芳香型偶氮污染物紫外光谱量子力学指认及不同共轭态偶氮键电子激发研究

偶氮化合物是重要的工业化学品,也是常见的环境污染物,其紫外激发特征及"分子结构-紫外吸收"的构效关系暂未完全明确.本研究借助量子化学计算,通过对波函数与激发态"电子-空穴"的分析,描述偶氮化合物紫外吸收光谱和激发态特征.结果表明:反式偶氮苯实验紫外光谱的第一主要吸收峰应指认为π→π^*跃迁,对应其S₀→S₂激发,电子从最高占据轨道(HOMO)跃迁到最低未占据轨道(LUMO);它的第一激发过程(S₀→S₁)振子强度很小(f=0.031),对光谱贡献可以忽略.反式偶氮苯吸收峰位置与顺式相比普遍红移,表明反式结构中偶氮键通过"桥接效应"形成全局共轭,降低了激发能,对偶氮化合物的紫外吸收产生显著影响;在水溶液中,钠离子对偶氮键的电荷分布存在显著扰动,因此,孤立阴离子模型计算得到的甲基橙光谱与实验存在较大误差."推拉"电子官能团促使甲基橙分子高度极化,与钠离子和水分子作用较强,正确处理偶氮键附近的阳离子扰动是建立预测模型的关键.通过量子化学计算指认偶氮污染物紫外可见吸收光谱能为污染修复、环境工程技术开发、光学材料合成提供理论依据,具有重要意义.     

胶州湾围隔实验中溶解有机物三维荧光特征

利用三维荧光激发发射矩阵光谱法(EEMS),测定胶州湾围隔实验中不同营养盐条件下产生的溶解有机物的三维荧光特性.结果显示,浮游植物可产生类蛋白和类腐殖质荧光,类蛋白荧光峰由类酪氨酸(tyrosine-like)荧光峰和类色氨酸(tryptophan-like)荧光峰组成,主要位置为Ex_max/Em_max=270 nm/290～310 nm,Ex_max/Em_max=270～290 nm/320～350 nm的荧光峰强度比较弱;在Ex_max/Em_max=250～260 nm/380～480 nm(A峰)、Ex_max/Em_max=310～320 nm/380～420 nm(C峰)和Ex_max/Em_max=330～350 nm/420～480 nm(M峰)位置均出现零散的类腐殖质荧光峰,其中以A峰为主.类酪氨酸荧光强度明显高于类腐殖质荧光强度.浮游植物量降低时,类酪氨酸荧光强度与叶绿素a浓度呈明显的负相关.硅藻和甲藻产生的类酪氨酸和类色氨酸荧光强度之间具有较好的相关性,两者来源相似, 并且甲藻与硅藻相比能够产生更多的类蛋白荧光物质.不同环境下类腐殖质混合物的组分比例不同,甲藻生长环境下相对于硅藻具有较低的A/C比值.     

光谱特征法辨识不同污染景观河道中溶解性有机物的组分与来源

利用三维荧光光谱（EEMs）结合平行因子分析方法（PARAFAC）及紫外-可见光谱技术（UV-vis）,对苏州古城区内不同污染状况的景观河道中溶解性有机物（DOM）的光谱特征和来源进行解析.结果表明,苏州古城区内景观河道水体总体上表现为氮、磷营养盐污染.水体中的DOM解析出4种荧光组分,分别为自源类色氨酸C1（λ_Ex/λ_Em=235（290） nm/349 nm）、陆源类腐殖质C2（λ_Ex/λ_Em=250（315） nm/403 nm）、类色氨酸和酪氨酸的混合物C3（λ_Ex/λ_Em=230（275） nm/319 nm）和UVA类腐殖质C4（λ_Ex/λ_Em=240（350） nm/459 nm）.相关性分析表明各个组分之间具有同源性,荧光组分与氮类营养盐和叶绿素a （Chl a）存在显著相关性,说明DOM与氮营养盐迁移转化、藻类活动有关.景观河道DOM中类蛋白类物质含量最多,类蛋白类物质的总荧光强度比例为66.36%~76.84%,类腐殖质荧光强度比例为23.15%~34.74%.在4种污染类型水体中,组分C1和C4含量没有明显差距,组分C2和C3含量差距较大,有机主导型水体中C2含量最大,无机主导型水体C3含量最大.同时分析了水体中DOM的荧光指标和吸收光谱指标,发现各种表观污染类型水体中荧光指数FI、自生源指数BIX均较大,且腐殖化指数HIX小于3.5,腐殖化程度弱,主要为内源;有机主导型水体中吸收系数a₂₅₄最大,芳香性最强.各种类型水体中吸收系数比值E2/E3均小于3.5,E2/E4较大,光谱斜率比值S_R大于1,DOM相对分子量较小,河道水体DOM的来源中内源贡献较大.     

城市不同类型水体有色可溶性有机物来源组成特征

过去几十年里,我国飞速的工业活动和城市化进程对城市地表水体生态系统产生巨大影响,地表水体水质变化直接影响城市居民用水安全、城市景观维护及城市热点区域碳循环过程.通过2020年6月采集长春市各类水体（城市河流、公园湖泊及水库）共50个样品,结合光谱吸收及三维荧光光谱-平行因子分析法（EEMs-PARAFAC）分析了各类水体的有色可溶性有机物（CDOM）光学特性、组成特征及潜在来源.结果表明,长春市城市河流DOC浓度显著高于水库水体（t-test,P<0.05）.城市河流水体的CDOM吸收系数a₂₅₄均值显著大于公园湖泊和水库（t-test,P<0.05）,表明城市河流水体中CDOM浓度最高.CDOM光谱吸收斜率S_275-295与光谱吸收斜率比S_R均值均表现为公园湖泊>水库>城市河流（t-test,P<0.001）.平行因子分析法解析三维荧光光谱得到3个荧光组分,陆源类腐殖酸C1（E_x=260 nm,E_m=452 nm）、微生物作用类腐殖酸C2（E_x=245/290 nm,E_m=388 nm）和类色氨酸C3（E_x=275 nm,E_m=340 nm）.城市河流水体各组分荧光强度均值均显著高于公园湖泊与水库（t-test,P<0.005）,水库水体陆源类腐殖酸C1荧光强度均值显著高于微生物作用类腐殖酸C2和类色氨酸C3（t-test,P<0.005）,城市居民生活污水排放对长春市城市水体,尤其是城市河道中有机碳贡献较大,且该部分有机质中微生物降解潜力强的类蛋白组分贡献率高.因此,应加强城市污水排放管控以有效保障长春市城市水体经济、环境与生态功能的发挥.     

基于批式呼吸计量法的溶解性COD组分划分

利用批式好氧呼吸计量法结合溶解性慢速水解COD(S_H)水解动力学拟合提出了溶解性COD(SCOD)的组分划分方案.上海2个污水处理厂进水的SCOD组分划分结果表明,A厂沉砂池出水(典型生活污水)的SCOD中含有43.5%～58.6% S_H、 21.8%～35.2%易生物降解COD(S_S)和15.4%～30.9%溶解性惰性COD(S_I); B厂沉砂池出水(长距离输送的合流制污水)SCOD中含有34.5%～45.2% S_H、 29.3%～37.7% S_S和25.6%～31.2% S_I. 9组不同水样的试验拟合结果表明,一级动力学能够很好地描述S_H的水解过程,A厂和B厂进水S_H的水解速率常数分别为28.00～39.77 d^-1和26.48～29.52 d^-1.该组分划分方案能够实现S_S积分区域的理论划分,并消除溶解性微生物产物对S_I测定的影响.     

超滤、三维荧光光谱与高效体积排阻色谱联合表征地表水环境中溶解有机质的性质

超滤、三维荧光光谱以及高效体积排阻色谱3种研究方法的结合可以表征不同类型荧光物质的相对分子质量分布规律,进而揭示它们的来源以及组分差异.用截留相对分子质量为1 000的再生纤维素超滤膜对几种不同类型地表水体中的溶解有机质进行分离后,利用三维荧光光谱以及相对分子质量分布特征谱图表征超滤完成后滞留液中相对分子质量较高的组分和渗透液中相对分子质量较低的组分中溶解有机质的性质.结果发现,湖北神农架大九湖沼泽水中原先被强腐殖酸荧光吸收峰E(Ex/Em: 360 nm/462 nm)掩盖的类富里酸荧光吸收峰A(Ex/Em: 260 nm/450 nm)和C(Ex/Em: 320 nm/439 nm)以及类蛋白荧光吸收峰B(Ex/Em: 275 nm/312 nm)和D(Ex/Em: 220 nm/308 nm)因其相对分子质量较小而被分离进入渗透液中,可被荧光检测;贵州红枫湖南湖内源产生的类蛋白荧光吸收峰B(Ex/Em: 280 nm/334 nm)和D(Ex/Em: 225 nm/328 nm)在原水中含量太低,即使采用灵敏度高的荧光检测手段也很难从原水中直接鉴别出来,但超滤后却因其相对分子质量大而被保存在超滤滞留液中.此外,研究还发现不同来源的类富里酸荧光物质和类蛋白荧光物质其相对分子质量大小也存在差异.如红枫湖南湖内源产生的类蛋白荧光物质具有较大的相对分子质量分布,被保存在超滤滞留液中;而贵州阿哈湖外源输入的类蛋白荧光物质相对分子质量则较小,易通过超滤膜进入渗透液中.因此, 3种研究方法的联合可以为研究地表水体中溶解有机质的性质提供方便直接的定性信息.     

二英分子结构-水溶解度相关性密度泛函理论研究

运用密度泛函理论,在B3LYP/6-311G^**水平上,对多氯二苯并对二英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)的电子结构进行了优化,相应量子化学参数,即平均分子极化率(α)、熵(S)、极化率和四极矩的张量分量(α_xx、α_yy、α_zz和Q_xx、Q_yy、Q_zz)等用于该类化合物水溶解度的定量结构-性质相关性（QSPR）研究;基于内部误差一致的实验值,成功建立了3个QSPRs,其决定系数分别为0 .977、0 .968和0 .961;交叉验证相关系数分别为0 .968、0 .959和0 .946.模型分析表明,水溶解度主要与分子体积有关,而分子间相互作用的影响较小;不同QSPRs预测值间的差异可能与模型中预测变量本身性质和可获取实验值的有限性有关.与新近发展的QSPR相比较,本研究模型性能均有提高,这可能与B3LYP/6-311G^**精确计算电子性质和模型中引入四极矩张量分量有关.     

基于双电极传感器的腐蚀电流检测系统抗扰技术

目的 针对金属电化学腐蚀中腐蚀电流检测,设计一种高精度I-V转换的微电流检测电路,突破宽范围微弱电流高精度检测技术。方法 通过分析电路的稳定性,针对100 pA~10 mA的微弱腐蚀电流采集,采用法安级偏置运放实现I-V转换,设计基于ADG708电子开关的8档自动调节电路,并通过24位ADC实现高精度模数转换。针对微弱电流采集中信号易受噪声的影响,设计自适应滤波器用于信号滤波处理。结果 通过MATLAB仿真自适应滤波器的有效性,结果表明,在采集i(k)=2sin(2πk)电流时,误差从0.29 mA(1σ)降低到0.003 9 mA(1σ)。通过电流源校准测试系统精度,在100 pA时误差最大,为4.7%;在10 mA时误差最小,为0.049%。当电流值低于100 nA时,测量误差可以控制在5%以内;100 nA以上时,测量误差可以控制在1%以内。结论 在微弱电流采样中引入自适应滤波器后,系统的采样精度显著提高,突破了宽范围的腐蚀电流采集技术,实现了微弱电流检测。可以将腐蚀电流应用在金属腐蚀速率的评价中。     

生活污水典型有机污染物与ASMs模型水质特性参数相关性研究

研究了生活污水中典型有机污染物糖类、蛋白质、油脂以及直链烷基苯磺酸钠（LAS）对生活污水中COD的贡献率,采用硝酸盐利用速率法（NUR）测定了活性污泥数学模型（ASMs）中的有机水质特性参数,分析了单一糖类、蛋白质、油脂、LAS对有机水质特性参数的影响,并给出了生活污水中这4种有机污染物与ASMs有机水质特性参数S_S、X_S、S_I、X_I的相关关系.结果表明,反硝化条件下异养菌产率系数为0.683;蛋白质、糖类、油脂和LAS分别占COD的24%～35%、 17%～35%、 5.78%～10.56%和 3.77%～7.23%,是污水中COD的主要化学组成成分;该污水中的快速生物降解物质占总COD的22%～29%,慢速可生物降解物质占29%～38%;生活污水中糖类、蛋白质、油脂、LAS这4种典型有机物的浓度与ASMs的水质特性参数S_S、X_S、S_I、X_I的相关性较好,相关系数>0.9.     

可见光响应手性TiO2复合光催化剂及其降解有机污染物

通过空穴和自由基捕获剂的加入,首先研究了可见光激发下手性TiO₂复合光催化剂降解罗丹明B和四环素的机理. 结果表明,可见光激发TiO₂光催化剂降解罗丹明B和四环素的机理是相同的,其形成的光生空穴是降解有机物的关键影响因素.利用D型手性表面活性剂在低温时可以构建右旋非对称手性堆积结构的D-TiO₂. 这种非对称结构在介孔TiO₂内部引入氧空穴和Ti-N键,使D-TiO₂也具有显著的可见光响应和可见光降解活性. La³⁺ 或者Fe³⁺的掺杂几乎不影响催化剂的形貌及其TiO₂的结晶过程, 但可以在催化剂中形成光生空穴和电子的捕获中心,显著提升可见光激发下TiO₂催化剂中光生空穴和电子的分离率,从而增强催化剂对四环素的光降解活性.     

关于对烟花爆竹行业开征环境税问题探讨研究

如今燃放烟花爆竹所带来的环境问题已经日益明显,特别是对环境空气质量的影响。在当今雾霾笼罩的大氛围下,对烟花爆竹的生产和销售、消费领域采取适当环境经济手段来调控(如征收环境税)就显得很有必要,这在一定程度上可以控制烟花爆竹的消费量,减少燃放烟花爆竹所造成的环境外部性。同时用征收来的环境税对研发采用环保药剂、先进技术的企业进行补贴、奖励,或者对于这些企业给予一定的环境税优惠,可以引导烟花爆竹产业朝着更加健康的方向发展。     

黄土高原南部土壤退化机理研究

黄土高原土壤侵蚀极其严重 ,这不仅导致了土壤生产力的降低 ,同时也导致了土壤的退化。本文在定位监测、室内分析及野外调查的基础上 ,研究了黄土高原南部土壤的退化机理。结果表明 :土壤中 <0 0 1mm颗粒和土壤养分流失是造成黄土高原土壤退化的主要原因 ,耕地土壤结构状况的恶化和土壤酶的流失使土壤退化程度进一步加剧 ,从而成为严重制约该区经济发展障碍。     

《控制船舶有害防污底系统国际公约》及有关问题探讨

介绍了《控制船舶有害防污底系统国际公约》产生的历史背景和基本内容，论述了中国加入该公约的必要性及对中国产生的影响，并提出中国加入控制船舶有害防污底系统国际公约后对策和建议。     

交通源重金属污染研究进展

随着我国经济社会、高速公路的飞速发展,居民人均拥有汽车及机动车保有量都大大增加了,研究交通源重金属污染显得越来越重要。本文介绍了交通源重金属的来源,对交通源重金属的排放量及影响因素、公路旁各环境介质中的重金属、重金属的形态和生物有效性、重金属对人体健康的影响进行了综述。为交通源重金属污染的研究提供了一定的思路。     

大米草人工败育技术研究

大米草的蔓延,不但严重影响了滩涂养殖业,同时也对滩涂生态造成了巨大的破坏,致使红树林生态群大面积消失.我们研制出一种能够导致大米草败育的药剂--米草败育灵,可使大米草种子100%败育,从而可以有效地控制其通过种子传播的方式蔓延.经检测该药剂对环境安全,对水生生物安全且使用后在土壤中检测不到残留.     

骨炭对铅的吸附性能研究

文章旨在研究骨炭对铅的吸附性能,为利用骨炭修复铅污染的土壤做出有意义的探索。研究了骨炭对铅的吸附等温线、吸附动力学以及砷、镉和其它因素对吸附的影响。结果表明:骨炭能在短时间内吸附大量的铅离子,实验用浙江骨炭和英国骨炭对铅的饱和吸附量分别为222.2mg/g和227.3mg/g,均高于有报道的其他类型炭;骨炭对铅的等温吸附符合兰格缪尔方程;在pH2.5～6之间,英国骨炭对铅的吸附量随pH的升高略有下降,浙江骨炭对铅的吸附量随pH的升高变化不大;当支持电解质KNO3的浓度在0.005～0.1mg/L范围内逐渐增大时,英国骨炭对铅的吸附量略有减小,而浙江骨炭的吸附量变化不大;100mg/L的砷和200mg/L的镉对骨炭吸附铅离子没有显著影响;骨炭对水溶液中铅离子的吸附过程是一个复杂的非均相固液反应。     

液化石油气推广应用的可行性研究

城市交通带来的大气污染问题日趋严重，为解决这一问题，国内外科研人员进行了数十年的开发研究，液化石油替代传统燃料作为机动车动力源已被认为是解决城市机动车尾气污染行之有效的办法，该方法集环保、经济、安全等优点，是未来汽车工业发展的方向。本文针对目前我国城市大气污染现状，分析比较现有防治对策措施，对液化气汽车在国内推广应用的可行性进行了简单阐述。     

环状糊精在生物法处理废水中的应用

用生物法进行污水的处理，因其环保高效的优点而被广泛应用。但是，废水中的毒性超过一定浓度，生物淤泥的脱毒能力会受到不可恢复的损害。概述了环状糊精的结构、性质以及国内外的研究进展；将环状糊精应用于生物法废水处理，以其特有的结构特点可解决上述问题。     

基于低影响开发的雨洪管理研究现状和趋势研究

降雨径流是影响城市河流水质以及发生内涝的主要原因之一,传统的雨水管理模式已经不能适应现代城市的发展,低影响开发是基于模拟自然水文状况的原理,采用源头控制来消减、利用和延缓径流以及控制径流污染的一种分散的、多样性的、景观化的微型控制单元。国内低影响开发的工程实践还比较少,在借鉴国外有关低影响开发的设计方法、效果监测以及模型模拟方面的理论同时,国内还需要开展长期效果监测来建立自己的设计参数数据库以及研究适合国内的设计决策支持工具。     

基于FLO-2D模型的红椿沟泥石流工程治理效果研究

汶川地震带来了众多地质灾害,给当地灾民造成了严重的生命和财产损失。为了更好地预防地质灾害的发生,保护灾后重建成果,对地质灾害防护工程的效果分析研究就显得尤为重要。文章选取了汶川红椿沟流域中的甘溪铺沟、大水沟、新店子沟3条泥石流沟为研究对象,采用二维流变模型FLO-2D,经连续方程与运动方程,结合网络化的数字高程模型,通过DEM在ArcGIS中转换为ASCII格式输入至FLO-2D软件中,建立流域模型,分析计算出红椿沟泥石流沟在工程治理条件下,遭遇50、100年一遇暴雨时,泥石流冲出物的堆积深度和流动速度。通过计算机数值模拟方法对治理效果进行分析研究,从而确定工程治理效果和进一步的工作方法。