Optimized photocatalytic regeneration of adsorption-photocatalysis bifunctional composite saturated with Methyl Orange

Photo-responsive adsorption-photocatalysis nanocomposites are generally used in water and wastewater decontamination; however, the prolonged adsorption capacity of composites and the role of adsorption in concomitant photocatalysis are typically neglected. These composites can be regenerated under light irradiation as their adsorption capacity decreases. Herein, a novel adsorption-photocatalysis bifunctional nanocomposite, Bi-doped TiO₂ supported on powdered activated carbon (Bi₂O₃/TiO₂/PAC), was prepared using the sol-impregnation-hydrothermal procedure. Bi₂O₃/TiO₂/PAC with a secondary calcination temperature of 700°C under a nitrogen atmosphere was selected for maximum adsorption capacity on Methyl Orange (MO). The composite displayed an excellent adsorption capacity and was easily separated and recycled. The results demonstrate that 71.2% photocatalytic regeneration efficiency could be attained under visible light irradiation for 1 hr at an intensity of 750?W/m² and pH 7. Characterization of the as-prepared Bi₂O₃/TiO₂/PAC nanocomposite (700°C) indicates that it possesses a highly specific surface area and great optical properties, showing bifunctional adsorption-photocatalysis characteristics. The p-n heterojunction of the composite played a dominant role in the photocatalytic regeneration process, and effective degradation of MO could be achieved along with composite regeneration.     

Surface characterization of metal oxides-supported activated carbon fiber catalysts for simultaneous catalytic hydrolysis of carbonyl sulfide and carbon disulfide

The sol–gel method was used to synthesize a series of metal oxides-supported activated carbon fiber (ACF) and the simultaneous catalytic hydrolysis activity of carbonyl sulfide (COS) and carbon disulfide (CS₂) at relatively low temperatures of 60°C was tested. The effects of preparation conditions on the catalyst properties were investigated, including the kinds and amount of metal oxides and calcination temperatures. The activity tests indicated that catalysts with 5 wt.% Ni after calcining at 400°C (Ni(5)/ACF(400)) had the best performance for the simultaneous catalytic hydrolysis of COS and CS₂. The surface and structure properties of prepared ACF were characterized by scanning electron microscope-energy disperse spectroscopy (SEM-EDS), Brunauer–Emmett–Teller (BET), X-ray diffraction (XRD), carbon dioxide-temperature programmed desorption (CO₂-TPD) and diffuse reflectance Fourier transform infrared reflection (DRFTIR). And the metal cation defects were researched by electron paramagnetic resonance (EPR) method. The characterization results showed that the supporting of Ni on the ACF made the ACF catalyst show alkaline and increased the specific surface area and the number of micropores, then improved catalytic hydrolysis activity. The DRFTIR results revealed that -OH species could facilitate the hydrolysis of COS and CS₂; -COO and -C–O species could facilitate the oxidation of catalytic hydrolysate H₂S. And the EPR results showed that high calcination temperature conditions provide more active reaction center for the COS and CS₂ adsorption.     

桂林市酸雨污染特征及防治对策研究

为促进桂林市酸雨污染防控,利用2013—2017年桂林市3个监测站点采集的共1 147个降雨样品,分析了降雨pH、电导率和水溶性离子成分,结合气态污染物的变化特征和气象因素影响分析,探讨了桂林市酸雨污染成因,并提出了桂林市酸雨污染防治对策建议.结果表明:①2013—2017年桂林市降雨的pH年均值范围为4.85~5.23.酸雨频率范围为42.5%~74.9%,2017年酸雨频率达74.9%.虽然近年来桂林市环境空气质量明显改善,但是酸雨污染却没有明显减轻,反而在2015年后出现恶化.降雨的离子组成中,SO₄2-和NO₃-是主要的阴离子成分,分别占总离子当量浓度的28.19%和10.82%;Ca2+和NH₄+是主要的阳离子成分,分别占总离子当量浓度的23.46%和17.64%.酸中和效应分析显示,Ca2+和NH₄+为降雨中主要的中和物质.②降雨中碱性离子当量浓度的降幅比酸性离子当量浓度的降幅大,这是导致桂林市近年酸雨恶化的重要因素;此外,来自西部和东南部方向的气流对应了较高的降雨酸度和总离子当量浓度,因此污染物的远距离传输对降雨酸度和离子当量浓度也有一定影响.研究显示,桂林市SO₂和NO_x排放的持续管控将有利于酸雨污染防治,但桂林市目前实施的削减大气粗颗粒物和NH₃排放的大气污染控制策略对于降雨酸度的影响还需要开展进一步评估.      

SWAT模型在我国流域水环境模拟应用中的评估验证过程评价

模型评估验证是模型开发和应用过程中的重要环节,是管控模型应用于管理决策风险的重要手段.近年来,以SWAT模型为代表的流域水环境模型在我国流域水环境管理中得到广泛应用,但模型评估验证过程尚缺乏规范性指导.结合SWAT模型建模过程和模型评估验证的基本步骤,梳理总结SWAT模型评估验证过程的评价方法,针对确定研究或决策目标、获取输入数据、构建模型、模型率定验证、展示模型结果等5个阶段分别设计评价指标.筛选中国知网收录的2015—2017年发表的以SWAT模型为主题的428篇学术论文作为研究对象,评价现有研究的模型评估验证过程,分析我国SWAT模型评估验证的现状以及存在的问题和不足.评价结果表明,我国现有的SWAT模型应用研究总体比较重视模型评估验证过程,能够清晰定义研究区域、建模目标和期望产出,说明输入数据来源和质量以及模型概化、参数灵敏度分析、参数识别、不确定性分析的方法和结果,模型模拟效果较好.但是,针对SWAT模型评估验证方法的研究较少,在模型参数识别方面还存在参数选取未考虑研究区域特征、参数识别结果不合理等问题.建议在SWAT模型应用研究中关注参数灵敏度分析和参数识别,结合研究区域特征建立本地化应用数据库,加强模型评估验证方法研究.当模型应用于流域水环境管理决策时,应完整地开展模型评估验证,并分析模型不确定性对决策的影响.      

叶菜类蔬菜产地镉环境质量类别划分技术研究

以农业农村部环境监测总站对我国主要叶菜类蔬菜产地的例行监测数据为基础,综合考虑种类和土壤理化性质的影响,深入探讨了应用物种敏感性分布法（SSD）基于不同累积概率建立我国叶菜类蔬菜产地“优先保护类、安全利用类和严格管控类”的土壤镉环境质量类别划分阈值,并对其合理性验证.结果表明：pH值、阳离子交换量（CEC）和土壤有机质（SOM）对叶菜类蔬菜富集镉的影响均达到了极显著水平（P<0.01）,并由其构建的三因子生物有效性模型为lgBCF=-0.122pH+0.025lgSOM-0.048lgCEC+1.252（R²=0.746,P<0.01,n=134）,可解释叶菜类蔬菜富集系数74.6%的变异;利用上述模型将不同土壤理化性质条件下叶菜类蔬菜镉的生物富集系数（BCF）归一化处理可最大程度降低土壤理化性质对其富集镉的影响,凸出叶菜类蔬菜的内在敏感性;利用归一化后的BCF通过log-logistic拟合函数构建SSD曲线得到,不同叶菜类蔬菜种类对镉的敏感性差异明显;依据SSD曲线基于保护80%、50%和5%的叶菜类蔬菜种类分别推导出pH≤6.5、6.5相似文献   

1996~2016年湖北省氨排放时空差异及影响因素

搜集10类氨（NH₃）的人为源活动水平数据,采用排放因子法,计算了1996~2016年湖北省NH₃排放量,利用GIS进行1km×1km的空间分配.分析了不同地理单元（西部山区城市、中部平原城市、东部特大城市和东部中小城市）的NH₃排放源结构和单位排放量的差异.结果表明,湖北省NH₃排放量由1996年的375.0kt增长至2016年的475.4kt,年均增长率为1.2%.西部山区城市NH₃排放增加最快,年均增长率为3.5%,高于全省平均水平.农业源是最主要贡献源,畜禽养殖和氮肥施用排放的NH₃分别占总排放量的71.6%和15.8%.除畜禽养殖和氮肥施用外,废弃物处理和生物质燃烧分别是东部特大城市和中部平原城市NH₃的重要排放源,分别占全省该类源NH₃排放总量的76.1%和41.5%.值得注意的是,东部特大城市的工业生产、人体排泄、机动车尾气排放和化石燃料燃烧等排放的NH₃占比均高于其它3种地理单元,需引起关注.     

紫外线对再生水中斜生栅藻的生长抑制效果

再生水具有就近易得、水量大且稳定等突出优点,已成为景观水体的重要补给水源。但再生水中含有氮、磷等营养物质,景观回用过程中可能会加剧藻类水华爆发风险。在藻类生长的早期阶段,采用紫外线处理有可能将再生水中藻类生物量控制在低风险范围,从而预防再生水景观回用水体中发生水华。以深圳市某污水处理厂二级出水为再生水回用景观水体的典型样品,考察了紫外线（254 nm波段）对典型微藻斜生栅藻的生长抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术等方法,研究了不同紫外剂量对斜生栅藻的生长抑制效果,以及对藻细胞膜完整性和光合活性的影响。结果表明:对于初始密度约为7×104个/mL的斜生栅藻,50~100 mJ/cm2的紫外线能够取得1~5 d的生长抑制期,150~200 mJ/cm2剂量能将生长抑制期延长至10 d。紫外线能迅速引起斜生栅藻光合活性下降并能逐渐引起部分藻细胞破裂,100~200 mJ/cm2剂量处理后10 d内膜损伤细胞比例达到16%~71%。可见,紫外线能够对再生水中的斜生栅藻取得显著的生长抑制效果,是具有应用前景的景观水体水华风险防控手段。     

基于电场控制的SMP与EPS分布和迁移

将微生物燃料电池（MFC）与膜生物反应器（MBR）进行耦合,构建了MFC-MBR一体化系统。基于MFC-MBR一体化系统,研究分析了MFC微电场对MBR膜组件周围溶解性微生物代谢产物（SMP）和胞外聚合物（EPS）的分布和迁移的影响。研究结果表明:MFC-MBR一体化系统可提供的最大输出电压为0.78 V。在此电场作用下,MBR的跨膜压差（TMP）达到30 kPa所需时间为14 d,比无外加电场所用时间长6 d。与此同时,扫描电镜显示:在长期运行后,有电场情况下,膜表面覆盖物较无电场少。通过对MBR膜组件周围SMP与EPS进行检测分析,发现在外加电场作用下,SMP与松散胞外聚合物（LB-EPS）会远离膜组件,其浓度会随着与膜组件距离的增加而增大;而紧密胞外聚合物（TB-EPS）不受电场影响,呈均匀分布状态。此外,SMP与LB-EPS在微电场作用下能够进行远离MBR膜表面的定向移动,从而可以有效减缓MBR膜污染,为MBR降低运行成本提供参考。     

模拟涨潮的复杂海岸类型岸线自动提取方法

传统的海岸线提取方法往往仅针对某种类型的海岸有效,对于多种类型混合海岸区域,则需要对图像分类裁剪、分别提取岸线、拼接图像才能提取出完整的海岸线,该过程不仅实现较为复杂,而且将不同类型海岸严格划分开的难度也很大,因此,本文提出了一种适用于混合海岸类型区域提取海岸线新方法——模拟海水涨潮过程的海岸线自动提取方法。首先采用波段差决策树分类分析方法（spectral difference decision tree,SDDT）对遥感影像进行分类,根据地物类型差异将各区域类别标记为"可涨潮区域"与"不可涨潮区域"两类;其次,通过计算每个斑块区域的面积,将面积小于某一预设阈值的区域块定义为噪声区域,去除所有噪声区域;然后,再通过最大矩形填充算法（maximum rectangle filling algorithm,MRFA）模拟海水涨潮逐步填充"可涨潮区域"并提取海岸线。本文方法提取的海岸线较为连续,不受地物分类结果图中的少量误分类斑块的影响。