不同下垫面苯系物的挥发行为研究

结合石油化工区挥发性污染物泄漏控制的需要,选取淄博地区代表性的砂土、壤土和水3种下垫面,对苯系物的挥发行为进行试验研究,得到了不同类型下垫面中苯系物单组分及其混合物的挥发动力学曲线、最优拟合公式和挥发动力学模型.结果表明,3种下垫面中,苯系物组分及混合物的挥发速率大小依次为:苯>甲苯>BTEX>二甲苯>乙基苯;而苯系物在静水面上的挥发最快,砂土中次之,壤土中挥发最慢.另外,3种下垫面中苯系物的挥发速率常(系)数与蒸气压的关系均呈线性正相关,挥发速率系数随着组分蒸气压的增大而明显增大.下垫面对苯系物挥发的影响机制主要表现为对挥发面积和介质在挥发扩散过程中可利用孔隙通量的影响.     

水泥窑共处置过程中砷挥发特性及动力学研究

针对不同形态的含As化合物开展了热重实验、熟料煅烧以及熟料消解实验,研究了水泥窑共处置过程中砷在等温条件下随时间的挥发特性和可能的化学反应.结果表明,不同化学形态的砷挥发规律不尽相同,砷酸钠在水泥生产涉及的温度区间基本不挥发;硫化亚砷在水泥窑共处置的过程中,砷的挥发率随时间逐渐增大,25min以后基本不再挥发,低于1000℃时,砷的挥发率随温度的升高而增大,但高于1000℃时,挥发率随温度的增大而减小;亚砷酸钠在1000℃以上的挥发规律与硫化亚砷类似,挥发率随温度的升高而减小,25min以后基本不再挥发.硫化亚砷在1000℃以下煅烧时,挥发率随时间和温度变化的动力学方程为a =1-exp[-1.77exp(-3158/T)t],可以根据此方程计算不同温度和停留时间工况下砷挥发的理论值,进而控制含砷废物的投加量,避免对环境造成危害.     

汽油在西北黄土上吸附特性的研究

通过动力学和热力学吸附实验,研究了汽油在西北地区黄土上的吸附行为,同时研究了提取的天然腐植酸对汽油在黄土上吸附行为的影响.结果表明,汽油在黄土上的吸附在6h内达到平衡.无论是否加入腐植酸,汽油在黄土上的吸附动力学过程均符合Elovich方程,其热力学吸附符合Freundlich方程.腐植酸的存在使汽油在黄土上的吸附能力减小.反应温度从25℃升高到45 C,汽油在土壤上的饱和吸附量从6.300mg·g-1减小到1.365 mg·g-1,表明汽油在黄土上的吸附属于放热反应.溶液pH和土壤粒径的增大,均不利于汽油在黄土上的吸附,溶液pH和土壤粒径越大,其在黄土上的吸附量越小.另外,在室温下对吸附了汽油的土壤样品和纯汽油挥发行为的研究表明,吸附了汽油的土壤样品的汽油挥发比纯汽油慢,其挥发率与时间成对数关系.     

水泥窑协同处置危险废物过程中铅-镉的挥发动力学研究

为了考察含重金属类危险废物在水泥窑协同处置过程中,铅、镉随时间和温度变化的挥发特性,本研究选择铅、镉两种重金属元素的氯化物和硫化物开展挥发动力学实验.通过热重实验、水泥熟料煅烧及熟料消解实验,得到了重金属挥发率随时间及温度的变化规律.结果表明,两种重金属元素的挥发率在实验温度区间内均随温度的升高、时间的增加而增大;根据等温动力学及阿累尼乌斯方程对Pb、Cd的挥发率随温度和时间变化的规律进行动力学模拟,得到了较好的线性拟合效果,并得出了以氯化物和硫化物形态存在的铅和镉元素在水泥窑协同处置过程中的动力学方程.本实验结果可为预测水泥窑协同处置过程中重金属的挥发量提供支持.     

太湖水-气界面CO2交换通量观测研究

基于2003-01～2005-06利用静态箱法对太湖水-气界面CO2交换通量的观测,对太湖水-气界面交换通量的变化特征进行了分析研究.结果表明:太湖水-气界面CO2交换通量存在明显的日变化,春、夏、秋、冬4季日平均通量分别为-0.79 mg/(m2·h)、-4.89 mg/(m2·h)、-4.06 mg/(m2·h)和-2.56 mg/(m2·h),太湖均是CO2的汇.一般污染越重的区域,CO2通量值越大.藻型湖区水-气界面CO2交换通量季节变化不明显,草型湖区水-气界面CO2交换通量季节变化很明显,夏秋季高,冬春季低.CO2通量变化的可能相关因子还有天气情况、太阳辐射、风速及水温、pH、TA、Chla、TC、TN和TP等.     

水动力条件对太湖底泥吸附苯胺性能的影响

应用平衡研究法研究不同水动力条件下苯胺在太湖底泥中的吸附特性及其吸附动力学特征。结果表明,太湖底泥对苯胺具有较强的吸附能力,苯胺在太湖底泥上的最大吸附量为1.131 mg/g,其吸附行为可以用Freundlich型吸附等温式描述。采用Lagrange伪一级动力学和伪二级动力学模型对不同水动力条件下的苯胺吸附动力学数据进行了拟合,结果表明,沉积物对苯胺的吸附动力学更符合Lagrange伪二级动力学模型,且吸附速率随着初始浓度的增大而显著增大。此外,自吸附开始至1 h左右,吸附速率与水动力条件呈明显的正相关性。说明水动力条件的增大,增加了苯胺与沉积物的接触面积,使其扩散系数相对增大,更有利于沉积物对苯胺的表面吸附。自1 h过后,随着时间的延长,吸附速率基本不受水动力条件的影响。     

纳米锐钛型TiO2催化超声降解甲基对硫磷农药的研究

采用高温活化处理过的纳米锐钛型TiO2 为催化剂,研究了各种因素对有机磷农药的代表性化合物———甲基对硫磷超声降解反应的影响.结果表明,在纳米锐钛型TiO2 的作用下,甲基对硫磷的超声降解效果明显优于单纯使用超声的降解.降解过程符合一级动力学反应.在超声波频率40kHz,输出功率5 0W ,催化剂用量10 0 0mg·L- 1 ,pH为5 0 0 ,温度为2 0℃,甲基对硫磷水溶液初始浓度5 0mg·L- 1 的条件下,5 0min时的降解率即可达到95 %以上.     

不同环境条件下海水中苯系物的挥发过程研究

为研究不同环境条件下海水中苯系物的挥发过程,基于吹扫捕集-气相色谱-质谱联用（PT-GC-MS）法,获取了不同模拟实验条件下海水中苯系物的挥发动力学曲线,并分析讨论了温度、风速等条件的变化对海水中苯系物挥发的影响。结果表明:不同温度、特定风速条件下海水中苯系物的挥发动力学曲线可用指数方程拟合,符合一级反应动力学模型。海水中苯系物各组分挥发随时间的变化规律基本相同,室温25℃下挥发速率明显高于4℃时;相同温度时风速提高海水中苯系物挥发速率加快。海水中苯乙烯、甲苯挥发速率稍高,二甲苯相对较低。不同实验条件下海水中苯系物的挥发速率差异明显,其大小顺序表现为室温25℃+特定风速＞室温25℃+静态挥发＞低温4℃+特定风速＞低温4℃+静态挥发。在低温4℃条件下风速对苯系物挥发的贡献程度更加显著。     

十二烷基苯磺酸钠对有机氯农药在模拟的静海水水面挥发的影响

研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对17种有机氯农药(OCPs)在模拟静海水水面挥发的影响及机制.结果表明,低浓度SDBS的存在能抑制OCPs的挥发,抑制能力有随SDBS浓度增加而增加的趋势,且经盐常数校正后的气-水分配系数与挥发速率常数在对数散点图上存在很好的正相关关系.OCPs化合物挥发阻力分析表明,低浓度SDBS形成的表面膜不会对OCPs的挥发阻力产生直接影响,但却增加了大气中OCPs化合物在液面的沉降,造成净挥发量减少,且挥发性相对较强的化合物受表面活性膜的影响更大.     

邻单胞菌DLL-1对土壤中甲基对硫磷的降解

 应用甲基对硫磷降解菌DLL-1对土壤环境中甲基对硫磷农药的降解进行了实验室研究和小区试验.结果表明,DLL-1对甲基对硫磷具有高效降解作用,不论是菌原液、菌体细胞还是离心去菌体的培养液都表现出很好的降解作用.DLL-1在土壤中有一定的移动性.当从土壤表面施加菌剂时,对0～6cm深的土层中的甲基对硫磷都有很好的降解效果.对土壤中一定含量的农药来说,降解菌的用量并非越多越好,存在一个最适菌量.     

菜地氨挥发损失及影响因素原位研究

为获得菜地氨挥发通量和氨挥发损失率,并探讨其与环境影响因素之间的关系,于2009年1月～2009年5月,采用由风洞系统-大气气态污染物连续收集与在线分析装置和离子色谱联用组成的、时间分辨率为15min的氨挥发在线测定系统,用模拟试验方法对菜地(蔬菜上海青和生菜)施用尿素氨挥发特征进行研究.结果表明,系统氨气收集效率为(...     

控释氮肥减量配施对土壤氨挥发和N2 O排放的影响

施用控释氮肥是提高氮素利用效率、减少氮素损失的重要途径.为研究聚合物包膜氮肥与普通尿素配比减量施用对旱作棕壤氨挥发和N₂O排放的影响,利用15N同位素标记技术,通过5个不同氮肥施用量处理,分析施肥后土壤的氨挥发和N₂O排放规律以及玉米的当季氮肥利用率.结果表明:①土壤氨挥发主要出现在施肥后的前2周,普通尿素氨挥发速率最大可达4.04 kg/（hm2·d）,最大值出现在施肥后第7天,施用配比包膜氮肥氨挥发峰值出现时间比普通尿素延迟2 d,且氨挥发总量明显降低,为2.15 kg/（hm2·d）.②对于各处理下的氨挥发总量,无氮处理（CK）为3.69 kg/hm2,常规尿素处理（NU）为18.64 kg/hm2,配比控释氮肥处理（PU1）为9.39 kg/hm2,减量配比控释氮肥处理（PU2）为6.44 kg/hm2,再减量配比控释氮肥处理（PU3）为5.02 kg/hm2.③N₂O排放规律呈现先平稳后升高的趋势,较高的N₂O排放通量集中在施肥后的55~91 d之间.N₂O排放峰值最高的是常规尿素处理,在施肥后第79天出现,达到0.299 mg/（m2·h）,施用配比包膜氮肥N₂O排放峰值均低于常规尿素处理.④施用配比包膜氮肥玉米产量高于普通尿素处理,减量配比包膜氮肥不会降低玉米产量.⑤土壤氨挥发总量与施氮量呈显著正相关.施用配比包膜氮肥相比于普通尿素可显著减少土壤氨挥发,减量配施氮肥相比于全量施肥可显著减少土壤氨挥发.因此,施用配比包膜氮肥,可在保证粮食产量的前提下减少氮肥投入,降低氮肥的气态损失,从而降低环境风险.      

甲苯在渗流区的生物通风去除模拟

建立了数学模型来描述生物通风过程中渗流区土壤中甲苯的运移和生物降解过程,模型考虑了对流通量、扩散通量、相间传质和生物降解项,模型中的生物降解参数由独立间歇实验用Levenberg Marquardt方法确定.在实验室中用土柱实验来模拟生物通风过程,结果显示,实验数据与模型比较吻合,经过50h后,约有98%的甲苯已被去除.利用土柱尾气中甲苯实验数据和质量衡算式计算可得:挥发去除的甲苯占初始加入甲苯的53 78%,生物降解去除的甲苯为42 92%,土壤中残余甲苯浓度为2 56mg·kg-1.     

底物含氮量对厨余堆肥氮素转化及其损失的影响研究

采用静态好氧工艺研究了含氮量分别为32.4 g·kg-1、45.3 g·kg-1和58.2g·kg-1的厨余垃圾(N0、N1、N2)与木屑混合堆制时,堆肥过程中不同形态氮的转化及其氮损失规律.结果表明,堆肥中堆体全氮含量呈先升后降趋势,部分有机氮转化为铵氮导致堆体pH升高,在通风和高温的联合作用下,NH3挥发出堆体造成一定的氮损失.随着底物含氮量的增加,NH3挥发速率和氮损失率均呈上升趋势.堆肥结束时N0、N1、N2的堆体全氮含量分别下降了16.4%、26.3%和21.7%,NH3累计挥发量分别为7.0 g·kg-1、9.8 g·kg-1和29.4 g·kg-1,堆肥氮损失率分别为35.0%、49.9%和53.0%.NH3挥发主要集中在高温阶段的中后期,是厨余堆肥氮损失的主要原因.     

氮肥使用对北方夏玉米季氨挥发的影响

氨挥发是农田作物生产中氮肥损失的主要途径之一,对空气质量有重要影响.为研究我国北方地区化肥类型、施用数量、施氮时期以及采样方法等因素对夏玉米季氨挥发的影响,本研究收集了1980~2018年发表的北方地区夏玉米生产中氨挥发的研究文献,并对数据进行统计分析.结果发现,随着化肥施氮量的增加,氨挥发总量呈指数型增长,净氨挥发量呈幂函数型增长.基肥/追肥施氮量为1/1时,追肥期氨挥发总量和净氨挥发量显著高于基肥期（P<0.05）,氨挥发总量分别约占总生育期的58.4%和41.6%.随着施氮量的增加,激发效应先表现为负效应后逐渐转变为正效应,转折点施氮量为297 kg ·hm^-2.采用抽气法与海绵法测定的氨挥发量存在显著差异（P<0.01）,且抽气法测定数据更为稳定.施用缓释尿素相较于普通尿素可降低氨挥发约20%~50%.我国北方夏玉米生产中,合理控制追肥期施氮量更有助于减少氨挥发,且高氮肥条件下抽气法比海绵法更适合于氨挥发的测定.     

垄作对降低黄土高原南部冬小麦田氨挥发风险的影响

为研究黄土高原南部冬小麦田NH₃挥发对垄作的响应,揭示其释放机制及污染风险,于2011—2013年冬小麦生长季,按照随机裂区试验设计布置田间试验,采用通气式田间原位酸吸收方法测定NH₃挥发. 主区为常规栽培及3种垄作,副区为2种施N(氮)处理——未施N(0 kg/hm2,以N计)和施N(180 kg/hm2). 结果表明:不同施N处理下,各耕作模式NH₃挥发通量在施肥后10 d均达到峰值,在施肥后30 d稳定在较低水平. 垄作单季NH₃累积挥发量(以N计)平均值为5.748 kg/hm2,比常规栽培降低4.9%;施N处理下NH₃累积挥发量平均值为6.512 kg/hm2,比未施N处理提高26.8%. 氮肥NH₃挥发损失率为0.47%~1.38%,其中垄作平均损失率比常规栽培降低60.1%. 不同施N处理下,各耕作模式NH₃挥发通量与土壤w(NH₄+)、含水量呈正相关;与25 cm深度处土壤温度、pH在冬前(施肥播种至土壤结冰阶段)呈正相关,而在冬后(土壤解冻至小麦收获阶段)则呈负相关. 土壤w(NH₄+)和土壤温度是控制NH₃挥发的两大主要因素. 冬前垄作降低NH₃挥发通量主要是由于垄作集中深施肥会增加NH₃挥发扩散阻力所致. 可见,旱作冬小麦种植区采用垄作可降低NH₃挥发风险.      

好氧生化污水处理厂化学品暴露预测模型构建

污水处理厂是化学品进入环境的重要中转站,污水处理厂中的暴露预测是化学品环境风险评估的重要内容.以污水处理厂中最简单的传统活性污泥法为基础工艺,基于我国新化学物质登记要求的基础数据(分子量、吸附/解吸附系数、蒸气压、水溶解度、快速或固有生物降解性)、我国的环境条件(温度=283K、风速=2 m·s~(-1))和污水处理厂典型场景参数(日处理量=3.5万m~3·d~(-1)、进水BOD_5=0.15 g·L~(-1)、进水SS=0.2 kg·m~(-3)、出水SS=0.02 kg·m~(-3)、曝气池BOD_5去除率=90%、污泥密度(dw)=1.6 kg·L~(-3)、污泥有机碳含量为0.18~0.19),根据化学品的线性吸附、一级动力学降解、Whitman双阻力挥发机制以及逸度理论,建立了包含空气、水、悬浮颗粒和沉积污泥9箱质量守恒方程的污水处理厂化学品暴露预测模型CSTP(O),同时确定了快速或固有生物降解性结果外推获得STP降解速率的标准.模型验证结果表明,C-STP(O)模型对已有研究中26种化学品预测准确率为81%,对5种酚类化学品,模型预测与实测去除率绝对差值为2.5%~6.3%,C-STP(O)能准确预测具有快速或固有生物降解性的有机化学品在污水处理厂中挥发、吸附、降解、二级出水的分布比例.所建模型可为研究化学品在STP中的归趋及化学品暴露评估提供技术工具.     

外加可溶性碳、氮对不同热量带土壤氨挥发的影响

在室内条件下采用静态吸收法,研究了外加可溶性碳、氮对不同热量带经长期施肥的3种农田土壤:黑土、潮褐土和红壤氨挥发的影响.结果表明,施用氮肥显著促进了土壤氨挥发,在单施氮肥和可溶性碳配施氮条件下,不同热量带土壤氨挥发量从高到低分别为潮褐土(14.3、 7.37 mg·kg~(-1)),黑土(1.52、 1.11 mg·kg~(-1)),红壤(0.998、 0.402 mg·kg~(-1)).添加可溶性碳显著减少土壤因施氮肥产生的氨挥发量,其中黑土减少27.0%,潮褐土减少48.5%,红壤减少60.0%.在黑土、潮褐土长期不同施肥土壤中,单施氮肥后氨挥发量均表现为无肥土壤 > 化肥土壤 > 化肥+有机肥土壤,与可溶性碳配施氮后氨挥发量变化规律相反;在红壤长期不同施肥土壤中,单施氮肥和可溶性碳配施氮后氨挥发量均表现为无肥土壤 > 化肥土壤 > 化肥+有机肥土壤.研究结果还表明,外加可溶性碳、氮后,潮褐土铵态氮含量的减少幅度和硝态氮含量的增加幅度均显著高于黑土和红壤,说明潮褐土中氮素损失潜能大.     

解淀粉芽孢杆菌生物有机肥防控土壤氨挥发

为了验证解淀粉芽孢杆菌生物有机肥防控农田土壤氨挥发的效果,并了解其微生物生态学机制,通过温室蔬菜大棚盆栽生菜的方式,探究在施用解淀粉芽孢杆菌生物有机肥（BB）与化肥的条件下,土壤氨挥发量、作物品质及产量、土壤微生物的变化.设置4组盆栽试验,依次为不施肥对照（CK）、100%化肥处理（C）、50% BB+50%化肥处理（B1）和100% BB处理（B2）,3组处理的施氮量相同.采用动态箱法对施肥后土壤氨挥发通量进行测定.基于16S rDNA高通量测序分析,对土壤氨挥发峰值期间的细菌群落进行分析.结果发现,与C组相比,B1和B2组的氨挥发总量分别降低79.5%和84.8%;B2组生菜硝酸盐含量最低、产量最高,相对于CK和C组分别增产50.5%和12.3%;B1组生菜的维生素C含量最高,为67.6mg ·kg^-1;施用BB提高了土壤细菌群落的多样性及丰富度,特别是芽孢杆菌、硝化螺菌属相对丰度明显提升;显示出施用BB对防治空气污染和提高氮素利用率具有重要作用.