基于紫外光谱分析的腐殖质混凝控制

腐殖质是水溶性天然有机物(DOM)的主要成分,对水处理过程有重要影响.为探究利用紫外光谱分析实现饮用水处理在线混凝控制的可行性和理论基础,以含腐殖酸和高岭土配水为实验对象,通过烧杯实验考察了不同水质条件对PACl混凝剂最佳投加量的影响,研究了SUVA_(254)和光谱特征斜率与混凝效果的相关性,利用排阻色谱分析了紫外光谱斜率与水体有机物组分之间的关系.结果表明,混凝剂最佳投加量与DOM浓度呈正比关系,两者计量学关系(以Al/DOC计)为0.61mg·mg~(-1).随混凝剂投加量的增加,腐殖酸溶液的SUVA_(254)从8.9 L·(mg·m)~(-1)下降并稳定至2.0 L·(mg·m)~(-1),有机物去除率与SUVA_(254)值呈正相关.光谱斜率与SUVA_(254)的变化趋势一致,且S_(275~295)与SUVA_(254)线性相关最优(R2=0.81).排阻色谱结果表明,混凝优先去除DOM中的腐殖质组分,S275~295与有机物中腐殖质组分对总UVA_(254)的占比存在明显的线性相关,光谱斜率测定对实现饮用水混凝过程的控制有重要意义.     

济南市夏、冬季PM2.5中化学组分的季节变化特征及来源解析

为探究济南市大气气溶胶中化学组分的季节变化特征,于2015年夏季、冬季分别连续进行1个月的PM_(2.5)样品采集,并分析无机离子、碳质组分与水溶性二次有机碳(WSOC)的组成、浓度水平及来源.结果表明,济南市冬季PM_(2.5)的质量浓度[(158.3±95.3)μg·m~(-3)]约为夏季[(75.3±25.9)μg·m~(-3)]的2倍,在我国其浓度处于中上等水平.无机离子的总浓度呈夏低冬高的季节变化特征,其中SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+是浓度最高的3种离子,且这3种离子的相关性均较好,NH_4~+在夏季和冬季均以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在.大气中存在较高程度的SO_2和NO_2的二次氧化,其中硫氧化率(SOR)呈夏高冬低的变化特征,而氮氧化率(NOR)呈相反的季节变化特征.通过分析PM_(2.5)中阴、阳离子电荷平衡可知,PM_(2.5)呈弱碱性.基于热力学模型ISORROPIA-Ⅱ,结果表明冬季PM_(2.5)的酸性比夏季强.OC与EC浓度均呈夏低冬高的变化特征,由OC/EC的比值、WSOC/OC的比值和估算的二次有机碳(SOC)的浓度可知,夏季二次污染的程度比冬季更为严重.主成分分析(PCA)结果表明,济南市夏季无机离子主要来自二次氧化及生物质燃烧,而冬季无机离子主要来自煤炭燃烧及其产生的前体物经光化学氧化形成的二次污染物.     

聊城冬季一重污染过程PM2.5污染特征及成因分析

北方秋冬季为重污染过程频发季节,为了解聊城市冬季重污染过程中PM_(2.5)及化学组分污染特征,于2016年1月7~11日在聊城市区开展PM_(2.5)样品采集并分析了其中水溶性离子、碳成分及无机金属元素这3种化学组分,并对污染特征及成因进行了分析.结果表明,此次污染过程PM_(2.5)浓度呈现明显的倒V字型,平均浓度为238.3μg·m~(-3),超过国家环境空气质量标准(GB 3095-2012)二级浓度限值2.2倍;NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-)为PM_(2.5)的主要水溶性离子成分;随污染加重或减轻,NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl-和Mg~(2+)浓度呈现增加或降低趋势,而Ca~(2+)变化趋势与之相反.污染鼎盛时,NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-)浓度分别为48.96、68.45和80.55μg·m~(-3),达到起始阶段的6.29、7.31和7.84倍;过程期间OC和EC的浓度为20.8~60.2μg·m~(-3)和3.0~7.5μg·m~(-3),OC浓度高于EC且变化幅度明显偏大;过程期间各日无机金属元素浓度和分别为10.2、22.4、16.0、19.6和8.2μg·m~(-3),富集因子(EF)结果显示,各元素EF均小于10,未被富集,表明污染过程中其主要来源于地壳等自然源;PM_(2.5)质量浓度重构结果表明,有机物(OM)、SO_4~(2-)和NO_3~-为PM_(2.5)的主要组分,其次为NH_4~+、地壳物质和其他离子,EC和微量元素含量相对较低.随着PM_(2.5)污染加重,二次无机盐(SO_4~(2-)、NO_3~-及NH_4~+)浓度及所占比例均随之增加,OM浓度随之增加但比例有所下降,而地壳物质浓度及比例均下降,表明二次无机转化是此次污染过程的主要原因,主要受燃煤和机动车排放影响.     

天山北麓地区博乐黄土磁化率、粒度特征与古气候意义

受西风控制的天山地区黄土广泛分布,是中亚重要的黄土分布区之一。这些陆相风成沉积物为研究中亚干旱区气候环境变化历史提供了重要的信息载体。本文选取天山北麓博乐地区一个厚为12.7 m的黄土剖面作为研究对象,分析了其磁化率、粒度指标的变化特征,并探讨了其古气候意义。结果表明:(1)博乐黄土粒度组成以粉砂为主,是典型的风成沉积物,成壤作用很弱;(2)博乐黄土磁化率变化主要受控于风力强度;(3)剖面粒度的环境敏感粒级为31.7μm、31.7—282.5μm,分别可能代表风暴过后的浮尘堆积和风暴过程中风力近距离搬运的沉积物组分;(4)博乐黄土MIS(海洋氧同位素)3阶段记录了多次千年尺度气候事件,能与北大西洋Heinrich事件和D-O事件对应,表明中纬度西风环流在传递北大西洋信号到东亚的过程中扮演着重要角色。     

水稻土壤组分去除有机质和游离氧化铁后对As5+吸附解吸特征的影响

采用平衡液吸附法、NaCl解吸剂解吸法研究了名山河流域水稻土原土及各粒径组分去除有机质和游离氧化铁后对砷(As~(5+))的吸附解吸特性,同时运用热力学和动力学方法,研究了去除有机质、游离氧化铁后的土壤微团聚体(0.25~2 mm、0.053~0.25 mm、0.002~0.053 mm、0.002 mm)对砷(As~(5+))的吸附解吸过程。结果表明:1)同时去除有机质和游离氧化铁后,水稻土原土及各粒径组分对砷(As~(5+))的吸附量有所减小,吸附量从大到小依次为(0.002 mm)、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm。砷(As~(5+))的动力学吸附量随时间延长而逐渐降低,60 min内反应迅速,在600min达到吸附动态平衡,动力学吸附以Elovich方程拟合最佳;2)等温吸附量随砷(As~(5+))的初始质量浓度增加逐渐增加,初始质量浓度0~100 mg/L时反应快速,在砷(As~(5+))初始质量浓度达到160 mg/L时吸附趋于饱和,等温吸附以Freundlich方程拟合最佳;3)易解吸量随时间和浓度的增加而增加,易解吸率顺序与吸附量顺序相反,易解吸率也随着有机质、游离氧化铁含量的减少而增加;4)去除土壤中的有机质、游离氧化铁后,砷的吸附减少量随时间和浓度增加而增加,吸附减少量与有机质、游离氧化铁去除量呈正比。     

蛋白泡沫灭火剂及其组分的生物降解试验

采用呼吸计量法考察蛋白泡沫灭火剂组分对其降解性的影响,明确几种国内典型蛋白泡沫灭火剂的生物降解性能。20 d快速生物降解试验结果表明:水解蛋白浓缩液易于生物降解,防腐剂苯酚的添加不会抑制蛋白泡沫灭火剂的生物降解,泡沫稳定剂硫酸亚铁则会对蛋白泡沫灭火剂的生物降解有所影响;6种市售典型蛋白泡沫灭火剂的20 d生物降解率均超过60%,抗溶型蛋白泡沫灭火剂的生物降解性普遍较高;国内蛋白泡沫灭火剂产品的20 d生物降解率远高于国外同类产品,在生物降解性能方面比国外同类产品更具有优势。     

有机垃圾组分种群增长及修正一级产气动力学研究

以米饭、鸡蛋清、生菜、肥肉馅为原料,分别代表淀粉、蛋白质、纤维素、脂肪进行厌氧消化产沼气实验,并用种群增长模型和修正一级产气模型进行拟合.结果表明:脂肪的厌氧消化过程用修正Gompertz方程拟合效果较好,其余物料用Logistic方程拟合效果较好;脂肪的延滞期最长,为13 d,其次是蛋白质、纤维素,其值分别为8.72 d、6.24 d,淀粉的延滞期接近零.同时,建立了修正一级产气模型,并在延滞期之后用其模拟4种有机物厌氧消化产气过程,发现淀粉水解过程更趋向于遵循圆柱形颗粒模型,蛋白质、纤维素和脂肪水解过程更趋向于片状颗粒模型,淀粉和蛋白质的水解产气速度较快,脂肪稍慢,纤维素最慢;在延滞期内蛋白质和纤维素累积沼气产率都遵循零级水解动力学,脂肪的累积沼气产率遵循三次函数模型.在综合分析的基础上,得到了整个实验周期的产气动力学模型.     

轻型汽车和汽车塑料配件涂装工艺过程的VOCs组分特征

通过采集和分析珠江三角洲(以下简称“珠三角”)地区轻型汽车和汽车塑料配件涂装工艺过程的VOCs样品,识别了上述两个行业不同涂装工艺过程的VOCs组分特征.结果表明:芳香烃(56.4%~75.5%)和OVOCs(11.0%~35.7%)为轻型汽车涂装工艺占比最大的两种VOCs组分;烷烃和烯炔烃在烘干工艺所占比重要高于喷涂工艺;1,2,4-三甲苯为电泳和面涂烘干工序的主要VOCs组分,间/对-二甲苯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯分别为中涂、面涂和中涂烘干工序的主要VOCs组分.汽车塑料配件涂装工艺不同工序的VOCs组成相似,芳香烃(53.3%~58.3%)和OVOCs(40.9%~45.8%)为主要VOCs组成,甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等为主要VOCs组分.不同废气治理设施对汽车塑料配件涂装工艺VOCs组分会造成一定的影响.活性炭吸附治理设施处理后的主要VOCs组分为甲苯、乙苯和邻二甲苯等芳香烃组分,水喷淋治理设施则为乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯等OVOCs类组分.通过与其他研究对比,丙二醇甲醚醋酸酯作为原辅料和废气中的主要组分之一,在以往研究中并未识别出来,表明针对测试对象的原辅料与工艺信息的现场调研是开展VOCs组分特征及成分谱研究的基础工作,建议未来该方面研究加强对前期调研工作的重视.此外,建议关注行业发展趋势给VOCs成分谱研究带来的影响.     

可溶性有机质生物改性介导17β-雌二醇生物降解作用

利用元素分析、紫外-可见光谱、三维荧光指数对经过15d生物改性前后腐殖酸的组分和结构进行表征,并比较了生物改性前后3种腐殖酸对17β-雌二醇(E2)的结合作用;而且研究了结合后的腐殖酸介导微生物降解E2的影响.结果表明:经过元素分析后,生物改性前的腐殖酸OLHA、OLFA、OSHA和生物改性后的腐殖酸BLHA、BLFA、BSHA的(N+O)/C值分别为0.801、1.214、0.820和0.629、1.080、0.797;紫外-可见光谱分析生物改性前后的SUVA_(254)指数分别为0.146、0.023、0.073和0.179、0.036、0.011;生物改性前后荧光指数(FI)分别为:0.723、3.385、2.757和0.681、3.017、1.702.上述3种表征手段分析得出腐殖酸的极性是一致的,即改性后的腐殖酸要比改性前的腐殖酸极性小.此外,在30h内5mgC/L的腐殖酸生物改性前后对3mg/L的E2的结合效率分别为31.37%、4.96%、25.86%和37.78%、6.03%、29.92%,明显发现改性后的腐殖酸对E2的结合作用增强;5 mgC/L的腐殖酸生物改性前后对3mg/L的E2的30h内的生物降解效率分别为46.28%、15.96%、38.76%和51.11%、17.30%、44.33%,而且同等浓度下的腐殖酸对E2的结合作用越大其介导微生物降解E2的效果越好.     

餐饮源油烟中PM2.5的化学组分特征

集中分析了餐饮无组织排放源(街边小吃、火锅店、露天烧烤)及有组织排放源(10家大中型餐馆)油烟PM_2.5中的TC(总碳)、元素组分、离子组分和16种PAHs,得到了各类餐饮源油烟PM_2.5的化学组成特征,建立了餐饮源油烟化学成分谱. 结果表明:各餐饮源油烟的ρ(PM_2.5)是大气背景值的3~42倍,其中露天烧烤油烟的ρ(PM_2.5)最高,达5 659.8 μg/m3. 不同餐饮源油烟的PM_2.5中各化学组分均为w(TC)(38.1%~75.8%)＞w(元素组分)(4.5%~27.0%)＞w(离子组分)(2.7%~22.6%),并且ρ(PM_2.5)与w(TC)呈显著正相关(R=0.84). 菲(PHE)、芘(PYR)、荧蒽(FLT)的质量分数在各类餐饮源油烟的PAHs中均普遍较高,分别为13.8%~21.6%、9.2%~26.5%、6.9%~22.0%.大中型餐馆油烟的PAHs中苯并苝(BPE)的质量分数最高(27.5%),而在其他餐饮源中均小于6.7%;(CHR)的质量分数最低(3.3%),而在其他餐饮源中均大于5.3%. 露天烧烤油烟的PAHs中芘、荧蒽的质量分数分别是其他餐饮源的2.7和2.3倍以上;萘(NAP)的质量分数(0.3%)较小,但在其他餐饮源中均大于11.4%,可以作为特定餐饮源油烟的特征物种.