硫酸盐还原菌介导水铁矿相转化特征及其产物对Cr（Ⅵ）固存的影响

硫酸盐还原菌（SRB）广泛存在于酸性矿山废水（AMD）污染的土壤中,其介导的铁矿物转化过程及其相转化产物影响着重金属的迁移 转化行为.选取土壤中的典型铁氧矿物水铁矿作为研究对象,探究了SRB （Desulfovibrio vulgaris ATCC 7757）介导水铁矿的矿相转化,分析了水铁矿相转化产物对Cr（Ⅵ）的固存能力,揭示了不同相转化阶段产物对六价铬（Cr（Ⅵ））的固存能力及作用机制.结果表明,SRB介导下矿物的相转化路径为水铁矿-马基诺矿-磁铁矿,反应过程的相转化产物对Cr（Ⅵ）的固存能力呈先增加后降低的趋势：反应第5 d水铁矿相转化的产物主要为马基诺矿,此阶段相转化矿物对Cr（Ⅵ）的固存能力达到141.06 mg·g^-1,固存方式以还原作用为主;14 d时相转化矿物主要以马基诺矿和磁铁矿复合形式存在,复合产物对Cr（Ⅵ）的固存能力仅为79.59 mg·g^-1,其对Cr（Ⅵ）的固存方式包括还原和吸附作用,还原和吸附对Cr（Ⅵ） 固存的贡献占比分别为78.82%和21.17%.由此可见,水铁矿相转化产物组成的差异是导致其对Cr（Ⅵ）固存能力及作用机制变化的关键因素.     

芬顿法和湿式过氧化氢氧化法处理醇酮模拟水的研究

以醇酮模拟水为研究对象,系统考察了芬顿法和湿式过氧化氢氧化法主要因素的影响规律,其中包括H2O2加量、pH值、Fe2+加量、反应时间等。通过单因素实验分别得到较优的反应条件。在较优条件下,芬顿法使醇酮模拟水的COD去除率达到73.40%,B/C由原来的0.15提高至0.30;湿式过氧化氢氧化法使醇酮模拟水的COD去除率达到73.12%,B/C提高到0.36。两种处理方法较大的提高了醇酮模拟水的可生化性,为后续的深度处理创造了条件。     

Enrichment and transfer of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) through dust aerosol generation from soil to the air

● Compositional patterns of PAHs in dust aerosol vary from soil during dust generation. ● The EF of PAH in dust aerosol is affected by soil texture and soil PAH concentration. ● The sizes of dust aerosol play an important role in the enrichment of HMW-PAHs. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are major organic pollutants in soil. It is known that they are released to the atmosphere by wind via dust aerosol generation. However, it remains unclear how these pollutants are transferred through the air/soil interface. In this study, dust aerosols were generated in the laboratory using soils (sandy loam and loam) with various physicochemical properties. The PAH concentrations of these soils and their generated dust aerosol were measured, showing that the enrichment factors (EFs) of PAHs were affected by soil texture, PAH contamination level, molecular weight of PAH species and aerosol sizes. The PAHs with higher EFs (6.24–123.35 in dust PM_2.5; 7.02–47.65 in dust PM₁₀) usually had high molecular weights with more than four aromatic rings. In addition, the positive correlation between EFs of PAHs and the total OC_aerosol content of dust aerosol in different particle sizes was also statistically significant (r = 0.440, P < 0.05). This work provides insights into the relationship between atmospheric PAHs and the contaminated soils and the transfer process of PAHs through the soil-air interface.     

A novel speed model for safety evaluation of freeway alignment in Euclidean 3D space

Objective: Operating speed is a critical indicator to evaluate consistency of road alignment and safety. Although extensive studies have been conducted on developing operating speed models, few researchers have considered the interactive influence of horizontal and vertical alignment in 3D space. The purpose of this study is to develop a speed model based on 3D alignment in Euclidean space rather than traditional horizontal and vertical alignment.

Methods: According to the curve theory of differential geometry, a novel method to estimate operating speed is proposed in our study using 3D space curvature instead of traditional horizontal or vertical parameters to describe the spatial geometric properties for a freeway alignment. Speeds of 54 different alignment segments are observed to develop the speed model. Several observing sites of each segment are selected beforehand, and the speeds of more than 300 vehicles in each site are observed. Space curvature is used as an important index to estimate operating speed.

Results: The findings of this study indicated that both horizontal alignment and vertical alignment contribute to space curvature. Space curvature mainly affects direction control operating performance. However, vehicles overcome the effects of gravity along the vertical alignment in the z direction. Results indicate that operating speed exponentially declines with space curvature and that quadratic parabola decline with vertical grade.

Conclusions: It can be concluded that there is a clear correlation between velocity and spatial curvature, which is proved by variance analysis. The estimation results of the speed models are reliable as tested using a real engineering example. The study would provide a scientific basis for safety evaluation of freeway alignment.     

柠檬酸-施氏矿物复合体对Cd和Pb的吸附研究

施氏矿物(Schwertmannite)是酸性矿区废水污染环境中典型的铁硫酸盐次生矿物,由于其较好的吸附能力成为矿区多种重金属的沉积库.环境中同时广泛存在着各种有机质,易与矿物结合形成有机质矿物复合体,从而影响矿物对重金属的吸附行为.目前关于有机质与施氏矿物形成的复合体对重金属的吸附研究相对较少.因此,本研究选取柠檬酸作为天然有机质的代表,研究不同环境条件下柠檬酸施氏矿物复合体对重金属Cd、Pb的吸附.结果表明,复合体保持着施氏矿物基本的矿物学特征,对重金属Cd和Pb的吸附行为表现出不同的趋势:复合体对Cd的吸附量整体上随着Cd浓度和pH值的升高而上升;相反,复合体对Pb的吸附量均比纯施氏矿物要低,并且随着柠檬酸含量的升高吸附量下降越明显;体系中共存的硫酸根离子(SO₄^2-)抑制了复合体对Cd的吸附,而对Pb的吸附则起到促进作用.XRD分析表明柠檬酸抑制了高pH下Pb在矿物表面形成PbSO₄沉淀.FTIR红外谱图进一步证明结合在复合体上的柠檬酸参与了对Cd和Pb的吸附过程.本研究结果有助于更好地预测Cd和Pb在矿区的迁移和归宿.     

报废CRT中废铅回收的环境效益

为研究报废CRT(阴极射线管)中废铅回收的环境效益,基于治理成本法,从实际治理成本与虚拟治理成本两方面,分别对比研究了废铅单向流动模式与循环利用模式的环境影响. 废铅单向流动模式的环境影响被划分为铅矿开采的污染与生态破坏、粗铅冶炼污染、废铅掺混入建材后的污染,该模式中对废铅的实际治理成本与虚拟治理成本分别为329.20与1 322.56元/t,后者是前者的4倍;在废铅循环利用模式的2种典型工艺中,火法回收工艺对废铅的实际治理成本与虚拟治理成本分别为37.80与3.73元/t,湿法回收工艺的实际治理成本与虚拟治理成本分别为135.10与15.06元/t. 与湿法回收工艺对比,火法回收工艺的治理成本更低、环境效益更好,但其需要在粗铅冶炼阶段中将报废CRT锥玻璃与铅精矿按1∶4(质量比)进行搭配回收. 以典型火法回收与湿法回收工艺治理成本的平均值作为循环利用模式的环境治理成本,与单向流动模式相比,其实际治理成本与虚拟治理成本可分别节省242.75与1 313.16元/t,共节省废铅单向流动模式94.2%的环境治理总成本. 铅矿开采固体废物治理成本、铅矿开采生态破坏治理成本与废铅掺混入建材后产生的地下水污染的治理成本位居前三,三者分别占到了废铅单向流动模式环境治理总成本的47%、19%与17%.      

华北地区夏季大气亚微米颗粒物的半挥发性特征

利用热扩散管TD(Thermal Denuder)与高分辨飞行时间气溶胶质谱仪(HR-ToF-AMS)联用法,于2013年6—7月对华北地区国家环境空气质量评价区域点香河的大气PM₁(亚微米颗粒物)及其组分〔OM(有机质)、SO₄2-、NO₃-、NH₄+、Cl-〕进行连续在线观测,并实现了PM₁不同化学组分半挥发性特征的模拟分析. 结果表明:在观测期间,ρ(PM₁)平均值为 (47.9±47.3) μg/m3,其中OM贡献最大,达到38.2%〔ρ(OM)占ρ(PM₁)的比例,下同〕,之后依次为SO₄2-(33.7%)、NH₄+(13.8%)、NO₃-(12.3%)、Cl-(2.0%). 在PM₁的各化学组分中,NO₃-和Cl-的MFR(质量剩余分数)值最低(约0.40),表明二者的半挥发性最高,当温度为50 ℃时,约60%的NO₃-或Cl-进入气相中;SO₄2-的半挥发性最低,在50 ℃时仍有约90%的质量剩余;而OM和NH₄+的半挥发性居中. NO₃-的半挥发性受大气PM₁污染水平的影响,50 ℃时其半挥发性随着ρ(PM₁)的增加而升高. 当温度从50 ℃升至200 ℃时,残留有机气溶胶的O/C(原子数比)从0.47增至0.60,说明半挥发性组分多为氧化态较低的有机化合物. 此外,真空动力学粒径在60~2 000 nm的颗粒物在不同粒径段表现出相近的半挥发性. 大气PM₁半挥发性的定量分析结果可为全面认识大气颗粒物的物化性质及污染机理提供数据,也有助于空气质量模型的完善.      

基于3D框架的长三角城市群工业污染物排放研究

为了厘清主要经济地理要素与城市群工业污染物排放量的关系,引入新经济地理学3D——density(密度)、distance(距离)、division(分工/分割)框架,并采用该框架系统分析主要经济地理要素与长三角城市群污染物排放量之间的关系. 结果表明:①地均GDP对长三角城市群工业污染物排放量均存在显著影响,与工业SO₂、废水和烟粉尘排放量的弹性系数分别为0.027、2.080和1.014. ②综合交通距离对工业废水和烟粉尘排放量存在显著影响,弹性系数分别为-1.638和-0.625,而心理距离对污染物排放量未产生显著影响. ③分工/分割要素对城市群工业污染物排放量的影响各不相同. 外商直接投资对工业SO₂、废水、烟粉尘排放量存在显著影响,制造业专业化指数仅对工业SO₂和烟粉尘排放量有显著影响,而进出口总额占GDP比重与工业废水和烟粉尘排放量存在显著影响. ④长三角城市群工业污染物排放量与地均GDP、外商直接投资呈正相关,与综合交通距离、制造业专业化指数和进出口总额占GDP比重呈负相关,缓解长三角城市群工业污染物排放困境,不仅要适度控制经济发展速度和提高外资进入的环境标准,还应进一步优化长三角城市群在国内外市场上的分工和协作地位.      

考虑损伤特征的冻风积土加载模型与试验研究

近几年随着宁夏电网的快速发展,火电厂及新能源的大规模接入,短路电流超标问题日益突出。本文基于转移阻抗的概念,分别从电源发展和网架变化两个方面分析了2014至2018年引起宁夏电网各电压等级短路电流超标的原因,结果表明电源接入是导致330 kV、750 kV电网短路电流超标的主要原因,引起220 kV短路电流超标的主要因素是网架变化。此外分析了各电压等级火电厂的短路电流灵敏度系数,结果表明火电厂对本电压等级的短路电流灵敏度系数最大。最后总结了近年来宁夏电网已采取的短路电流限制措施,并结合宁夏电网十三五规划,分析了宁夏电网4分区运行方案。     

基于CSTR反应器鸡粪秸秆共消化产甲烷特性及菌群变化研究

基于实际工程通过控制有机负荷对不同配比鸡粪和玉米秸秆 （VS比分别为1：0、5：2、1：1）进行联合厌氧消化,分析了不同VS比变化对水解酶活性及微生物动态群落变化的影响,并确定了鸡粪秸秆联合厌氧消化的最优配比.结果表明,当VS比为1：1时,碳氮比 （C/N）为17,此时甲烷日产量峰值为31.46 L,累计产甲烷量为940.96 L,产甲烷效果最好,为最优配比;对比3组实验秸秆表面结构降解情况,C3 （VS比=1：1）组各水解酶活性均高于C1 （VS比=1：0）和C2 （VS比=5：2）组,且Megasphaera和Bacteroides作为纤维素酶主要分泌菌属相对丰度较高,纤维素酶活性峰值达到258.94 U·mL^-1,使秸秆中的纤维素和木质素得到有效降解;秸秆含量增加提高了水解细菌多样性,降低了古菌多样性,Lactobacillus属于Bacteroidetes门,由于其具有较好的抗逆性在C2和C3组丰度较高,能够作为水解产酸阶段的优势菌属;C3组产甲烷古菌丰度变化较为稳定,在实验中期以食氢产甲烷菌为主,优势菌属主要有Methanosphaera和Methanobrevibacter,实验后期以食乙酸产甲烷菌为主,优势菌属主要为Methanosaeta、Methanospirillum和Methanoregula.