一种水质分析方法:基于GOCI影像的东平湖叶绿素a浓度估算

目前我国水环境质量差,水生态受损严重,约1/3的重点湖泊呈富营养状态,叶绿素a浓度直接反映水中藻类物质的含量,是衡量湖泊富营养化的重要参数.而常规的单点采集方式已无法满足快速大面积获取水质状况的需求,因此研究非接触式的遥感反演方法是十分必要的.本实验以东平湖为研究区,基于GOCI多光谱影像通过QAA反演算法实现叶绿素a浓度的估算及精度验证.实验结果表明:利用QAA算法反演的叶绿素a浓度精度优于传统的经验模型,同时该模型具有较好的移植性,其次由反演结果的分布情况可以看出居民生活区集中的湖区沿岸叶绿素a浓度较高,大量生活污染物的排放可能是造成叶绿素a浓度高的原因.     

羧基化碳纳米管强化臭氧化脱色三苯甲烷染料废水

利用羧基化碳纳米管作为催化剂,强化臭氧化脱色三苯甲烷染料废水。结果表明,当羧基化碳纳米管存在下,碱性品红废水的脱色率显著增加,在初始pH值为6.0,温度为25℃,初始染料浓度为100 mg/L,羧基化碳纳米管用量为6 mg/L时,30 min后脱色率达到94%。羧基化碳纳米管的催化性能高是由于碳纳米管特殊的纳米结构和—COOH基团,从而促进了臭氧化过程。羧基化碳纳米管可以强化臭氧化脱色三苯甲烷染料废水,对碱性品红、结晶紫、灿烂绿和孔雀石绿4种染料废水均能达到良好的脱色效果。     

焦炉逸散烟尘集中治理对苯并[a]芘排放的环境影响分析

拟对现有焦炉采用逸散烟尘处理方案进行技术改造,增设1套装煤、推焦过程逸散烟尘的收集处理装置。该处理装置由烟尘收集罩、烟尘收集处理设施和防风网三部分组成,设计烟尘捕集率为65%,除尘效率为99.0%。假设两种情景,采用AERMOD模型分别计算改造前/后焦炉炉体排放的苯并[a]芘的区域日均/年均最大地面质量浓度及其占标率,分析对周边区域大气环境的影响,并计算两种情景下的焦炉卫生防护距离。计算结果表明:改造后焦炉炉体排放的苯并[a]芘的区域日均最大地面浓度与改造前相比下降了92.4%,区域年均最大地面浓度下降了95.5%,区域日均最大地面浓度的超标区域面积减少了97.1%,区域污染物贡献浓度显著降低,净化效果明显,可以实现较好的环境效益;采用逸散烟尘处理方案后,焦炉的卫生防护距离经核定计算为1 000m,且防护距离内不涉及居民区,可满足环保管理的要求,对现有焦炉的运行具有现实意义。     

石英ESR法在河流沉积物源示踪中的探讨及应用

使用石英ESR法示踪河流沉积物源是一种新方法和新理论的探索。本文从拟解决的科学问题出发,在着重分析石英ESR信号强度和CI值物源示踪理论基础之上,讨论了该方法在亚洲现代沙尘沉降物源示踪和地质历史时期风尘堆积物源示踪研究中的有效性,结合ESR测年可覆盖整个第四纪时期的特性,认为石英ESR法不仅可以为物源示踪提供良好的年代框架约束,而且还可以较好的反映地质历史时期沉积物质来源在不同时空尺度上的变化特征。随后,通过对指导思想、研究思路以及长江流域不同河段和主要支流的地质地貌背景、岩石类型分布、水系组合特征以及"源-汇"系统之间物质剥蚀-堆积过程的可通达性等方面的综合论述与分析,讨论了石英ESR法在河流沉积物源示踪上的有效性及其在研究长江流域水系发育历史和沉积演化过程中的可行性。     

凋落物呼吸温度敏感性的变化特征及其影响因素

地表凋落物呼吸是土壤呼吸的一个重要组成部分,研究凋落物呼吸温度敏感性的变化特征及其影响因素对准确理解地区的土壤碳循环具有重要意义.本研究在黄土高原南部的一个典型人工刺槐林内(Robinia pseudoacacia L.),通过地表凋落物控制试验(对照处理,去除凋落物处理、倍增凋落物处理),研究凋落物呼吸温度敏感性的年际(2009~2013年)变化特征及其驱动因素.凋落物呼吸温度敏感性的年际差异显著(P0.05):在对照处理下,其最小值为4.15,最大值为6.67,均值为5.10,变异系数为19%;在倍增凋落物处理下,其变化于1.17~6.52之间,均值为3.36,变异系数高达56%.凋落物呼吸温度敏感性的年际变异与年平均土壤水分、地表凋落物量以及二者的交互作用密切相关(P0.01),同时对凋落物呼吸温度敏感性的贡献呈现出土壤水分大于地表凋落物量的趋势(对照处理:2.68和2.04;倍增凋落物处理:1.37和0.69).此外,地表凋落物倍增后,凋落物呼吸温度敏感性却减少了34%(3.36和5.10).同时,在对照处理下,大约有超过50%的地表凋落物碳滞留在该刺槐林生态系统中[215 g·(m~2·a)~(-1)和113 g·(m~2·a)~(-1)],但在倍增处理下,仅有24%的地表凋落物碳滞留在该林地生态系统中[430 g·(m~2·a)~(-1)和326 g·(m~2·a)~(-1)],即在该人工刺槐林生态系统中地表凋落物的增加未必意味着土壤有机碳储量的增加.因此,探究地表凋落物控制措施、土壤水分、地表凋落物量和凋落物呼吸温度敏感性之间的关系对准确理解地区的土壤碳循环具有重要意义.     

广州市流溪河水体中6种内分泌干扰素时空分布特征与环境风险

以雌酮(E1)、雌二醇(E2)、双酚A(BPA)、壬基酚(4-NP)、辛基酚(4-t-OP)和三氯生(TCS)这6种内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)为对象,研究其在广州市流溪河水体中的时空分布特征,并对其雌激素活性进行风险评价.结果表明,14个监测点均有EDCs检出,总范围在26.07~7 109.5 ng·L-1,以4-NP贡献最高(78.62%),其次为BPA(11.91%),其他4种目标物浓度均较低(≤4.92%).时空变化上,EDCs浓度从上游至下游逐渐增加,尤其是下游支流中EDC浓度偏高;丰水期4-NP、4-t-OP浓度显著高于枯水期(P0.05),而E1、E2、BPA则呈相反趋势.相关性分析显示,DO与6种EDCs浓度变化呈显著负相关,高锰酸盐指数、EC、TN、TP、NH+4-N与E1、E2、BPA、TCS呈显著正相关,而与4-NP相关性不显著(P0.05),说明E1、E2、BPA、TCS可能与氮、磷营养盐污染同源.冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示,流溪河水体中EDCs的季节性变化比空间变化更为明显(RDA1 56.14%RDA2 14.20%),丰水期水体中EDCs浓度变化主要受4-NP影响,而枯水期则主要受BPA影响.与世界范围内水体中EDCs浓度相比,流溪河中下游河段4-NP、BPA和TCS浓度处于较高水平,其他3种目标物处于中低水平.风险评价结果显示,流溪河中下游河段风险熵值RQ值均大于1,说明该区域具有高雌激素活性风险.     

Zn系LDHs负载改性石英砂和沸石对Cr(Ⅵ)吸附效果对比及其作用机理研究

为提升人工湿地常用填料对受污染水体中Cr(VI)的吸附性能,采用水热-共沉淀法在碱性条件下制备了Zn系LDHs涂层负载改性沸石和石英砂填料,并运用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和BET等手段对改性前后填料的表面形态和化学成分进行了表征.最后,通过等温吸附试验、动力学吸附试验、吸附热力学试验对Zn系LDHs改性填料和天然填料的Cr(VI)吸附效果及其作用机理进行了对比研究.结果表明,通过Zn系LDHs涂层负载,沸石和石英砂对Cr(VI)的吸附类型由以物理吸附为主的多分子层吸附向以化学吸附为主的单分子层吸附转换,有利于吸附水中的Cr(VI);热力学相关参数ΔS~00,ΔG~00,ΔH~00,表明对Cr(VI)的吸附是自发放热过程.相比于天然沸石和石英砂,Zn系LDHs负载改性沸石和石英砂的表面物化性状发生明显变化,最大饱和吸附容量明显提高,尤其是石英砂的最大饱和吸附容量从21 mg·kg~(-1)提升到125 mg·kg~(-1).改性同种天然填料时,ZnAl-LDHs负载改性的效果更佳;而相对于天然沸石的改性,Zn系LDHs负载改性能更有效地提高石英砂对Cr(VI)的吸附能力.因此,本实验中ZnAl-LDHs负载改性石英砂可推荐用于实际人工湿地中Cr(VI)的去除.     

苯水相光氧化反应形成二次有机气溶胶的实验研究

来源于机动车尾气的苯能溶于大气水滴、云雾等水相中并发生水相光氧化反应,在水分蒸发后,产物保留在颗粒相中形成二次有机气溶胶(SOA)粒子.本文采用雾化器将羟基启动苯水相光氧化反应溶液雾化产生气溶胶粒子,通过扩散干燥管除去水蒸气后产生SOA粒子,采用气溶胶激光飞行时间质谱仪进行在线检测,利用紫外可见吸收光谱仪、红外光谱仪和液相色谱串联质谱仪离线测量SOA的化学组分.实验结果表明,激光解吸附质谱中存在醛类(m/z=29(CHO~+)、57(CHOCO~+))、羧酸(m/z=44(COO~+))和苯环(m/z=39(C_3H~+_3)、65(C_5H~-_5))特征裂解碎片峰.SOA粒子的红外光谱图中存在苯环C—H和C=C双键,以及C=O双键、C—O、O—H和C—O—C键的伸缩振动吸收峰,电喷雾电离质谱中存在m/z高达915的离子峰.这表明醛类、羧酸、酚类、芳香醚类产物和酚类产物发生聚合形成的高分子量化合物是SOA粒子的主要化学组分.这为研究人为源挥发性有机化合物水相反应形成SOA的机理提供了实验依据.     

MoS2/g-C3N4纳米纤维光催化降解柴油机苯系排放污染物

采用同轴静电纺丝法制备了MoS_2/g-C_3N_4纳米纤维,采用XRD、FTIR、XPS、UV-Vis和Raman等光谱分析技术表征了催化剂相组成和微观形貌,评价了催化剂表面化学形态和吸光特性,探讨了催化剂对甲苯的光催化降解机理,研究了MoS_2含量、光源条件、温度和催化稳定性对降解甲苯的影响规律.结果表明,在MoS_2/g-C_3N_4中掺杂适宜的MoS_2有助于提高催化剂活性,改善催化剂比表面积和孔容积.在可见光条件下,催化剂(10%MoS_2)对甲苯的降解率为90.24%.由汽车尾气中苯系污染物光催化降解应用可知,在柴油机转速为2000 r·min~(-1),油门开度(负荷)分别为25%、50%、75%和100%的条件下,10%MoS_2对苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯的平均降解率分别为88.12%、90.03%、86.25%、87.12%、87.07%和87.23%,表明MoS_2/g-C_3N_4纳米纤维具有较强的光催化降解苯系物能力.     

基于DALYs的北京市大气PM2.5载带苯并[a]芘疾病负旦研究

苯并[a]芘(BaP)是一类兼具强致癌性和非致癌毒性的物质,可随PM_(2.5)经呼吸途径进入人体而威胁健康.本文采集2016年北京城区监测点PM_(2.5)样品并采用气相色谱质谱联用仪测定其载带BaP浓度.通过BaP的流行病学及动物毒理学数据的检索和分析,确定BaP呼吸暴露的致癌和非致癌毒效应评价终点及其剂量效应关系.运用伤残调整生命年(DALYs)指标估算了呼吸途径人群PM_(2.5)载带BaP暴露导致的疾病负担.结果显示北京市BaP导致总疾病负担为431.36 DALYs·a~(-1),每千人DALYs为0.03 a~(-1).其中非致癌效应的疾病负担为1.98 DALYs·a~(-1),致癌效应为429.39 DALYs·a~(-1).不同毒效应的疾病负担排序为:癌症(99.54%)发育毒性(0.41%)生殖毒性(0.04%).不同季节的疾病负担贡献差异较大.北京市BaP暴露导致疾病负担的主要贡献季节为冬季,疾病负担贡献的顺序为冬季(88.01%)秋季(4.91%)春季(4.34%)夏季(2.74%).