短波长X射线衍射技术及在环境工程中的应用展望

介绍了短波长特征X射线衍射无损检测分析原理和方法,无损地测定了预拉伸铝板、高强钢孔挤压件、铝合金搅拌摩擦焊接件等材料部件的内部残余应力、内部物相、内部织构及其分布,并分析讨论了测试结果。该仪器具有体积小,投资少、使用维护方便等优势,展望了该无损检测分析技术在装备环境工程中的应用前景。     

基于各向异性粒子介电常数张量重构的散射特性研究

目的简化各向异性介质中的光电传播、目标散射识别等问题。方法基于电场强度矢量和电位移矢量的关系,提出将各向异性介质的介电常数张量重构为对角张量通用方法。结果给出了对角张量元素的表达式和对应单位特征矢量,并作了详细的数值计算。得到了单位特征矢量坐标系中电磁场与原坐标系中电磁场的变换关系以及磁导率张量的变换关系;所用方法具有通用性,所得结果具有实用性。结论在各向异性介质研究领域,可实现特征坐标系中的电磁场及介质参数与主坐标系的电磁场与介质参数的相互定量转换。     

集雨种植下不同沟垄比对土壤呼吸的影响及其对水热因子的响应

为探明不同宽度沟垄集雨种植下土壤呼吸对土壤水热因子的响应机制,对比研究了沟垄比分别为20 cm∶40 cm(P40)、30 cm∶30 cm(P30)、40 cm∶20 cm(P20)的沟垄集雨种植和平作种植(CP)下冬小麦的土壤呼吸动态变化,及其与土壤温度和水分的关系.结果表明,4个处理的土壤呼吸速率在越冬期最低,返青期开始升高,扬花期前后达到峰值,之后逐渐降低.沟垄集雨处理土壤呼吸速率表现为P40P30P20,垄宽增加使呼吸速率提高1.2%~18.4%;苗期和越冬期,沟垄集雨种植提高了土壤呼吸速率,表现为P40P30P20CP,其中苗期3个沟垄集雨处理均显著高于CP(P0.05),越冬期P40处理显著高于CP;苗期和越冬期沟垄集雨种植提高了土壤温度,拔节期至成熟期CP土壤温度高于沟垄集雨处理;沟垄集雨种植能有效蓄水保墒,随着垄宽的增加集雨效果越好,苗期至拔节期降雨稀少,7.6 cm和12 cm土层土壤含水量均表现为P40P30P20CP.相关分析表明,土壤呼吸与温度的相关系数达极显著水平(P0.01),P40和P30的土壤呼吸与水分的相关系数小于P20和CP;水热双因子二次方程模型能解释呼吸变化的61.7%~74.1%,温度指数模型能解释50.3%~68.2%.本研究结果为沟垄集雨种植的生态效益评估提供理论依据.     

地膜覆盖对菜地生态系统N2O排放的影响

为了探讨地膜覆盖对菜地N_2O的排放通量、土壤剖面N_2O浓度以及土壤温度和湿度的影响,选取西南地区常见菜地(辣椒-萝卜轮作)为研究对象,采用静态暗箱/气相色谱法,进行了为期1 a的野外观测实验.结果表明,在辣椒季,常规处理(不覆膜)N_2O的平均排放通量为1000.0μg·(m~2·h)~(-1),覆膜处理为400.6μg·(m~2·h)~(-1),覆膜显著低于常规处理(P0.05);而在萝卜季,N_2O的平均排放通量则表现为覆膜处理[128.1μg·(m~2·h)~(-1)]高于常规处理[107.8μg·(m~2·h)~(-1)],但两者差异未达到显著水平(P0.05).覆膜和常规菜地土壤中N_2O含量均基本随土层深度的增加而增加,表现为:30 cm20cm10 cm,相同处理各层次土壤N_2O含量间均呈显著相关,不同处理相同深度处的土壤N_2O含量间也存在显著的正相关关系.对不同土层中的N_2O含量与地表N_2O排放通量的相关性分析可得出,常规处理各土层处的N_2O含量与地表N_2O排放通量呈显著正相关关系.覆膜处理的N_2O排放通量仅与30 cm深土壤中的N_2O含量存在显著正相关关系.通过对土壤湿度和温度的观测可以得出,地膜覆盖对土壤的增温效应在夏季更加明显,对土壤的保水作用在秋冬季更加突出.相关性分析和主成分分析结果表明,土壤中氮素形态是决定农田N_2O排放最重要的因素,其中常规菜地N_2O排放主要受土壤中总氮含量的影响,而覆膜菜地N_2O的排放对土壤中无机态氮含量的变化更加敏感.     

含藻水中壬基酚的光降解转化研究

选取壬基酚(nonylphenol,NP)作为研究对象,研究了水中2种常见淡水藻(小球藻和鱼腥藻)对壬基酚的光降解促进作用,并对藻引发水中壬基酚的光降解途径进行了分析;同时也研究了天然水中普遍存在的物质成分(腐殖酸和铁离子)与藻协同引发壬基酚的光降解及其影响机制.结果表明,含淡水藻的水溶液经过光照后能引发其中壬基酚的光降解;藻、腐殖酸和铁离子的水溶液经过光照后,对壬基酚光降解的增强促进作用更大,在含藻、腐殖酸和铁离子的水溶液中,4 h光照后壬基酚的降解率可达58%.根据此结果推测藻/腐殖酸和铁离子体系光照后能产生更多的活性物质,从而促进水中有机污染物的光降解.     

降解蒽嗜盐菌AD-3的筛选、降解特性及加氧酶基因的研究

蒽是典型的多环芳烃类环境污染物,属于美国EPA优先控制的16种多环芳烃类化合物,其在高盐环境下的生物降解备受关注.本研究从某石油污染的高盐土壤中成功筛选出了1株高效降解蒽的菌株,经过对其生理生化特征和16S rDNA序列分析,初步鉴定并命名该菌株为Martelella sp.AD-3.该菌株在0.1%～10%的盐度和6.0～10.0的pH范围内,均能够降解蒽.其生长和降解蒽的优化条件是:蒽初始浓度25 mg·L-1、温度30℃、pH值9.0和盐度3%,在优化条件下培养6 d,蒽的降解率可达到94.6%.根据已报道的双加氧酶α亚基的同源性设计简并引物,通过巢式PCR扩增获得双加氧酶基因的部分序列307 bp(GenBank:JF823991.1),与海杆菌属Marinobacter sp.NCE312(AF295033)菌株萘双加氧酶大亚基的部分氨基酸序列同源性最高为95%.     

热激活过硫酸盐降解卡马西平和奥卡西平复合污染的研究

研究了利用热激活过硫酸钠降解卡马西平和奥卡西平复合污染的规律.通过HPLC分析发现,在30～ 50℃时,卡马西平和奥卡西平的降解率随着温度的升高而升高,50℃时,反应90 min后卡马西平降解率为65.5％,30 min内几乎能完全降解奥卡西平;提高过硫酸钠浓度有利于卡马西平和奥卡西平的降解,当过硫酸钠浓度为12.0 mmo1.L-1时,可分别在90 min和20 min内几乎完全降解卡马西平和奥卡西平;升高pH能提高卡马西平和奥卡西平的降解率,当pH为9.0时,可分别在75 min和15 min内将卡马西平和奥卡西平几乎完全降解.经淬灭实验和电子顺磁共振波谱仪检测表明,热激活过硫酸钠降解卡马西平和奥卡西平体系中起主要作用的自由基是·OH.结果表明,该法操作简单,pH适用范围广,可以在短时间内高效降解卡马西平和奥卡西平,实际应用前景良好,并可为实际废水中卡马西平、奥卡西平或其他有机污染物的降解提供参考.     

DOM纳滤膜污染及对膜截留卡马西平性能的影响

研究了天然原水中溶解性有机物(DOM)对HL和ESNA1-K两种纳滤膜造成的膜污染及其对膜截留卡马西平(CBZ)性能的影响.结果表明,DOM的存在造成了严重的膜污染和通量衰减.膜污染对CBZ截留率的影响与膜本身的特性和污染物特性有关,DOM通过在膜表面形成污染滤饼层和进入膜孔内部造成的膜孔堵塞,影响弱疏水性的CBZ从水中的分离,青草沙水库原水中的DOM引起的膜污染提高了两种纳滤膜对CBZ的截留效果,而太湖DOM造成的膜污染会降低CBZ的截留效果.研究还发现,中等相对分子质量(1 500~10 000)有机物会紧密地黏附在膜表面形成滤饼层,从而改变膜表面的疏水性能,小分子主要通过进入膜孔导致膜孔径堵塞.滤饼层的疏水性和浓差极化作用以及膜孔径的堵塞造成膜通量衰减并影响CBZ去除率.应用XDLVO理论对DOM造成的膜污染的分析结果表明,太湖DOM的疏水性明显强于青草沙DOM,其分子间的聚合自由能更负,与膜的黏附自由能更负,因而造成的膜污染和通量衰减更严重.     

东北三省畜禽养殖类固醇激素排放及其潜在污染风险

以东北三省畜禽养殖数量统计数据和养殖结构分析为基础,对黑龙江、吉林和辽宁省畜禽养殖类固醇激素排放量进行了估算,并初步探讨了畜禽粪便中类固醇激素对当地水体的潜在污染风险.结果表明,由于养殖数量的增加,东北三省畜禽粪便所排放的类固醇激素量均持续增大.在1998～2008年的10 a间,辽宁、吉林和黑龙江三省的类固醇激素排放量分别增长了2 272.7、1 951.1和1 634.8 kg,并且省会城市沈阳、长春和哈尔滨的增长最为明显.东北三省各城市中畜禽粪便类固醇雌激素排放量最大的是长春,达到874.7 kg;哈尔滨和沈阳的排放量在各自省份中也是最大,分别为652.7 kg和603.1 kg·辽宁省的畜禽类固醇激素排放总量在东北三省为最多,所排放类固醇雌激素的雌二醇等当量浓度EEQs预测值也最高,达到17.1ng·L-1.如果以英国环保署(Environment Agency,United Kingdom)建议的最低可观测效应浓度10 ng·L-1为参考依据,辽宁省在目前的畜禽养殖规模和结构下,所排放的粪便类固醇雌激素极有可能会对地表水体中的水生生物产生内分泌干扰效应.     

聚磷污泥去除高浓度铅的影响因素研究

利用聚磷活性污泥去除废水中的铅[ρ(Pb2+)=150.0 mg·L-1],研究了反应体系内不同溶解氧状况和初始pH值对污泥除铅的效率和稳定性的影响.结果表明,厌氧条件下,pH 6时,铅的去除率随时间增长呈上升趋势,32 d后铅去除率达99.8%,其中有机物及硫化物结合态铅、残渣态分别占41.8%和52.6%,污泥中铅的稳定性良好.好氧条件下,在相对较短时间内铅的去除率随pH上升而增加,反应2 h时,pH 6、pH 4和pH 2对应的铅的去除率分别为99.9%、96.9%和30.3%;而好氧32 d后pH 6、pH 4和pH 2的污泥中残渣态铅含量分别为3 072.3、4 726.8和2 359.1 mg·kg-1,分别占污泥中总铅的41.8%、65.8%和88.8%.综合考虑除铅率和除铅后污泥稳定性,好氧且pH 4理论上是聚磷污泥除铅的最佳条件.