双驱动反应器中热钾碱吸收二氧化碳的动力学研究

采用双驱动反应器研究了热钾碱吸收二氧化碳的反应动力学,根据双膜理论,应用CO_2-H_2O体系,实验首先对气相传质过程进行了研究,结果表明:当气相体积流量为80 m L·min~(-1)时,气相搅拌速度在100 r·min~(-1)时可认为气膜阻力消去.通过改变液相搅拌转速,研究了液相传质系数kL变化规律,获得了k_L的无因次关联式.根据热钾碱吸收CO_2反应机理,获得了宏观动力学方程,并结合溶液的非理想性,对速率方程中的浓度效应进行了校正,通过实验测定并进行了模型参数估值,各参数分别为:表观活化能E_(ob)=21.9308 k J·mol~(-1),表观反应级数n=0.1399,表观指前因子K'_0=1.1908×10~(-4)mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1).在此基础上,通过计算获得了热钾碱吸收CO_2的本征动力学方程,各模型参数分别为:本征反应活化能E=59.57 k J·mol~(-1),指前因子k_0=2.1802×1011m~3·mol~(-1)·s~(-1).为进行整个过程反应机制的判断,计算了膜内转化系数γ,结果表明该值远大于2,可知CO_2吸收为快速反应过程,反应主要集中在膜内完成,并由此可知工业反应器选型应采用比相界面积较大的填料塔为优.     

城市道路下垫面粗糙度对街尘累积分布与污染特征的影响

道路下垫面是街尘累积-冲刷这一城市地表径流发生核心过程的重要场所,研究道路下垫面粗糙度对街尘及其负载污染物的持留分布与污染特征将对估算地表径流负荷及控制策略提供重要科学依据.本文以典型沥青和混凝土路面的街尘为研究对象,采样配对法试验设计并结合分形理论,对比分析粗糙度对街尘单位面积含量、颗粒物粒径组成、负载的氮磷及重金属污染的影响.结果表明,相比沥青路面,粗糙度较小的水泥路面所持留的颗粒物单位面积含量较少,颗粒物粒径较细,分选性较好.氮、磷含量与2种下垫面的粗糙度并无显著的相关关系,主要受环境因素影响较大,各粒径的氮、磷含量负荷比与其质量比一致,细粒径颗粒物对氮、磷的吸附作用并不明显.而重金属污染则受2种下垫面的粗糙度影响较大,水泥路面重金属含量高于沥青路面,且细粒径颗粒物的重金属污染负荷比较大,高于其质量比2.4%~24.1%.不同下垫面街尘样品各粒径段颗粒物微观形态相似.破损路面对街尘累积过程的单位面积含量及粒径组成有着较大的影响,可能对街尘累积冲刷过程及污染物富集存在不同程度的影响.     

添加葡萄糖、乙酸、草酸对红壤旱地土壤氮素矿化及反硝化的影响

为进一步理解红壤旱地土壤中碳源与土壤氮养分之间的耦合作用机制,以华中地区典型红壤旱地土壤为研究对象,运用静态培养法,设置室内培养试验,研究了添加葡萄糖、乙酸、草酸3种碳源对红壤旱地土壤中氮素矿化及反硝化的影响.结果表明,在25℃好氧培养下,不同碳源的添加对土壤氮素转化的影响具有较大差异.具体表现为:与对照处理(CK)相比,添加葡萄糖在整个培养期间内显著地促进了土壤可溶性有机氮(DON)含量的减少(p0.01),在培养第1 d,添加葡萄糖显著地促进了氧化亚氮(N_2O)的排放、硝态氮(NO_3~--N)含量的减少(p0.01);添加乙酸也显著促进了上述过程(p0.05),但促进作用没有葡萄糖强烈;而添加草酸对上述过程的促进不显著.30 d培养结束后,葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的DON含量分别为14.84、19.46和23.47 mg·kg~(-1),比CK处理(24.20 mg·kg~(-1))分别减少了38.68%、19.59%、3.02%;葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的NO_3~--N含量分别为8.77、13.89和20.42 mg·kg~(-1),比CK处理(17.23 mg·kg~(-1))分别减少了49.10%、19.38%和增加了18.51%.研究表明,碳源的可利用性是促进土壤氮素矿化和反硝化的关键因素.     

技术创新对中国区域碳减排影响差异及对策研究

技术创新对碳减排影响研究有助于把握技术引进、自主创新的方向。该文将技术创新分解为自主研发、技术引进以及消化吸收能力,利用1996-2014年省际面板数据构建因素分解模型,并从全国及区域层面进行回归实证分析,结果表明:自主研发和技术引进能有效促进碳减排,而消化吸收能力抑制了碳减排;技术创新对碳排放影响存在明显的区域差异,自主研发对东部和西部地区有显著负影响,具有减排效应,而对中部和东北地区影响不显著,技术引进对西部和东北地区有显著负影响,而对东部和中部地区影响不显著,同时,各个区域消化吸收减排能力都较弱,其中东部和西部最弱;进一步分析2008年金融危机之后的技术创新作用,发现东部地区技术引进减排作用加强,中西部地区技术创新减排效应进一步凸显,区域间技术扩散进程进一步扩大。国家应加大研发和教育的投入,实施各种政策推动企业低碳技术的创新,并根据自身实际情况合理分配技术的引进。     

城市污水氮污染排放特征及来源探讨——以北京市海淀区为例

污水处理厂是城市重要的氮移除系统,同时也是潜在的氮污染源.研究城市污水处理过程中的点源氮污染物排放特征及其潜在可能性来源,有助于理解城市化过程中污染性氮素的循环过程.本文选择北京市城市化程度较高的海淀区,对服务此区域的污水处理厂进行为期1年的定点采样,分析区域污水处理过程中氮污染排放规律,并探讨其可能来源.研究结果表明,研究区城市污水中氮浓度具有显著的月变化特征,城市污水TN浓度呈现缓慢增长后递减趋势,变化范围在34.975~59.987 mg·L-1之间;从四季整体来看,TN在中午11:00—13:00和傍晚18:00—21:00浓度值较高.城市污水氮污染物主要以NH+4-N形态存在,而排河尾水中以NO-3-N形态为主.月均每人导致的污水氮污染排放量为0.95kg,峰值出现在12月;污水处理过程中氮污染排放率在寒冷季较高;更为先进的污水处理技术有助于减少处理过程中产生的氮污染排放.寒冷季是1年中控制污水氮污染排放的重要时期.稳定氮同位素溯源方法初步表明,城市污水氮来源呈现季节差异,春、夏、冬季潜在来源包括生活黑水及大气降雨,而当年秋季主要来源是生活黑水.从源头上提高生活黑水的资源化率,有助于城市污水氮污染排放的实际削减.     

淮河流域土壤中全氟化合物的空间分布及组成特征

为了阐明淮河流域土壤中全氟化合物(PFCs)的暴露特征和潜在来源,2008年10月在淮河安徽段共采集了18个表层土壤样品,通过离子燃烧色谱(CIC)测定总氟(TF)和可提取有机氟(EOF),以及采用高效液相色谱/质谱联用(HPLC/MS-MS)分析了16种PFCs,其中11种PFCs有不同程度的检出.PFCs含量为n.d.～1.22 ng·g-1,其中全氟辛酸(PFOA)、全氟壬酸(PFNA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)是主要的PFCs.在这些土壤样品中,PFCs含量相差不大,但组成不一,主要来源于周边小型化工厂的排放以及大气的干湿沉降.利用氟原子质量平衡原理,分析得出PFCs占EOF比例为0.3%,EOF占TF比例为0.02%,一方面说明除PFCs外仍有很大一部分可提取有机氟难以定性和定量,且离子态氟及未提取出的有机氟是TF的主要成分,另一方面受现有标准物质和检测技术限制,尚不能完全甄别和分析出PFCs的含量及未知的有机氟.     

北京市市售鸡蛋和鸭蛋中全氟化合物的污染水平研究

研究了北京市市售蛋类中全氟化合物的污染水平.分别对14个主要蛋类批发市场中59个摊位的鸡蛋和鸭蛋进行了样品采集,采用高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)对17种全氟化合物(11种全氟羧酸盐、3种全氟磺酸盐、1种全氟磺酰胺和2种氟化调聚酸)进行了系统性分析.结果表明北京市市售鸡蛋和鸭蛋样品中均存在一定浓度的全氟化合物污染,其中鸡蛋中共检出9种全氟化合物,以全氟壬酸(PFNA)、全氟庚酸(PFHpA)和全氟辛酸(PFOA)为主,平均含量分别为0.105、0.073和0.069 ng·g-1;鸭蛋中共检出10种全氟化合物,以全氟辛烷磺酸(PFOS)和PFOA为主,平均含量分别为0.378ng·g-1和0.296 ng·g-1.鸡蛋和鸭蛋中均未检出全氟戊酸(PFPeA)、全氟十四酸(PFTA)、全氟丁烷磺酸(PFBS)和8:2饱和调聚酸(FOEA).鸭蛋中总PFCs约是鸡蛋的3.4倍.鸡蛋中PFNA和PFHpA之间(r=0.954)以及鸭蛋中全氟十一酸(PFUnDA)和全氟十三酸(PFTrDA)之间(r=0.915)均存在较强的正相关性.对人体健康风险评价结果显示,北京市市售鸡蛋和鸭蛋中PFOS和PFOA污染水平不会对北京市居民产生即时危害.     

低碳交通电动汽车碳减排潜力及其影响因素分析

交通运输是城市能源消耗和碳排放的重点行业,为通过节能减排实现低碳城市发展目标,传统汽油车向新能源汽车的转型是一项重要的举措,其中电动汽车因其节能减排的优势将在这次转型中发挥重要作用.在全面总结现有电动汽车节能减排研究成果的基础上,分析了影响电动汽车的减排因素,并应用燃料生命周期的理论,结合北京市的电动汽车推广计划,以纯电动汽车为例,采用改进的燃料碳排放模型,并设置6种情景分析了电动汽车的碳排放及其减排潜力,包括发电能源结构、车用燃料类型(单位燃料的CO2排放系数)、汽车类型(百公里能耗)、城市交通状况(时速)、煤电发电技术、电池类型(重量、能效)等因素对电动汽车减排潜力的影响.结果表明,改进后的模型能更科学测算燃料消耗碳排放;纯电动汽车具有明显的制约性碳减排潜力,在分析的6种影响因素中其波动幅度为57%～81.2%,其中,发电能源结构和煤电技术供电路线对电动汽车燃料生命周期碳减排空间起决定性作用,其减排空间分别可达78.1%及81.2%.最后从改善能源结构、提高煤电技术、推广节能技术、加快动力蓄电池研发、推广纯电动汽车等方面提出了推广电动汽车降低交通能耗和碳排放的优化措施,以期为低碳交通新能源汽车转型政策的制定提供科学依据和方法支撑.     

农药企业场地空气中挥发性有机物污染特征及健康风险

采用苏玛罐收集样品,气相色谱-质谱联用方法对河北省张家口市3个代表性农药企业场地内挥发性有机物(VOCs)进行监测分析,研究了VOCs的污染特征及健康风险.结果表明,在3个农药场地内均存在着比较严重的总挥发性有机物(TVOC)污染,各场地正己烷(6 161.90~6 910.00μg·m-3)、苯(126.00~179.30μg·m-3)、1,3-丁二烯(115.00~177.30μg·m-3)的含量远超过USEPA风险系统中对应的慢性吸入参考值(700、30、2μg·m-3),场地B二氯甲烷的含量(724.00μg·m-3)也超过对应的参考浓度(600μg·m-3).各场地VOCs经吸入途径的非致癌风险数量级为1.00E-04~1.00E+00,经皮肤暴露的非致癌风险数量级为1.00E-09~1.00E-05,其中正己烷(2.52E+00~2.83E+00)、二氯甲烷(2.08E+00~2.97E+00)的非致癌风险指数均超过了1,场地B中苯的非致癌风险指数(1.10E+00)也超过了1.各场地VOCs经吸入暴露的致癌风险数量级均在1.00E-08~1.00E-03之间,各化合物经皮肤暴露的致癌风险数量级在1.00E-13~1.00E-08之间,各场地中1,3-丁二烯的吸入致癌风险指数均超过了1.0E-04,属于高致癌风险污染物,而苯的吸入致癌风险也已经超过了国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的有毒有害物质个人年风险最大可接受水平(5.0E-05).皮肤暴露途径引起的健康风险与吸入暴露有相同的趋势,但风险值远小于吸入暴露的风险值,占总风险值的比例不足0.01%,说明该农药场地挥发性有机物引起人体健康风险的主要途径为吸入暴露.     

某铅蓄电池厂表土不同粒径中铅分布规律研究

以西南地区某铅蓄电池污染场地土壤为研究对象,对5个表层土壤(0～20 cm)7个粒径(极粗砂粒、粗砂粒、中砂粒、细沙粒、极细砂粒、粉粒和黏粒)中铅含量进行了分析测定,并研究了其与有机质的相关关系.结果表明,5个土壤样品受到了不同程度的铅污染,各粒径铅含量的变化呈现出两种变化趋势,污水处理车间排污口、生产车间A及生产车间B这3个样品铅含量随粒径的减小先降低后升高;包装车间及原生产车间A样品铅含量随粒径的减小而降低.铅含量随各粒径组分中有机质的含量的升高而增大,其相关系数为0.823 2.实验结果表明研究场地中,土壤有机质随着粒径的减小对铅富集的能力有所降低.土壤质地是影响铅含量分布、有机质含量以及之间关系的重要因素.