典型污染场地中滴滴涕浓度空间变异性研究

利用经典统计学和地统计学相结合的方法,以某滴滴涕(DDT)粉剂生产企业为例,对污染场地中表层和地下5m处土样DDT浓度的空间变异性进行了研究。结果表明:表层和地下5m处土样DDT浓度经过对数转化后均通过了柯尔莫哥洛夫-斯蜜诺夫检验(K-S检验),能够很好地服从正态分布;表层和地下5m处土样DDT浓度的半变异函数拟合符合高斯模型,决定系数分别为0.8973和0.9348,由空间自相关引起的空间变异性分别占系统总变异性的99.11%和83.12%;用克里格插值法制出的DDT浓度等值线图能直观地反映表层和地下5m处土样DDT浓度的空间分布特征,DDT浓度呈现以原粉生产车间为中心向四周扩散的趋势,地下5m处土样DDT浓度空间分布与表层基本一致。     

基于实测光谱的叶绿素a估测模型

为了有效地监测太湖湖区的富营养化程度,建立一种最佳的估测模型。对太湖水体进行了连续监测,获得了从2004年10月20～29日的实测光谱数据和水质数据。通过实测光谱反射率和叶绿素a浓度的相关分析,得到了叶绿素a反演的最佳波段,并通过比值法、反射峰位置法、峰谷距离法、峰高法和一阶微分法建立了基于实测光谱的叶绿素a浓度的估测模型。通过14个检验点,分别对5种模型进行了对比分析,结果发现,通过比值法建立的估测模型总体误差最小,估测精度最高,其695 nm附近反射峰与677 nm反射谷的比值与叶绿素a浓度之间具有良好的相关性,可决系数R²可达0.7433,可以作为整个湖区叶绿素a浓度的最佳估测模型。最后,应用该模型对该季节湖区的营养化程度做出了总体评价。     

高原地区铬渣污染场地污染特性研究

在我国高原地区某铬渣污染场地进行钻孔取样,分析场地工程地质特性,对场地铬的污染状况及空间分布特征进行研究。结果表明:场地地质结构较单一,地下水丰富,土质的渗透性强,渗透系数在1.78×10-3~0.243 cm/s之间;场地铬污染严重,总铬与六价铬的浓度最大值分别为22 485.6 mg/kg和7 495.2 mg/kg,地下水中六价铬的浓度最大值为107.2 mg/L;通过剖面铬浓度分析:铬在纵向上浓度分布受土壤质地的影响,均呈现表层4 m浓度较高,4 m以下浓度较低且变化较小的规律。由Kriging插值法绘的铬浓度分布等值线图可清晰看出场地表层土表现出向沟谷位置迁移趋势,地下水中残留的铬向地下水流场方向迁移。     

基于有机质光谱特征的土壤重金属Pb估算模型研究

为实现土壤重金属含量的高光谱快速监测,以石家庄地表水源保护区土壤样本为研究对象,基于土壤有机质(SOM)敏感波段对应的多种光谱变换指标,采用多元线性逐步回归和偏最小二乘回归方法,构建土壤重金属Pb含量的间接反演模型。结果表明:研究区土壤样本Pb平均值为19.729mg/kg,SOM与Pb含量的R达到0.740,两者存在一定的吸附赋存关系。SOM在土壤反射率中的敏感波段为798nm,各种光谱变换指标中土壤反射率倒数对数一阶微分(ATFD)与SOM含量的相关性最大,R达到-0.754。基于建模样本和验证样本分析,多光谱变换指标偏最小二乘回归(M-PLSR)模型优于单光谱变换指标多元线性逐步回归(U-MLSR)模型和多光谱变换指标多元线性逐步回归(M-MLSR)模型,建模样本和验证样本R~2分别为0.876和0.801。基于SOM光谱诊断特征建立M-PLSR模型来间接反演土壤重金属Pb含量是可行的,可为该地区土壤重金属Pb的快速监测提供参考。     

玉米叶片光谱弱差信息的重金属污染定性分析

不同重金属污染下的玉米叶片光谱响应存在细微差异。设计不同浓度的铜(Cu)和铅(Pb)污染实验,并测量不同浓度铜离子和铅离子胁迫下玉米叶片的光谱反射率、Cu含量、Pb含量及对应叶绿素含量。针对光谱弱差信息甄别的难点,结合光谱微分处理、光谱角、正切函数增强和波谱分段检测等构建一种甄别玉米叶片Cu、Pb胁迫的分段微分光谱角正切(segmentation derivative spectral angle tangent,SDSAT)模型。甄别玉米叶片不同生长程度的玉米叶片在Cu、Pb胁迫下的光谱响应差异,并通过区分玉米冠层Cu、Pb胁迫光谱的差异以验证该模型有效可行。实验结果表明,SDSAT模型甄别Cu、Pb胁迫玉米光谱主要差异在"紫光""红边"和"近峰B"波段区间,这些差异也是鉴别Cu、Pb污染的定性分析标志,并可以根据模型测度结果分析玉米的污染程度。     

土壤pH和Eh对重金属铬(Ⅵ)纵向迁移及转化的影响

土壤自身pH和Eh是重金属铬(Ⅵ)在土壤迁移转化中的重要影响因素。为了研究铬(Ⅵ)在土壤不同初始pH和Eh条件下的纵向迁移与转化,调节土壤pH和Eh,采用室内土柱连续降雨淋溶实验,制备5种不同性质的土样进行土柱淋溶实验,在不同时刻不同埋深处取土样,并溶解过滤取上清液测试铬浓度(原子分光亮度计法)。结果表明,酸性条件下的土壤吸附性较好,氧化条件下的土壤迁移性最强,还原条件下的土壤中被转化还原为铬(Ⅲ)的量最多。因此,可以通过调节土壤的pH和Eh来有效地控制铬的迁移和转化。一方面,调节土壤pH,增大pH值,减弱土壤吸附能力并加速淋滤出土壤中的铬(Ⅵ);另一方面,调节土壤Eh,降低Eh值,促使土壤中铬(Ⅵ)的还原,转化成毒性较小的铬(Ⅲ),减轻土壤铬污染,改善土质。     

室内重塑污染土样制备方法的研究

污染土体的工程特性已成为环境岩土工程领域的研究热点之一,如何制备重塑污染土样是决定实验结果是否能够真实反映污染土体实际情况的关键。介绍了3种重塑污染土样的室内实验方法,包括人工拌和-击实法、击实-浸泡法和固结-渗透淋滤法,并以Cu Cl2溶液为污染溶质进行实验,分析比较3种制样方法的优缺点及适用范围。人工拌和-击实法制备污染土样的速度最快,适用范围最广;击实-浸泡法适用于模拟污染液浓度已知的情况;固结-渗透淋滤法制备的污染土样最均匀,土样结构差异性较小,适用于研究污染土体的渗透问题以及涉及不同围压作用的情况。     

成都东郊稻田土中汞的分布特征研究

选取成都东郊唯一的火力发电厂周围的稻田土为研究对象,对稻田土中各种形态汞的分布特征进行了调查与研究,探讨稻田土中汞的分布规律,为分析和判断稻田土中汞的迁移和转化行为及该区汞污染土壤的修复提供重要依据。结果表明,处于火力发电厂烟尘排污口下风向的1#、2#、3#、4#采样点土样受到了严重的汞污染,呈现出高含汞特征,总汞平均质量浓度在9～41mg/kg,平均值为24.546mg/kg,远远超出《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级标准所规定的限值(0.5mg/kg),而处于排污口上风向的5#、6#、7#、8#土样没有受到明显的汞污染,大部分土样的总汞含量与成都市土壤汞平均含量接近;1#、2#、3#、4#土样中5种形态汞的垂直分布均呈现出随着土壤深度增加而减少的特征;1#、2#、3#、4#土样中的各形态汞平均百分比为有机结合态汞>硝酸溶汞>残渣态汞>铁锰氧化态汞>水溶和可交换态汞,土壤中含有的大部分汞化学性质比较稳定,难以被植物吸收利用,而易被植物吸收利用的水溶和可交换态汞虽然仅占极小一部分,但含量还是高于成都市土壤中水溶和可交换态汞的背景值。     

基于MODIS数据遥感反演呼伦湖水体总磷浓度及富营养化状态评价

水体中总磷的浓度是衡量水环境的重要指标之一,对于水质和富营养化评价的研究具有重要意义。利用遥感卫星反演TP浓度并进行湖泊富营养化评价可以对湖泊TP浓度分布及富营养化程度进行全面整体监测,对水体水质实时动态监测和富营养化、洪灾等应急处理有较大的实用价值。以呼伦湖为研究区域,分别用2012年8月5日和2013年7月2日13个取样点的实测TP浓度值并结合同一天MODIS影像,进行TP浓度的特征波段选择,建立了基于MODIS遥感影像的半经验回归模型并进行验证,然后,应用模型反演呼伦湖2013年5—10月水体TP浓度值并结合舒金华修正营养状态指数模型进行富营养化评价。结果表明,在呼伦湖流域应用MODIS数据500 m分辨率中的第6、7波段可以较好地模拟水体中的TP浓度,呼伦湖2013年5—10月TP浓度分布较均匀,水体呈富营养化水平,与日常观测和其他学者得到的结果一致。研究表明,模型具有一定的预测能力,利用MODIS影像可以较好地对湖泊水体TP浓度进行反演并评价富营养化水平。     

中和共沉淀—铁氧体法处理含镍、铬废水的实验研究

利用中和共沉淀—铁氧体法处理甘肃某稀有金属生产企业产生的含镍、铬废水,同时对该废水的处理工艺条件进行了实验研究。经测定,废水中Ni 2+质量浓度为50mg/L,Cr(Ⅲ)质量浓度为87mg/L。通过实验得到处理工艺的最佳条件:投料摩尔比(Fe2+/(Ni 2++Cr2O2-7))为9,pH=9,温度为70℃。出水中镍、铬均可达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中第一类污染物最高允许排放浓度的要求,为中和共沉淀—铁氧体法处理混合重金属废水的工艺条件研究提供了参考。     

原煤暗道通风除尘特征参数的数值模拟及优化

为了掌握输煤过程中原煤暗道粉尘运移扩散规律,确定最优排尘风速,进行通风除尘系统优化改造研究.以中煤平朔木瓜界选煤厂133暗道为研究背景,根据气固两相流理论,利用离散相模型对原煤暗道空间粉尘浓度进行了数值模拟,并与现场实际分布情况进行对比分析,模拟结果与实测数据基本一致.研究结果表明,暗道空间内皮带机尾及导料槽出口处粉尘浓度较大,并以给料机及机尾为中心径向逐步降低;最优排尘风速为2 m/s时,粉尘浓度下降幅度能达到97.2％,降尘效果显著,暗道空间内粉尘浓度保持在4 mg/m3以内.     

碳酸根型镁铝水滑石对铬酸根和磷酸根离子的吸附性能

为研究水滑石类材料对水体中铬酸根和磷酸根离子的同时吸附去除性能,采用共沉淀法合成碳酸根型镁铝水滑石(Mg-Al-CO3LDHs),利用傅立叶转换红外光谱、X射线晶体衍射、表面积、X光吸收近边结构等手段对合成材料进行表征,并研究Mg-Al-CO3LDHs在不同初始浓度、p H、吸附时间、阴离子干扰条件下同时去除铬酸根和磷酸根离子的性能。结果表明,Mg-Al-CO3LDHs对铬酸根和磷酸根离子最大吸附量分别为0.042 mmol/g和0.146 mmol/g。吸附动力学实验数据的拟合结果以Elovich为最佳。竞争实验表明,溶液中含有少量磷酸根离子即可抑制铬酸根离子的吸附,但铬酸根离子对磷酸根离子的吸附影响不大。X光吸收近边结构结果表明,铬与构造中心的铝产生键结而吸附。     

铬渣酸溶性六价铬浸出动力学研究

考察了铬渣中的六价铬的在硫酸中浸出行为,分别研究了温度、硫酸浓度和铬渣粒径对酸溶性六价铬浸出的影响.研究表明,酸溶性六价铬酸浸为化学反应过程,可用"颗粒不变缩核收缩芯模型"进行描述,通过尝试法,确定酸溶性六价铬浸出过程为内扩散控制类型,表观活化能为9.32 kJ/mol;在此基础上,经多元回归分析,得到了表观反应速率常数关于温度、硫酸浓度和铬渣粒径的经验表达式.     

粉煤灰复合氧化钙去除铬渣渗滤液中的总铬

粉煤灰虽然具有较大的比表面积,但单独做为处理剂处理含铬废水,效果并不理想,具有吸附容量小、溶解损失大、且有毒性浸出等特点。为了解决粉煤灰以上缺陷,提出氧化钙复合粉煤灰去除铬渣渗滤液中总铬的技术,研究表明,在室温25℃条件下,总铬初始浓度在0.30~80.00 mg/L范围内,选择粉煤灰与Ca O配比为1∶1时,以150 r/min转速充分振荡24 h,总铬去除率均能达到90%以上。通过空白对照实验研究表明,粉煤灰复合Ca O使用,对总铬的去除远优于单独使用粉煤灰或Ca O做为吸附剂的处理效果。利用SEM,XRD,红外光谱分析3种材料表征方法,对粉煤灰原料、Ca O-粉煤灰处理后残渣等进行分析,结果表明,在水介质条件下,粉煤灰与Ca O能生成晶体矿物。当溶液中有铬存在时,晶体矿物在形成的过程中能将铬裹入其结构中。通过浸出实验表明,此晶体矿物对铬具有很好的固定作用。     

改性酚醛泡沫脱除SO_2/NO_x影响因素模型

改性酚醛泡沫具有良好的吸附性能,可用于脱除气态污染物,需深入研究其脱除效率与各影响因素间关系。首次引入支持向量机建立改性酚醛泡沫吸附反应床模型,研究在不同温度、气质比、含氧量等影响因素下改性酚醛泡沫脱除二氧化硫、氮氧化物等气态污染物的脱除效果及最优反应条件。烟气模拟脱硫脱硝实验确定RBF-ε-SVM模型为反应器内最优污染物浓度分布预测模型,惩罚系数c=100,gamma因子g=0.1。基于最优模型的各影响因素实验表明:氧气含量在6%时改性酚醛泡沫脱硫脱硝效果最佳;随着质气比的增加脱除效果增强;反应温度在80℃内脱除SO_2和NO的效率随着烟气温度的升高而降低。该模型可用于改性酚醛泡沫吸附反应床的最优工况选择,反应器内浓度分布的在线监控,以及指导反应器的放大、中试。     

不同还原剂对某铬渣污染场地修复效果的实验研究

分别向某铬渣污染场地土样中投加7种还原剂(糖蜜、七水合硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠、多硫化钙、硫化亚铁及还原性铁粉),还原剂投加量均为3%(质量分数,下同),考察了不同养护时间(1、5、12、28d)下土样中Cr(Ⅵ)含量及其浸出液中Cr(Ⅵ)浓度,对比7种还原剂对Cr(Ⅵ)的稳定效果。实验结果表明,糖蜜和多硫化钙对Cr(Ⅵ)的稳定化效果最佳,养护时间为28d时,土样中Cr(Ⅵ)质量浓度从3 094.78mg/kg分别降至26.14、5.45mg/kg,土样浸出液Cr(Ⅵ)质量浓度从98.42mg/L分别降至0.09、0.07mg/L,土样中Cr(Ⅵ)还原率均在99%以上。糖蜜和多硫化钙对土样的处理成本分别为60、150元/t,糖蜜的处理成本相对较低,具有较好的工程应用前景。     

Box-Behnken响应曲面法优化耐盐复合菌剂的脱氮条件

确定耐盐复合菌剂的脱氮条件是提高脱氮率的关键,为了获得最佳脱氮条件,以耐盐复合菌剂为研究对象,脱氮率为评价指标,初始氨氮浓度、m(C)∶m(N)和投加量为考察因素,利用Box-Behnken响应曲面法优化耐盐复合菌剂的脱氮条件,同时通过Design-Expert 8.0.6数据处理软件得出相应的回归模型以及最优值。实验表明:最佳脱氮条件为初始氨氮浓度为121.15 mg·L-1、m(C)∶m(N)为15.10、投加量为5.27%,此条件下实际脱氮率为98.45%(预测值为99.31%)。响应曲面方差分析结果表明,回归模型适应性显著,在研究区域内拟合效果好,相关性好,实验误差较小,能够真实描述各影响因素与响应值(脱氮率)之间的真实关系。     

基于多元统计方法的土壤污染物分布特征研究

为掌握某炼油化工场土壤污染物分布特征,采集某炼油化工厂10个采样点的土壤样品,对其中的9种污染物(镉、铬、汞、砷、铅、镍、氰化物、石油类和挥发酚)进行测定,进而利用因子-聚类分析和对应分析等方法对结果进行分析。结果表明:(1)研究区内土壤中砷、镍、铬、汞和镉的分布形态以自然成因为主;石油类、挥发酚、氰化物和铅的分布主要受人类活动影响。(2)石油在储存和运输过程中由于跑、冒、滴、漏等方式直接渗入土壤是导致油罐区及输油管线附近土壤中石油类含量增加的主要原因;油罐区排水沟收集的冲洗废水或降水等也易造成周围土壤中石油类及挥发酚的富集;堆放的石油加工废弃物中的铅、镉及氰化物则通过淋滤的方式进入周边土壤。     

高比表面积活性炭的制备及对Cr(Ⅵ)吸附的研究

以椰树壳为原料,运用水蒸汽和二氧化碳复合物理活化法在4 h内制备了2 162.84 m2/g的高比表面积活性炭,其孔径分布范围为1.1~2.5 nm。应用此吸附剂考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和初始浓度对Cr(VI)离子吸附效果的影响,并讨论了固定吸附床中不同溶液流量对Cr(VI)去除效果的影响。结果表明:在温度为298 K、溶液pH为1.96、吸附剂用量为0.10 g、铬离子初始浓度为100 mg/L与接触时间为70 min的条件下,活性炭对铬离子具有较高的吸附容量,去除率高达99.32%;铬离子在吸附床中的穿透曲线具有陡峭的传质锋面,但随着铬离子溶液流量的增大脱除果率降低。     

100 MW锅炉NaOH颗粒生成的数值模拟

煤粉燃烧过程中矿物质的气化、成核、凝结等过程是炉膛中亚微米颗粒形成的主要途径。本文运用CFD软件针对某100 MW锅炉内NaOH颗粒形成进行了数值研究,计算得到了炉内的温度分布、氧浓度分布和亚微米颗粒数量浓度和质量浓度分布。结果显示,亚微米颗粒的生成数量与温度具有强烈的相关性,温度较高的区域亚微米颗粒数量浓度较大,温度较低的区域则较小;而在炉膛的高温区内,NaOH颗粒的质量浓度并不是最高,而是最低,同时随着炉膛高度的增加,NaOH颗粒的质量浓度逐渐增加。计算结果为今后数值研究燃煤过程中亚微米颗粒的形成与演化奠定基础,为研究温度等燃烧条件对亚微米颗粒形成的影响、抑制其排放等方面提供了一种有效研究手段。