表面络合模式在天然体系中的应用研究进展

以双电层作为基本结构的表面络合模式,由于对其构造的不同假设可以导出多种模式以适应不同的应用需求。研究表明表面络合模式在特定条件下可以较准确的模拟离子在天然体系中的吸附作用。目前表面络合模式在氧化物和土壤矿物体系的研究日趋成熟,对天然体系中的表面络合模式应用的研究也在不断加深。实际应用中,广义复合与组分添加的方法为表面络合模式对天然体系的模拟提供可行依据,但天然体系的复杂性和表面反应的多样性将会影响模式的效果,需要对天然体系进行进一步的了解,对模式进行优化和扩展,以更好的揭示吸附反应。     

野鸭湖湿地土壤总磷分布特征及影响因素研究

以典型北方湿地———北京野鸭湖湿地为研究对象,于2009年5月至2010年3月在其核心区不同采样点进行为期一年的季节性采样。分析了土壤总磷的时空分布规律,并讨论了pH、氧化还原电位(Eh)、含水率(W%)、有机质(OM)、粒径分布、粘土矿物组成这些土壤理化性质对总磷含量的影响。结果表明:5月份土壤TP的含量随着土壤深度的增加呈减小趋势;表层土壤总磷含量的季节性变化特征为:11月>3月>5月>9月,与土壤有机质含量的变化趋势一致,该特征同植物的生长周期密切相关。土壤颗粒粒径分布和土壤有机质是影响土壤总磷含量的主要因素,其与土壤总磷含量的相关系数分别为:粉粒(R=0.587,α=0.01)、砂粒(R=-0.580,α=0.05)、有机质(R=0.624,α=0.01)。     

沼泽红假单胞菌W12对活性黑5的厌氧脱色和降解作用

从处理印染废水的厌氧移动床生物膜反应器（moving bed biofilm reactor,MBBR）中分离到一株具有高效脱色活性的沼泽红假单胞菌W12。经实验确定W12对活性黑5（reactive black 5,RB5）脱色的适宜条件为：pH〈10;有光照;谷氨酸盐或乳酸盐作为碳源,当乳酸钠为碳源时浓度应〉500 mg/L;盐度不超过5%;RB5浓度不大于700 mg/L。紫外-可见光谱扫描结果表明,RB5的脱色和降解过程生成芳香胺类化合物,这些中间产物可进一步降解。此外发现,RB5诱导生成的胞外代谢物能提高W12的脱色活性。     

膜生物反应器工艺中基于生物捕食作用的污泥减量效果研究

采用序批式投加剩余污泥方式,连续34d考察了膜生物反应器(MBR)工艺的污泥减量效果,研究了MBR中微型动物种类与数量的变化规律以及生物捕食作用对污泥减量效果的贡献.研究发现,MBR中出现密度较高的原生动物和后生动物共13种,其中以红斑顠体虫平均密度最高,达到了338.5个/mL；MBR在运行过程中,MBR内的微型动物呈现出“纤毛虫—轮虫—红斑顠体虫”的演替变化规律；MBR内的污泥减量效果与微型动物的种类和数量有关,在试验初始阶段,MBR内污泥质量保持相对稳定,之后随着MBR内红斑顠体虫的快速增殖,开始大量生物捕食其他原生动物和轮虫,MBR内微型动物总量降低,导致试验后期(运行约20 d后)MBR内的污泥质量迅速增加,可见保持MBR内原生动物和后生动物种类与数量的相对稳定是MBR工艺能够长期实现污泥减量的关键.整个试验期间,向MBR中投加的待处理污泥总量为126.9 g,污泥累积减少量为100.2 g,污泥总减量率为78.96％,其中生物捕食作用引起的污泥累积减少量占总的污泥累积减少量的73.9％,是MBR工艺实现污泥减量的主要贡献者.     

重庆四面山杉木林优势种群径级结构与空间分布格局

种群空间格局分析有利于更好地理解格局形成的潜在生态过程。本研究以重庆四面山杉木林为研究对象,采用单变量和双变量函数分析了样地中杉木林主要种群的空间分布格局以及种群间的空间关联性。结果表明:(1)四面山杉木林共调查到乔木65种、灌木31种、草本20种。杉木种群径级结构呈衰退型,表现为以大树为主,中树次之,无小树;腺萼马银花、元江栲、细枝柃等种群径级结构呈增长型,表现为以小树、中树为主,大树次之。(2)在0~25 m尺度内,杉木种群呈随机分布,栲和元江栲呈聚集分布,而腺萼马银花、细枝柃、光叶山矾和长蕊杜鹃等4个种群则在小尺度下呈聚集分布,随着尺度的增大,呈现出随机分布的趋势。(3)生物学特性以及生境因子的差异导致杉木林主要种群间空间关联差异较大,杉木与元江栲和腺萼马银花种群之间呈负相关,而与光叶山矾、栲和长蕊杜鹃种群呈无相关,因此,在该区杉木纯林的近自然改造上,应优先考虑竞争力强的乡土树种,如长蕊杜鹃、栲、光叶山矾等进行混交。     

用于磷吸附的载铁（β-FeOOH）沸石制备及特性

以天然沸石为载体，采用FeCl3水解法制备用于磷吸附的载铁沸石（β-FeOOH-Z），优化β-FeOOH-Z的制备条件，包括FeCl，溶液浓度、负载pH值、负载时间、负载温度和烘干温度，并利用x射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对β-FeOOH-Z及其磷吸附特性进行分析。结果表明，β-FeOOH-Z的优化制备条件为：FeCl3溶液浓度1mol／L、负载pH值6、负载时间24h、负载温度25℃和烘干温度60℃。优化制备条件下，100-120目沸石的载铁量为100．2mg／g，铁的负载率为18％，其磷吸附量为7．68mg／g，比天然沸石提高79．6％。XRD分析结果表明，β-FeOOH-Z中的杂质元素较天然沸石减少，并有效负载β-FeOOH；制备条件对β-FeOOH-Z的成分有较大影响，FeCl，溶液浓度较低、负载温度和烘干温度过高均使β-FeOOH-Z中含有α-Fe2O3，并导致其磷吸附效率降低。FTIR分析结果表明，β-FeOOH-Z的表面羟基在其吸附磷过程中起重要作用，羟基与磷酸根离子的配位交换是β-FeOOH-Z吸附磷的主要作用机制。     

Fenton-超声联合处理金刚烷胺制药废水

近年来,流感常用药盐酸金刚烷胺的产量不断增大,然而,其生产过程中产生的废水由于得不到有效处理,引起较大污染。以盐酸金刚烷胺生产过程中产生的胺化废水和溴化废水为原水,利用Fenton-超声联合工艺进行处理,主要研究反应时间、初始pH、H2O2投加量和H2O2/Fe2+的投加比和声能密度等操作条件对于金刚烷胺制药废水处理效果的影响。实验结果表明,优化处理条件下,Fenton-超声联合工艺对金刚烷胺制药废水中TOC去除效果最高达到65.6%。超声和Fenton的联合产生了良好的协同效果,Fenton-超声联合工艺对金刚烷胺制药废水的处理效果比单独超声和单独Fenton处理效果之和高18%,大大提高了废水中有机物的去除效果。     

中国居民消费碳排放影响因素的时空异质性

研究我国居民消费间接碳排放的阶段性和区域性特征,对于制定社会经济新常态发展下的碳减排策略具有重要的现实意义.利用投入产出法和结构分解分析法,核算了2002~2017年中国居民消费间接碳排放水平,量化了影响因素对间接碳排放的贡献;利用地理加权回归模型定量描述了省域间接碳排放的时空分异特征.结果显示:2002~2017年中国居民消费间接碳排放呈现先增长后下降的趋势,“食品”类和“居住”类消费是其主要来源,占比42%~48%.新常态下,“直接碳排放强度”、“生产技术”和“消费倾向”因素的抑制作用显著加强,大大抵消了“收入规模”、“人口”及“消费结构”因素对碳排放的促进作用,促使碳排放降低了145MtC.省域间接碳排放从东至西呈现递减的分布特征,表现出一定的集聚性.碳排放的影响因素具有空间异质性,“生产技术”与碳排放呈现负相关关系,其他因素呈现正相关关系.其中,“人口”、“收入规模”及“直接碳排放强度”对碳排放的影响程度较为突出.     

秦皇岛市大气PM2.5中一元羧酸的污染特征及来源分析

大气细颗粒物中有机物含量占20%~80%,部分有机物除具有较强的毒性外,还具有较强吸湿性,影响大气环境质量.因此,为充分研究细颗粒物中一元羧酸的来源及其对大气环境的影响,于2020年在秦皇岛市区（海港区站点）和工业园区（昌黎站点）采集细颗粒物,经预处理的样品用三氟化硼-甲醇（BF₃-CH₃OH）衍生化试剂衍生后,采用气相色谱质谱联用（GC-MS）的方法对PM_2.5中的一元羧酸进行测定,一共检测到17种一元羧酸（碳数分布在10~24之间）.结果表明:①PM_2.5浓度的季节性变化呈冬季>秋季>春季>夏季的特征,且工业园区（昌黎站点）PM_2.5浓度为21.40~112.41 μg/m3,高于市区（海港区站点为9.01~104.88 μg/m3）.②两个采样点一元羧酸浓度的季节性变化特征并不明显,海港区站点、昌黎站点一元羧酸的年均浓度分别为873.91、895.22 ng/m3.③两个站点碳数小于22的一元羧酸浓度均表现出明显的偶数碳优势,海港区站点、昌黎站点浓度最高的一元羧酸均为棕榈酸（C₁₆）,年均浓度分别为512.86、514.34 ng/m3;其次是硬脂酸（C₁₈）,年均浓度分别为270.06、268.17 ng/m3.两站点各季节C₁₆和C₁₈分别占一元羧酸总浓度的48.83%~66.40%和22.81%~36.96%.一元羧酸的碳优势指数（CPI）与植物贡献的一元羧酸（碳数≥ 22）总浓度呈负相关.④根据碳数分布规律、∑C _{≥ 22}/∑C _{< 22}（碳数大于等于22的一元羧酸与碳数小于22的一元羧酸浓度的比值）、C₁₈/C₁₆（硬脂酸和棕榈酸浓度的比值）、CPI值以及C_18:1/C₁₈（油酸与硬脂酸浓度的比值）来初步判断一元羧酸的来源及其对大气环境的影响,发现秦皇岛市两个站点夏季大气氧化性最强（市区大气氧化性较工业园区强）,春、秋两季大气氧化性较弱,尤其是工业园区春季大气氧化性最弱,其一元羧酸主要来自本地源;燃煤、机动车尾气排放、道路扬尘以及肉类烹饪是大气PM_2.5中一元羧酸的主要来源;植物源对一元羧酸浓度的贡献较小.研究显示,秦皇岛市两个站点一元羧酸浓度的季节性变化并不显著,燃煤、机动车排放、道路扬尘及肉类烹饪对一元羧酸贡献较大.      

铜铁氧体法处理模拟染料废水

探讨了不同反应条件对铜铁氧体法(in situ copper ferrite process)处理亚甲基蓝、结晶紫、刚果红和酒石黄这4种不同模拟染料废水的效果,并以亚甲基蓝模拟染料废水为例,研究了铁氧体法处理染料废水的反应热力学和生成沉淀物的物理化学性质,提出了铜铁氧体法处理模拟染料废水的主要机制.结果表明,通过调节铜铁氧体法的反应条件对4种模拟染料废水均可取得良好的处理效果.在c(Cu2+)=0.01 mol·L-1,c(Fe2+)=0.025 mol·L-1,c(OH)/c(M)=1.7(投加的氢氧根离子与金属的摩尔比),T=40℃,t=60 min的条件下,铜铁氧体法对亚甲基蓝、酒石黄、结晶紫、刚果红这4种模拟染料废水的最大处理能力分别达到349.2、382.2、402.5、831.8 mg·g-1.铜铁氧体法处理模拟染料废水的机制主要是高活性的新生态Fe-Cu沉淀物对染料分子的高效吸附和在沉淀物聚集过程中的卷扫、包裹作用.沉淀物通过磁分离、分解提纯、高温煅烧可生成铜铁氧体晶体材料回收利用.