2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、近年來隨著酰胺類農(nóng)藥的大量使用,未被植物吸收的除草劑殘留在土壤中,通過雨水淋溶、地表徑流進(jìn)入水體或直接進(jìn)入飲用水源,對(duì)水生生物造成嚴(yán)重危害,對(duì)人類健康也存在較大的直接或潛在風(fēng)險(xiǎn),其殘留在我國和美國水體中均有檢出。
  本課題利用生物活性炭(Biological Activated Carbon, BAC)和超濾(Ultrafiltration, UF)不同的技術(shù)特點(diǎn),以異丙甲草胺、乙草胺、丙草胺、丁草胺為目標(biāo)污染物,以煤質(zhì)柱狀活性

2、炭、椰殼活性炭和纖維活性炭為生物載體,研究了三種活性炭對(duì)除草劑的物理吸附性能及影響因素;BAC在動(dòng)態(tài)連續(xù)流狀態(tài)下自然掛膜的啟動(dòng)過程;BAC降解水中酰胺類除草劑效能;生物膜中細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu)構(gòu)成;微生物降解四種除草劑的幾種可能降解途徑;纖維 BAC與UF聯(lián)用出水的水質(zhì)安全性。
  實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三種活性炭對(duì)除草劑均有較強(qiáng)的吸附能力,其中纖維活性炭的吸附能力最高,其次為煤質(zhì)柱狀活性炭,最后為椰殼活性炭,活性炭對(duì)四種除草劑的吸附容量的大小

3、順序?yàn)椋憾〔莅罚颈莅罚疽也莅罚井惐撞莅?。較低的溫度有利于活性炭的吸附,但溫度的變化對(duì)四種除草劑在活性炭上的吸附影響不大;pH值對(duì)活性炭的吸附效果有較大的影響,在pH=7.5時(shí)活性炭的吸附量達(dá)到最大值;活性炭吸附量隨著目標(biāo)物溶液初始濃度的增大而增大。當(dāng)溶液的初始濃度達(dá)到一定值以上時(shí)(15mg/L),活性炭吸附量變化緩慢,接近平衡狀態(tài)。
  動(dòng)態(tài)連續(xù)流自然掛膜過程中,在水溫為25-27℃,空床接觸時(shí)間為20min,氣水比為1:1的

4、條件下,三種活性炭經(jīng)過53天左右的連續(xù)運(yùn)行,生物膜生長成熟,高錳酸鹽指數(shù)、UV254、NH4+-N、NO2--N和DOC等水質(zhì)指標(biāo)的去除率也逐漸趨于穩(wěn)定。雖然三種活性炭的性能參數(shù)不相同,但在BAC啟動(dòng)成功后,它們對(duì)高錳酸鹽指數(shù)、UV254、NH4+-N、NO2--N和DOC等的去除率差別不大。生物膜生長成熟后,微生物相十分豐富,主要由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等組成。
  在BAC穩(wěn)定運(yùn)行過程中,空床接觸時(shí)間(Empty Be

5、d Contact Time, EBCT)對(duì) BAC的去除效能影響顯著,當(dāng)EBCT為12-16min,溫度為22-30℃,中性偏堿(pH=7.5)的條件下BAC對(duì)除草劑的去除效果最好。BAC炭柱距離進(jìn)水端0-30cm段的炭層去除了總?cè)コ?3-90%的污染物,而距離進(jìn)水端30-50cm段的炭層只去除了總?cè)コ?0-17%的除草劑。BAC中炭層高度與有機(jī)物的生物降解的關(guān)系符合一級(jí)反應(yīng)特征,生物活性較生物量更能反映該BAC柱的生化反應(yīng)過程。

6、經(jīng)過對(duì)三種BAC的比較分析,選用纖維BAC與UF聯(lián)用。
  BAC顆粒表面生物膜菌群種類十分豐富,優(yōu)勢(shì)菌群為β-變形菌綱(Betaproteobacteria)和紅球菌屬(Rhodococcus sp.)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)和寡養(yǎng)單胞菌(Stenotrophomonas sp.)兩種菌屬會(huì)影響B(tài)AC出水的生物安全性。
  實(shí)驗(yàn)還鑒定出10種微生物降解除草劑的代謝產(chǎn)物,其中兩種未見報(bào)道,

7、分別為2-(二甲基氨基硫代羰基)-N-(2-乙基-6-甲基苯基)-乙酰胺(2-(dimethylamino-thiocarbonylthio)-N-(2-ethyl-6-methylphenyl)-Acetamide)和2-(2,4-二氯苯氧基)-N-(2,6-二乙苯基)-丙酰胺(2-(2,4-dichloro- phenoxy)-N-(2,6-diethylphenyl)-Propanamide)。根據(jù)鑒定出的10種代謝產(chǎn)物推測(cè)出微生

8、物降解除草劑基本有三種降解途徑:除草劑在脫掉甲氧基烷基支鏈后,酰胺基的C-N鍵斷裂,脫掉氯乙?;谖⑸锏淖饔孟?,N-烷基側(cè)鏈和乙基側(cè)鏈發(fā)生環(huán)化反應(yīng),形成環(huán),生成喹啉;除草劑在脫甲氧基烷基支鏈后,氯被其他基團(tuán)所取代,接著芳香基酰基酰胺酶裂解靠近苯環(huán)一側(cè)酰胺基的C-N鍵,脫掉?;缓竺摪坊?-乙基甲苯或在微生物的作用下,乙基被生物降解成乙?;僧a(chǎn)物1-乙?;?3-乙基-2-苯胺;除草劑在脫甲氧基烷基支鏈之后,脫掉乙基,在微生物的

9、作用下,N-乙?;鶄?cè)鏈和甲基側(cè)鏈發(fā)生環(huán)化反應(yīng),形成環(huán),生成吲哚。
  纖維 BAC與UF聯(lián)用在貧營養(yǎng)狀態(tài)下除草劑的去除效果較好,污染物的去除主要集中在BAC部分,可同化生物有機(jī)碳(Assimilable Organic Carbon,AOC)除率達(dá)到50%,出水濁度在0.05NTU以下。纖維BAC對(duì)除草劑去除率分別為:異丙甲草胺42.2%、乙草胺50.3%、丙草胺70.6%、丁草胺88.6%。UF對(duì)除草劑去除率并不高,只有2.5-

10、7.3%。纖維BAC與UF聯(lián)用能有效降低AOC、出水菌落總數(shù)和濁度,提高水質(zhì)的生物穩(wěn)定性。纖維 BAC出水 AOC為59.2μ乙酸碳/L,UF對(duì)AOC去除率為10.8%,出水AOC為54.9μg乙酸碳/L。在經(jīng)過 BAC后水中菌落總數(shù)明顯升高,經(jīng) UF處理后,出水菌落總數(shù)為零。
  UF過程中,除草劑的去除率隨操作壓力的升高而降低,而提高 UF膜操作壓力可以提高膜通量,但操作壓力越大,膜通量的衰減就越嚴(yán)重。溶液初始濃度升高時(shí),除草

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