高含沙紊动系统中影响泥沙和铜垂向分布的关键因素分析

采用谐振式紊动模拟装置和回归正交设计试验方法，研究了均匀紊乱条件下高浓度固液两相系统中初始投沙量、颗粒级配和紊动强度等因素对泥沙和铜浓度垂向分布的影响，得到了泥沙吸附铜量、水相铜浓度和含沙量与各因素变量间的回归方程，结果表明，投沙量与泥沙吸附铜量和水相铜浓度之间呈负相关关系；紊动强度与泥沙吸附铜量和含沙量之间呈正相关关系，回归正交试验结果进一步表明，泥沙吸附铜量和水相铜浓度均与投沙量显著相关，各因素对两者的影响程度均以投沙量影响为最大，而且远远大于紊动强度和颗粒级配的影响，三因素对铜的水沙分配没有交互作用影响，沿垂向分布的实际含沙量与投沙量、紊动强度及其交互项显著相关，投沙量影响最大。     

北京海淀区夏季交警对多环芳烃的暴露

用个人采样装置测定了北京海淀区交警夏季多环芳烃(PAHs)暴露.以16种PAHs之和计,气态和颗粒物吸附态的平均暴露浓度分别为(1 520±759)ng/m³和(148±118)ng/m³,显著高于定点对照测定结果[气态(588±228)ng/m³,颗粒物吸附态(52±50)ng/m³].交警和对照点具有致癌作用的高环化合物总暴露浓度分别是(14.9±5.9)ng/m³和(6.7±3.6)ng/m³,主要来自颗粒物吸附态暴露.暴露量具有显著的日波动特征,主要受温度和湿度影响.气态浓度与湿度正相关,与温度负相关,颗粒物吸附态浓度则与温度和湿度看不到显著相关关系.     

酸化污泥膨润土颗粒对染料活性翠蓝的脱色研究

以污泥和膨润土为原料,硫酸为酸化剂制备了酸化污泥膨润土颗粒.对制得的样品进行了比表面积和SEM等表征,并用于染料活性翠蓝的脱色.考察了pH值、投加量、反应时间和反应温度的影响,并进行了方程的拟合,计算了热力学参数(ΔH⁰、ΔS⁰、ΔG)和吸附活化能E_a.结果表明,酸化污泥膨润土颗粒对活性翠蓝的吸附量随温度和初始浓度的增加而增大,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其吸附动力学更适于伪二级动力学方程所述规律,吸附速率大小为313　K>303　K>293　K;吸附活化能较低,为5.52 kJ·mol^-1,说明吸附过程以物理吸附为主.同时ΔH⁰>TΔS⁰和ΔG>0表明整个吸附过程活化焓的影响大于活化熵,且属于非自发反应.     

铜离子对苯水相二次有机气溶胶化学组分和光学特性的影响研究

苯系物水相光氧化产生的二次有机气溶胶（SOA）能够散射、吸收太阳光辐射,导致大气能见度降低.铜离子是常见的重金属离子,它能改变水相SOA的化学组成和光学特性.本文采用自制的水相SOA产生装置,研究铜离子对苯水相SOA的组分和200~600 nm范围内平均质量吸收系数<MAC>的影响.结果表明,铜离子存在时,苯水相SOA的紫外谱图中275 nm处的酚类化合物吸收峰强度增大,激光解吸附电离质谱含有苯酚、苯二酚和苯三酚的特征离子峰m/z =93（C₆H₅O⁺）、m/z =109（C₆H₅O₂⁺）和m/z =125（C₆H₅O₃⁺）,电喷雾电离质谱出现质荷比高达1116的多聚物离子峰.这表明铜离子能够催化过氧化氢产生更多OH自由基,苯水相光氧化产生的苯酚、苯二酚、苯三酚等酚类化合物和由酚类聚合形成的羟基苯基醚多聚物含量增多.苯水相SOA的粒径和表征吸光能力的平均质量吸收系数<MAC>随着铜离子浓度的增大而逐渐增大. 这为研究重金属离子存在背景下水相SOA的光学特性提供了实验依据.     

桑沟湾养殖水域表层沉积物对磷酸盐的吸附特征

在室内模拟扰动条件下,研究了桑沟湾养殖水域表层沉积物对磷酸盐的吸附动力学及其吸附等温线,探讨了磷酸盐的吸附-解吸平衡质量浓度以及沉积物的源汇角色.结果表明,沉积物对磷酸盐的吸附主要发生在0～0.5 h,吸附平衡时间约为6 h,吸附动力学方程符合修正的Elovich模型,回归方程为： Q =85.536+35.512 ln t （r²=0.960 2）;低浓度条件下沉积物对磷酸盐的吸附等温线呈线性,线性方程为： Q =265.04 c _e-7.46（ Ｒ ²=0.965）,高浓度条件下沉积物对磷酸盐的吸附等温线符合Langmuir模型（ Ｒ ²=0.989）;沉积物中本底吸附态磷为7.46 μg/g,对磷的最大吸附量 Ｑ _max为769.23 μg/g;沉积物对磷酸盐的吸附-解吸平衡质量浓度EPC₀为0.028 mg/L,结合该区域水体磷酸盐含量情况,初步推断该区域的沉积物大多数时间充当的是磷源的角色.     

2017年厦门金砖会晤期间人为减排和气象条件变化对臭氧污染特征的影响

针对厦门"金砖会晤"空气质量保障活动，本研究选取2017年8月10日—9月10日的O₃、NO₂和挥发性有机物（VOCs），以及气象因子等在线观测数据，开展人为减排、副热带高压、台风等对东南沿海城市大气O₃污染特征的影响研究.结果表明，研究期间厦门大气O₃-8 h平均浓度为（110.0±40.6）μg·m^-3.与管控前相比，无台风影响的管控I期的O₃-8 h浓度上升了19.9 μg·m^-3，而管控II期的O₃-8 h浓度下降了27.9 μg·m^-3.对于管控I期和II期，台风影响下O₃-8 h浓度较无台风时段分别下降85.2 μg·m^-3和8.9 μg·m^-3.在排放控制和台风的共同作用下，峰会期间厦门大气O₃浓度的日变化显现出"削峰填谷"的特征.另外，与管控I期相比，管控II期O₃前体物VOCs浓度显著下降，其臭氧生成潜势（OFP）下降了44.6%.总之，运用区域联防联控策略，对臭氧前体物（NO_x和VOCs）实施针对性减排，可有效地降低沿海城市大气O₃日间最高浓度.     

鄂东鸭儿湖地区大气中有机氯农药特征及土-气交换

采用聚氨酯泡沫-被动采样法（PUF-PAS）采集鸭儿湖地区大气样,研究典型污染源地区大气中有机氯农药（OCPs）组成、来源及土-气交换现状。鸭儿湖地区大气中OCPs主要组成为艾氏剂（Aldrin）、滴滴涕（DDTs）、六六六（HCHs）、六氯苯（HCB）、甲氧滴滴涕（Methoxychlor）和a-硫丹（α-Endosulfan）,约占OCPs总量的84%。较高浓度Aldrin（平均浓度为161.25 pg/m³）广泛存在应引起高度重视。HCHs（平均浓度为89.64 pg/m³）和DDTs（平均浓度为92.29 pg/m³）普遍存在且含量高,污染程度比较明显。HCHs异构体中β-HCH高于α-HCH,远远高于γ-HCH和δ-HCH,说明HCHs经过长期降解已逐渐稳定下来;来源分析推测存在工业HCHs的使用或者受大气长距离传输影响。DDTs在各点位分布明显不同于HCHs,且各点位DDTs的六种组成均存在很大差别,可能由于点位地理位置以及农药使用情况导致;来源分析推测大气中DDTs主要来自历史残留。鸭儿湖地区OCPs土气交换研究表明,HCHs主要表现为从大气向土壤中沉降;DDTs在大多数点位源于土壤中历史残留的挥发,部分点位受到大气长距离传输影响。     

林可霉素生产废水的厌氧生物处理工艺

采用单相中温升流式厌氧污泥床(UASB)反应器厌氧生物工艺处理含有有毒难降解有机物的林可霉素生产废水.当进水COD 8000～14000 mg/L,HRT约10h时,COD容积负荷可达20～35kg/(m³·d),COD去除率为50%～55%.适时调整并维持较高的表面水力负荷[0.2～0.4 m³/(m²·h)]、较高的进水有机基质浓度(COD为2000～3000mg/L)和污泥COD负荷[0.2～0.5 kg/(kg·d)],并适当延长启动驯化时间可培养出沉降性好、污泥活性较高的颗粒污泥.废水厌氧生物降解动力学符合Monod方程,动力学常数V_max=1.3 d^-1,K_s=8133mg/L.废水中不可生物降解物质占总COD的比例约为30%,这是废水COD去除率偏低的重要因素.     

海州香薷对铜的蓄积及铜的毒性效应

研究了不同浓度铜对海州香薷的毒性及海州香薷对铜的蓄积结果表明0.5 mmol/kg的铜能促进海州香薷的生长,使其生物量增大.低浓度的Cu²⁺使叶绿素a含量上升,而高浓度Cu²⁺则使叶绿素a下降,但Cu²⁺对叶绿素b的影响并不明显.反映到a/b上则表现为低浓度下Cu²⁺处理会提高a/b值.海州香薷的蓄铜浓度随土壤中铜浓度的增加而升高,可达1500mg/kg,达到了超量积累植物的标准.铜对SOD、POD活性的影响也表现为低浓度的刺激效应和高浓度的抑制效应,最高值出现在0.5 mol/kg.     

新型饮用水除氟材料Bio-F的除氟特性和比较研究

对3种传统除氟剂活性氧化铝、骨炭和改性沸石与自制的新型生物除氟剂Bio-F的除氟性能及影响因素（材料粒径、pH值、吸附时间、水样含氟浓度、其它离子、再生能力等）进行了比较,并模拟动态实验评估了这4种除氟材料对实际高氟地下水处理的效果.结果表明,Bio-F生物除氟剂对F^-的吸附过程符合Lagergren一级吸附动力学特征（R²=0.958 0）,吸附速率较快,且该过程属于吸热反应; Bio-F吸附F^-符合Langmuir吸附等温模型（R²=0.999 2）,吸附容量高,静态吸附容量可达4.088 3 mg·g^-1,分别约是活性氧化铝和改性沸石的1.8和 5.8倍.4种除氟材料吸附容量与氟浓度正相关,与吸附剂粒径负相关.高浓度的CO^2-₃、HCO^-₃明显抑制Bio-F的除氟（p<0.05）,但高浓度的Ca²⁺、NO^-₃、HPO^2-₄有利于Bio-F的除氟（p<0.001）.Bio-F除氟最佳停留时间3～4 min,远远低于沸石20 min和活性氧化铝11 min.在pH 4.0～9.0范围内Bio-F可保持90％以上吸附F^-的能力.再生性能稳定,10次再生后吸附容量变化不超过15%.Bio-F综合性能优于其它3种传统除氟剂,在我国广大农村地区推广有显著优越性.     

Experimental study on sediment-copper distributions in hyper-concentrated turbulent solid-liquid system

This study presents a special problem on vertical distribution for sediment and copper in hyper-concentrated turbulent solid-liquid system that is essentially different from the ordinary low-concentrated turbulent system. A resonance type turbulent simulation equipment is used for the experimental study in which a vertically uniform turbulent field of the mixture of loess and water is produced in a testing cylinder with a grille stirrer that moves up and down harmoniously with varying vibration frequencies, in order to compare the variations of the vertical profiles of sediment and copper in low- and hyper-concentratod solid-liquid system, different scenarios for input sediment content ranging from 5 to 800 kg/m^3 was considered in the experimental studies. It was found that solids copper content increases with input sediment content, So, and reaches its peak as So goes to 10 kg/m^3 and then decreases rapidly with increasing input sediment content. Such a behavior is possibly resulted from the joint effect of the specific adsorption of copper on loess, precipitation of carbonate and hydroxide of copper due to high carbonate content in the loess and the so-called ＂particulate concentration effect＂ due to the present of the sediment variation in water. The vertical sediment concentration distribution resulted from the uniform turbulence is generally uniform, but slight non-uniformity does occur as sediment concentration exceeds certain value. However, the vertical concentration distributions of soluble copper seem not to be affected much by the variation of sediment concentrations.     

高含沙水体中黄土吸持和释放铜的机理

研究了高含沙体系中不同环境因素条件下黄土中铜的吸持和释放机理.实验结果表明,黄土对铜的专性吸附和对铜的碳酸盐、氢氧化物等的沉淀作用很强,使黄土对铜有很强的吸持能力.黄土中铜的吸持量随着水体离子强度的增加而减小,且支持电解质阳离子电荷数不同对铜吸持的影响也不同.黄土中吸持的铜在中性盐溶液中释放率小于4%,且随溶液离子强度的增加而增加.pH是影响铜释放的最重要因素,酸性溶液中铜的释放量大于70%,铜释放量随释放溶液pH的降低而增加.水土体系pH恒定时,铜吸持量相同的等量黄土,释放溶液体积越多,铜的释放量和释放率越高;相同含沙量条件下,吸持量越大,释放量和释放率也越大.     

黄河中游泥沙对铜离子的吸持行为研究

以黄河中游泥沙和重金属Cu为研究对象，通过等温吸持实验和Tessier形态提取实验，研究了黄河中游泥沙在含量较高的条件下对铜离子的吸持特性．结果表明：黄河中游泥沙具有很强的吸持铜的能力．体系pH和泥沙理化性质对吸持具有强烈影响：当铜浓度较低时，pH是控制吸持的主要因素，不同泥沙对铜的吸持率均达到99％，泥沙吸持的空间差异很小；当铜浓度较高时，泥沙理化性质是使黄河中游泥沙吸持表现出空间差异的重要因素，碳酸盐是主要影响组份；在泥沙含量较高的条件下，单位吸持量随泥沙含量变化的规律符合“泥沙效应”规律，但吸持容量随泥沙含量升高而升高，这与泥沙含量升高导致体系pH升高有关。     

pH对铜在黄土中吸持及其形态的影响

用黄土为吸持剂,以石英砂作对照,研究了pH对铜的吸持及形态的影响,并用MINTEQA2模型对铜离子的沉淀形态进行了理论计算.结果表明:无论吸持剂是石英砂还是黄土,随着pH的升高,吸持曲线都分为3区:低pH微吸持区、中pH吸持增长区和高pH强吸持区.含沙量一定,随着铜液初始浓度的增加,吸持量、可交换态含量和碳酸盐结合态含量均增加;铜液初始浓度一定,随着含沙量的增加,吸持量、可交换态含量和碳酸盐结合态含量均减少.MINTEQA2模型计算结果表明,对于不同的吸持剂,铜离子发生沉淀的比例及沉淀的物质组成是不同的;以黄土为吸持剂时,中pH范围内随着含沙量的增加铜离子沉淀的比例减少.     

巢湖东区底泥污染物分布特征及评价

测定了巢湖东区底泥样品中有机质、总氮、总磷、铅、铜、铬和锌的含量,其中,表层w(有机质),w(总氮)和w(总磷)的平均值分别为2 016%,0 108%和0 053%;w(Pb),w(Cu),w(Cr)和w(Zn)的平均值分别为40 2,40 1,79 2和123 8mg kg。研究了底泥污染物的垂直分布特征,其一般规律是严重污染层高于污染过渡层,污染过渡层高于正常湖泥层。用潜在生态危害系数法对底泥重金属污染作了评价,结果表明,巢湖东区底泥重金属含量高于安徽土壤背景值,但仍属于低生态危害。对有机质与其他污染物之间的关系作了相关分析,其中w(总氮)(y,%)与w(有机质)(x,%)之间的线性方程为:y=0 1194+0 0475x,相关系数0 975,线性高度显著,说明总氮与有机质具有同源性。底泥中的w(C) w(N)为18.62,w(N) w(P)为2 12,与其他富营养化湖泊比较,没有显著差异。有机指数均高于底泥肥污染标准。      

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.     

Spatial variations of Pb in the vertical zone of the soil-plant system in the Changbai Mountain National Nature Reserve

The characteristics of vertical and horizontal variations of lead element (Pb) in soil-plant system of vertical zone in Changbai Mountain National Nature Reserve(CNNR)were studied.The results showed that Pb concentrations in soils of vertical zone are all above 25mg/kg,and the average Pb concentration of each soil zone negatively correlates its degree of variation,i.e.brown coniferous forest soil zone has the lowest average Pb concentration of four soil zones,and the highest horizontal variation;however,mountain soddy forest soil has the highest average Pb concentration,and the lowest horizontal variation;the average concentration of plant Pb of each plant zone is lower than the worldwide average level of Pb in plant(Clarke),respectively,and plant Pb content order is consistent with soil Pb content order,but their horizontal variations are different from those in soil zones,the variation of mountain tundra forest zone is highest,but Betula ermanii forest zoner the lowest.Vertical variation of plant Pb is obviously higher than that in soils with variation coefficient of 89.76%;the enrichment capability of plant for Pb is depended on the plant types and the different organs of plant;parent material and parent rock,pH values,soil organic matter and soil particle fraction etc.are the main factors influencing variations of Pb contant in soil-plant system of vertical zone in CNNR.     

西风区黄土–古土壤的碳酸盐含量对磁化率影响研究

本文选择伊犁盆地塔勒德黄土– 古土壤序列,系统地开展了沉积物碳酸盐和磁化率等指 标研究,初步探讨了伊犁黄土碳酸盐含量对磁化率增减的影响机制。研究发现,塔勒德古土壤 中低频磁化率值中明显低于黄土层,且较黄土高原古土壤值小,频率磁化率也远小于黄土高原; 碳酸盐含量在S₁ 层中含量明显高于黄土,且较黄土高原古土壤高,与剖面磁化率负相关,在古 土壤中相关度更显著。去除碳酸盐的设计实验显示加入蒸馏水后沉积物磁化率值变化在10％以 内;加入醋酸（HAc）后样品磁化率值均增加,其最大增幅达12.89%（黄土）,古土壤的磁化 率增加9% 以上;加入稀盐酸后影响程度不一,在黄土中约在15%,而对古土壤影响较大,最大 可达35%,表明沉积物中碳酸盐含量对磁化率的影响不仅是简单的稀释作用,还与干旱气候环 境下碳酸盐化、次生碳酸盐化作用相关。     

流作用下泥沙悬浮释放污染物的数值分析

基于一维垂向模型(1DV模型),建立了波流共同作用下泥沙悬浮释放污染物的数学模型,模型通过验证可较好的描述床面附近紊动特性、水流结构、泥沙垂向分布及污染物解吸释放规律. 利用数学模型,通过设置不同的模拟情景,分析计算了波流共同作用下泥沙悬浮特征、污染物释放动态过程及时空分布特征. 研究表明: 波流共同作用下,吸附态污染物及总污染物垂向分布与悬浮泥沙分布一致,波浪底部边界层的周期性振荡限制了从底部悬扬的泥沙向上部水体的扩散,在近床面存在梯度较大的高浓度层,在悬浮释放的初期,溶解态污染物的垂向分布规律与吸附态污染物一致,达到平衡后,沿垂向均匀分布.水流流速和波浪强度对泥沙悬浮释放污染物有着不同程度的影响,水流对泥沙及污染物的垂向分布影响明显,波浪的影响主要体现在床面附近形成高浓度含沙层和污染物层.