羟基铁柱撑蒙脱石同时吸附水溶液中Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的研究

为同时去除水溶液中的Cd（Ⅱ）和As（Ⅴ），采用羟基铁柱撑改性获得改性蒙脱石，并深入研究了其吸附性能和吸附机理.同时，采用BET比表面积、SEM、XRD和XPS等手段分析了改性前后蒙脱石的结构特征；采用批实验分别研究了改性蒙脱石对水体中Cd（Ⅱ）和As（Ⅴ）的吸附动力学和热力学特征，并探讨了Cd（Ⅱ）-As（Ⅴ）复合体系中镉、砷相互作用对改性蒙脱石等温吸附镉、砷的影响.结果表明，改性蒙脱石的比表面积较改性前增加了28.2%，XPS测试结果表明改性蒙脱石成功引入羟基铁.改性蒙脱石单一吸附Cd（Ⅱ）和As（Ⅴ）的最优初始pH分别为6.5和5.5，且25℃时分别在10 h和5 h内达到吸附平衡，吸附过程均符合准二级动力学方程；Langmuir等温吸附模型能更好地描述改性蒙脱石对Cd（Ⅱ）的吸附，最大吸附量为21.36 mg·g^-1，该吸附过程是离子交换和化学络合共同作用的结果；Freundlich等温吸附模型能更好地解释改性蒙脱石对As（Ⅴ）的吸附，最大吸附量为11.45 mg·g^-1，该吸附过程是化学络合作用的结果（改性剂投加量均为2 g·L^-1）.在Cd（Ⅱ）-As（Ⅴ）复合体系中，镉、砷之间存在相互作用，pH为5.5时，吸附量高于改性蒙脱石对单一Cd（Ⅱ）和As（Ⅴ）的吸附量，分别增加了14.4%和23.7%，表明合成的羟基铁柱撑蒙脱石对镉、砷复合污染农田具有同时去除Cd（Ⅱ）和As（Ⅴ）的修复潜力.     

黄土高原沟壑区小流域土壤NO3--N的积累特征及其影响因素

以小流域为单元,分析了黄土高原沟壑区化肥投入、土壤NO₃^--N积累及其影响因素。结果表明,化肥投入是流域土地利用结构调整的重要支撑和保证因素,而流域土地利用结构的变化进一步拉动了化肥的投入。目前施肥条件下,流域内坡地果园存在显著的NO₃^--N积累,其积累量高于农田土壤,应作为今后重点监测对象。农田系统中,小麦或玉米连作土壤中NO₃^--N的积累最显著,通过作物之间的轮作可显著降低剖面中NO₃^--N的深层积累。土壤NO₃^--N的积累是小流域治理过程中产生的问题,与流域氮肥投入、氮肥吸收利用和土壤水分演变密切相关。     

简易瞬态工况下汽油车挥发性有机物在线排放特征研究

机动车是大气挥发性有机物（VOCs）的重要排放源之一,识别其高分辨率排放特征对于VOCs污染控制具有重要意义.针对现有研究对不同行驶状态下机动车VOCs排放特征精细化描述较为缺乏这一问题,本研究构建了在线与离线相结合的VOCs测量系统,采用底盘测功机运行的简易瞬态工况（VMAS）,对广州市36辆不同排放标准的汽油车尾气VOCs高分辨率排放特征开展在线测量.实时观测结果发现,随着国标加严,VOCs排放至少下降2个数量级.庚烷、丁烯、甲苯、甲醛和甲醇为各类VOCs的特征组分,各组分间的相关系数普遍在0.90~0.97之间.然而,随着国标加严,组分间的相关系数下降到0.20~0.94,醇类与其它组分出现负相关或无相关性.VOCs排放分布集中于变速阶段,高于怠速和匀速阶段所占的比重,其中,甲醛、乙醛和丙酮等含氧挥发性有机物（OVOCs）在不同变速阶段维持较高且稳定的排放.这说明在城市地区降低机动车VOCs排放,长期任务是减少因拥堵或其它因素造成的频繁启动和变速,尽可能确保行驶畅通.本研究在线与离线测试所识别的VOCs组分比对结果一致性较高,在线仪器的使用较好地弥补了离线测试识别VOCs实时排放特征的局限性.     

天然沸石定向合成A型分子筛及其脱氮性能

针对污水厂尾水深度脱氨问题,以河南巩义的天然沸石为起始原料,采用常压水热合成方法,选用4种不同的工艺方案合成A型分子筛,并对合成产物的吸附氨氮性能及其纯度、晶体结构、形貌特征、孔隙率等材料结构特征进行分析与表征,探讨天然沸石制备高效脱氨分子筛的合成方法.结果表明：与直接碱溶法制备硅源相比,碱熔融活化法对沸石原料硅的利用率较高,硅源纯化合成方案产物的氨氮吸附性能显著得到改善,平衡吸附量达20mg/g以上;其晶体形貌规整有序、杂质含量低、孔道通畅,有利于吸附扩散与传质过程.综合考虑硅源制备能耗、物耗及合成产物吸附性能,天然沸石合成A型分子筛适宜的工艺方案为碱溶纯化合成法.     

北京城市去煤炭化过程及其驱动因素解析

去煤炭化既是能源转型的重要路径,也是能源转型的主要结果。经过20多年的努力,北京市煤炭消费量得到有效控制。系统分析北京市1995—2017年煤炭消费动态变化过程,并利用LMDI方法对2005—2017年的煤炭消费进行分解。结果表明：（1）研究期内北京市煤炭消费相对量（能源结构中的占比）持续下降,绝对量自2005年开始下降,2017年仅有350.5万tce,降幅为83.8%,去煤炭化效果显著。（2）影响因素方面,除经济规模效应外,能源结构、能耗强度与经济结构等因素变化对煤炭消费增长均有抑制作用。在去煤炭化前期经济结构调整贡献较大,后期主要由能源结构改善驱动。（3）分行业而言,电力、热力部门燃煤效率提高、煤改电、煤改气策略实施以及重工业外迁,是实现煤炭消费量削减的关键因素。（4）北京市去煤炭化过程虽对我国其他城市有一定参考作用,但因其自身具有特殊性,较难复制到其他地区。     

眼点拟微球藻和近头状伪蹄型藻对抗生素的生理响应及去除效应

抗生素的广泛使用对水生生态环境造成潜在风险。为探讨水体残留抗生素对藻类的毒性作用,分别以海洋微藻眼点拟微球藻和淡水微藻近头状伪蹄型藻为对象,探讨三种典型抗生素（红霉素、诺氟沙星和磺胺嘧啶）胁迫下藻类的生理响应和去除效应。实验结果显示,三种抗生素中红霉素的毒性较强。高浓度红霉素对两种藻类生长均起到抑制作用,低浓度红霉素暴露则会刺激藻类生长,眼点拟微球藻和近头状伪蹄型藻的72 h半数最大有效浓度（EC₅₀）分别为6.13 mg/L和27.7 μg/L。随着红霉素浓度的增加,两种藻类的光合色素含量显著降低（p < 0.05）。藻体内超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性也表现出低浓度红霉素暴露时显著增强,高浓度时则显著受到抑制的现象（p < 0.05）。实验结果表明所选藻类对诺氟沙星和磺胺嘧啶具有一定的生物去除能力。经144 h暴露后,眼点拟微球藻对诺氟沙星和磺胺嘧啶的去除率分别为57%和78.3%,近头状伪蹄型藻在暴露120 h后对诺氟沙星和磺胺嘧啶的去除率分别为51.2%和8.3%。     

海上风电机组单桩基础和三脚架基础抗撞性能研究

目的评估海上风电机组单桩基础和三脚架基础遭遇船舶撞击时的抗撞性能。方法针对上述两种基础,采用LS-DYNA软件分析不同碰撞工况下的最大碰撞力、基础受损面积、机舱加速度最大值及基础钢材消耗量,获取两类基础的基础损伤程度和机组响应幅度。结果单桩基础受损程度低于三脚架基础约22%,三脚架基础机舱响应值低于单桩基础约32%。结论两类基础抗撞性能满足规范要求,未发生因基础失效引起的倒塔事故,机头不存在脱落风险,单桩基础在基础损伤方面表现更好,而三脚架基础在机组机舱响应方面表现更好。     

基于改进DPSIR模型的京津冀地区优先回补地下水水源地筛选方法

京津冀地区地下水水源地超采问题严重,引发了地下水水位持续下降等一系列问题,南水北调中线输水贯通为该地区地下水水源地的回补涵养提供了契机;然而,京津冀地区众多地下水水源地在回补条件和回补需求等方面各异,在有限回补水源条件下,亟需建立该地区地下水水源地回补优先性评价和分级方法,从而筛选出可优先回补的水源地.借助DPSIR(驱动力—压力—状态—影响—响应)评价模型理念,在综合分析地下水水源地产生资源环境问题的根本原因、存在压力、不利状态、对人类社会的影响以及地下水回补工程产生的响应基础上,解析影响地下水回补的关键因素,并以此为依据进行专家咨询和评分,建立了涵盖5个准则和21个指标的综合评价指标集.在阈值确定和数据标准化基础上,依据评分数据确定各准则和指标权重,最后通过综合指数法构建基于DPSIR模型的地下水水源地回补优先性评价体系,并对京津冀地区具有代表性的76个浅层地下水水源地进行了评价和分级.结果表明:以南水北调中线工程为轴,分布在山前冲洪积扇的32个浅层地下水水源地为优先和较优先回补等级,从山前至中部平原地下水水源地回补优先性逐渐变差;回补水源类型、浅层含水层储水空间、区域浅层地下水质量、浅层含水层防污性能是影响评价结果的最重要指标.研究显示,位于京津冀山前的冲洪积扇地区的地下水水源地应最优先考虑回补,中部平原地下水水源地大多为一般或暂不考虑,东部平原区地下水水源地普遍不适宜回补.该评价方法指标选取和权重计算科学客观,可为京津冀地下水水源地的涵养提供标靶和决策的理论支撑.      

低剂量硝酸钙联合低氧曝气对黑臭底泥的修复探究

底泥内源污染是导致黑臭水体"反弹"的主要因素.为防止水体黑臭现象反复,以低剂量硝酸钙为修复剂,联合低氧曝气技术修复底泥,降低因ρ（NO₃--N）剧增而造成的生态风险,并对修复过程中菌群转化规律进行探究.结果表明:①当硝酸钙投加量为底泥质量的1.2%、低氧曝气量为0.05~0.10 m3/h时修复效果最佳,其上覆水中ρ（DO）和ORP分别升至4.08 mg/L和119.9 mV,NH₃-N、TOC（总有机氮）去除率平均值分别达42.5%和84.9%.②底泥中NH₃-N和AVS（酸挥发性硫化物）去除率平均值分别达76.8%和97.4%,投加低剂量硝酸钙不会造成NO₃--N在底泥中长期累积.③高通量测序分析表明,底泥优势菌群在纲水平上由梭菌纲（Clostridia）转变为γ-变形菌纲（Gamma-proteobacteria）,其相对丰度达60.0%,且厌氧菌群被有效抑制;在属水平上出现产黄杆菌属（Rhodanobacter）、硫杆菌属（Thiobacillus）和热单胞菌属（Thermomonas）等脱氮菌群.研究显示,低剂量硝酸钙+低氧曝气技术可有效改善底泥-上覆水体系DO条件,加快系统的脱氮速率,抑制AVS的生成,促进底泥优势菌群转化并降低生态风险.