30 mg/L)间歇流恢复策略;R3为SBR,采用低ρ(NH_4^+-N)预培养-高曝气-低ρ(DO)运行三阶段的恢复策略.结果表明,R1的恢复时间为46 d,NH_4^+-N氧化速率达到4.99 mg/(h·g)(以N计),最终ρ(MLSS)达到5.43 g/L;R2的恢复时间为39 d,NH_4^+-N氧化速率达到4.61 mg/(h·g),最终ρ(MLSS)达到4.47 g/L;R3的恢复时间为48 d,NH_4^+-N氧化速率达到5.64 mg/(h·g),最终ρ(MLSS)达到5.16 g/L.3个反应器均能长期抑制亚硝酸盐氧化细菌的活性,使亚硝化稳定运行.3个反应器中,R3恢复所需时间最长,但污泥活性最好;R1中的污泥活性较低,但是膜组件有效截留了污泥,达到了最高的ρ(MLSS).研究显示,通过厌氧预培养后转为膜生物反应器连续流运行的策略,可有助于污泥的极大保留及污泥活性的最大恢复.

关键词：脱氮亚硝化恢复策略序批式反应器膜生物反应器

有机废弃物好氧堆肥过程中微生物及酶活性变化状况综述

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环境工程 2019年第9期37卷 159-164,187页

作者：马闯扈斌刘福勇张宏忠魏明宝赵继红郑州轻工业学院/环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心

系统总结了有机固体废物好氧堆肥化处理过程的调控手段、堆肥各个阶段的微生物群落演替、堆肥过程中酶活性的变化以及臭气的产生情况。堆肥过程中温度变化对微生物的生长繁殖产生显著影响,微生物群落先由嗜温菌演替至嗜热菌,再由嗜热菌... 详细信息

系统总结了有机固体废物好氧堆肥化处理过程的调控手段、堆肥各个阶段的微生物群落演替、堆肥过程中酶活性的变化以及臭气的产生情况。堆肥过程中温度变化对微生物的生长繁殖产生显著影响,微生物群落先由嗜温菌演替至嗜热菌,再由嗜热菌演替至嗜温菌,有机物被逐步降解。各种有机物降解需不同酶参与,主要有芳基硫酸酯酶、脲酶、蛋白酶、葡萄糖激酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶等;微生物发酵过程蛋白质的降解产生NH3,厌氧条件下硫酸盐还原菌与产甲烷菌的生命活动产生H2S,氨基酸脱羧作用、厌氧降解及局部厌氧发酵产生挥发性有机物(VOCs),这些臭味物质均会对环境造成二次污染。可以尝试调控微生物酶系统来提高堆肥效率,并阻断发酵过程中臭气物质的产生。

关键词：有机废弃物好氧堆肥微生物酶臭气

石墨烯/TiO_2复合物的制备及其光催化性能

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环境工程学报 2016年第1期10卷 169-174页

作者：张宏忠秦小青王明花郑州轻工业学院材料与化学工程学院郑州450001 环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心郑州450000

为拓展二氧化钛(TiO_2)在可见光区的光响应范围,在140℃水热条件下制备了不同氧化石墨烯含量的石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合材料。利用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料进行了表征。以甲基橙为目标污染物,研究了... 详细信息

为拓展二氧化钛(TiO_2)在可见光区的光响应范围,在140℃水热条件下制备了不同氧化石墨烯含量的石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合材料。利用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料进行了表征。以甲基橙为目标污染物,研究了在模拟太阳光和紫外光照下TiO_2和RGO/TiO_2对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,TiO_2和GO复合后,TiO_2由原来单一的金红石型转变为金红石型和锐钛矿型并存,出现了混晶效应;在模拟太阳光的条件下,复合材料的催化活性均高于TiO_2本身;光照4 h后80 mg氧化石墨烯添加量制备的复合材料对甲基橙的光催化降解率达到69.58%,是TiO_2的1.65倍;在紫外光照1.5 h时,复合材料对甲基橙的降解率达到了70%。由此可知,石墨烯的存在能够促进TiO_2半导体中电子和空穴的有效分离,显著提高了TiO_2光催化剂对可见光的响应。

关键词：纳米TiO2 氧化石墨烯水热法光催化甲基橙

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污泥好氧发酵过程中热解特性变化研究

生态环境学报 2016年第11期25卷 1795-1799页

作者：马闯贾昌昌李绍伟张宏忠魏明宝赵继红郑州轻工业学院//环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心河南郑州450001

选用脱水污泥和木块进行好氧发酵，采用热重分析仪对污泥好氧发酵过程中不同阶段的污泥进行热重分析，研究不同阶段污泥热解特性的变化，并为探索污泥好氧发酵过程中有机质的变化规律提供参考。结果表明，污泥热解过程可分为4个阶段，... 详细信息

选用脱水污泥和木块进行好氧发酵，采用热重分析仪对污泥好氧发酵过程中不同阶段的污泥进行热重分析，研究不同阶段污泥热解特性的变化，并为探索污泥好氧发酵过程中有机质的变化规律提供参考。结果表明，污泥热解过程可分为4个阶段，分别为：水分析出阶段（T1）、挥发性有机物析出转化阶段（T2）、大分子有机物转化析出阶段（T3）和矿物质分解阶段（T4）。其中挥发性有机物析出转化阶段和大分子有机物转化析出阶段为失重的主要阶段。随着发酵时间的延长，污泥的最大失重率逐渐减小。发酵第1、4、7、10、13、16天，污泥最大失重率分别为51.14%、43.50%、43.18%、39.79%、35.72%、35.46%。当堆体处于升温期时，污泥样品挥发性有机物析出转化阶段及大分子有机物转化析出阶段失重率变化较大，分别减少2.11%和4.13%；堆体温度维持在40℃左右时，污泥样品大分子有机物转化析出阶段失重率变化较大，3d内减少了4.68%。第13天与第16天污泥样品总失重率仅相差0.22%，好氧发酵在第13天已接近结束。不同发酵阶段污泥样品均以大分子有机物转化析出阶段失重率为最大，挥发性有机物析出转化阶段次之，矿物质分解阶段最小。有机质降解主要发生在发酵第1~4天和第7~10天，其中第1~4天污泥中挥发性有机物和大分子有机物均有显著降解，第7~10天以大分子有机物降解为主。

关键词：污泥好氧发酵热解特性

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狭叶香蒲分解体系对镉污染水体修复的影响

生态学杂志 2018年第8期37卷 2490-2496页

作者：杜京京周垠霏张玉燕郭瑞林李柯郑州轻工业学院材料与化学工程学院郑州450001 环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心郑州450001

选用狭叶香蒲(Typha angustifolia)凋落叶及其微生物分解者为修复材料,探索水生植物与微生物对重金属镉离子的联合修复作用。以水生浮游动物隆线溞(Daphnia carinata)为受试对象,研究了不同浓度Cd^(2+)(0.1、1.0、10μg·L-1)对其生存... 详细信息

选用狭叶香蒲(Typha angustifolia)凋落叶及其微生物分解者为修复材料,探索水生植物与微生物对重金属镉离子的联合修复作用。以水生浮游动物隆线溞(Daphnia carinata)为受试对象,研究了不同浓度Cd^(2+)(0.1、1.0、10μg·L-1)对其生存、生长和繁殖的影响。选择其中0.1μg·L-1作为Cd^(2+)污染浓度,分别将自然驯化以及Cd^(2+)驯化15天和21天的蒲叶放于含Cd^(2+)(0.1μg·L-1)的培养基中,测定隆线溞体长、第一次怀卵日、后代个数、繁殖率以及驯化后微生物分解者的群落组成。结果表明:Cd^(2+)添加显著降低了隆线溞的存活率,其中10μg·L-1Cd^(2+)的毒害作用最强,隆线溞的存活率仅有40%;自然驯化和加镉驯化的蒲叶能够显著改善Cd^(2+)干扰下隆线溞的个体生长与群体繁殖状况,且修复效果会随着驯化时间的延长而提高。个体的第一次生产时间提前1~2天,总产幼数提高22%~81%,群体繁殖率提高3.07~4.7倍,从而使食物链得到快速修复。真菌多样性分析表明,Dactylaria和Massarina在真菌分解者中占据优势地位,推测该属真菌具有修复Cd^(2+)污染的生态功能。

关键词：狭叶香蒲水生真菌镉污染隆线溞