TiO2/膨润土复合材料对Hg2+的吸附性能研究

利用纳米TiO_2对膨润土进行复合改性,制备TiO_2/膨润土复合材料.采用电镜扫描、X-射线衍射表征改性前后膨润土的结构和形貌.通过室内模拟实验,以膨润土为对照,研究不同添加量、pH、吸附时间及初始Hg~(2+)浓度等条件下,TiO_2/膨润土复合材料对Hg~(2+)的吸附特性与性能,同时通过正交试验,探究TiO_2/膨润土复合材料吸附Hg~(2+)的最优条件.结果表明,改性后的膨润土颗粒明显变小,且颗粒疏松多空孔,层间距增大.相比于膨润土,TiO_2/膨润土复合材料吸附性能得到极大提高.TiO_2/膨润土复合材料对Hg~(2+)的吸附率均随着添加量、pH、吸附时间的增大而增大,添加量为1.5 g·L~(-1)、pH为7.0、吸附时间为120 min时,吸附率达98.0%以上.但TiO_2/膨润土复合材料对Hg~(2+)的吸附率随着初始Hg~(2+)浓度的增大而减小.通过4种动力学模型拟合发现,吸附过程符合假二级动力学方程,吸附以化学吸附为主.吸附等温线更符合Langmuir等温方程,属于典型的单分子层吸附,最大吸附量为20.66 mg·g-1.吸附Hg~(2+)的最优实验条件:添加量为2.0 g·L~(-1),pH为8.0,初始Hg~(2+)浓度为45 mg·L~(-1),吸附时间为16 h,此时吸附率99.9%,平衡浓度为0.034 mg·L~(-1).     

卡鲁塞尔氧化沟水力学特性的大涡模拟

本文基于大涡模拟中的Smagorinsky-Lilly模型,对Carrousel氧化沟模型进行了水力学特性模拟,并研究了沟内流速和涡量分布规律.速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法,采用VOF(Volume of fluid)方法追踪自由液面.模拟结果表明,回流现象主要出现在上中层混合液中,逆流现象主要出现于上层混合液中;转轮与转刷的推流作用是造成水面变化剧烈的原因;距转轮与转刷较近的区域、转速较快的转轮与转刷区域及直道段转刷下游水面较高一侧中上层区域的涡量较大.根据实验验证,本次模拟结果和实验值吻合度较好,Smagorinsky-Lilly模型可以准确模拟氧化沟水力学特性.     

武汉市城市化过程中的空气质量响应研究

以武汉市2000-2013年的城市化水平和空气质量状况数据为基础,运用主成分分析法和目标比率模型构建综合评价体系,并用多元回归模型进行检验,探究城市化过程中的空气环境质量响应特征.结果表明:1)2000年以来,武汉城市化进入稳增长的快速抬升阶段,空气污染综合指数总体变化平稳,2013年有变坏的趋势;2)不同类型的污染物对城市化水平具有不同的响应规律和影响程度,SO2为倒“U”型,表明随着城市发展,SO2浓度得到控制并呈下降趋势;NO2为“U”型,近9年来NO2浓度不减反增,对空气环境污染严重;而PM10及空气质量综合水平表现为倒“N”型特征,表明现阶段空间环境呈现污染加重的趋势;3)城市化快速扩张过程中的基础设施建设、建筑扬尘,汽车尾气排放、工业烟尘等是影响武汉空间环境质量的主要因素,需有针对性地加强城市空气环境管理.     

多级A／O膜生物反应器污泥活性研究

采用一种新型的多级A／O膜生物反应器处理污水,对该工艺的污泥活性进行了研究。结果表明,VSS／SS在实验过程中呈较弱的下降趋势,多级A／O池曝气室污泥比硝化速率逐室下降,但各缺氧室污泥比反硝化速率基本一致;污泥释磷、聚磷过程在30 min和1 h内基本完成,反硝化聚磷试验表明污泥中存在DPB的富集,反硝化作用是反硝化细菌与DPB共同作用的结果。     

滁州地区覆盖层厚度对场地地震动参数的影响

以滁州地区近百个钻孔资料为原型建立土层模型,采用一维频域等效线性化波动方法进行了土层地震反应分析,重点分析了覆盖层厚度对场地地震动参数的影响。研究结果表明,随着覆盖层厚度的增加,地表峰值加速度及土层放大系数逐渐增大,当覆盖层厚度超过一定值时,地表峰值加速度及土层放大系数呈逐渐缓慢减小的趋势;而反应谱特征周期总体上随着覆盖层厚度的增加而逐渐增大。     

江西钨矿周边土壤重金属生态风险评价:不同评价方法的比较

对江西省大余县某钨矿区周边的农田土壤进行调查分析,并采用不同的方法对土壤进行评价,结果表明,土壤As、Pb、Zn、Cu和Ni的含量范围分别为15.33—154.65 mg·kg-1、156.29—346.98 mg·kg-1、47.73—277.72 mg·kg-1、19.06—210.24 mg·kg-1和12.00—35.11 mg·kg-1,一些土壤样点的As、Pb、Zn和Cu含量已超过国家土壤环境质量二级标准.利用地累积指数法对土壤进行评价,结果表明土壤均受到As、Pb、Zn、Cu和Ni不同程度的污染;根据CPI(综合污染指数)评价标准,65.7%的土壤处于污染状态;利用TCLP法对土壤生态风险进行评价,结果显示所有土壤并未受到重金属的污染,以内梅罗综合污染指数法对土壤进行综合评价,结果表明该农田土壤重金属生态风险处于安全范围;以潜在生态危害指数法评价,发现Pb、As和Cu达到或超过中等生态风险的样点分别占37.14%、25.72%和2.86%,其他重金属污染风险均属轻微以下.不同评价方法得出的评价结果有差异,人们在评价重金属污染土壤时要根据评价的目的慎重选择合适的评价方法.     

浙中某县Cd元素地球化学特征及生态效应

本文基于对浙中某县土壤-作物系统的调查研究,系统总结了Cd元素地球化学特征。研究发现,土壤中Cd含量呈现表层富集趋势;土壤Cd元素的赋存形态以离子交换态为主,占各形态总量比例高达39.68%,显示出该地区土壤中Cd的活性相对较强;Cd污染区在南部山区沿水系分布,在研究区北部零星分布。研究同时发现,污染主要是由于矿山开采、工业废物排放以及污水灌溉等人类活动引起,并且污染区已出现稻米样品Cd超标,应引起有关部门足够重视。     

基于能值分析的武穴市耕地利用效益时空特征分析

开展耕地利用效益评价,对实现农业生态文明和耕地高效持续利用具有指导意义。结合能值分析、自相关等方法,评价和分析了2002~2011年武穴市耕地利用效益的时空演变特征。结果表明:近10a来武穴市耕地利用效益的能值投入和产出处于上升趋势,增长速度分别达58.17%和61.29%;能值投入中工业能值所占比重最大,超过总量的70%以上,2011年达到82.17%;耕地集约度增加6.60×1015sej的同时环境压力也在变大,耕地环境负载率由2002年的2.88上升至2011年的4.61;农业生产能力和农民生活水平不断提高;空间自相关结果显示武穴市各乡镇单位面积耕地能值投入和产出具有较明显的东高—南低—西平的聚集特征。研究结果对优化武穴市农业生产物化投入结构、提高产出效果,实现耕地高效持续利用具有一定的指导意义。     

表面活性剂及其组合洗脱污染土壤中的硫丹

采用序批实验和并行解吸法,研究了添加和不添加Na2SiO3两种情况下,非离子表面活性剂和阴/非离子混合表面活性剂对污染老化土壤中α-、β-硫丹的洗脱效果与动力学特征.结果表明,不添加Na2SiO3时,α-、β-硫丹的洗脱率顺序为Tween80/SDS>Tween 80>Triton X-100.Triton X-100/SDS在100～500 mg·L-1和800～1 000 mg·L-1时的洗脱率分别低于和高于相应浓度的Triton X-100;添加Na2SiO3后,硫丹的洗脱率顺序为Tween 80/SDS>Tween 80>Triton X-100/SDS>Triton X-100,4种洗脱模式对硫丹的洗脱能力均显著提高,其中α-硫丹的洗脱率分别是不加Na2SiO3的1.17～2.73、1.87～4.02、1.85～6.56和1.87～2.85倍.硫丹的洗脱过程可用4参数2室一级动力学模型描述,存在明显的快速洗脱和慢速洗脱阶段;β-硫丹的洗脱速率和洗脱率均低于相应处理的α-硫丹,表明β-硫丹较难从土壤中洗脱;添加Na2SiO3可增大硫丹的快速和慢速洗脱速率常数,减少慢速洗脱的百分率.与其它洗脱模式比较,添加Na2SiO3的Tween 80/SDS能够高效、快速洗脱污染土壤中的硫丹,是一种优良的混合洗脱剂.     

内电解人工湿地冬季低温尾水强化脱氮机制

针对湿地冬季运行效率低、污染物去除能力差,本研究通过对比无植物湿地、普通湿地和内电解湿地冬季低水温下(3~12℃)对污水厂尾水的脱氮效能,深入分析其微生物群落结构组成,揭示内电解湿地的强化脱氮机制.结果表明,内电解湿地可以更好地利用尾水中碳源,脱氮效果优势明显,出水TN浓度维持在(9±0.29)mg·L~(-1),TN平均去除率达42.27%,比无植物湿地和普通湿地分别高出17.91%、17.33%.冬季低温条件下,内电解湿地微生物活性仍很高,荧光显色法测得微生物活性达到0.224 mg·g~(-1),分别是无植物湿地和普通湿地的2.6、3.4倍,反硝化强度分别是无植物湿地和普通湿地的2.8、3.3倍.高通量测序表明,内电解湿地基质微生物群落多样性优于无植物湿地和普通湿地.检测出的脱氮微生物主要有脱氯单胞菌、根瘤菌、生丝微菌、红杆菌,还有自养反硝化细菌产硫酸杆菌.内电解湿地在脱氮微生物总量上有明显优势,脱氮微生物占微生物总量的7.13%,分别是无植物湿地、普通物湿地的3.8、8.7倍,因而脱氮效率更高.