Phenol degradation using combined effects of hydrodynamic cavitation and oxidant: Doehlert matrix

Hydrodynamic cavitation (HC)-based treatments have been proposed for the degradation of phenol as a toxic pollutant. The present work aimed to optimize the degradation of phenol using HC by means of Doehlert experimental design, which has not been previously addressed. Initially, operational parameters of hydraulic characteristics of the pump, inlet pressure, solution pH, and initial concentration were optimized; later, the effects of pH solution and H₂O₂ loading or initial pollutant concentration on phenol degradation were explored using the Doehlert experimental design. It was observed that phenol degradation is strongly dependent on the pH of the solution. Also, the acidic condition favors the formation of hydroxyl radicals and thus, the degradation of phenol. Based on the Doehlert matrix, the 94.1% phenol degradation and 68.60% total organic carbon (TOC) were obtained in 180 min at 304.5 mg/L of hydrogen peroxide at an initial concentration of 20 mg/L, 2.0 pH, and 90 psi inlet pressure, providing a cavitational yield of 6.33 × 10⁻⁶ mg/J and minimum treatment cost of US$/L 0.13. Overall, it has been observed that HC can be a promising route for the removal of pollutants (phenol) effectively using hydrogen peroxide as an additive.     

北京市空气质量及其与能源消费结构的动态关联

运用模糊集理论中的Euclidean权距离评价2002—2011年北京市空气质量。根据最大隶属度原则确定空气质量等级值,结合灰色系统理论中的关联动态矩阵分析法,研究北京市主要大气污染物与9种能源消费因子的动态关系。结果表明,2002、2004—2007年北京市空气质量处于Ⅲ级,2003、2008—2011年处于Ⅱ级,空气质量由劣到优的年份排序为2002、2011、2010、2006、2007、2009、2008、2005、2004、2003年,2003、2008年空气质量得到改善,2009年以来有所恶化;燃料油、焦炭和煤炭是造成北京市大气污染的前3位能源,天然气是最清洁的能源;同种能源与不同污染物的关联程度相似;同种能源与污染物在不同时间段的关联序基本不变,不同能源因子分别表现出"缓慢上升"、"逐渐升高"、"水平S"型和"倒U"型4种态势;燃料油与大气污染物"同增同减",大气污染物与燃料油正相关;天然气与大气污染物"此涨彼消",天然气与大气污染物负相关。     

环境中有机紫外吸收剂前处理及仪器分析方法研究进展

有机紫外吸收剂(OUVs)是广泛应用于个人护理品及工业产品的一种光稳定剂,也是一种新型"准"持久性有机污染物。由于环境样品基质复杂,且OUVs种类多、含量低,快速高效的样品前处理及准确灵敏的检测方法是提高OUVs监测精准度的基础。综述了自2005年以来环境样品中OUVs的常规前处理方法及分析方法。首先,在介绍水体、沉积物、生物样品前处理方法应用的基础上,分析了富集填料、洗脱剂、净化方法等实验条件对回收率的影响,目前在水体、沉积物、生物样品中,OUVs的回收率分别为14%~133.7%、30%~183%、46%~128%。其次,总结了质谱技术在OUVs分析中的应用,表明OUVs检测方法已经由传统的气相色谱-单四极杆联用逐渐过渡到液相色谱-串联质谱联用,并且着重阐述了离子源对OUVs信号强度影响的重要性。最后,结合OUVs监测现状,展望了环境样品中OUVs监测分析方法的发展趋势。     

环境固体样品中多种甾体激素的同步检测方法及条件优化

采用超声辅助萃取-吸附剂净化-液相色谱-串联质谱同步检测环境固体样品中22种甾体激素,比较筛选了超声辅助萃取的有机溶剂和净化萃取液的吸附剂。结果表明,使用甲醇/乙腈/乙腈对固体样品中的甾体激素分别进行3次超声辅助萃取效果最佳,在0~150 mg/mL投加量范围内,N-丙基乙二胺粉末能有效减少浓缩萃取液中有机质的干扰并获得最高回收率,石墨碳粉末的有机质去除效果最好,但同时也造成目标物的显著损失,而硅胶粉末对有机质的去除效果不明显,因此选用N-丙基乙二胺粉末为萃取液的净化吸附剂,推荐使用量为150~400 mg/mL,在此优化条件下,22种甾体激素的标准曲线线性良好,方法检出限为0.025~0.696 μg/kg,加标回收率达到63.5%以上,且操作简便、耗时短,适用于各种复杂环境固体样品的检测分析。     

PMF和RF模型联用的土壤重金属污染来源解析与污染评价：以西北某典型工业园区为例

基于西北某典型工业园区工厂内的地表土壤中7种重金属元素[As、 Cd、 Cu、 Pb、 Hg、 Ni和Cr(Ⅵ)]的含量，分析该工业园区重金属污染特征，并采用潜在生态风险指数和地累积指数法分别进行生态风险和污染评价；利用正定矩阵因子分解(PMF)模型和随机森林(RF)模型进行定量源解析，并结合采样企业排污资料和源排放成分谱经验数据识别特征元素，判定排放源类别.结果表明，园区所有采样点位的重金属均未超过建设用地土壤污染风险管控标准(GB 36600-2018)中第二类建设用地筛选值；但相比当地土壤背景值，除As和Cr以外的5种元素均有不同程度的富集，整体呈轻微污染和中度生态风险(RI=250.04);其中Cd和Hg是该园区的主要风险元素；源解析结果得到5类主要污染源，分别是化石燃料燃烧与化工生产源(33.73%和9.71%,分别为PMF和RF所得源贡献率，下同),自然来源与废渣堆填(32.40%和40.80%)、交通排放(24.49%和48.08%)、燃煤与有色金属冶炼(5.43%和0.11%)以及电镀与矿石冶炼(3.95%和1.30%).两种模型的总体变量模拟效果R²     

基于故障树的生物质气化中毒事故BN-LOPA分析

为降低生物质气化中毒事故的概率,本文提出基于故障树的贝叶斯—保护层复合分析法(BN-LOPA),对生物质气化中毒事故进行风险分析。以辽宁省某气化站为例,通过贝叶斯网络计算出该气化站中毒事故发生概率为1.11×10^-4,基于贝叶斯网络推导出中毒事故基本事件的后验概率,得到导致事故发生的故障节点,并对其设置独立防护层,经推导计算,该气化站的气化中毒事故发生概率可降低至5.35×10^-6,风险等级从7级降至5级。结果表明:该气化站增加独立防护层后,符合安全生产的要求。     

长期饥饿后厌氧氨氧化工艺的运行及恢复性能研究

为研究如何快速恢复在突发状况下长期断流的厌氧氨氧化工艺的活性,比较分析了3个厌氧氨氧化反应器的脱氮性能及微生物种群变化.分别为R1(生物滤柱)、R2(膜生物反应器,MBR)、R3(MBR),其中R1与R2进水基质浓度相同,R2与R3反应器形式相同,进水基质浓度不同.结果表明:R1、R2、R3中的厌氧氨氧化污泥分别经过39d、93d、76d得到恢复,总氮去除率分别恢复至87.0%、83.4%、87.6%,总氮去除负荷分别恢复至0.359,0.114,0.244kg/(m³·d).R1与R2相比,厌氧氨氧化生物滤柱能够承受较高的水力负荷,长期断流后具有较高的稳定性,且更容易恢复.R2与R3相比,在进水基质浓度较高的条件下,厌氧氨氧化菌具有充足的营养底物,且高基质水平形成的底物浓度压力更有利于提升氨氮与亚硝酸盐氮在污泥内部的传质效果,恢复效果更好.高通量测序结果表明,3个反应器在恢复前(后)CandidatusKuenenia的相对丰度分别为17.3%(32.0%)、1.6%(2.6%)、1.8%(6.0%),恢复后R1中相对丰度最高.     

上海浦东新区环境空气重金属污染特征及来源解析

于2012年3月—2013年2月在浦东新区城区点和郊区点采集TSP样品,利用双酸消解原子荧光法、ICP法分析了样品中的13种元素。结果表明,除As略超标外其他元素均达标,城区点和郊区点环境空气重金属年均值排在前3位的元素是:Fe、Sn、Zn,占样品金属总量的83%~87%;排在末4位的元素是:Ni、Cr、As、Cd,占金属总量的1%~2%。通过EPA PMF 5.0模型运算结果,在城区中6个因子贡献比最高的31.5%为Sn+Fe+Mn,贡献比最低的2.1%为Hg;在郊区中6个因子贡献比最高的36.4%为Pb+Cu,贡献比最低的9.2%为Fe+Sn+Mn。浦东新区富集因子E≤10的元素有Cr、V、Ba、Mn、Ni、Fe、Hg城、Cu郊、As;富集因子E10的元素有Hg郊、Cu城、Zn、Pb、Cd、Sn。     

液相色谱-质谱法直接进样测定水中丙烯酰胺的基质效应

采用柱后注射法和前处理后添加法评定高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS-MS)的基质效应,研究了不同色谱条件对水样丙烯酰胺测定中基质效应的影响,提供了有效削减基质效应的方法,并建立了直接进样测定水中丙烯酰胺的LC-MS-MS法。研究表明,流动相溶剂强度、添加剂种类及浓度对LC-MS-MS直接进样测定水中丙烯酰胺的基质效应影响显著;通过调节流动相溶剂强度和甲酸高度使丙烯酰胺保留时间与基质效应出现的时间段错开,可避开基质效应;在10%甲醇-90%水流动相中添加0.01%~0.02%甲酸可显著降低基质效应,对水中丙烯酰胺的检出限为0.03μg/L,对自来水、地表水、地下水的加标回收率为96.7%~105%,相对标准偏差为1.7%~6.4%。建立的LC-MS-MS直接进样法简便、快速、灵敏度高、定性定量准确可靠,适合水中丙烯酰胺的超痕量分析。