氮掺杂型纳米TiO2在可见光及太阳光下的光催化性能研究

采用钛酸四丁酯为原料,以氨水水解-沉淀法制备出了氮掺杂型纳米TiO2催化剂(N/TiO2),以XRD、XPS、UV-Vis等手段对其进行表征;并通过对偶氮染料橙黄G的降解反应,研究了N/TiO2在可见光及太阳光下的光催化性能,探讨了pH值、外加H2O2氧化剂对光催化降解率的影响,并与P25型纳米TiO2进行了对比.结果表明,在可见光下,N/TiO2对橙黄G具有较高的催化活性,反应150min后降解率可达96.29%,显著高于P25型TiO2(42.55%);在太阳光下,N/TiO2对橙黄G的光催化降解速率较快,反应60min降解率与P25型TiO2基本相同,分别为99.37%、99.94%;较低的pH值环境并适量添加H2O2可显著提高N/TiO2催化效率,在可见光及太阳光下的最佳pH值均为2～3,最佳H2O2加入量分别为0.5mL·L-1、1.5 mL·L-1.     

重构土壤垂直剖面重金属Cd赋存形态及影响因素

针对矿业废弃地高背景值-历史矿业源相叠加区下土壤重金属Cd污染问题,以西南地区某历史硫磺矿业废弃地重构土壤为研究对象,采集剖面土壤共30个样品,分析测试土壤样品中镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)、砷(As)和汞(Hg),利用电镜扫描-能谱分析(SEM-EDS)和重金属形态连续提取的BCR方法,分析不同土层厚度下Cd的赋存形式,运用风险评价编码法(RAC)和次生相与原生相分布比值法(RSP)对其进行有效性评价,以及对不同理化性质下Cd各形态的变化规律进行了初步探讨.结果表明,研究区5种重金属中Cd全量的富集系数最高,达4以上;通过形貌特征可以发现,样品中存在较多的次棱角状、棱角状颗粒,不同深度下的能谱特征显示结果相似,均含有Cd、Fe、S和As等元素,Cd元素是以类质同象形式存在;对Cd进行潜在风险评价,RAC结果显示为中等风险及以下,RSP结果主要为重度污染;重金属全量是影响Cd各形态含量分布的最主要因素,其次pH、有机质和CEC,对垂直深度的土壤Cd赋存形态也表现出不同程度的影响.该研究结果可为进一步了解Cd在剖面土壤的活性、迁移规律、生物毒性和赋存形式提供科学依据.     

垃圾填埋场地下水溶解性有机物光谱特征

垃圾填埋为我国垃圾处理的最主要途径,填埋过程中渗滤液的泄漏将导致附近地下水污染.地下水中溶解性有机物(DOM)能示踪外来污染物的来源、形态和迁移转化过程,其组成、结构和分布的差异具有重要的环境指示意义.联合现代光谱技术及多元统计分析方法,研究了不同运行年限填埋场地下水中DOM来源、组成和分子结构特征,探究了不同年限地下水DOM动力学演化规律.结果表明,填埋场地下水DOM以微生物来源为主,其次为自生陆源.填埋前期阶段其微生物来源DOM较多,而在填埋后期微生物来源DOM减弱.填埋年限较短的填埋场地下水DOM主要为一些新生成腐殖化程度较低的易降解类色氨酸和类酪氨酸,其促进微生物活性,且各点位差异性较大,应提高预警措施.填埋时间相对较长的填埋场地下水有机质腐殖化率高,难降解的大分子物质累积,微生物活性减弱,填埋垃圾趋向稳定对地下水影响减弱.     

基于水面反射率光谱分类的太湖藻蓝蛋白浓度反演

藻蓝蛋白是蓝藻的标志性色素,利用遥感反演藻蓝蛋白浓度的时空分布对于蓝藻水华监测和预警具有重要意义.太湖水体光学特性时空差异较大,传统的藻蓝蛋白遥感反演方法在太湖各湖区各季节的适用性有限.因此,本文采用先分类再反演的策略,基于水面反射率光谱分类进行太湖藻蓝蛋白浓度反演建模.首先采用逐步迭代的K均值聚类方法实现光谱分类;然后分别利用每一类的训练样本光谱数据建立最适用于该类的藻蓝蛋白反演模型;最后利用每一类的检验样本光谱数据进行反演模型精度评价.为了对比,同时采用不分类的传统方法进行反演建模和精度评价.检验结果表明:基于不分类的传统建模方法得到的均方根误差RMSE=14.14μg·L-1,平均相对误差σ=59.1%,反演结果和实测数据可决系数为0.46;基于光谱分类的建模方法得到RMSE=8.47μg·L-1,σ=31.3%,反演结果和实测数据可决系数为0.87.因此,基于光谱分类的藻类蛋白反演方法有效地提高了反演精度,可以为其它水体的藻蓝蛋白浓度反演提供借鉴.     

太湖水体溶解性有机质荧光特征及其来源解析

利用三维荧光光谱(3DEEM)-平行因子分析(PARAFAC)技术,通过野外现场调查和室内模拟实验,分析富营养化湖泊(太湖)水体溶解性有机质(DOM)组成结构、分布规律及其来源,进一步研究藻类和水生植物残骸腐烂分解以及沉积物释放对水体DOM荧光组成特征的影响.结果表明:1太湖水体各个湖区DOM主要以类色氨酸物质(T1、T2峰)为主,竺山湾还存在类腐殖质和类富里酸物质,其荧光指数(f450/500)为1.53±0.06,接近陆源f450/500值(1.4),DOC浓度全湖最高((7.13±2.45)mg·L-1),兼具陆源与生物来源的双重特性.2太湖藻类DOM组成丰富,出现了7种荧光组分,主要为类腐殖质、类富里酸和类蛋白物质(包括类色氨酸和类酪氨酸),藻类腐烂分解后,紫外区类色氨酸T2峰和类酪氨酸B2峰消失,其他类蛋白物质和部分易降解的类富里酸物质向水体中释放,其中A峰和C峰所代表的类富里酸物质降解率较高,分别降解了70.3%和41.0%.3水生植物DOM以类腐殖酸物质为主,其残骸腐烂分解后DOM由陆源类腐殖质向类腐殖酸物质转化.4沉积物DOM出现了5类荧光峰,兼具外源污染的类富里酸荧光C峰和A峰,同时含有生物来源的B1、B2、T2类蛋白荧光峰,随其降解时间的增长,T2荧光峰消失,B1、B2荧光物质降解率分别高达86.5%和82.5%,而C峰和A峰分别上升25.1%和1.5%,沉积物降解过程中大量类蛋白物质向上覆水体中释放,同时部分类蛋白物质向着更稳定的类富里酸物质转化.因此,外源输入和内源负荷(藻类和水生植物残骸腐烂分解以及沉积物释放等)对湖泊水体DOM组成结构以及富营养化过程具有重要影响.     

日光辐照H_2O_2-草酸铁氧化法处理棉浆粕废水

采用日光辐照H_2O_2-草酸铁氧化法处理棉浆粕废水.最佳工艺条件为:正午日光辐照10 min,废水pH5.00,废水体积150 mL,H_2O_2加入量2.0 mL,Fe_SO_4·7H_2O加入量0.600 0 g,K_2C_2O_4·H_2O加入量0.290 9 g.在此条件下COD由初始时的3 200 mg/L降至608 mg/L,COD去除率可达81.0%.采用气相色谱-质谱联用仪对处理前后的废水进行分析,实验结果表明该法可有效去除废水中大部分有机污染物.     

基于三维荧光光谱特征峰的水体有机污染物综合指标检测

对来源不同一的32个水样进行三维荧光光谱的测定,并用5种典型有机物的荧光特征峰A(腐殖酸类)、C(腐殖酸类)、B(络氨酸类)、T1(色氨酸类)、T2(色氨酸类)进行了单一和组合式建模,发现对于来源不同一的水体的总有机含碳量(TOC)、化学耗氧量(COD)的检测采用这种提取特征峰建模的效果并不理想.该研究说明,依据典型特...     

Mobility of dimethoate residues from spring broccoli field

Dimethoate [O, O-dimethyl-S-(N-methylcarbamoyl-methyl) phosphorodithioate] is a broad-spectrum systemic insecticide currently used worldwide and on many vegetables in Kentucky. Dimethoate is a hydrophilic compound (log K_OW = 0.7) and has the potential of offsite movement from the application site into runoff and infiltration water. The dissipation patterns of dimethoate residues were studied on spring broccoli leaves and heads under field conditions. Following foliar application of Dimethoate 4E on broccoli foliage at the rate of 0.47 L acre^?1, dimethoate residues were monitored in soil, runoff water collected down the land slope, and in infiltration water collected from the vadose zone. The study was conducted on a Lowell silty loam soil (pH 6.9) planted with broccoli under three soil management practices: (i) soil mixed with municipal sewage sludge, (ii) soil mixed with yard waste compost, and (iii) no-mulch rototilled bare soil. The main objective of this investigation was to study the effect of mixing native soil with municipal sewage sludge or yard waste compost, having considerable amounts of organic matter, on off-site movement of dimethoate residues into runoff and infiltration water following spring rainfall. The initial deposits of dimethoate were 6.2 and 21.4 μ g g^?1 on broccoli heads and leaves, respectively. These residues dissipated rapidly and fell below the maximum residue limit of 2 μ g g^?1 on the heads and leaves after 10 and 14 d, respectively, with half-lives of 5.7 d on broccoli heads and 3.9 d on the leaves. Dimethoate residues detected in top 15 cm of soil (due to droplet drift and wash off residues from broccoli foliage) one day (d) following spraying, were 30.5 ng g^?1 dry soil in the sewage sludge treatment, and 46.1 and 134.5 ng g^?1 dry soil in the yard waste and no mulch treatments, respectively. Water infiltration was greater from yard waste compost treatment than from no mulch treatment, however concentrations of dimethoate in the vadose zone of the three soil treatments did not differ.     

基于野外实测光谱的污灌区土壤重金属污染快速监测

利用光谱反射率反演土壤重金属含量相比传统实验室化学分析方法具有简单高效、成本低、非侵入性等优点。但光谱采集主要局限于实验室内,大大降低了监测的时效性。采集了龙口市污水灌溉区内的32个土壤样本,对9种重金属(Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb)进行了测定,并对土壤光谱进行了野外实测,同时对实测光谱进行光谱变换,提取了去除包络线(CR)、光谱倒数对数(lg(1/R))、一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)4种光谱指标,采用偏最小二乘回归方法(PLSR)建模。结果表明,污水灌溉区内存在严重的土壤重金属污染现象,As、Ni、Cd等重金属富集情况显著,与Fe、Mn呈显著相关的6种元素为Ni、Mn、As、Pb、Zn、Cr,相应的最优建模光谱指标分别为一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)、反射率(R)、反射率(R)、二阶微分(RD2)、去除包络线(CR),验证精度r分别为0.935 3、0.781 4、0.699 6、0.745 8、0.690 1、0.569 6。研究表明,利用野外实测光谱可以提高土壤重金属监测的时效性,预估土壤重金属含量具有一定的可行性,但针对不同的重金属应使用不同的光谱指标建模来达到最优效果。     

高碑店湖表层水中雌激素的分布及其光降解影响因素

雌激素等内分泌干扰物在水体中普遍存在,其在再生水中的存在以及在水体中的迁移转化会产生潜在的健康和生态风险。光降解是水体中雌激素消除的主要途径之一,水体中共存的无机离子及有机质等对雌激素的光解存在不同的影响。对高碑店湖再生水体中雌激素的污染状况进行了调查,结果显示表层水中天然雌激素雌酮(E1)和人工合成雌激素17α-乙炔基雌二醇(EE2)的浓度最高。在模拟太阳光照射条件下对E1在水溶液中的降解规律及影响因素进行了研究,发现在模拟1 SUN的光密度条件下,15 min时E1降解率可达85%(C0=5μg·L-1),而氨氮对E1的光降解存在一定的抑制作用,并且抑制作用随着氨氮的升高而变大。与纯水系统相比,高碑店湖表层水基质中E1的光降解速率较低,说明整体上氨氮、HCO-3、浊度等因素对E1光降解产生的抑制作用占主导。对雌酮及其降解产物进行了红外光谱分析,结果显示1 720 cm-1对应的C=O键特征峰在光照时间为0、10和20 min样品中的强度逐渐减弱,而2 854 cm-1和2 925 cm-1对应的脂肪碳的C-H键特征峰先增强后减弱,可能是因为E1结构中的C-C=O发生了反应生成了C=C-OH,而随着反应的继续,C=C也被进一步氧化,但降解产物的结构需要进一步研究推断。随着E1的光降解,E1水溶液的内分泌干扰活性逐渐下降,氨氮虽然对E1的光降解有一定的抑制作用,但随着降解反应的进行E1水溶液的内分泌干扰活性依然呈下降趋势。