在氧化和还原氛围下脉冲电晕法降解二硫化碳废气

采用线-筒式脉冲电晕反应器对二硫化碳(CS2)模拟废气的去除效果进行了实验研究.实验以氩气为载气,考察了氧气和氢气对CS2去除效果的影响.结果表明CS2的去除率随脉冲电压升高而增大;氧气能够促进CS2的氧化分解,CS2去除率可达97%;有氧气存在时,CS2的最终氧化分解产物为CO、CO2、COS和SO2;当添加氢气时,反应产物主要为H2S和CH4.当反应器内筒表面加Ca(OH)2吸收剂时,CS2去除率有小幅度提高,同时气体产物中未检测到SO2和H2S,表明CS2的分解产物SO2和H2S气体被反应器中的Ca(OH)2吸收.实验还发现水汽的存在不利于CS2的氧化分解     

小麦田中有机硫气体的释放

采用密闭箱法对不同施肥条件下小麦田中羰基硫(COS)、二硫化碳(CS₂)和二甲基硫(DMS)的释放情况进行了监测.结果表明,小麦生长过程对COS、CS₂和DMS释放影响显著,小麦对COS有明显吸收作用,DMS和CS₂是麦田中释放的主要含硫气体.COS和CS₂释放速率昼夜变化明显.仅施用有机肥的麦田,硫释放总量高于其它田块.不同施肥条件的田块,硫释放总量范围在-1.40～0.79mg·ml^-2之间.     

基于Landsat-8的城市湖泊水体总悬浮物吸收系数的遥感反演——以杭州西湖为例

近年来城市湖泊水质受到广泛关注.总悬浮物(total suspended matter,TSM)是水质和水环境评价的重要参数之一,其直接决定着水下光场分布,进而影响水体的初级生产力.本研究基于在杭州西湖的各湖区收集的遥感反射率(R_(rs),sr~(-1))数据和总悬浮物的吸收系数(a_p(440),m~(-1))进行高光谱建模,比较不同经验函数形式和不同模型输入的效果,得到高光谱下的最佳函数是指数函数,最佳模型输入是B1/B2或(B1-B2)/(B1+B2).其中,当模型输入为B1/B2和(B1-B2)/(B1+B2)时,模型R~20.6,波段B1和B2范围分别是580～690 nm和515～535 nm,及700～720 nm和515～615 nm.参照最佳波段范围和Landsat-8的波段设置,选定Landsat-8红色和绿色波段反演模型.并根据卫星数据验证结果,选定最优模型a_p(440)=51.17e~(-7.75x),x=(OLI3-OLI4)/(OLI3+OLI4),在3幅Landsat-8图像上应用模型,观察西湖TSM的变化.研究结果发现人类活动可能对西湖的TSM有很大的影响,并且我们的研究和结果有望为未来城市湖泊水质管理提供方法、数据和指导.     

放射示踪法研究O2存在时14CS2与OH的光化学反应

用放射示踪法研究~(14)CS_2和OH的光化学反应,指出氧对反应有促进作用,在反应体系中(~(14)CS_2-H_2O_2-C_3H_8-N_2-O_2)主要产物为O~(14)CS,~(14)CO及少量~(14)CO_2。O~(14)CS和~(14)CO有相似的动力学曲线,~(14)CO_2则是另一种情况。总反应速率常数随氧压增加而增大,在氧压为33330Pa时,~(14)CS_2消失的总速率常数可高达3.4×10~(-12)cm~3mol~(-1)S~(-1)。在实验中观察到~(14)CS_2能在室温下转变为~(14)CO_2的现象。讨论了光化学反应的历程。     

Infrared absorption spectra and integrated band intensities for gaseous methanesulphonic acid (MSA)

A quantitative analysis of the infrared spectrum of gaseous methanesulphonic acid (MSA, CH₃SO₃H) has been performed in the region of 4100-700 cm⁻¹ using in situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The influence of the temperature and the partial pressure of the diluent gas (N₂) on the measured infrared absorption coefficients and the integrated band intensities was investigated. This study represents the first report of infrared absorption coefficients and integrated band intensities for gaseous MSA.     

Photochemical production of carbonyl sulfide, carbon disulfide and dimethyl sulfide in a lake water

Photochemical production of carbonyl sulfide(COS),carbon disulfide(CS_2) and dimethyl sulfide(DMS) was intensively studied in the water from the Aohai Lake of Beijing city.The lake water was found to be highly supersaturated with COS,CS_2 and DMS,with their initial concentrations of 0.91 ± 0.073 nmol/L,0.55 ± 0.071 nmol/L and 0.37 ± 0.062 nmol/L,respectively.The evident photochemical production of COS and CS_2 in the lake water under irradiation of 365 nm and 302 nm indicated that photochemical production of them might be the reason for their supersaturation.The similar dependence of wavelength and oxygen for photochemical production of COS,CS_2 and DMS implied that they might be from the same precursors.The water cage effect was found to favor COS production but inhibit CS_2and DMS formation,indicating that COS photochemical production was mainly from direct degradation of the precursors and the formation of CS_2 and DMS needed intermediates via combination of carbon-centered radicals and sulfur-centered radicals.The above assumptions were further confirmed by simulation experiments with addition of carbonyls and amino acids(cysteine and methionine),and the photochemical formation mechanisms for COS,CS_2 and DMS in water were derived from the investigations.     

氨对甲苯二次有机气溶胶形成和化学组分的影响研究

氨(NH_3)是大气中常见的主要碱性污染气体,能够影响二次有机气溶胶(SOA)的形成和化学组分.本文利用自制的烟雾腔系统开展了NH_3对甲苯SOA形成和化学组分的影响研究,先后采用扫描移动粒径谱仪(SMPS)、气溶胶激光飞行时间质谱仪(ALTOFMS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)和荧光光谱仪(MF)测量反应产生的SOA粒子的物理化学性质.结果显示,在光照60 min的时间范围内,有NH_3条件下形成的SOA质量浓度和中心粒径相比于无NH_3条件下分别增加了50%和25%,这说明NH_3能够显著促进甲苯SOA的形成.与无NH_3条件下相比,NH_3存在时甲苯SOA化学组分的紫外可见吸收光谱在270 nm处有明显的吸收峰;红外吸收光谱出现了CN、C—N、N—H键的吸收峰;激光解吸附质谱图中含有m/z=67(C_3H_3N_2~+)、m/z=41(C_2H_2N~+)和m/z=28(CH2N+)碎片峰.这些谱图信息综合表明是NH_3和甲苯SOA中的二醛组分反应形成了咪唑类新产物.这为研究人为源SOA的形成机制提供了实验依据.     

铅锌硫化矿浮选废水及尾矿库外排水中VOSCs的组成特征及其来源解析

利用臭氧氧化技术对铅锌硫化矿浮选过程各单元作业废水及尾矿库外排水进行处理,根据硫酸根离子浓度增量计算废水中低价态硫(价态小于+6)浓度.采用吹扫捕集-气相色谱质谱联用仪(PTC-GC/MS)检测浮选药剂(丁基二硫代碳酸钠(n-BX)、二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)、腐殖酸钠(SH)、松醇油)水溶液的自然降解产物、尾矿库进水及外排水中的挥发性有机硫化物(VOSCs).结果表明,尾矿库主要进水水源中低价态硫浓度为112 mg·L-1,其中,二硫化碳(CS2)在检测组分中所占相对比例为35.60%,是主要的VOSCs物质.各单元作业中浮选作业工段加入大量浮选药剂,浮选药剂水溶液自然降解产物中均检出CS2,而用药量最大的n-BX(C5H9Na OS2)自然降解产物中CS2相对比例最高(80.33%),因此,n-BX是浮选废水中VOSCs主要药剂来源.尾矿库外排水中低价态硫浓度为22 mg·L-1,其中,VOSCs物质主要有3,6-二甲基-1,2,4,5-四硫环己烷(C2H4S4)、N-巯基-甲酰胺(CH2SNO)和2-甲基-3-噻唑啉(C4H7NS),尾矿库外排水中C2H4S4所占相对比例为22.59%,是主要VOSCs物质.尾矿库水体中微生物通过消耗CS2生成C2H4S4进行新陈代谢.本研究结果可为铅锌硫化矿浮选工艺改进和安全排放提供参考.     

高分子重金属絮凝剂CSAX的制备及性能

以玉米淀粉为基体,环氧氯丙烷为交联剂,硝酸铈铵为引发剂,丙烯酰胺为单体,cs2和NaOH为磺化荆.合成了交联淀粉.聚丙烯酰胺-磺原酸酯(CSAX)高分子絮凝剂.用FTIR光谱和元素分析法对合成产物CSAX进行了表征.讨论了环氧氯丙烷的用量、硝酸铈铵的剂量、NaOH和CS2的重量百分比等合成条件对产品性能的影响.结果表明,100g淀粉中环氧氯丙烷的剂量为8mL,硝酸铈铵的用量为6.67×10-4mol·L-1,交联淀粉:NaOH:CS2的质量百分比为2:6:2.4时,获得的絮凝剂CSAX产品具有优良的性能.对同一产品不同储存环境的研究表明.低温避光储存较好.对CSAX絮凝含铜废水形成的污泥做扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱仪(EDS)分析,发现其外部形态和组成成分都发生了很大变化.而CSAX处理实际废水的实验表明,当CSAX的投加剂量为100mol·L-1时. Cu2 、Ni2 的去除率分别达99.1%和82.3%,浊度的去除达96.6%.     

碱活化过一硫酸盐降解水中环丙沙星

采用碱活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)对环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)的去除进行了系统地研究.结果表明,碱活化PMS体系能够高效地去除CIP.通过自由基捕获实验确定了单线态氧(~1O_2)和超氧自由基(O_2~-·)是反应体系中的主要活性物种.NaOH浓度、PMS浓度、反应温度和共存阴离子等对CIP在碱活化PMS体系中的去除均有一定影响.随着NaOH和PMS浓度的增加,CIP的降解均呈现出先增加后降低的趋势.提高反应温度能够加大CIP的反应速率,经过阿伦尼乌斯方程拟合得到的反应活化能为5.09 k J·mol~(-1).不同的阴离子对CIP的去除呈现不同的影响:Cl~-、SO_4~(2-)和NO_3~-对CIP的降解没有呈现明显的作用,H_2PO_4~(2-)能够有效地抑制环丙沙星的去除,而CO_3~(2-)极大地促进了反应进程.通过UPLC-MS/MS可检测到10种降解产物,CIP分子结构中的哌嗪环易于受到活性物种的攻击.     

大气氮沉降向典型红壤区农田生态系统定量输入研究

在2005年,通过对中国科学院红壤生态实验站(江西鹰潭)内农田小气候要素和湍流的观测及大气和雨水中氮化物的分析,借助大叶阻力相似模型,研究了大气氮素(N)通过干、湿沉降输入研究地农田生态系统的N通量.结果表明,全年通过大气沉降向该农田生态系统输入N 132.6 kg.hm-2,其中干沉降输入N 82.63 kg.hm-2,占大气总输入N的67.94%.干沉降过程中,气体中以NH3-N沉降为主,占气态N沉降的43.02%~89.89%(均值为71.05%);颗粒中以NO3--N为主,占颗粒态N的33.67%~94.54%(均值为61.01%).每月通过湿沉降(雨水)输入N 0.50~8.45 kg.hm-2,以7月和11月较高.     

Distribution and spectral characteristics of chromophoric dissolved organic matter in a coastal bay in northern China

The absorption spectra of chromophoric dissolved organic matter(CDOM),along with general physical,chemical and biological variables,were determined in the Bohai Bay,China,in the springs of 2011 and 2012. The absorption coefficient of CDOM at 350 nm(a350) in surface water ranged from 1.00 to 1.83 m-1(mean: 1.35 m-1) in May 2011 and from 0.78 to 1.92 m-1(mean:1.19 m-1) in April 2012. Little surface-bottom difference was observed due to strong vertical mixing. The a350 was weakly anti-correlated to salinity but positively correlated to chlorophyll a(Chl-a) concentration. A shoulder over 260–290 nm,suggestive of biogenic molecules,superimposed the overall pattern of exponentially decreasing CDOM absorption with wavelength. The wavelength distribution of the absorption spectral slope manifested a pronounced peak at ca. 300 nm characteristic of algal-derived CDOM. All a250/a365 ratios exceeded 6,corresponding to CDOM molecular weights(Mw) of less than 1 kDa. Spectroscopically,CDOM in the Bohai Bay differed substantively from that in the Haihe River,the bay's dominant source of land runoff; photobleaching of the riverine CDOM enlarged the difference.Results point to marine biological production being the principal source of CDOM in the Bohai Bay during the sampling seasons. Relatively low runoff,fast dilution,and selective photodegradation are postulated to be among the overarching elements responsible for the lack of terrigenous CDOM signature in the bay water.     

土壤溶解性有机质荧光特征及其与铜的络合能力

选取4种不同类型土壤和腐熟鸡粪,透析提取溶解性有机质(DOM),通过凝胶色谱、三维荧光光谱测定并分析了DOM的相对分子质量(M_r)分布、化学结构特征及其与铜的结合能力.结果表明,鸡粪DOM相对分子质量积分面积远高于其他样品,表现出其具有较高的有机物含量,泥炭土次之.暗棕壤、褐土和黑土较低,仅为鸡粪积分面积的4.5%~5%.鸡粪在中分子量段积分面积约占总物质的34.1%,低分子量段和高分子量段分别约占41.7%和24.2%.荧光光谱分析表明,各样品均出现类蛋白荧光峰(E_x/E_m=240~270/300~350 nm),在中、高分子量段(M_r500)暗棕壤存在的荧光峰消失.泥炭土出现了较为独特的可见光区类富里酸荧光峰(E_x/E_m=325/420 nm),该荧光峰和黑土的荧光峰在中、高分子量段(M_r500)都产生了红移现象.鸡粪分别出现了和黑土类似的紫外区类富里酸荧光峰,以及和泥炭土类似的可见光区类富里酸荧光峰,以及一类独特的类蛋白荧光峰(E_x/E_m=280/350 nm),但这种类蛋白荧光峰在中分子量段(500M_r12 000)消失.分析表明泥炭土与Cu的络合常数(lg K)为4.13,其他3种土壤与Cu的络合常数较小且差别不大,集中在2.10~3.10之间.鸡粪与Cu的结合能力最大,络合常数达到6.66.     

N-TiO2/PSF中空纤维复合膜光催化烟气脱硝研究

采用溶胶-凝胶法以聚砜(PSF)中空纤维膜为载体制备了N-Ti O2/PSF中空纤维复合膜催化剂,考察其光催化烟气脱硝性能.紫外光催化的NO去除效率可达63%,去除负荷可达213.6 g·m-3·h-1.采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、X-射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了N-Ti O2/PSF中空纤维复合膜催化剂.UV-Vis光谱分析表明,掺杂N改性的Ti O2复合膜光催化层在紫外和可见光波段的吸收性能都有极大的改善.XPS证明了O—Ti—N键能的存在.N-Ti O2/PSF中空纤维膜光催化处理NO的作用机制为NO气体通过中空纤维膜传质到NTi O2催化膜,光催化产生羟基自由基和超氧负离子,NO气体被羟基自由基和超氧负离子氧化成易处理的NO2和HNO3.     

Ti0.7W0.3O2@BiVO4 p-n复合异质结构界面光催化剂的制备及其可见光催化降解苯酚机理的研究

设计并制备了新型Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面光催化剂应用于可见光条件下降解模拟含苯酚污染物的废水.采用粉末X射线衍射(PXRD)、扫描电镜(SEM)、固体粉末紫外漫反射(DRS)及X射线光电子能谱(XPS)等技术表征了Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面的性状.结果显示BiVO₄纳米粒子均匀地分布在Ti_0.7W_0.3O₂纳米颗粒周围并构筑了稳定的p-n复合异质结构界面.Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面光催化剂具有更宽的可见光响应范围和更低的能带宽度.纯BiVO₄和Ti_0.7W_0.3O₂     

改性海绵铁深度除磷及其再生磷回收方法

为了从污染水体中去除磷并有效回收磷资源,本文研究了海绵铁改性前后吸附除磷特性,并构建海绵铁除磷渗滤床,考察了其连续流除磷特性及再生活化方法,并探究再生废液中磷回收生成鸟粪石的工艺条件.结果表明:硫酸改性后的海绵铁对磷的最大理论吸附容量从改性前4.17 mg·g~(-1)提升至18.18 mg·g~(-1).吸附饱和的改性海绵铁,采用1 mol·L~(-1)氢氧化钠解吸和6%硫酸再活化后,能够达到98%的活化率.海绵铁除磷渗滤床在长达约200 d的连续流运行实验中表现出良好的除磷能力,在进水TP=10 mg·L~(-1),HRT=1 h条件下,磷综合去除率达30%～89%,累积单位容积磷吸附量达到6.95 kg·m~(-3).海绵铁碱再生后的废液可以用于回收鸟粪石,其最佳生成条件为:pH=10,n(Mg~(2+))∶n(PO_4~(3-))∶n(NH~+_4)=1.3∶1∶1.1.在最优条件下,磷回收率可以达到97.8%.本研究提供的方法对于污染水体中磷营养元素的去除及回收利用具有理论与实践意义.     

南京市夏季大气气溶胶新粒子生成事件分析

研究了南京市夏季大气气溶胶数浓度的基本特征和气溶胶新粒子生成事件的形成条件及其影响因子.应用宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)和双光路差分吸收光谱仪(DOAS)对南京市2010年7月大气气溶胶数浓度谱分布和污染气体(O3、SO2和NO2)进行了观测,并结合气象要素观测数据和后向轨迹模式模拟,探讨了南京市夏季大气气溶胶新粒子生成的条件及其影响因子.结果表明,南京市夏季10～500nm气溶胶平均数浓度为1.7×104cm-3,与北美和欧洲的一些典型城市观测值相近;10～25 nm气溶胶粒子数浓度占总数浓度的比例为25%.观测期间共出现6次新粒子生成事件,通过分析发现比较稳定的风速风向、较强的太阳辐射有利于南京夏季新粒子的形成.南京夏季新粒子生成事件的相对湿度条件在50%～70%,通过后向轨迹模式模拟的结果发现偏东风或偏南风带来的海洋性洁净气团有利于新粒子的生成.南京夏季新粒子生成事件发生时,10～25 nm气溶胶数浓度与SO2的浓度呈正相关,与O3的浓度呈负相关,而与NO2的浓度相关性较差.     

冬小麦田O3气孔与非气孔沉降及风险评估

为了深入了解农田生态系统的O_3干沉降过程,并基于O_3通量(尤其是气孔O_3累积通量)指标进行风险评估,利用涡度相关系统对冬小麦田的O_3干沉降过程进行了连续动态观测,初步分析O_3浓度和总O_3通量的变化过程,着重探析气孔O_3沉降和非气孔O_3沉降的变化特征及其与主要气象因子的关系,并基于剂量指标(AOT40)和通量指标(DF_s06)分别推算出冬小麦的产量损失率.结果表明,观测期间(自2016年3月16日至5月30日)日平均O_3浓度(cO_3)为32.9 n L·L-1;白天(08:00~18:00)和夜间平均总O_3通量(F_(O3))分别为-7.6 nmol·(m~2·s)~(-1)和-3.1 nmol·(m~2·s)~(-1),日均F_(O3)为-5.1nmol·(m~2·s)~(-1).逐日平均气孔O_3通量(F_s)的变化范围为0~-5.1 nmol·(m~2·s)~(-1),日均F_s为-1.43 nmol·(m~2·s)~(-1).逐日平均非气孔O_3通量(F_(ns))的变化范围为-1.43~-10.31 nmol·(m~2·s)~(-1),日均F_(ns)为-3.66 nmol·(m~2·s)~(-1).较强的太阳辐射(SR)、较高的温度(T)和适度湿润的条件有利于冬小麦气孔沉降;较强的SR、适度的T和湿润条件是有利于冬小麦非气孔沉降.在整个观测期间,总O_3累积吸收通量(DF_(O3))、气孔O_3累积吸收通量(DF_s)和非气孔O_3累积吸收通量(DF_(ns))分别为31.58、9.99和21.59 mmol·m~(-2),总DF_s和总DF_(ns)分别占总DF_(O3)的32%和68%.通过剂量指标AOT40和通量指标DF_s06响应方程计算出的冬小麦产量损失率分别为11.58%~20.37%和20%~23.56%.     

Al nanoparticles: Impact of media and current on the arc fabrication

To optimize the arc fabrication of aluminum nanoparticles (Al Nps), six diverse media were probed including ethylene glycol (EG), distilled water, liquid nitrogen, gaseous nitrogen, sunflower oil, and tap water (all free of any surfactant or stabilizer). These were investigated at three different currents: 50, 100 and 150 A/cm². EG at 50 A/cm² provides the best recipe for the arc fabrication, giving the relatively purest, most dispersed and the smallest size Al Nps (26.6 nm), with the highest yield (91.5 %). Regardless of the medium used, the SEM analyses show that the size increases of Al Nps are directly proportional to the current density employed. The observed sizes for Al Nps in EG (at three different currents/A cm^{- 2}) are 26.6 nm (50), 64.9 nm (100), and 72.5 nm (150). Also, regardless of the current employed, the SEM analyses show different Al Nps size distributions, depending on the medium nature. The XRD extracted average sizes of the arc fabricated Al Nps show reasonable linear correlations with their corresponding elemental weight% or atomic%, acquired through energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). High quantities of separable industrially significant nanoAl oxides (γ-Al₂O₃, Al(OH)₃) are fabricated along with Al Nps in tap water. In EG medium, TGA revealed only ～7% weight loss, indicating thermal stability of the fabricated Al Nps.     

三峡库区典型河流水-气界面CO2通量日变化观测及其影响因素分析

为研究河流水-气界面CO_2通量的季节和日变化特征;于2016年7月15～17日以及2017年11月4～6日对三峡库区嘉陵江支流竹溪河进行定点定时采集表层水样,并同步监测关键环境因子,采用亨利定律结合薄边界层模型计算其水-气界面CO_2通量F(CO_2).结果表明,竹溪河表层水CO_2分压p(CO_2)及界面CO_2脱气通量呈现出显著的日间和季节变化,以及明显的日内变化特征:在上午09:00前后达到释放高峰,随后波动下降;水-气界面CO_2通量日间均值分别为(100. 9±31. 6)、(78. 6±12. 1)、(83. 9±29. 7)、(137. 5±42. 1)、(147. 6±34. 0)、(132. 4±21. 7) mmol·(m~2·d)~(-1);并表现出夏季表层水体CO_2释放通量明显低于秋季,其均值分别为(87. 8±27. 5) mmol·(m~2·d)~(-1)和(139. 2±34. 0) mmol·(m~2·d)~(-1);总体表现出大气CO_2源的特征.竹溪河p(CO_2)和F(CO_2)受到诸多环境因子的影响,相关分析表明,pH、碱度、水温和气温是主要环境影响因子,CO_2释放通量可以用pH和碱度预测.