CaO2及H2O2类Fenton降解土壤石油烃污染

采用H_2O_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸类Fenton体系和CaO_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸类Fenton体系修复土壤石油污染,考察了氧化剂种类、氧化剂投加量、 Fe(Ⅲ)浓度和柠檬酸浓度对柴油降解效果的影响,并进一步研究比较了CaO_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸和H_2O_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸2种修复方式对土壤原著微生物群落变化及豌豆植株生长所带来的生态毒性效应。单因素实验结果表明:在其他条件相同的情况下,CaO_2类Fenton降解柴油效果优于H_2O_2类Fenton降解效果;柴油降解率随着氧化剂投加量、Fe(Ⅲ)和柠檬酸浓度的增大呈现先增后降的趋势。当CaO_2浓度为166.67 mmol·L~(-1)、Fe(Ⅲ)浓度为27.78 mmol·L~(-1)、柠檬酸浓度为27.78 mmol·L~(-1)时,反应24 h后,土壤中柴油降解率达到44.14%。生态毒性实验表明:CaO_2类Fenton处理后土壤微生物群落的丰富度和多样性指数均有所提高,H_2O_2类Fenton处理后均有所降低,2种处理方式均在不同程度上改变了土壤微生物群落的优势菌门构成;CaO_2及H_2O_2类Fenton处理均抑制了豌豆植株的生长,发芽率、植株干重、株高、叶绿素含量等测试指标均下降,其中H_2O_2类Fenton处理的抑制效果更为明显。进一步分析可知,CaO_2类Fenton处理技术比H_2O_2类Fenton处理技术更适用于石油污染土壤修复。     

罗云 博士生导师 中国地质大学(北京)教授 工程技术学院院长(曾)

曾获湖北省青年科技精英称号,首届中国地质学会青年科技银锤奖,首届北京市青年学科带头人,首届国家自然科学基金青年基金(安全经济)。主持完成国家自然科学基金、国家科技专项、重点研发项目以及省部级、各行业近百余项科技项目,发表学术论文200余篇、著作80余部。     

基于数值模拟的SCR脱硝反应器流场优化

为优化选择性催化还原(SCR)脱硝反应器的流场，采用了组合优化方案；在反应器入口处设置多孔板，在反应器内部设置渐扩口式、格栅式、弧板式共三种导流板；采用计算流体力学(CFD)进行数值模拟获得反应器内部流场，进行对比研究。研究发现：多孔板孔距与孔径比为1.2时，压降较小且能获得较好的流场均布性能；基于反应器结构特点设计的导流板能获得较好的优化效果；催化剂具有流场均布能力，催化剂多层布置可有效改善第一层之后的床层流场，但同时会增大压降；通过组合导流方案，第一层催化剂床层的流速相对标准偏差(RSD)从7.16%降为2.51%,并改善了湍动能的耗散。研究结果对SCR反应器的导流件设计具有一定指导意义。     

1990～2015年长江流域县域粮食生产与粮食安全时空格局演变及影响因素分析

长江流域粮食生产与经济发展在全国均占据重要地位，研究近25年长江流域粮食生产与粮食安全时空格局演变及影响因素，可为我国粮食安全及流域可持续发展提供科学依据。基于1990、1995、2000、2005、2010和2015年长江流域县域粮食产量、户籍人口数据、农业化肥使用量和粮食播种面积（740个区县），运用粮食变化指数、探索性空间数据分析（ESDA）、重心转移模型和空间误差模型(SEM)研究其时空格局演变特征及影响因素。研究结果表明：（1）1990～2015年长江流域粮食产量总体呈增长趋势，东西差异显著，年均增长率为0.5%，上中下游依次为0.6%、0.8%和 -0.7%；上游为劣势区，中游为优势增长区，下游为减弱区。（2）粮食产量冷点聚类一直分布在上游地区，聚类格局在2000年左右由西南边界的“L”型转变为西北倒“L”型；下游江淮地区与太湖平原的热点集聚在2000年后消失，且长期处于减产状态；人均粮食占有量与粮食产量时空格局演变呈较高的空间相似性，2000年为流域粮食生产与粮食安全格局发生变化的转折点。（3）1990～2015年长江流域一般余粮县和重要余粮县重心呈现出“南下西移”态势，缺粮县和供需紧平衡县重心发生了“从南向北、从西向东”迁移变化。（4）粮食播种面积和农业化肥施用量对粮食生产均具显著性正向效益。     

锐钛矿-金红石混合晶型TiO2降解气相苯

用溶胶-凝胶法并通过控制煅烧温度合成不同晶相比的混合晶型纳米TiO_2,在紫外光光照下降解气相苯。考察了苯初始质量浓度、紫外灯光照强度和催化剂加入量对苯去除率的影响;探究了光催化降解气相苯的动力学特征。结果表明:450℃煅烧制备的催化剂降解苯效率最高,此催化剂金红石相质量分数为6.30%;在苯初始质量浓度为74.39 mg/m~3、催化剂加入量为7 g、光照强度为2.18 klux的最佳条件下反应84 min,苯去除率达99.73%;光催化降解率与光照强度之间符合0.5级动力学特征;当催化剂加入量为3 g时,单位时间单位质量催化剂降解苯的质量最多;苯的光催化降解反应均符合一级动力学方程。     

膜生物反应器处理乙二醇乙醚有机废气

针对水性涂料使用过程产生的乙二醇乙醚有机废气,通过膜生物反应器进行处理,考察了进气浓度、停留时间、液体喷淋量以及循环液pH对净化性能的影响;研究了膜生物反应器降解乙二醇乙醚废气动力学;采用16S rRNA、宏基因组测序技术对微生物群落结构及功能基因进行了分析。结果表明,适宜的运行条件为停留时间10 s,循环液pH 7.60,喷淋密度1.2 m~3·(m~2·h)~(-1);生化降解乙二醇乙醚的最大反应速率为666.67 g·(m~3·h)~(-1);经过2次进气负荷的提高,反应器中的优势菌属发生变化,由30 d的Methyloversatilis、90 d的Methyloversatilis、Pseudomonas变为145 d的Thauera和Flavobacterium。膜生物反应器能够高效降解乙二醇乙醚有机废气,去除率可达99.6%,本研究为处理水性涂料产生的醇醚类有机废气提供了参考。     

PRB技术同步去除地下水中硝酸盐和镉

为评估可渗透反应墙(PRB)技术同步去除复合污染地下水中硝酸盐和重金属的可行性,选取蛭石、活性炭、固定化微生物为PRB反应介质,采用批实验和柱实验在不同填装方式及不同水力停留时间等条件下,考察PRB技术对硝酸盐和Cd~(2+)的同步去除效果。结果表明:PRB介质为蛭石或活性炭与固定化微生物组合型填料时,Cd~(2+)对PRB去除复合污染水体中的硝酸盐影响甚微,可实现高效的同步去除;当进水NO_3-N浓度为50 mg·L-1、Cd~(2+)浓度为10 mg·L-1时,活性炭与固定化微生物的组合型反应介质对NO_3-N和Cd~(2+)去除率分别可达93.13%和95.80%,蛭石与固定化微生物的组合型反应介质对NO_3-N和Cd~(2+)去除率分别可达92.70%和99.50%,经处理后的水质可达到地下水Ⅲ级质量标准(GB/T14848-2017)。以蛭石+固定化微生物、活性炭+固定化微生物作为反应介质的PRB技术可以实现NO_3-N和Cd~(2+)的同步去除,该技术可应用于处理硝酸盐和重金属复合污染地下水。     

软锰矿粒子电极的制备及其对SMP的催化降解

针对二氧化锰对废水中氯离子电解生成活性氯具有较好催化活性的特点,以软锰矿为原料制备一种新型粒子电极,将其用于三维电极系统处理油气田高含氯废水,利用活性氯的强氧化性进一步强化废水中难降解有机物SMP的处理;并考察软锰矿粒子电极制备条件对电极性能和电解效果的影响。结果表明:软锰矿与石墨质量比6∶4、PTFE分散液加入量10%、330°C下灼烧2 h为软锰矿粒子电极最优制备条件;与常规活性炭粒子电极相比,软锰矿粒子电极电解活性氯的产生量、COD去除率均显著优于活性炭粒子电极;且软锰矿粒子电极在重复使用多次后,活性组分流失量较小,对SMP的降解效率仍较高,保持了稳定的电催化性能。     

夏、秋季长江口外海域沉积物-水界面溶解无机碳的交换通量

沉积物-海水界面是海洋中溶解无机碳(DIC)转移和储存的重要场所，长江口外海域拥有特定的沉积物-水界面交换的空间格局，研究其沉积物-水界面DIC的交换过程对于碳的循环和转化具有重要意义.本研究于2021年8月和2021年10月在长江口外海域采集沉积物样品及原位底层海水，通过实验室模拟培养法计算了该海域沉积物-水界面DIC的交换通量，并研究了沉积物间隙水-上覆水的DIC浓度差、温度、盐度和pH对DIC交换通量的影响.结果表明，夏季和秋季研究海域沉积物-水界面DIC交换通量平均值分别为(432.45±190.78)μmol·m^-2·h^-1和(223.05±110.39)μmol·m^-2·h^-1.夏季交换通量高于秋季，DIC扩散方向均由沉积物向上覆水释放，表明沉积物表现为DIC的“源”.此外，交换通量会随着DIC浓度差或温度升高而升高，随着盐度或pH升高而降低.     

重金属吸附剂巯基丙酰化小麦秸秆的制备与表征

该文以小麦秸秆（WS）、氢氧化钠(NaOH)、L-半胱氨酸（L-Cys）、碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为原料，通过化学预处理、酰化反应在WS中引入巯基官能团，制备出重金属吸附剂巯基丙酰化小麦秸秆（MPWS）。通过吸附实验考察了MPWS对水中Cd(Ⅱ)的去除性能，采用单因素实验法确定了MPWS的制备条件，借助红外分析（FTIR）、扫描电镜及能谱分析（SEM-EDS）等表征手段探讨了MPWS的制备机理和吸附机理。结果表明，在WS粒径为0.60 mm，化学预处理NaOH溶液浓度为0.1 mol/L,n(EDC·HCl)∶n(L-Cys)为0.05∶1,m(NHS)∶m(EDC·HCl)为1∶1,m(CWS)∶m(L-Cys)为1∶5，反应介质pH值为10，反应温度为35℃，反应时间为3 h的制备条件下，MPWS对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能最好，Cd(Ⅱ)的最高去除率可达94.20%。FTIR和SEM-EDS分析表明，NaOH溶液预处理除去了一定量的半纤维素、木质素，MPWS中成功引入了巯基、胺基、羧基，Cd(Ⅱ)被吸附到MPWS结构中；MPWS对Cd(Ⅱ)的吸...