GIS和MATLAB在泥石流防治工程流量计算中的应用研究—以北川县苏保河为例

根据1976年松潘地震的经验,可预见未来较长时间内,"5-12"地震灾区泥石流防治的工程量十分巨大。针对目前泥石流防治工程流量计算中获取流域特征参数工作量大、低效等问题,本文在确定出研究区最佳分辨率为10m的DEM基础上,用MATLAB数学软件实现了目前较新的"三方向算法"洼地填充处理,消除了传统算法中河流"平行线"现象,较好保留原始地形信息,成功构建出水文地貌关系正确DEM(Hc-DEM)。提取出水网和相关流域等数据,经有机结合处理,并结合研究区泥石流特征,在苏保河泥石流沟上游设计一工程防治点,利用GIS技术成功实现了泥石流流域面积F、主沟长度L和主沟床平均纵比降J等参数的自动、快速、准确提取。在MATLAB平台下设计出暴雨洪峰流量和泥石流洪峰流量计算的自动算法,结合研究区实际情况,最终实现泥石流流量的计算。研究表明,在泥石流防治工程流量计算中,多功能软件及优化算法的集成,可以快速有效的实现泥石流相关参数的自动获取和流量的智能计算,满足了日益增加的泥石流防治需求。     

经典等温吸附模型在重金属离子/硅藻土体系中的应用及存在问题

为了深入了解天然硅藻土对常见重金属离子Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Mn2+、Fe3+的吸附属性,同时也为了发现经典等温吸附模型应用于液/固体系时存在的问题,开展了系列等温吸附研究.结果表明,最适于描述天然硅藻土对Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe3+吸附的模型分别为Tenkin、Tenkin、Langmuir、Tenkin、Freundlich和Freundlich模型.各离子在天然硅藻土上的吸附以物理过程为主,吸附反应容易进行.液/固体系中,应用经典等温吸附模型对试验数据进行线性拟合时,发现平衡吸附量q e不是离子平衡浓度c e的唯一函数,而是c e与吸附剂浓度W0两个变量的函数,q e与c e/W0具有一一对应的函数关系.经典等温吸附模型存在明显的吸附剂浓度效应,参数值不稳定,模拟值与实测值差异显著,缺乏实际指导意义.试验证明新的四组分模型可用于描述天然硅藻土-水溶液体系中单一离子的吸附行为,新模型参数k与q m值也具有唯一性,可用于给定体系的实际定量计算.     

基于SOA转化机制的沧州市重点企业秋冬季大气污染模拟

基于沧州市2016年排放清单筛选出120家重点企业,采用重新编译代码后的CALPUFF空气质量模型,模拟了2017年秋冬季不同程度污染天气下120家重点企业PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂及二次生成硫酸盐、硝酸盐、二次有机气溶胶（SOA）的污染情况.结果表明,120家重点企业PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO₂秋冬季平均模拟浓度占平均观测浓度的比例分别为：3.3%、5.7%、5.6%和2.9%;一次排放的PM₁₀主要集中在沧州市西南部和东南部,二次转化的SOA、硫酸盐和硝酸盐主要集中在主城区和东南部;PM_2.5中SOA平均占比约为27.3%,重污染时段比例上升为29.0%;PM_2.5中烷烃气溶胶、甲苯气溶胶、二甲苯气溶胶和多环芳烃（PAH）气溶胶占比分别为：12.1%、6.0%、7.0%和2.2%.120家重点企业精细化模拟结果显示,重污染天气以上120家重点企业的PM_2.5贡献浓度为3.02μg·m^-3,占沧州市"三年作战计划"要求2018年下降浓度（6.00μg·m^-3）的50%;PM_2.5浓度贡献较大的企业包括某石油化工股份有限公司沧州分公司（0.41μg·m^-3）、某碳素有限公司（0.29μg·m^-3）、某石化股份有限公司聚海分公司（0.26μg·m^-3）、沧州某肥业有限公司（0.23μg·m^-3）、沧州某大化有限责任公司（0.19μg·m^-3）等,主要位于新华区、沧县和渤海新区.本研究可为开展秋冬季每一家重点企业的错峰生产和应急减排提供科学依据.     

我国PM2.5浓度分阶段改善目标情景分析

分析了部分发达国家、地区PM_(2. 5)改善经验和我国74个重点城市2013～2016年PM_(2. 5)年均浓度的改善情况,得出不同浓度区间城市所能达到的PM_(2. 5)年均浓度降幅,并据此设计了我国城市PM_(2. 5)浓度改善情景,通过自下而上的计算方法,测算了全国城市、31个省(区、市)及重点区域的PM_(2. 5)浓度分阶段改善目标.结果表明,在2种情景下我国PM_(2. 5)年均浓度均将在2025年前实现达标,在2030年下降到30μg·m~(-3)以下;京津冀及周边地区在2030年实现达标;长三角地区在2025年达标,2030年区域内城市实现全面达标.北京、天津、河北、河南等省(市)基准年PM_(2. 5)年均浓度高,在2030年实现达标的压力较大;在重点区域强化情景下,京津冀及周边地区2030年仍有接近40%的城市PM_(2. 5)浓度超标,应持续加大重污染地区PM_(2. 5)污染防治工作的力度,以推进PM_(2. 5)浓度目标的实现.     

商用V/W/Ti系脱硝催化剂表面SO3生成的反应机理

基于燃煤烟气SO₃生成与排放给电厂运行及大气环境带来的严重影响,研究了一种在役典型商用蜂窝型V/W/Ti系脱硝催化剂表面的SO₃生成反应动力学及反应机理.结果表明,反应温度与SO₂浓度是影响催化剂表面SO₃生成的关键因素.在SO₂浓度为400×10^-6时,当反应温度从300℃升至360℃,SO₂-SO₃转化率从0.2%提高至0.65%,温度达到400℃后,催化剂表面V₂O₅活性增加更为显著,SO₂-SO₃转化率从0.65%增2.3%,SO₃生成反应的表观速率常数增加近3倍.SO₃在催化剂表面的生成路径为：SO₂与V⁵⁺-OH反应生成中间产物VOSO₄与HSO₄^-,随后进一步反应生成SO₃.SO₂主要通过其在催化剂表面的吸附、转化过程影响SO₃的生成,其本征动力学反应级数为0.52.O₂的本征动力学反应级数为0,SO₃生成反应可以在无O₂条件下进行,O₂存在会促进反应进行,但不会改变反应路径.     

海绵铁三金属降解对硝基苯酚的影响因素及催化机理

通过超声置换反应制备钯铜共修饰海绵铁三金属催化剂（Pd-（Cu-s-Fe⁰））,研究了三金属负载顺序、金属负载量、材料投加量以及重复利用对材料降解对硝基苯酚（PNP）的影响,并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征材料表面结构特征.结果表明,Pd-（Cu-s-Fe⁰）催化活性高于Cu-（Pd-s-Fe⁰）和（Cu-Pd）-s-Fe⁰;Cu和Pd的最佳负载量分别为5%和0.025%.在100mL初始浓度为100mg/L的PNP溶液中投加3g Pd-（Cu-s-Fe⁰）并超声反应30min,PNP的降解率超过80%,降解反应基本符合一级动力学方程;Pd-（Cu-s-Fe⁰）材料循环利用4次表现出良好的循环利用性能.此外,PNP的主要催化还原产物是对氨基苯酚（PAP）,主要的反应路径是催化还原反应.     

哌嗪高效降解菌PIPA-6的分离筛选及降解特性

从制药厂周边土壤分离获得一株哌嗪高效降解菌株PIPA-6,其能在以哌嗪为唯一能量来源的无机培养基中生长,30h对100mg/L的哌嗪降解率达100%.形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA基因序列同源性分析表明,菌株为嗜烟碱类节杆菌（Paenarthrobacter nicotinovorans）.菌株PIPA-6具有广泛的温度（10~40℃）和pH（5~10）适应范围、优良的钠盐耐受性（50g/L）和极强的哌嗪抗性（300mg/L）,其最佳降解条件为温度35℃,pH,8.体系中额外添加有机碳能提高菌株的降解效率.降解效应的模拟试验结果表明,菌株PIPA-6能在50L模拟罐中稳定发挥降解作用,制药废水中化学需氧量（COD）和铵态氮含量显著降低（P<0.05）,哌嗪降解率在30d达98%.宏基因组测序证实该菌株能在水体中稳定定殖,改变了污水中的微生物群落结构.本研究中所获菌株充实了哌嗪降解菌种资源库,实验结果为菌株的实际开发应用提供了初步理论依据.     

长江下游支流水体中多环芳烃的分布及生态风险评估

长江下游地区是我国一个典型的化学工业园区聚集地,化工园区企业生产过程中产生和排放的多环芳烃通过大气沉降、地表径流等方式进入支流水体,并最终汇入长江.本研究选择了典型的支流水体,开展了多环芳烃的分布特征、源解析和生态风险评估研究.结果表明多环芳烃单体以低环为主,总浓度为37.27～285.88 ng·L~(-1),平均值为78.31 ng·L~(-1).PAHs单体浓度范围0～61.35 ng·L~(-1),检出率最低单体为苯并[k]荧蒽和苯并[a]芘,其检出率均为75%.苯并[a]芘是毒性当量因子最大的PAHs,其浓度范围为0～11.08 ng·L~(-1).根据我国《生活饮用水水源水质标准》(CJ 3020-1993)规定,饮用水中苯并[a]芘的限值为10 ng·L~(-1),其中研究区域内无锡市的一个水样(S12)中浓度超出了标准限值,长江下游支流水体的PAHs浓度总体处于低至中等的污染水平.根据比值法和主成分分析的源解析结果,水体中多环芳烃主要受化工排放、汽车尾气的影响,还有部分来自燃煤.生态风险评估结果显示,水体的生态风险处于中等水平,从长期的环境暴露角度出发,应当考虑采取相应地控制措施,防止进一步污染.研究结果可为长江下游支流水环境中多环芳烃风险评估以及化工园区的污染控制提供参考.     

玻璃钢夹砂管及工程设计

玻璃钢夹砂管道具有轻质、高强的性能,耐腐蚀性能较好,水力阻力小,安装方便.埋设深度主要与管材的刚度有关,同时与管道敷设地点的地质条件和设计回填土的密实度有关.     

电触媒系统降解印染反渗透浓水的研究

研究一种基于电触媒系统处理印染反渗透(RO)浓水的新方法。结果表明:采用负载型金属氧化物作为催化剂,通过提高次氯酸盐的氧化能力,可有效降解印染RO浓水,COD去除率受电极材料、催化剂、电解反应时间、初始pH值和NaCl含量等影响较大。在次氯酸盐与催化剂的协同作用下,印染RO浓水的色度和COD值明显降低。在以石墨板为两极,初始pH为8~10、NaCl含量为2g/L的条件下,电解60min,1L印染RO浓水的COD值可降到100mg/L以下。