Nitrogen recovery from wastewater using microbial fuel cells

Nitrogen is one of major contaminants in wastewater; however, nitrogen, as bio-elements for crop growth, is the indispensable fertilizer in agriculture. In this study, two-chamber microbial fuel cells (MFCs) were first operated with microorganisms in anode chamber and potassium ferricyanide as catholyte. After being successfully startup, the two-chamber MFCs were re-constructed to three-chamber MFCs which were used to recover the NO3−−N and NH4+−N of synthetic wastewater into value-added nitrogenous fertilizer from cathode chamber and anode chamber, respectively. Ferric nitrate was used as the sole electron acceptor in cathode, which also was used to evaluate the NO3−−N recover efficiency in the case major anion of NO3− in cathode. The output voltage of these MFCs was about 600–700 mV at an external load of 500 Ω. About 47% NH4+−N in anode chamber and 83% NO3−−N in cathode chamber could be recovered. Higher current density can selectively improve the recovery efficiency of both NH4+−N and NO3−−N. The study demonstrated a nitrogen recovery process from synthetic wastewater using three-chamber MFCs.     

污染场地土壤重金属空间异常值识别及其点源效应的分离

由点源污染导致的土壤重金属空间异常值的分布及点源效应的大小将影响场地风险评估和修复方案的制定,进而影响场地的环境管理.以某典型重金属污染场地为研究区域,以表层土壤Cd含量为研究对象,引入稳健变异函数模型,并筛选出合适的变异函数模型,结合平尾化方法对表层土壤Cd含量空间异常值进行识别和处理,并有效地分离出点源效应.研究表明：研究区表层土壤Cd含量空间变异大且存在明显的空间异常值;CressieHawkins稳健变异函数更适用于对研究区表层土壤Cd含量半方差函数的估计,采用稳健变异函数和平尾化方法能够有效地识别空间异常值和分离点源效应,空间异常值主要分布在受人为活动影响较大的区块;由于准点过程导致的变异较大,分离出的点源效应解释了异常值点位表层土壤Cd含量的大部分.     

东北典型湖库水体对铜绿微囊藻荧光特性的影响

为考察东北典型湖库水体对铜绿微囊藻(Microcystic aeruginosa)生长过程中IDOM(细胞内溶解性有机物)荧光特性的影响,在镜泊湖、兴凯湖、五大连池、松花湖和大伙房水库5个典型湖库,共10个采样点采集水样,用于铜绿微囊藻的培养,利用EEM(三维荧光光谱)技术,结合三维荧光FRI(区域体积积分)开展IDOM荧光特性的聚类分析. 结果表明:铜绿微囊藻中IDOM的主要荧光特征峰为类蛋白荧光峰(峰S和峰T),峰S荧光强度高于峰T;对IDOM的三维荧光光谱分为5个区(Ⅰ～Ⅴ区)进行区域体积积分,荧光响应值比例(P_Ⅰ+Ⅱ,n和P_Ⅳ,n)总体上呈互补趋势;Ф_T,n(总区域体积积分)表现为镜泊湖>五大连池>兴凯湖>松花湖>大伙房水库,第16天镜泊湖的Ф_T,n最大,平均值为9.76×10-5 AU·nm2/(mg/L);大伙房水库的Ф_T,n最小,平均值为3.72×10-5 AU·nm2/(mg/L). 聚类分析将10个采样点分成3类. HJ1、HJ2采样点为类别1;HX1、LD1、JS1、LD2采样点为类别2;HX2、JS2、HW2、HW1采样点为类别3,其中,类别1(镜泊湖)水体较类别2和类别3水体更适宜铜绿微囊藻的生长.      

EPR核电厂核岛厂房分层分解法防火分区设计

防火分区设计是实现防火安全目标最核心、最关键的环节,是开展防火安全评价的基础。在台山一期的核岛防火设计应用中,出现防火小区定义与标准不一致、防火区与防火小区的嵌套关系混乱、各防火分区类型的应用原则不清晰等不足。基于自主化设计的需要,通过整理分析台山一期核电厂(EPR堆型)核岛防火分区设计成果,深层研究思考EPR设计理念,进一步理清不同分区类型之间的嵌套逻辑,建立了一套分层分解的核岛防火分区设计方法——以分区嵌套顺序进行分层、以功能识别为导向进行区域分解,从而化繁为简,实现分区设计的流程化。该设计方法很好地弥补了EPR在此方面的不足,为后续自主化设计及新堆型的开发提供了重要的参考。     

城市不同功能区径流中PCBs的污染特征及毒性评价

选取温州不同城市功能区小区路面、停车场、汇流口、小区屋面以及交通干道作为研究对象,采集径流样品测定了14种多氯联苯(PCBs)的浓度,并对其进行多元统计分析,探讨了其可能的污染来源.结果表明,不同城市功能区径流中PCBs含量和检出率有所差别但变化不大,其中小区屋面要高于交通干道、汇流口、停车场和小区路面(均值分别为337.9, 306.3, 240.1, 193.2, 172.7ng/L);径流中以五氯代PCBs为主,占到总量31.4%~56.2%;径流中PCBs跟SS浓度相关性较差;由多元统计分析结果可以看出,高低氯代PCBs污染来源不同;TEQs在汇流口、小区路面、停车场径流中浓度相对较大,分别达到4.4, 4.1, 4.0ng/L,这跟其径流中CB126含量较高有关.     

福州城郊冬夏两季大气中HCHs和DDTs分布特征

2010年冬、夏两季,利用大流量采样器采集了福州市大气样品,并用气相色谱-电子捕获检测器(GC-mECD)分析其中六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)残留水平、分布特征及来源.结果表明,大气ΣHCHs浓度范围为28.04~413.0 pg/m3,总体而言,城区高于郊区,夏季高于冬季,气相高于颗粒相;气相中HCHs浓度夏季高于冬季,颗粒相中则相反;夏季气相中HCHs浓度显著高于颗粒相,而冬季气相与颗粒相中HCHs浓度基本相当.4种HCHs异构体中,气相与颗粒相中均是δ-HCH相对含量最高.大气ΣDDTs浓度范围为146.5~897.8 pg/m3,总体而言,郊区高于城区,冬季高于夏季,颗粒相高于气相;气相中DDTs浓度夏季高于冬季,颗粒相中则相反;冬季颗粒相中DDTs浓度显著高于气相,而夏季颗粒相与气相中DDTs浓度无显著差异.4种DDTs异构体/同系物中,气相中o,p′-DDT的相对含量最高,颗粒相中o,p′-DDT和p,p′-DDT相对含量较高.来源解析表明,福州城郊大气中HCHs非历史污染,存在林丹的使用或输入;大气中可能存在DDTs输入,并可能有大量三氯杀螨醇的输入.     

洪涝灾害承灾体易损性的时空变异——以南京市为例

在分析洪涝灾害承灾体易损性影响因素的基础上,构建了评估指标体系;运用模糊综合评价模型,结合层次分析法,分别用2000年和2010年的指标数据,对南京市进行了洪涝灾害承灾体易损性评估。结果显示:①南京市洪涝灾害承灾体易损性水平最高的是城区,最低的是高淳县;②10年间南京市各县区的洪涝灾害承灾体易损性水平普遍上升,但各自上升的幅度不同;③人口密度、经济密度是决定南京市洪涝灾害承灾体易损性水平高低的主要因素。     

冀东铁矿2种恢复模式植被演替过程中群落结构及生物多样性比较研究

油松（Pinus tabulaeformis）耐低温、干旱和贫瘠,是我国北方温性针叶林中分布最广的森林群落,也是我国北方广大地区最主要的本土造林树种之一,火炬（Rhus typhina Linn.）根萌蘖力强,耐寒、耐旱、耐盐碱,是一种适应周围环境能力极强的外来引入种树种。采用空间代替时间的方法,以冀东铁矿不同年份种植的人工火炬林和人工油松林群落为研究对象,采用样方法进行调查取样,分析了2种恢复模式不同演替阶段群落结构的变化,群落动态,同时采用Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数分析了物种多样性在群落演替过程中的动态变化,在此基础上,对比分析了2种恢复模式在生态效益方面的优劣。主要结果如下：1）短期来看,火炬可以迅速提高植被盖度,增加生物量,但是,长期来看,随着火炬的快速萌集繁殖和林分的郁闭,林下草本急剧减少,形成火炬单优群落,而不能形成稳定的顶级群落。2）短期来看,油松生长缓慢,其生态效益远小于火炬群落,但是油松群落经过11年的演替形成了乔-灌-草3层结构,群落结构逐渐完善。3）演替初期火炬群落优势种以猪毛蒿（Artemisia scoparia）、狗尾草（Setaria viridis）等耐干旱的植物为主,演替后期林下物种迅速减少以至大量消失;油松群落经过11年的恢复,群落草本层植物种数逐渐增大,从一年生先锋植物占优势过渡到以白羊草（Bothriochloa ischaemun）和硬质早熟禾（Poa sphondylodes）为建群种,并出现了黄刺玫（Rosa xanthina）和胡枝子（Lespedeza bicolor）等多年生灌木。4）演替初期Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Shannon-Wiener指数表现为：火炬群落﹥油松群落,演替后期则相反,这主要是由群落内种间竞争关系和水热环境的差异造成。4）综合植物群落盖度、物种多样性和群落未来的演替趋势,火炬长期的生态效益远不及油松树种。     

梯度薄膜扩散技术(DGT)与传统化学方法评估黑麦草吸收Cd的对比

为研究不同方法评估黑麦草吸收Cd的效果,采集了16个不同理化性质实际Cd污染土壤,盆栽试验种植黑麦草,采用梯度薄膜扩散技术(DGT)测定黑麦草根际土Cd的生物有效性,并与离心法采集土壤溶液、乙酸(HAc)和乙二胺四乙酸二钠(EDTANa2)3种传统提取方法所提取土壤有效态Cd含量进行比较,研究其与黑麦草地上部和地下部Cd含量的相关关系.结果表明,DGT提取的土壤有效态Cd含量与黑麦草中Cd含量的相关性显著高于化学提取法.运用多元统计分析研究土壤pH、阳离子交换量(CEC)、有机质(OM)和土壤颗粒组成等理化指标的影响,提取出两种主成分因子,建立了多元回归模型.第一主成分与OM和黏粒(clay)之间呈显著相关,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"有机指标",第二主成分则与土壤pH和CEC相关程度较高,定义为土壤中影响重金属生物有效性的"无机指标".研究表明,第二主成分显著影响了3种化学方法构建的预测模型,而DGT技术综合了两种主成分对土壤有效态Cd含量的影响,所构建的模型几乎不受土壤基本理化性质的影响,说明DGT分析法是一种预测黑麦草吸收Cd的较好方法.     

Impact of gasoline engine deposits on light duty vehicle emissions: in-use case study in Beijing, China

Tailpipe emissions from light-duty gasoline vehicles usually deteriorate over time. The accumulation of engine deposits due to inadequate gasoline detergency is considered to be one of the major causes of such emission deterioration. Six in-use light-duty gasoline vehicles in Beijing were tested to investigate the impact of engine deposits on emissions of hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO _x ). Emissions under cold start and hot running test conditions from the six light duty vehicles were measured before and after engine deposits were removed. Results show that although individual vehicles reacted differently for each of the pollutants, elimination of engine deposits on average reduced HC emissions under hot running conditions by 29.4%, CO emissions under cold start conditions by 23.0% and CO emissions under hot running conditions by 35.5% (t < 0.05 in all cases). No pollutant emissions increased with statistical significance (t < 0.05) after the removal of engine deposits. Variations of emission changes upon removal of engine deposits were observed. Such variations are in line with previous studies, implying that the impact patterns of engine deposits on vehicle emissions may be subject to many influencing factors that are not fully understood and difficult to control under all conditions. A statistical view of the impact of engine deposits on vehicle emissions may be appropriate for evaluation of emissions reductions across a city or a country. It is necessary to maintain sufficient and effective gasoline fuel detergency in practice to keep the engines clean and in turn reduce vehicle emissions.