武汉市秋季PM2.5中硫酸盐、硝酸盐理化特征及影响因素

为了解武汉市秋季PM_(2.5)中硫酸盐、硝酸盐理化特征,2016年9—11月利用热还原法在线连续监测分析系统对此进行了采样分析,并同步收集气象因子和离子色谱方法监测结果。结果表明,硫酸盐、硝酸盐的热还原分析方法与离子色谱法的相关系数分别为0.88、0.94;PM_(2.5)中硫酸盐、硝酸盐的水溶性部分占比达92.5%,难溶性部分为7.5%;空气质量为优、良和轻度污染时,硫酸盐、硝酸盐与PM_(2.5)的占比分别为45%、42%、45%;硫酸盐、硝酸盐在降水日和非降水日平均质量浓度分别为(19.6±18.5)μg/m~3和(31.0±9.1)μg/m~3;硝酸盐与硫酸盐的质量比为1.1,高于国内其他城市,与武汉市机动车保有量大幅增加有关。     

Ammonium nitrate thermal decomposition with additives

Runaway reactions present a potentially serious threat to the chemical process industry and the community; such reactions occur time and time again often with devastating consequences. The main objective of this research is to study the root causes associated with ammonium nitrate (AN) explosions during storage. The research focuses on AN fertilizers and studies the effects of different types of fertilizer compatible additives on AN thermal decomposition. Reactive Systems Screening Tool (RSST) has been used for reactivity evaluation and to better understand the mechanisms that result in explosion hazards. The results obtained from this tool have been reported in terms of parameters such as “onset” temperature, rate of temperature and pressure rise and maximum temperature. The runaway behavior of AN has been studied as a solid and solution in water. The effect of additives such as sodium sulfate (Na₂SO₄) and potassium chloride (KCl) has also been studied. Multiple tests have been conducted to determine the characteristics of AN decomposition accurately. The results show that the presence of sodium sulfate can increase the “onset” temperature of AN decomposition thus acting as AN thermal decomposition inhibitor, while potassium chloride tends to decrease the “onset” temperature thus acting as AN thermal decomposition promoter.     

稀土钇对蚯蚓的急性毒性及蚓体内蓄积研究

文章以蚯蚓为指示生物,分别采用滤纸接触法和自然土壤法研究了稀土元素钇对蚯蚓的急性毒性效应。结果表明,滤纸接触法测得钇对蚯蚓的半数致死浓度LC50为0.18 g/L;土壤法所测LC50值为1.08 g/kg。可见,稀土钇对蚯蚓具有毒性作用,但属低毒级,并且自然土壤法中蚯蚓的半数致死浓度要低于滤纸接触法中的结果。应用ICP-AES分别研究了2种实验方法中钇在蚯蚓体内的富集情况,发现硝酸钇浓度及染毒时间、蚯蚓的死亡率及速度和钇在蚯蚓体内的富集三者存在显著的相关性。     

厌氧氨氧化电子受体的研究

在无机条件下,以该课题组已经培养出来的厌氧氨氧化污泥作为接种污泥,分别以硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体来研究氨的氧化反应。从去除速率的角度来看,以NO2--N、NO3--N和SO42--S为电子受体的反应器,分别在运行的第24.5天、40天和31天时达到0.030 0 kg/(m.3d)NH4+-N去除速率,则氧化氨的能力由大到小依次是:亚硝酸盐>硫酸盐>硝酸盐;从标准吉布斯自由能变化来看,3种反应都是可以发生的;以亚硝酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗酸度的生物过程,而以硫酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗碱度的生物过程。     

金佛山地区地下水硝态氮污染时空变异性研究

根据1976～1977年、2004～2006年和2009年金佛山地区23处地下水排泄点水中硝态氮的质量浓度,采用地球化学、统计学与GIS相结合的方法确定了区内地下水中硝态氮的地球化学背景值,分析了硝态氮污染的时空变异特征.结果表明,区内地下水中硝态氮的地球化学背景值为0.72～2.00 mg.L-1,正异常下限为3.20 mg.L-1;2004～2006年和2009年金佛山自然保护区内地下水硝态氮平均质量浓度为：2.08、2.67、2.59和3.92 mg.L-1;保护区外为：39.08、25.46、17.99和13.73mg.L-1;平均超标率（标准规定NO 3--N≤10 mg.L-1）为：451.64%、478.61%、331.85%和145.67%;最高浓度为：157.58、118.04、63.82和46.18 mg.L-1;最大超标率为：1 475.81%、1 080.39%、538.20%和361.78%.插值分析结果显示,区内地下水中硝态氮高值中心随时间而变化,低值区沿金佛山自然保护区分布.当地合理的环境保护政策和产业结构调整,对环境保护工作起到了积极作用.     

阿替洛尔在硝酸根溶液中的光降解研究

以氙灯为模拟太阳光光源,研究了β阻滞剂阿替洛尔(ATL)在硝酸根溶液中的光解,探讨了硝酸根离子浓度、溶液pH值、碳酸氢根离子浓度和腐殖质浓度对ATL光解的影响.结果表明,ATL在不同浓度硝酸根溶液中的光解反应符合准一级动力学规律,增大硝酸根离子浓度促进了ATL的光降解率,当硝酸根离子浓度由0增至5 mmol.L-1时其速率常数由0.002 26min-1增至0.009 4 min-1;酸性或碱性溶液有利于ATL在硝酸根溶液中的光解,碳酸氢根离子浓度对光解无明显影响,而加入Suwannee富里酸(SRFA)对光解产生抑制作用.采用异丙醇作为羟基自由基分子探针检测到.OH存在于ATL光解过程中.采用SPE-LC-MS方法鉴定了ATL在硝酸根溶液中的主要光解产物,并提出了可能的光解途径.     

Thermal hazard and decomposition kinetics of 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium nitrate via TGA/DSC and FTIR

1-Butyl-2,3-dimethylimidazolium nitrate ([Bmmim][NO₃]), a kind of versatile and novel ionic liquids, is widely applied in the modern petrochemical industry. Nevertheless, its thermal hazard safety data at high temperature or thermal disturbance conditions are currently unavailable. Therefore, this study aimed to characterize the thermal risk of [Bmmim][NO₃] through auto-ignition temperature measurements, flash point analysis, thermal gravimetric analysis/differential scanning calorimetry (TGA/DSC), TGA-Fourier transform infrared spectroscopy (TGA-FTIR) and thermal decomposition kinetics analysis. Additionally, [Bmmim][NO₃] was examined using isothermal thermogravimetric analysis at different temperatures (220, 230, 240, 250, 260 and 270 °C). The experimental results show that the flash point of [Bmmim][NO₃] is 305.70 ± 9.30 °C and the auto-ignition temperature is 341.00 ± 21.60 °C with an ignition delay time of 8.6 s. In addition, using the nitrogen atmosphere TGA data to calculate the activation energy according to the Friedman, Kissinger and Flynn-Wall-Ozawa methods, roughly the same results were obtained. Finally, TGA-FTIR results show that [Bmmim][NO₃] produced acetylene, butane, butanol and carbon dioxide during the thermal decomposition process. This study could provide data support and some guidance for the thermal hazard assessment and safety control of [Bmmim][NO₃] during its use and storage.     

东湖沉积物中dNaR活性和硝酸盐还原菌的垂向分布

测定了武汉东湖污染负荷不同的3个点位(污染负荷为3号2号1号)柱状沉积物中异化性硝酸还原酶(dNaR)活性以及硝酸盐还原菌数量、TOC、TN、NO3--N的垂向变化,分析了dNaR活性与硝酸盐还原菌数量、TOC、TN、NO3--N的相关性.结果表明,不同点位沉积物中dNaR活性不同,污染负荷最高的3号点位dNaR活性最高,污染负荷最低的1号点活性最低.不同点位沉积物中dNaR活性在垂向分布上具有相似特征:0～15cm沉积物中活性较大,15cm以下随着深度的增加,酶活性迅速降低.硝酸盐还原菌数量在垂向分布上随着深度的增加而减小.dNaR活性与TOC、TN不具有相关性,而与NO3--N呈正相关(P0.05);dNaR活性与硝酸盐还原菌数量呈显著性相关(P0.01).     

N掺杂TiO_2光催化还原地下水中硝酸盐

以硫酸钛为前驱体,采用水热沉淀法制备TiO2光催化剂,采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)和光电子能谱仪(XPS)进行表征和分析,考察了硫酸钛浓度、焙烧温度对光催化还原水中硝酸盐活性的影响.结果表明,制备的催化剂为掺杂N的锐钛矿型TiO2.硫酸钛浓度为0.5mol.L-1、焙烧温度为400℃时制备的催化剂活性最佳,反应120min后,硝酸盐转化率为95.8%,中间产物NO--N浓度为0.17mg·mL-1,副产物NH+-N浓度为1.52mg·mL-1.     

纳米铁系材料与反硝化细菌复合去除地下水硝酸盐氮研究

采用不同液相还原法制备了纳米Fe、纳米Fe/Ni和油酸钠包覆型纳米Fe粒子,并将其与反硝化细菌复合应用于地下水中硝酸盐氮的去除研究中.分别考察了不同纳米铁系材料与反硝化细菌复合体系去除硝酸盐氮的反应速率及对脱氮产物生成的影响.同时,从核糖核酸(RNA)水平考察了不同纳米铁系材料对反硝化细菌的影响.结果表明,纳米Fe/Ni复合体系脱氮速率最快,6d内对硝酸盐氮的去除率可达到100%,最终产物主要为氨氮,占体系总氮的69%;而纳米Fe和油酸钠包覆型纳米Fe复合体系9d可将硝酸盐氮100%去除,氨氮的转化率分别为52%和16%.另外,从反应前后反硝化细菌总RNA浓度的变化情况看,纳米Fe/Ni复合体系、纳米Fe复合体系和油酸钠包覆型纳米Fe复合体系的反硝化细菌总RNA浓度分别降低了93%、40%和34%,可见3种纳米铁系材料对反硝化细菌毒性大小顺序为:纳米Fe/Ni纳米Fe油酸钠包覆型纳米Fe.