农业废弃物基生物炭对水溶液中镉的吸附效果与机制

以畜禽粪便（牛粪、鸡粪、猪粪）为原料分别在300℃和700℃下制备生物炭,以作物秸秆（小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆）为原料分别在300℃和500℃下制备生物炭,利用比表面积和孔径分析仪、扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和CHN分析仪等对农业废弃物基生物炭的理化性质、表面结构和元素组成进行表征,研究生物炭理化性质差异和其对镉吸附效果和机制.结果表明,不同农业废弃物基生物炭对Cd²⁺的等温吸附符合Langmiur方程,拟合结果发现随着热解温度的升高,牛粪、鸡粪和猪粪基生物炭对Cd²⁺的最大吸附量分别从83.40、19.65和96.74 mg·g^-1增加至106.54、 268.89和164.53 mg·g^-1;而不同热解温度下制备的秸秆基生物炭对Cd²⁺的最大吸附量差异不显著.农业废弃物基生物炭呈碱性,除牛粪生物炭外,灰分含量随热解温度上升而增加.随着热解温度的上升,生物炭孔隙结构变丰富,含氧官能团增加,出现芳香结构.通过定量分析,发现生物炭Cd²⁺总...     

一流本科专业建设背景下的安全工程实践教学探索

为探索一流本科专业建设背景下安全工程专业实践教学新模式,增强安全工程专业学生的创新精神和实践能力,分析河北工业大学安全工程专业实践教学数据.指出实践教学在专业实验、课程设计以及实习环节中存在的问题,针对这些问题提出并实施增加综合实验比例、组织课程设计规划教材编写、采取校企双赢模式共建实习基地、构建"双实操,一参观"过程...     

ANAMMOX菌利用零价铁还原硝酸盐脱氮研究

采用全混式厌氧搅拌罐,研究在自养条件下,ANAMMMOX菌利用零价铁还原硝酸盐为氮气的可行性及最佳反应条件.投加铁屑71 g·L~(-1),接种厌氧氨氧化颗粒污泥200 mg·L~(-1),控制温度33℃±0.5℃,搅拌强度150 r·min~(-1),水力停留时间10 h,pH值为7.0~8.0.在中性条件下,添加厌氧氨氧化微生物的零价铁还原硝酸盐体系一次性投加零价铁,0~5 d硝酸盐脱氮负荷达到0.12 kg·(m~3·d)~(-1).反应出水氨和亚硝酸盐始终小于2.0 mg·L~(-1),硝酸盐以氮气形式损失,出水pH较进水高值超过8.0,并且可溶性铁含量始终小于7 mg·L~(-1).硝酸盐去除氮能力始终高于0.1 kg·(m~3·d)~(-1).批试实验优化反应条件:在偏酸性条件下(pH值为4~6)反应速度加快,并且液相总氮损失率大于89%.反应温度在30~40℃时,液相总氮损失率大于89%.过于极端的pH值环境及温度环境均不利于耦合反应的进行.     

曹妃甸围填海土壤重金属积累的磁化率指示研究

环境磁学方法在土壤重金属污染识别中被广泛运用,其具有简单、快速、无破坏性和灵敏度高的特点.本研究以北方典型的围填海区——曹妃甸工业区土壤为例,开展土壤磁化率对重金属积累的指示研究.根据研究区的土地功能规划特征,将研究区土壤分为工业区土壤、生活区土壤以及自然滩涂和湿地土壤共3类.共采集35个表土(0~10 cm)样品和3个土壤剖面柱状样,分析土壤中的磁化率(χlf)、铁(Fe_2O_3)含量及重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Mn、V)元素含量.结果表明:工业区表土磁化率和重金属含量空间分异性较高,受工业生产的影响明显;工业区和生活区剖面中0~20cm的表层土壤中,各重金属均出现不同程度的富集现象,而远离工业区的潮滩剖面中重金属含量变化不明显.研究区表土磁化率与重金属含量总体上有相关性:其中工业区表土磁化率与Fe_2O_3、Ni、Cu、As和V呈现极显著(P0.01)正相关,可以作为指示土壤重金属积累的指标.但在生活区和自然潮滩湿地土壤中,土壤磁化率的高低不能很好地指示重金属的积累情况,推测可能与土壤中磁性物质来源以及潮滩湿地的环境条件有关.     

酸碱改性活性炭及其对甲苯吸附的影响

分别用酸溶液(H_2SO_4、HNO_3、H_3PO_4)和碱溶液(NaOH或NH_3·H_2O)浸渍方法对活性炭进行改性,并对酸改性活性炭进行碱溶液二次改性处理,通过表征改性前后活性炭BET比表面积、孔结构、表面官能团等理化特征和测定其对甲苯蒸气的饱和吸附量,研究了影响活性炭吸附甲苯蒸气的关键因素.结果表明,酸改性使BET比表面积、微孔面积、微孔容积减少、表面酸性官能团增加,而碱改性呈现相反的理化特征变化.活性炭理化特征的变化可能与改性溶液的酸碱性、氧化还原性有关,并且这种相反的变化直接关系到活性炭对甲苯蒸气的吸附.3种酸改性的活性炭对甲苯蒸气饱和吸附量相对于原活性炭减少9.6%~20.0%,而两种碱改性的活性炭则增加29.2%~39.2%.相关性分析显示甲苯吸附量与BET比表面积、微孔面积、微孔容积正相关,而与表面酸性官能团负相关;多元回归分析进一步表明微孔容积和酸性官能团数量是影响活性炭甲苯吸附的关键因素.二次改性活性炭甲苯吸附量与表面含氧酸性官能团拟合结果则表明,—COOH、C＝O和—OH都对活性炭甲苯吸附能力有影响,其中—COOH影响较大.研究结果表明有效提高活性炭对甲苯吸附能力,改性宜以提高活性炭微孔容积和减小活性炭表面酸性官能团数量,特别是—COOH数量为目标导向.     

三峡库区典型农田系统大气汞浓度及不同自然界面释汞通量

以三峡库区周边典型农田系统为研究对象,对不同土壤利用类型下的界面汞释放通量及影响因素进行系统研究,并同时对区域内大气汞(TGM)浓度进行监测.结果表明,研究区TGM浓度范围为2.67~75.5 ng·m~(-3),春冬两季显著高于夏秋季,其均值为(6.26±8.11)ng·m~(-3),明显高于全球TGM浓度背景值.不同地表类型下土壤释汞通量表现为旱地稻田林地;季节变化表现为夏季最高,冬季最低;日变化中最大的释放量出现在正午.不同地表中释汞通量的主要影响因素均为气温、湿度、光照、紫外线强度、土温等,其中气温和紫外强度是影响不同地表土/气界面汞交换的主要因子;在环境因子与农业活动的外界影响下,土壤本底汞含量对不同界面的土壤释汞通量的作用不明显.     

黄土高原子午岭植被自然恢复下的固碳特征

为分析黄土高原生态脆弱区植被自然恢复的碳汇效应和植被群落特征变化对生态系统碳密度的影响,采用时空互代的方法,研究了子午岭地区150 a恢复年限内8个演替阶段{坡耕地、撂荒10 a草地、20 a草地、白刺花[Sophora davidii(Franch.) Skeels.]、白桦(Betula platyphylla Suk.)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、辽东栎(Quercus wutaishanic Mary)+油松(Pinus tabulaeformis Carr.)混交林和辽东栎}下植被-土壤系统的固碳特征,探讨了群落特征变化对植被-土壤系统碳密度的影响.结果表明,调查植被群落盖度从坡耕地阶段的85%波动增加到乔木阶段的100%.物种数量、Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数总体呈现出先快速增加后缓慢降低直至趋向稳定的变化特征,演替中期(白桦)达到峰值.植被各组分(地上生物、地下根系、枯落物)的生物量和碳密度在演替过程中呈指数函数关系增加,即白桦以前增加缓慢,白桦和油松阶段显著增加(P<...     

火化车间VOCs排放特征、臭氧生成潜势及暴露风险评价

通过对京津冀地区20家火葬场火化车间挥发性有机物（Volatile Organic Compounds, VOCs）现场采样和实验室分析,探究其环境VOCs浓度水平及化学组分特征,并采用最大增量反应活性（Maximum Incremental Reactivity, MIR）计算了不同组分的臭氧生成潜势（Ozone Formation Potential,OFP）,最后利用美国EPA推荐的暴露风险评价模型对11种VOCs组分的非致癌和致癌风险进行了评价.结果表明：①火化车间VOCs浓度为147~3926 μg·m^-3,平均浓度为993 μg·m^-3,超过了国家室内空气质量标准中总挥发性有机化合物（Total Volatile Organic Compounds, TVOC）限值.在化学组分中,烯烃、苯及苯系物和烷烃占比较大,分别贡献了32.6%、25.5%和18.2%.②烯烃对臭氧生成潜势OFP的贡献率最高,达到61.8%,其次是苯及苯系物和烷烃,分别贡献了25.6%和6.3%,三者OFP贡献之和达93.6%,是火化车间VOCs组分中臭氧生成潜势的关键活性组分.③非致癌风险方面,苯的危害指数（Hazard Index, HI）值为1.4,对暴露人群具有明显的非致癌风险;致癌风险方面,苯、甲苯和二氯甲烷的风险值（R）均超过了致癌风险阈值,需采取措施进行重点控制,以确保区域内人员身体健康.     

不同pH值和O2条件下硝酸改性生物炭去除六价铬机理

为改善生物炭对Cr（VI）的去除性能并探究溶液初始pH值和O₂对生物炭的氧化还原活性物质（RAMs,即含氧官能团和环境持久性自由基 （EPFRs））还原Cr（VI）的影响,用硝酸（HNO₃）改性玉米秸秆生物炭（NBC）,采用电子扫描显微镜-能谱仪（SEM-EDX）、比表面积及孔隙测定仪（BET）、Zeta电位仪和红外光谱仪（FTIR）分析生物炭性质,通过X射线光电子能谱仪（XPS）、Boehm滴定和电子顺磁共振波谱仪（EPR）测定生物炭RAMs含量变化.结果表明,HNO₃改性增加了生物炭的比表面积、总孔体积、含氧官能团和表面电位,从而能更有效地去除Cr（VI）（在pH 2.0时去除率达到100%,其表面吸附的铬89.12%被还原为Cr（III））.动力学实验表明,NBC可以直接还原Cr（VI）,也可以通过还原O₂产生的?O₂^-间接还原Cr（VI）;直接还原途径占主导地位,间接还原途径对Cr（VI）的还原贡献率随着pH值的升高而增加.此外,酸性条件下含氧官能团（—OH和C—O—C）是还原反应的主要电子供体,而中性条件下EPFRs主导还原.因此,HNO₃改性提高了生物炭对Cr（VI）的去除能力,NBC可以通过直接途径和间接途径还原Cr（VI）,并且在不同pH值下通过不同电子供体主导NBC还原Cr（VI）的过程.     

基于观测的模型(OBM)的发展历程及其在我国大气化学研究中的应用与展望

基于观测的模型OBM(observation-based model)作为分析大气化学过程的重要方法之一,在深度挖掘大气综合观测数据以及全面认识区域大气复合污染成因方面具有广阔的应用潜力. 为进一步推进OBM在大气化学研究中的应用并提升PM_2.5和臭氧(O₃)协同防控的有效性和科学性,本文梳理了OBM结构和内置大气化学机制的发展历程,并总结了应用OBM解析O₃和二次气溶胶生成机制及其他活性成分化学机制的研究成果. 结果表明:OBM结构和内置大气化学机制在不断更新,使OBM由最初用于O₃生成机制的研究逐步发展成为功能强大的大气化学全过程分析工具,为我国大气复合污染防治工作提供了重要的技术支撑. 但是,OBM自身结构的局限性、我国尚未掌握OBM核心技术以及可利用的观测数据仍有限等原因制约了OBM在我国大气化学研究中的进一步应用和推广. 针对上述问题提出如下建议:在实际应用中应根据大气化学过程解析需求来选择合适的模型,充分发挥OBM的优势;开发具有中国自主知识产权的在线OBM运行系统和大气化学机制;建立有代表性的区域监测网络为OBM的进一步应用和推广提供综合数据支撑.