生物炭基材料活化过一硫酸盐降解有机污染物的研究进展

水体中难降解有机物对人体和生态环境存在潜在威胁,开发高效、环保和低成本的催化体系对修复此类废水具有重要意义.生物炭基材料-过硫酸盐高级氧化体系在污水处理领域有广阔的应用前景,为了进一步明确生物炭基材料活化PMS(过一硫酸盐)降解有机污染物的性能及微观机制,综述了生物炭、(非)金属元素掺杂生物炭和金属氧化物-生物炭复合材料3种典型生物炭基材料活化PMS降解有机污染物的催化活性及界面反应机制.结果表明:生物炭基材料表面催化位点(如含氧官能团、缺陷、持久性自由基、金属原子等)可通过自由基或非自由基方式促进PMS活化,进而促进SO₄-·(硫酸根自由基)、·OH(羟基自由基)和O₂-·(超氧自由基)等活性物种的产生,最终增加相应体系的催化活性;使用(非)金属元素掺杂或者负载金属(氧化物)能够显著改变生物炭电荷分布和活性位点,进而增加生物炭基材料的催化活性.但目前的研究仍存在一些不足,如多种活性位点在生物炭基材料活化PMS过程中的协同作用机制尚不明确,杂原子共掺杂生物炭或生物炭负载单原子催化剂在PMS体系中的催化活性及机制、自由基/非自由基方式的协同作用机制也兹待研究.此外,污染物自身结构特性对生物炭基材料催化活性的影响机制也有待进一步探讨.      

Fe(Ⅵ)/Na2SO3体系降解阿特拉津效能

利用高铁酸钾活化亚硫酸钠(Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系),探究其对阿特拉津(ATZ)的降解效能;鉴别了反应体系主要活性组分,并考察了Na₂SO₃投加量、反应溶液pH值和水质背景成分对ATZ降解效能的影响.结果表明:当Fe(VI)和Na₂SO₃的投加量分别为50和200μmol/L时,反应10s后Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系对ATZ的降解效能达到74.4%,单独Fe(VI)(50μmol/L)和单独Na₂SO₃(200μmol/L)对ATZ的去除率仅为10.2%和7.5%.探针化合物和溶解氧作用等实验证实体系中主要的活性基团为SO₄^·-.在pH=8,Fe(VI)投加量为50μmol/L时,随着Na₂SO₃投加量的增大,Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系对ATZ的去除效率先增大后减小,其中最佳Na₂SO₃投加量为150~200μmol/L.Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系在pH 7~10的范围内,均可以快速降解ATZ.在天然水体中,Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系也可以高效降解ATZ,但是水质背景成分会竞争消耗SO₄^·-,导致Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系对ATZ的降解效能降低.     

在线液液萃取-气相色谱-质谱法测定生活饮用水中卤代乙腈

优化建立了在线液液萃取-气相色谱-质谱法测定饮用水中7种卤代乙腈的方法。通过多功能在线进样装置,研究设计了在线液液萃取的技术流程,优化了液液萃取关键参数,并建立了气相色谱-质谱检测方法。该方法对氯乙腈、二氯乙腈、三氯乙腈、溴乙腈、二溴乙腈、溴氯乙腈和碘乙腈等7种卤代乙腈都有较好的检测灵敏度,方法检测限为0.1~0.8 μg/L,纯水中高浓度加标回收率为72.0%~91.4%,精密度为1.8%~3.9%。经技术对比和应用验证,该方法具有高效灵敏、简便快速等特点,样品检测无干扰,自动化程度高,适用于饮用水中卤代乙腈类消毒副产物的检测。     

济南市典型机动车的尾气颗粒物污染特征与影响因素研究

采用便携式仪器,借鉴双怠速尾气检测法,利用自行设计的尾气采样装置,选择济南市区道路上10辆不同类型的机动车,现场测量尾气颗粒物的质量浓度和数浓度.基于实验数据,分析了机动车尾气颗粒物污染特征,深入探索了影响尾气颗粒物浓度的主要因素,提出了相应的对策建议.结果表明:①怠速工况下机动车尾气中PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度、PM_(0.01～1)数浓度较低,平均分别为0.035～1.434和0.049～3.669 mg·m~(-3)、(0.95～21.69)×10~4 cm~(-3);高怠速工况下颗粒物质量浓度和数浓度较高, PM_(2.5)质量浓度为0.350～5.132 mg·m~(-3),最大值来自大型柴油货车8.394 mg·m~(-3); PM_(10)质量浓度高达1.708～7.862 mg·m~(-3),最大值来自大型柴油客车8.672 mg·m~(-3); PM_(0.01～1)数浓度为(6.78～40.68)×10~4 cm~(-3).②随着发动机转速和车型增大、排放标准降低,机动车尾气中颗粒物质量浓度和数浓度明显升高.与怠速工况相比,高怠速工况下的PM_(2.5)质量浓度升高3～44倍, PM_(0.01～1)数浓度升高2～33倍.与小型车相比,中、大型车的PM_(2.5)质量浓度升高约5倍, PM_(0.01～1)数浓度升高约2倍.使用92号汽油排放的颗粒物质量浓度与数浓度约为95号汽油车的2倍,柴油车排放的颗粒物浓度高于汽油车.国III标准的汽油车尾气颗粒物的质量浓度与数浓度约是国IV和国V标准的2～4倍.③提高机动车排放标准和燃油品质,减少在实际道路行驶中突然加速或启动等高怠速工况的瞬态变化,加强对中、大型车尤其是大型柴油车的监管,能够一定程度上减轻机动车尾气颗粒物污染.     

生活污水短程硝化脱氮工艺的快速启动及稳定性研究

以低碳氮比的生活污水为研究对象,采用SBR反应器,通过减少好氧阶段的搅拌时间快速启动短程硝化脱氮过程,对典型运行周期内氮去除规律进行研究,并从微生物角度进一步验证了短程硝化脱氮工艺的实现。结果表明:减少50%好氧搅拌时间后,亚硝酸盐积累率(NAR)由36.05%增加到54.06%,好氧阶段停止搅拌后,NAR被提高到90.17%,并且以此状态持续稳定运行;典型运行周期内SBR具有良好的NH₄+-N去除效果和较高的NAR,实测NH₄+-N去除率达89.46%,出水NAR达89.13%;实时荧光定量PCR技术(q-PCR)检测表明,经过140 d的种群优化,污泥中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)含量分别占总菌数的70.3%和2.1%,从分子生物学角度验证了短程硝化工艺的实现。     

铁基纤维素微球的制备及其活化过硫酸盐降解盐酸四环素

铁基催化剂具有优良的活化过硫酸盐的性能，且价廉易得，受到研究者的广泛关注，然而在现阶段研究铁基催化剂多为粉末材料，存在易团聚、回收困难等问题，制约其实际应用。以醋酸纤维素(CA)为载体，采用液滴微流控技术制备了一种具有较高催化活性的微球催化剂(CA-Fe微球)。采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、傅里叶红外变换光谱仪(FTIR)和比表面积分析仪(BET)对催化剂的形貌、结构和组成进行分析。以CA-Fe微球为催化剂活化过二硫酸盐(PS)降解盐酸四环素(TCH)废水，考察初始TCH浓度、CA-Fe微球投加量和PS投加量等操作条件对TCH去除效果的影响。结果表明：CA-Fe微球对PS具有良好的活化性能，CA-Fe/PS体系能够有效去除TCH。在TCH初始浓度为20 mg/L、PS浓度为2 mmol/L、CA-Fe微球投加量为4 g/L条件下，TCH去除率在85%左右。自由基捕获(EPR)和自由基猝灭实验结果揭示，CA-Fe微球/PS体系中存在的活性自由基为·OH和SO^-₄·,且SO^-₄·在TCH降解中...     

高分辨质谱技术在有机污染物降解产物鉴定中的应用进展

有机污染物在水处理过程中会发生降解反应,其降解产物的毒性可能会比母体化合物更大,因此开展有机污染物降解产物的检测、鉴定和毒性评估具有重要意义。针对水处理过程中有机污染物的组分转化及结构变化,归纳了轨道离子阱质谱和飞行时间质谱等几种高分辨质谱技术在有机污染物降解产物检测与鉴定中的技术特性和独特优势,总结了高分辨质谱技术对农药、塑化剂、抗生素、亚硝胺、微囊藻毒素五类新兴有机污染物检测的色谱质谱分析条件以及在水处理有机污染物降解产物鉴定中的应用成效,并展望了高分辨质谱技术在该领域未来的发展方向。     

基于Holt-Winters模型的济南泉域地下水资源保护研究

以济南名泉趵突泉历年的地下水位为研究对象,对2012年5月至2017年11月趵突泉地下水位波动规律进行分析,评价保泉形势,探索保泉供水的有效措施。通过模型的比选,最终确定利用HoltWinters指数平滑加法模型,从时间序列的角度分析预测趵突泉地下水位的变化趋势,并计算出了模型的拟合优度指标和拟合统计量。决定系数R2值为0.897,平稳的R2值为0.627,数值均较大且其余各项拟合优度指标均较好,说明模型的拟合效果整体精度较高。利用模型对2018年趵突泉的地下水位进行了预测并给出了预测值95%的置信区间,预测年平均水位为27.814 m,泉水位波动的峰值为28.291 m、谷值为27.329 m且谷值将出现于2018年的6月份,为近6年来的最低水位值,低于27.6 m的保泉红色警戒线,接近27.01 m的泉水停喷线。预测结果表明:2018年趵突泉将存在潜在停喷的危机,济南市的保泉任务依然严峻。为争取泉水持续喷涌,在此基础上提出了科学保泉建议和节水保泉措施,为济南市评判、预测、调整水系及地下水开采布局提供科学依据。     

华北典型超采区浅层地下水“三氮”时空变异及驱动因素分析

山东省临清市浅层地下水已成为当地水资源的重要组成部分,当地地下水超采严重,且极易受到生活、农业生产等活动的污染。本研究采用反距离权重法(IDW)对研究区地下水中“三氮”(硝态氮、亚硝态氮和氨氮)浓度进行空间插值分析,运用聚类分析法对“三氮”浓度的时空变异性特征进行分析,在分析研究区“三氮”污染现状的基础上,进一步探究其驱动因素。结果表明,研究区地下水氮污染以“NH₄⁺-N”为主,其质量浓度变化范围为0.239~2.304 mg/L,超标率100%。受降水量影响,呈现出“三氮”质量浓度在丰水期高于平水期的时间变异特征;受土地利用与地形的影响,呈现出“三氮”质量浓度在研究区中部地形低处的旱地与农村居民用地不同的空间变异特征。生活污染和人畜排泄物是研究区地下水“NH₄⁺-N”污染的主要来源,是研究区地下水氮污染控制的重要措施;土地利用类型、地下水埋深、pH、DO、Mn²⁺和Fe²⁺等均是影响研究区地下水中“三氮”迁移转化的要素,是地下水氮污染治理不可忽略的影响因素。研究结果对了解研究区地下水“三氮”污染状况与控制治理等具有重要的意义。