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.     

平朔矿区不同水体水化学特征及氟分布成因

为了探明采煤驱动下平朔矿区所在流域内不同水体水化学特征及氟分布成因,综合运用水化学图解、主成分分析和地球化学模拟等方法,对2020~2021年采集的468组地表水、地下水和矿井水样品进行分析.结果表明,地表水、地下水和矿井水均呈近中性至弱碱性;地表水和矿井水中优势阴离子为SO₄^2-,地下水中优势阴离子为HCO₃^-,Ca²⁺是所有水体中的优势阳离子.地表水和矿井水水化学类型以SO₄·HCO₃-Ca·Mg为主.地下水水化学类型主要为HCO₃-Ca·Mg,采煤区的浅层或深层地下水存在HCO₃·SO₄-Ca·Mg型.水体水化学主要受碳酸盐岩风化溶解、采煤活动以及含氟矿物的风化溶解影响,采煤和工农业等人类活动加速了不同水体间水化学转换,尤其是浅层地下水.水体ρ（F^-）介于0.10~1.76 mg·L^-1,其中,42%浅层地下水F^-浓度高于国家饮用水安全限值;时空分布上,西北至东南地下水中F^-浓度平均值呈增加趋势,3月和8月F^-浓度偏高.高氟浅层地下水化学呈现偏碱性和高Na⁺特征.F^-富集主要受采煤活动和含氟矿物风化溶解影响,水体中方解石饱和加速了含氟矿物的风化溶解.     

NO-3和NO-2作为电子受体时的反硝化除磷实时控制

采用SBR厌氧/缺氧运行方式,研究了NO^-₃和NO^-₂作为电子受体时的反硝化除磷效能及ORP与pH作为反硝化除磷过程控制参数的可行性.结果表明,反硝化除磷过程中COD、磷酸盐、电子受体浓度与体系pH和ORP的变化具有较强的相关性.在厌氧阶段,当释磷结束时,pH值平台的出现指示了释磷的结束;在缺氧阶段,吸磷结束后,ORP出现拐点,标志着缺氧吸磷的完成.另外,考察了2种电子受体（NO^-₃和NO^-₂）反硝化除磷的效能.在以NO^-₃为电子受体的反应中,在缺氧初期30 min反应中,平均摄磷速率为32.68 mg/(L·h),每吸收1 mg PO^3-₄-Ｐ 约消耗1.14 mg NO^-₃-Ｎ.在以NO^-₂为电子受体的反应中,在缺氧初期30 min反应中,平均摄磷速率为17.66 mg/(L·h),每吸收1 mg PO^3-₄-Ｐ 约消耗1.57 mg NO^-₂-Ｎ.综上,提出pH和ORP可以作为2种电子受体（NO^-₃和NO^-₂）反硝化除磷的实时控制参数,并且,以NO^-₃为电子受体系统在摄磷方面优于NO^-₂电子受体系统.     

共存氯离子对饮用水纳滤除氟的影响研究

采用深井地下水配水试验研究了高氟饮用水纳滤除氟的可行性、膜污染及共存氯离子浓度对纳滤除氟的影响.结果表明,纳滤对原水中的所有共存阴离子均有截留效果,原水F^-浓度低于6 mg/L,纳滤出水的F^-浓度低于1.2 mg/L,能满足农村地区的生活饮用水标准.随着F^-浓度的增加,其截留率下降;进水共存Cl^-浓度的增加,F^-的截留率呈下降的趋势,F^-的截留率降低的百分数在Cl^-每增加1个mol数和氟离子增加0.1个mol数时相当,当Cl^-浓度>220 mg/L时,F^-的截留率有所上升,但变化没有达到显著水平.环境扫描电子显微镜、能谱分析和X-射线衍射(XRD)对膜污染成分分析表明,膜污染主要是晶体颗粒形状规则的无机碳酸钙,柠檬酸+氨水清洗可有效清除污染成分,恢复膜通量.     

青岛沿海大气气溶胶中无机组分在粗、细粒子上的分布

在1997-09～1998-08分4次对大气气溶胶进行了监测.结果表明:青岛沿海地区的气溶胶质量浓度多集中于＜2.5μm的细粒子中,同时采暖季节细粒子比例浓度大大高于非采暖季节.SO₄^2-、NH₄⁺、NO₃^-、K⁺主要存在于粒径小于2.5μm的细粒子中.Na⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺则主要存在于大于2.5μm的粗粒子中,冬季F^-、Cl^-、Br^-均主要存在于细粒子中,而夏季则主要存在于粗粒子中,表明这3种离子在气溶胶粒径分布中可能受人为燃烧源和温度影响.     

亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响

以厌氧/好氧生化反应器中的聚磷菌为实验对象,探讨了亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响.结果表明:低浓度NO₂^--N可以作为聚磷菌的电子受体,实现NO₂^--N型反硝化除磷,但吸磷总量和吸磷速率明显低于NO₃^--N型反硝化除磷的效果;当NO₂^--N和NO₃^--N共存于缺氧环境时,NO₂^--N对NO₃^--N型反硝化除磷的除磷总量和速率没有影响,但会降低NO₃^--N的消耗量;NO₂^--N型反硝化除磷污泥的好氧吸磷量和速率均低于传统A/O厌氧放磷污泥的效果,但由于它经历了缺氧吸磷和好氧吸磷2个阶段,因此,从吸磷总量或出水水质看,二者相差不大.     

Al13改性羟基磷灰石的除氟性能研究

为了提高羟基磷灰石（HAP）的除氟效果,采用化学沉淀法合成3种不同Al/Ca值的Al₁₃改性后的HAP吸附材料,并对其进行XRD、FTIR、SEM、BET等表征,考察吸附过程中pH的影响,同时通过吸附热力学、吸附动力学等探讨了其除氟性能.结果表明,Al₁₃-HAP材料比HAP更加疏松多孔,当Al/Ca=0.7时,比表面积增大到了137.2 m²·g^-1,孔容增大到0.8217 cm³·g^-1.FTIR结果表明,Al₁₃的掺入给吸附材料中带入了大量—OH.根据Al₁₃-HAP吸附F^-前后的表征,F^-主要通过配体交换取代Al₁₃-HAP中的—OH从环境中被去除.当Al/Ca=0.4时,Al₁₃-HAP最大除氟效果达到5.03 mg·L^-1;零电荷点pH_PZC为8.46,大于HAP的pH_PZC,具体表现为对天然水体pH值适用性较广.吸附过程与Langmuir吸附模型以及拟二级动力学模型契合度高,这也证实了化学吸附为主要作用,吸附热力学结果表明Al₁₃-HAP吸附氟是自发的吸热过程.     

舟山群岛降水中阴离子及pH值的特征分析

通过对舟山站点降水中的4种阴离子(F^-、Cl^-、NO^3-和SO4₄^2-)及pH值近2a的连续观测,对阴离子和pH值的范围及变化趋势进行了描述;利用本征矢量投影技术对实验数据进行降维处理,并对造成异常样品点的影响因素进行了分析.进一步因子分析结果显示,舟山站点降水样本点在阴离子及pH值方面的分布特征可基本确定为2个因子,SO₄^2--NO₃^-因子(FA1)及Cl^-因子(FA2),可将其概括为“人类活动因子”与“海洋因子”,因子分析结果得到的主要因子FA1、FA2与本征矢量投影得到的主成分PC1、PC2基本对应,因子分析的结果对解释影响样品点差异的实际变量方面更具实际意义,即舟山站点样本点的异常值可归为2类,受SO4₄^2---NO₃^-因子(FA1)影响及受Cl^-因子(FA2)影响.     

中国东北地区积雪中离子特征及其环境意义

本文对2018年12月至2019年3月东北地区86个积雪样品的阴阳离子进行测定,运用MODIS、相关性分析、后向轨迹等方法研究积雪中阴阳离子的空间分布特征及来源。结果表明：积雪中离子平均浓度大小为Ca²⁺＞SO₄^2-＞Cl^-＞NO₂^-＞NO₃^-＞Na⁺＞K⁺＞Mg²⁺＞NH₄⁺＞F^-,其中SO₄^2-和Ca²⁺是主要的阴、阳离子,分别占总离子浓度的29.54%和30.97%。积雪的pH平均值为6.57,呈微酸性,且电导率与Ca²⁺、SO₄^2-、Mg²⁺、Cl^-和NO₂^-之间均有较好的相关性。东北地区积雪中离子的空间分布存在明显的区域差异,在吉林、黑龙江东部和乌兰浩特地区受人为活动的影响较大,积雪的离子浓度显著高于其他地区。后向轨迹聚类分析表明积雪中的化学离子不仅源于局地人为活动的排放,还有沙尘和污染物的远距离传输以及海洋源的贡献。本文的研究结论将为中国大气传输以及大气环境治理提供一定的科学数据支撑。     

O2、NO-3、NO-2为电子受体的生物除磷比较

通过平行运行3个分别以O₂、NO^-₃、NO^-₂为电子受体的SBR除磷系统,探讨了反硝化除磷区别于好氧除磷的工艺特征及其内在微生物竞争机制.NO^-₂不会对经驯化后反硝化聚磷菌（DPAO）的缺氧吸磷产生直接抑制作用,但其作为反硝化除磷电子受体的效能远低于NO^-₃;具备利用NO^-₃而缺乏NO^-₂反硝化酶系的DPAO（DPAO₅）流失及聚糖菌（GAO）增殖是根本原因.而NO^-₃是一种高效电子受体,其反硝化除磷效能与以O₂为受体的好氧除磷系统相当,两者在除磷计量学和功能菌群构成上十分接近.作为聚磷菌（PAO）的竞争者,GAO在3个研究系统中均大量存在.基于对不同电子受体的利用能力,PAO包含P_O、P_N、P_n、P_Nn、P_ON、P_ONn等6个种类.P_ON和P_ONn等兼性PAO是生物除磷的主体,其在污泥中比例越高,系统的除磷负荷也越大,即SBR_o＞SBR_n5＞SBR_n3.     

硫酸根离子与聚合铝的反应过程及其产物形态

对不同Al/SO2-4比及碱化度条件下PACl与SO₄^2-的反应过程进行研究,分析了体系中总铝浓度及形态分布变化规律,测定了各沉淀/结晶产物的组成,并对其形貌进行了扫描电镜观察.实验结果表明:碱化度对PACl/SO₄^2-反应体系有较大影响,随着碱化度(B值)的增加,沉淀/结晶的析出速率加快,结果析出物中OH含量逐渐增加,而SO₄^2-/Al比率从0.45～0.30逐渐降低.各聚合铝水解形态与SO₄^2-反应速率上存在明显差异,从而为其混凝优势形态的分离纯化创造了条件.     

无机阴离子对CuO-H2O2氧化苯酚废水的影响

以苯酚为模型底物,研究了中性低温常压条件下无机阴离子对CuO-H₂O₂氧化苯酚废水的影响及机制.结果表明,CuO-H₂O₂能高效彻底氧化苯酚,10 min氧化率达94.7%,氧化遵循羟基自由基机制.无机阴离子对氧化效果有不同影响,浓度越高影响越显著.HCO^-₃加速H₂O₂的无效分解,当浓度从0增加到20 mmol·L^-1 时,H₂O₂分解速率常数由0.373 8 min^-1提高到0.534 7 min^-1,TOC去除速率常数由0.267 min^-1下降到0.019 4 min^-1.HPO^2-₄通过抑制H₂O₂分解实现对苯酚的氧化抑制,H₂O₂分解速率常数及TOC去除速率常数分别由0.373 8 min^-1、0.267 min^-1降低到0.033 8 min^-1、 0.033 8 min^-1.Cl^-能够促进H₂O₂有效分解,对苯酚氧化有利,H₂O₂分解速率常数及TOC去除速率常数分别由0.373 8 min^-1、0.267 min^-1提高到0.604 0 min^-1、0.387 9 min^-1.NO^-₃、SO^2-₄对H₂O₂的分解及苯酚的氧化影响不大.     

均相Co/PMS系统降解吡虫啉的影响因素及降解途径研究

过渡态Co^2+-催化分解KHSO₅(Co/PMS)系统是一种新型的高级氧化技术,其反应体系可以产生强氧化性的硫酸自由基(SO^·-₄).以杀虫剂吡虫啉为目标污染物,重点研究了溶液中PMS浓度、Co^2+-浓度和无机阴离子(H₂PO^-₄、HCO^-₃、NO^-₃和Cl^-)对Co/PMS系统降解吡虫啉的影响.结果表明,吡虫啉的降解遵循准一级动力学,其降解速率与氧化剂PMS浓度和催化剂Co^2+-的浓度呈正相关.吡虫啉的降解速率随着PMS和Co^2+-浓度的增加而增大,但是当PMS与吡虫啉的摩尔比大于20时,增加PMS的浓度对吡虫啉的降解速率反而有一定程度的抑制.H₂PO^-₄能促进Co/PMS系统对虫啉的降解;低浓度的HCO^-₃促进吡虫啉的降解,高浓度则为抑制作用;Cl^-抑制吡虫啉的降解,而NO^-₃则对整个降解过程影响不明显.研究中采用GC/MS分析吡虫啉降解的中间产物,得到了6-氯烟酸和6-氯烟酰胺2种主要的中间产物,并由此推测其可能的降解途径.     

北京市大气细粒子的来源分析

细粒子(空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物)污染是许多城市重要的大气环境问题.从1999年至2000年对北京市细粒子展开了4次采样和化学分析,有效采样天数为40d.利用正定矩阵分解(PMF)方法对细粒子的来源进行了分析.化学成分包括EC(元素碳)、有机物、SO₄^2-、F^-、Cl^-、Fe、Ca、K、Mg、Al、Na、Zn、Mn、Ti、Pb、Ba和P等17种.发现主要来源有6类:地面扬尘、建筑源、生物质燃烧、二次源、机动车排放和燃煤.     

添加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响

采用向ANOXIC-OXIC（A/O）工艺出水中添加城市污水的方法,在中试规模上研究了外加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响.结果表明,直接处理A/O工艺出水时（工况Ⅰ）,湿地进水COD/TN仅为1.00,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.48,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为1.82、1.59、0.14 g·(m²·d)^-1.A/O工艺出水中添加少量城市污水后（工况Ⅱ）,湿地进水COD/TN为3.55,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.44,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为19.03、5.42、0.29 g·(m²·d)^-1.工况Ⅱ的TN和TP面积负荷去除率分别比工况Ⅰ提高了3.4倍和2.1倍.HRT、水温、(NO^-₂+NO^-₃)/TN和COD/TN对湿地脱氮除磷效能有显著影响,在HRT为0.5～1.0d, COD、TN和TP的面积负荷率分别为3.8～38.7、5.07～13.08、0.57～1.92 g·(m²·d)^-1时, TN面积负荷去除率随HRT增加而指数下降,随水温和(NO^-₂+NO^-₃)/TN的升高而线性增加,随COD/TN的增加呈幂函数增加.TP面积负荷去除率随COD/TN的增加呈幂函数增加.     

城市化进程中长江经济带长江干流水化学演变特征及影响因素

快速的城市化过程对城市周边水体水化学组成特征产生了诸多影响.为揭示长江经济带城市群发展对长江水化学特征的影响,于2020年10—11月沿长江干流,采集了四川宜宾至上海145个河流水样,并对比了历史水化学数据.同时,运用数理统计、离子比值法等方法探究了长江经济带平水期水化学特征.结果表明：长江河水的主要水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca型,主要受流域内分布的碳酸盐岩等岩石风化作用控制;河水中阳离子以Ca²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主,Cl^-浓度沿径流方向升高,Ca²⁺和Mg²⁺浓度沿径流方向先升高后降低,SO₄^2-浓度沿径流方向逐渐上升,HCO₃^-浓度沿径流方向降低;城市化进程中,由于人类活动和工业活动加剧,除HCO₃^-外,Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、SO₄^2-和Cl^-浓度均升高;沿线工业活动、矿产开发、农业生产活动和生活污水排放可能是SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-的主要来源.     

天津市高校夏季道路扬尘PM2.5中水溶性离子污染特征及来源

为研究天津市高校道路扬尘PM_2.5中水溶性离子的污染特征、来源及校内外差异，于2018年7—8月采集天津市9所高校道路扬尘样品，用离子色谱法对其中8种水溶性离子（Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、NH₄⁺、NO₃^-、SO₄^2-）进行分析.结果显示：①水溶性离子占PM_2.5的11.65%，PM_2.5中占比大于1%的离子有Ca²⁺和SO₄^2-，其中Ca²⁺最多，占到总水溶性无机离子的65.75%；②入校道路离子含量（12.76%）稍高于校内道路（11.11%），其中8种离子含量的差异均无统计学意义；CE/AE（阴阳离子当量浓度比）值为9.59（远大于1），PM_2.5呈较强碱性；③NH₄⁺与SO₄^2-、NO₃^-主要以（NH₄）₂SO₄和NH₄NO₃的形态结合；④NO₃^-/SO₄^2-的比值为0.45，说明固定源的贡献更大；⑤天津市高校道路扬尘PM_2.5主要来源于海盐粒子、燃煤、机动车尾气、建筑水泥尘等.     

Photocatalytic degradation of perfluorooctanoic acid with β-Ga2O3 in anoxic aqueous solution

Perfluorooctanoic acid (PFOA) is a new-found hazardous persistent organic pollutant, and it is resistant to decomposition by hydroxyl radical (HO·) due to its stable chemical structure and the high electronegativity of fluorine. Photocatalytic reduction of PFOA with β-Ga₂O₃ in anoxic aqueous solution was investigated for the first time, and the results showed that the photoinduced electron (e_cb^-) coming from the β-Ga₂O₃ conduction band was the major degradation substance for PFOA, and shorter-chain perfluorinated carboxylic acids (PFCAs, C_nF_2n+1COOH, 1 ≤ n ≤ 6) were the dominant products. Furthermore, the concentration of F^- was measured by the IC technique and defluorination efficiency was calculated. After 3 hr, the photocatalytic degradation efficiency was 98.8% and defluorination efficiency was 31.6% in the presence of thiosulfate and bubbling N₂. The degradation reaction followed first-order kinetics (k = 0.0239 min^-1, t_1/2 = 0.48 hr). PFCAs (C_nF_2n+1COOH, 1 ≤ n ≤ 7) were detected and measured by LC-MS and LC-MS/MS methods. It was deduced that the probable photocatalytic degradation mechanism involves e_cb^- attacking the carboxyl of C_nF_2n+1COOH, resulting in decarboxylation and the generation of C_nF_2n+1·. The produced C_nF_2n+1· reacted with H2O, forming C_nF_2n+1OH, then C_nF_2n+1OH underwent HF loss and hydrolysis to form C_nF_2n+1COOH.     

宿迁市PM2.5中水溶性无机离子的季节特征和来源分析

为了研究宿迁市PM_2.5中水溶性无机离子的季节特征和来源,于2017年5月至2018年1月在宿迁市水汽通道上的3个监测点位采集了171份PM_2.5样品,分析了PM_2.5质量浓度以及9种水溶性无机离子含量.结果表明,宿迁市PM_2.5中水溶性无机离子的年均浓度为（44.08±34.61）μg ·m^-3,占PM_2.5质量的41.8%,9种水溶性离子浓度大小排序为ρ（NO₃^-） > ρ（SO₄^2-） > ρ（NH₄⁺） > ρ（Cl^-） > ρ（Na⁺） > ρ（Ca²⁺） > ρ（K⁺） > ρ（F^-） > ρ（Mg²⁺）,其中NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺是主要的离子组分,占总水溶性无机离子浓度的75.6%.ρ（NO₃^-）/ρ（SO₄^2-）年均值为1.53±0.88,表明移动污染源对PM_2.5的贡献高于固定污染源.水溶性无机离子相关性分析表明,NH₄⁺与NO₃^-、SO₄^2-可能以（NH₄）₂ SO₄、NH₄HSO₄和NH₄NO₃的形式存在.结合主成分分析,水溶性无机离子主要来源于二次转化、工业源、生物质燃烧和扬尘.PM_2.5浓度与相对湿度在冬季呈显著正相关,水汽传输在冬季更容易对PM_2.5浓度增长有促进作用.     

北京大气气溶胶部分无机组分及相关气体的浓度变化

利用SJAC-MOBIC在2000-05～2000-09的3个采样时段测量了北京大气中的气溶胶SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-及相关气体组分,得出了这些污染组分的逐时变化.结果表明气溶胶Cl^-、NO₂^-、NO₃^-及气体HCl、HNO₂和HNO₃有明显的变化规律,SO₂和气溶胶SO₄^2-的变化取决于SO₂的排放,SO₄^2-的峰值一般比SO₂的峰值晚2h左右.