载铁生物炭强化人工湿地中多环芳烃去除机制的研究

基本信息
批准号:51908326
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:郭子彰
学科分类:
依托单位:山东大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
载铁生物炭资源转化污染物多环芳烃人工湿地
结项摘要

In recent years, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are extremely harmful to the ecological environment and human health, and has been widely studied. Although the constructed wetland (CW) has been employed increasingly in PAHs removal, there are still two technical problems of insufficient dissolved oxygen and low efficiency of microbial degradation. Based on the special dissolved oxygen environment of constructed wetlands, this project utilize iron-loaded biochar to enhance the removal capacity of PAHs by the CW according to the adsorptive capacity of biochar, as well as the exogenous electron acceptor provided by iron for microbial degradation of PAHs. Use wetland plants to produce new iron-loaded biochar, and construct iron biochar-enhanced CW systems. Explore the transformation of PAHs in CW system and the iron cycle influenced by FeRB . And analyze the effects of iron biochar on microbial degradation of PAHs. The long-term stable operation of new CW under complex conditions was systematically evaluated. the economic feasibility and scalability of the CW were also studied. The development of this research will provide a scientific basis for controlling the PAHs pollution in water and promoting the water purification technology of CW.

近年来,有关水体中多环芳烃(PAHs)污染的研究逐渐增多,PAHs对生态环境和人类健康危害极大。采用人工湿地技术去除PAHs虽取得一定的成效,但是仍存在基质吸附能力不足和微生物降解效率低两大技术难题。本项目基于人工湿地特殊的溶解氧环境,充分利用生物炭的截留和吸附能力以及铁离子作为微生物降解PAHs的外源电子受体,提出了载铁生物炭强化人工湿地去除PAHs的解决方案。资源化利用湿地植物研发新型载铁生物炭填料,构建并优化载铁生物炭人工湿地系统;探究PAHs在人工湿地系统的迁移转化规律,结合铁氧化及异化还原菌介导的铁循环规律,分析载铁生物炭对微生物降解机制的影响,掌握系统中铁离子氧化还原对PAHs降解的内在规律;系统评价载铁生物炭人工湿地在复杂条件下的长期稳定运行能力,评估本项目成果的经济可行性及可推广性。本研究工作的开展,将为控制水体PAHs污染、推广人工湿地净水技术提供科学依据。

项目摘要

项目破解了人工湿地处理PAHs存在的基质吸附能力差和微生物降解效率低的两大难题,资源化利用湿地废弃植物制备生物炭,通过水热法负载氧化铁合成载铁生物炭填料,系统评估了载铁生物炭理化性质及对PAHs吸附降解性能,为载铁生物炭作为基质填料提供理论依据;构建了载铁生物炭垂直流人工湿地污水生态处理系统,探究了系统中溶解氧分布规律,分析了氧传质与PAHs降解之间的动态响应关系,比较了填料不同投加量对PAHs去除的影响,优化了人工湿地系统工艺运行条件;分析了进水中PAHs的分配过程和流向,揭示了人工湿地系统中PAHs的降解及归趋途径,探究了人工湿地系统中PAHs的物质、能量流向与空间分布特征,量化了人工湿地系统中植物吸收、基质吸附、微生物降解等路径的贡献,掌握了基质中铁的价态转换及铁循环对PAHs转化路径的影响,明确人工湿地系统中PAHs的迁移转化规律;采用现代分子生物学技术,解析了投加载铁生物炭填料后人工湿地中微生物的群落结构、数量、活性的响应规律,分析了系统中铁氧化物的结构和表面化学成分,研究了系统中PAHs和一般污染物的浓度变化关系,揭示了人工湿地系统中微生物对PAHs降解机制,掌握了基质吸附、铁循环、微生物降解三者的关系。相关研究成果共计发表SCI论文14篇,申请/授权发明专利8项,参加国内外学术会议3次,培养研究生4名,其中1名研究生获得山东大学校长奖(山东大学学生最高荣誉)。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

黄河流域水资源利用时空演变特征及驱动要素

黄河流域水资源利用时空演变特征及驱动要素

DOI:10.18402/resci.2020.12.01
发表时间:2020
3

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
4

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
5

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020

郭子彰的其他基金

相似国自然基金

1

人工湿地中可溶性有机物对多环芳烃生物耦合去除的影响机制及调控研究

批准号:51908343
批准年份:2019
负责人:赵聪聪
学科分类:E1002
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

人工湿地中手性农药对映体的选择性降解机制和强化去除原理

批准号:51808431
批准年份:2018
负责人:郑于聪
学科分类:E1002
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

负载铁锰氧体的生物炭类芬顿氧化法修复多环芳烃污染河道底泥的机理研究

批准号:51779090
批准年份:2017
负责人:赖萃
学科分类:E1007
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

活性炭载纳米铁还原-生物反硝化耦合去除地下水中硝酸盐的机制

批准号:41502240
批准年份:2015
负责人:胡思海
学科分类:D0702
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目