硅藻土基纳米TiO2降解甲醛的实验研究

对比研究了硅藻土和硅藻土基纳米二氧化钛光催化剂对甲醛的吸附降解特点.通过改变反应器内甲醛的初始浓度、反应温度、光照强度和相对湿度,研究了涂覆量为62.5 g·m^-2的硅藻土基纳米TiO₂光催化剂对甲醛气体的降解效果.研究结果表明,硅藻土只对甲醛有一定的吸附作用,而硅藻土基纳米TiO₂对甲醛具有持续的吸附和降解作用.反应器内甲醛初始浓度越高,降解时间越长;初始浓度为6.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛气体,经过150 h降解率才能达到99%以上,而初始浓度为2.0×10^-3 mg·L^-1和4.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛气体分别在14 h和32 h内就可以达到相同的降解率.反应温度越高,硅藻土基纳米TiO₂降解甲醛所需要时间越短;15 ℃时将初始浓度为2.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛完全降解需要50 h,而45 ℃时仅需12 h.光照是硅藻土基纳米TiO₂降解甲醛的直接动力,光照强度为0时,甲醛几乎不能被降解,只被硅藻土基纳米TiO₂光催化剂吸附;在8100 lx的照度下,浓度为2.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛在14 h内能被完全降解.环境相对湿度越大,该催化剂对甲醛的降解越彻底;相对湿度50%时, 硅藻土基纳米TiO₂光催化剂14 h内能将2.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛降解到3.72×10^-5 mg·L^-1,在相对湿度80%时,甲醛能被降解到1.0×10^-5 mg·L^-1.     

曝气-电解生态浮床的净化效果与机理分析

为强化生态浮床对重污染河道水体的净化能力,采用曝气-电解生态浮床联合技术增强生态浮床的净化功能.试验考察了电流密度、曝气量和处理时间对模拟的高氮磷重污染水体的净化潜力,分析了电解反应对填料细菌群落结构组成和浮床水生植物黄菖蒲（Iris pseudacorus）生长的影响.结果表明：在进水NH₃-N浓度为10 mg·L^-1,PO₄^3--P浓度为0.8 mg·L^-1,电流密度为0.74 mA·cm^-2,水力停留时间为3 d的条件下,相比于电解生态浮床和传统的生态浮床,曝气-电解生态浮床有利于水体中NH₃-N的去除（p<0.001）,其NH₃-N浓度下降至（0.92±0.24）mg·L^-1,而电解生态浮床处理的水体NH₃-N浓度为（6.85±0.17）mg·L^-1,传统生态浮床处理水体中NH₃-N浓度高达（8.09±0.40）mg·L^-1,曝气促进了水体中NH₃-N向NO₂^--N和NO₃^--N的转化.电解有利于水体中PO₄^3--P的去除,电解生态浮床处理水体中的PO₄^3--P浓度下降至（0.43±0.02）mg·L^-1,曝气-电解生态浮床处理的水体中PO₄^3--P下降至（0.46±0.02）mg·L^-1,可见,电解促进了PO₄^3--P的去除.从对I.pseudacorus生理生化指标变化分析可知,曝气有利于减弱电解反应对I.pseudacorus的损伤;对基质生物膜的16S rDNA分析可知,电解反应增加了浮床基质中自养反硝化微生物数量.因此,曝气-电解生态浮床是一种有效的净化重污染水体的方法.     

磁性生物炭负载α-MnO2活化过一硫酸盐降解2,2',4,4'-四溴联苯醚

环境中的多溴联苯醚（PBDEs）对人类健康和生态环境存在潜在危害,开发高效、经济和环保的高级氧化体系对其进行有效降解具有重要意义.利用水热法合成的磁性生物炭负载二氧化锰复合材料（α-MnO₂/MWB）作为催化剂,有效活化过一硫酸盐（PMS）降解2,2'',4,4''-四溴联苯醚（BDE-47）,通过SEM、XRD、FT-IR和BET等手段对材料进行表征分析,同时探究了材料对PMS的催化活化能力.结果表明,α-MnO₂/MWB具有最佳的催化性能,在α-MnO₂/MWB负载质量比为1：2、催化剂投加量为0.05 g·L^-1、PMS浓度为5 mmol·L^-1的条件下,对1 mg·L^-1 BDE-47的降解率达到94%.溶液初始pH对体系的影响较小,氯离子（Cl^-）和腐殖酸（HA）对BDE-47的降解有抑制作用,随其浓度升高抑制作用增强,硝酸根离子（NO₃^-）和碳酸氢根离子（HCO₃^-）对降解几乎无影响.通过自由基淬灭实验证明SO₄^-·和·OH是该体系降解BDE-47的两种关键自由基,其中SO₄^-·占主导地位.反应前后材料的XPS表征分析表明,Mn和Fe元素的价态转化是活化PMS的主要原因.α-MnO₂/MWB经重复利用4次,仍保持着高效的催化性能.     

高效降解1,4-二烷的固态菌剂制备及其性能研究

1,4-二烷污染的生物修复效果很大程度上取决于其降解菌的活性和数量.本研究在前期获得1,4-二烷高效降解菌Xanthobacter flavus DT8的基础上,研究了该菌的扩大培养方法,并制备了易于贮藏和运输的固态菌剂,考察了菌剂的性能.实验结果表明,菌株X. flavus DT8可在富营养培养基中培养,较优的培养基配方为：Na₂HPO₄·12H₂O 1.0 g·L^-1,NH₄Cl 1.0 g·L^-1,MgSO₄·7H₂O 0.2 g·L^-1,酵母粉5.0 g·L^-1,蛋白胨1.0 g·L^-1,丙酮酸钠1.0 g·L^-1,pH 7.0~7.2.X. flavus DT8经发酵罐中扩大培养后,以草炭、硅藻土为载体,经进一步固态发酵制备了固态菌剂,微生物含量为2.17×10¹¹ CFU·g^-1,对1,4-二烷的降解效果明显优于活菌液.该菌剂具有良好的贮藏稳定性,4℃保藏90 d后对100 mg·L^-1的1,4-二烷48 h内去除率为63%;同时具有良好的底物广谱性,对醇类、苯系物和醚类物质也有很好的降解能力.     

ZnMnxCo2-xO4活化过一硫酸盐降解有机污染物

分别以Zn（CH₃COO）₂·2H₂O、Mn（CH₃COO）₃·2H₂O和Co（CH₃COO）₂·4H₂O为锌源、锰源和钴源,采用溶胶-凝胶自燃烧法成功制备了ZnMn_xCo_2-xO₄（x=0~2）复合物,并用X射线衍射和X射线光电子能谱对其进行表征.同时,还研究了Mn/Co物质的量比、催化剂用量及PMS用量对目标污染物降解的影响.结果表明,该复合物可催化活化过一硫酸钾（PMS）降解有机污染物,当催化剂中x=0.8,催化剂投加量为0.2 g·L^-1,PMS用量为0.4 mmol·L^-1（0.25 g·L^-1）时,20 μmol·L^-1（10 mg·L^-1）罗丹明B（RhB）可在15 min内完全降解.ZnMn_0.8Co_1.2O₄的高催化活性主要归功于Mn³⁺和Co²⁺的协同效应.将ZnMn_xCo_2-xO₄-PMS体系用于亚甲基蓝、结晶紫、金橙、双酚A、4-氯酚等其他污染物的降解,也取得了较好的效果.基于电子自旋共振ESR和自由基猝灭实验的结果,可以推测该反应体系中活性物种为硫酸根自由基和羟基自由基.     

植物化感物质壬酸和焦酚对大型溞生长繁殖的毒性效应

为评估植物化感抑藻物质的生态安全性,通过48 h急性毒性实验和21 d慢性毒性实验,研究了穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）典型化感物质壬酸和焦酚对大型溞（Daphnia magna）生长和繁殖的毒性效应.结果显示,壬酸对大型溞24 h和48 h的LC₅₀分别为75.08 mg·L^-1和38.55 mg·L^-1,焦酚对大型溞24 h和48 h的LC₅₀分别为18.89 mg·L^-1和13.71 mg·L^-1.21 d慢性毒性实验中,2.0 mg·L^-1的壬酸和焦酚对大型溞生长仍没有显著影响（p>0.05）,但在高于0.5 mg·L^-1浓度水平即显著延长大型溞首次产溞时间,降低其产溞个数（p<0.05）.大型溞净增殖率和内禀增长率随壬酸和焦酚浓度增加而减小,2.0 mg·L^-1壬酸和焦酚对大型溞净增殖率的抑制率分别为42.40%和38.86%,对大型溞内禀增长率的抑制率分别为25.00%和20.83%.研究表明,壬酸和焦酚对大型溞的繁殖过程产生一定程度的影响,但仍需结合原位试验在更大尺度上评估植物化感抑藻物质的生态安全性.     

环境因子对全自养脱氮颗粒污泥功能菌协同效应的影响

以全自养脱氮颗粒污泥为研究对象,在采用MiSeq高通量测序技术探明其微生物菌群结构的基础上,通过单因子批次实验,系统考察了溶解氧（DO）浓度、反应温度（t）、初始氨氮（NH₄⁺-N）浓度和溶液pH对好氧与厌氧氨氧化菌（AOB和AMX）之间协同作用的影响,以期为新工艺的运行调控提供理论参考.结果表明,以Nitrosomonas属（相对丰度32.9%）和Candidatus Kuenenia属（相对丰度9.8%）为代表的AOB和AMX在颗粒污泥中占据优势地位.当初始NH₄⁺-N浓度为100 mg·L^-1时,颗粒污泥的总氮比降解速率[q（TN）]在DO=2 mg·L^-1时达到最大值（17.7±1.0）mg·（g·h）^-1.过低或过高的DO浓度将分别导致亚硝化和厌氧氨氧化成为脱氮的限速步骤.依据反应自由能可知,AMX活性较AOB更易受到低温条件的抑制.当t<30℃时,系统中出现亚硝态氮累积现象,q（TN）值显著降低.在相同的供氧条件下,初始NH₄⁺-N浓度低于100 mg·L^-1不能充分发挥污泥中AMX的脱氮能力.但当初始NH₄⁺-N浓度超过150 mg·L^-1时,供氧不足和高游离氨又会导致q（TN）值的持续下降.此外,颗粒污泥中两类氨氧化菌在pH 7.0~8.5范围内都表现出了良好的协同作用.     

澜沧江流域梯级水库建设下水体营养盐和叶绿素a的空间分布特征

澜沧江梯级水库群建设对流域水生态环境产生了一定的影响,将流域水体划分为自然河道段和水库段.为了探究梯级水库建设后澜沧江流域不同类型水体氮、磷营养盐和叶绿素a浓度的空间变化规律以及叶绿素a浓度与环境因子之间的关系,于2017年6月对澜沧江流域生态环境进行了调查分析.结果表明,澜沧江水体总氮质量浓度变化范围为0.37~1.22 mg·L^-1,均值为0.70 mg·L^-1;总磷质量浓度变化范围0.01~0.19 mg·L^-1,均值为0.04 mg·L^-1.单因素ANOVA分析表明,总氮空间差异显著,表现为支流段 > 水库段 > 自然河道段;但总磷没有明显的空间差异.澜沧江水库段水体叶绿素a浓度变化范围为2.6~10.2μg·L^-1,均值为5.8μg·L^-1.Pearson相关性分析结果显示,水体叶绿素a浓度与总磷浓度、水温和真光层与混合层之比（Z_eu/Z_mix）等具有显著相关性,其中与Z_eu/Z_mix的相关性最高（R²=0.689,P=0.001）,表明水温分层驱动下的Z_eu/Z_mix是影响澜沧江水库水体中浮游植物生长的关键性指标.     

臭氧催化氧化-BAF深度处理抗生素废水效能及微生物群落结构分析

采用臭氧催化氧化-曝气生物滤池（BAF）组合工艺对抗生素废水二级生化处理出水进行深度处理，考察了组合工艺对废水污染物的去除效果，通过三维荧光光谱结合平行因子法（EEMs-PARAFAC）分析了废水中有机物的荧光变化特征，并利用Illumina MiSeq高通量测序技术对BAF中微生物菌群结构的变化进行研究.结果表明，在最佳运行条件下，抗生素废水COD平均值由232 mg·L^-1降至46 mg·L^-1，NH₄⁺-N平均浓度由12 mg·L^-1降至4.1 mg·L^-1，出水水质可稳定达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB21903-2008）.EEMs-PARAFAC从废水中解析出3类荧光组分，主要可归为腐殖酸（胡敏酸）、富里酸及其混合物，经组合工艺处理后荧光强度大幅下降甚至消失.Illumina MiSeq测序显示，污泥经抗生素废水驯化后微生物丰富度和均匀度明显降低，Proteobacteria（变形杆菌门）、Chloroflexi（绿屈挠菌门）和Firmicutes（厚壁菌门）是优势菌门，其中，Thiothrix（发硫菌属）、Thermomonas、Pseudoxanthomonas（假黄单胞菌属）和JG30_KF_CM45是降解抗生素类污染物的主要菌属.     

温度对一体式厌氧流化床膜生物反应器运行效能及微生物群落结构的影响

本研究采用一体式厌氧流化床膜生物反应器（integrated anaerobic fluidized-bed membrane bioreactor,IAFMBR）处理含苯并噻唑的高浓度合成废水,考察了温度变化（35、25和15℃）对反应器运行效能,膜污染情况和微生物群落结构的影响.结果表明,温度下降对反应器运行效能和膜污染情况产生不利影响.当温度从35℃下降到15℃时,COD去除率下降7.4%,苯并噻唑去除率下降49.2%,挥发酸总量上升225.66 mg·L^-1,甲烷产率（以CH₄/COD_removed计）下降0.118m³·kg^-1.膜污染周期从5.2 d下降到2.5 d.对于滤饼层而言,达到膜污染时,SMP（soluble microbial product）的质量浓度从42.47 mg·L^-1上升到70.62 mg·L^-1,EPS（extracellular polymeric substance）的含量（以VSS计）从46.30 mg·g^-1上升到82.22 mg·g^-1;对于混合液而言,SMP的质量浓度从36.46 mg·L^-1上升到69.35 mg·L^-1,EPS的含量从47.47 mg·g^-1上升到81.63 mg·g^-1.蛋白质是EPS和SMP的主要成分,约占总成分的80%.微生物群落结构表明,Firmicutes（厚壁菌门）和Chloroflexi（绿弯菌门）始终是最优势的菌门,占全部菌门相对丰度的42.6%~61.0%.随着温度的下降,优势菌属分别是Clostridium（13.7%）,Levilinea（15.2%）和Lactococus（17.9%）.产甲烷古菌的优势菌属始终是Methanosaeta.     

结合光谱法和计算模拟多角度分析2,2',4,4',5-五溴二苯醚与人血清白蛋白的作用机制

本文结合光谱法、动力学模拟(MD)和分子对接等手段,多角度地研究了2,2′,4,4′,5-五溴二苯醚(BDE-99)与人血清白蛋白(HSA)在pH=7.4模拟生理环境下的相互作用机制.首先采用MD从理论上模拟BDE-99与HSA相互作用的构象变化情况;然后利用同步荧光和三维荧光光谱法从实验角度进行验证,所得结果表明,BDE-99使HSA的疏水性增强从而导致其构象发生变化.同时,荧光光谱和紫外光谱得出BDE-99对HSA的猝灭机制属于静态猝灭和非辐射能量转移.另外,分子对接结果显示,BDE-99通过静电引力和疏水作用力结合在HSA的位点I处,这与竞争实验和热力学参数的分析结果是一致的.实验数据与模拟计算结果的相互印证,为进一步探究BDE-99和HSA的相互作用机制提供了重要的信息和参考依据.     

分子模拟方法在爆炸反应机理方面的应用进展

针对爆炸过程反应机理异常复杂,实验检测手段对其认识匮乏的现状,综述了量子化学、反应分子动力学等分子模拟方法的特点及研究进展,分析了分子模拟技术在燃爆机理研究中的应用进展,包括量子化学方法对于燃料热解/燃烧、瓦斯等可燃体系爆炸过程的微观基元反应步骤、反应能垒及热力学参数的计算,以及反应分子动力学(ReaxFF MD)在含能材料、可燃混合气等复杂爆炸体系获取可能的反应路径及中间自由基变化的应用。对分子模拟方法在爆炸领域研究的应用提出了建议及展望,指出ReaxFF MD和密度泛函理论(DFT)相结合是一种研究复杂爆炸体系微观反应机理极具潜力的方法,借助先进的分析检测手段对模拟方法的验证及修正,能获取更准确、全面的微观反应动力学模型。     

Prediction of aqueous solubility of PCBs based on molecular structure

The thermodynamic relationships among aqueous solubility and molar volume (MV) , total molecular surface area (TSA) and molecular connectivity index (MCI) for highly hydrophobic chemicals. PCBs are established and discussed, respectively. Good linear relationships exist among In Cs and MV, TSA or MCI.     

卤代苯化合物水溶解度及正辛醇/水分配系数的三维构效关系研究

对卤代苯化合物的水溶解度(-lg Sw)和正辛醇/水分配系数(lg Kow)分别进行了基于三维结构的比较分子场(Co MFA)和比较分子相似性指数(Co MSIA)分析,建立了三维定量结构-性质相关(3D-QSPR)模型,并将所获结果与密度泛函理论(DFT)方法得到的2D-QSPR模型进行了比较.结果表明:-lg Sw的Co MFA和Co MSIA模型交叉验证相关系数Q2分别为0.902和0.940,决定系数R2分别为0.982和0.986,模型稳定性和估算能力较好;lg Kow的Co MFA和Co MSIA模型Q2分别为0.926和0.988,R2分别为0.983和0.997;本研究所建的3D-QSPR模型的估算能力优于2D-QSPR模型;Co MFA和Co MSIA模型三维等势图表明,取代基的疏水效应对该类化合物的水溶解性能及正辛醇/水分配系数的影响更为显著,立体效应次之,静电场效应影响较小.     

3-(吗啉基甲基)-苯并噻唑-2-硫酮的合成与缓蚀性能

目的研究3-(吗啉基甲基)-苯并噻唑-2-硫酮(MLMBT)的缓蚀性能。方法在微波辐照下用2-巯基苯并噻唑、甲醛和吗啡啉合成了MLMBT,采用失重法和动电位极化曲线测试了其缓蚀性能,利用分子动力学模拟方法探讨了其在Fe表面的吸附作用。结果该缓蚀剂能有效抑制N80钢CO2腐蚀,属于混合型缓蚀剂。在90℃和其加量为0.5 g/L时,能使腐蚀速率从0.3691 g/(m2·h)降低到0.1048 g/(m2·h)。其分子中最高占据轨道(HOMO)的电荷主要分布在分子中的N,S原子上,而其最低空轨道(LUMO)的电荷则主要分布在巯基苯并噻唑环上,当其在N80钢表面发生吸附时,分子中的巯基苯并噻唑环和吗啉基处于同一平面而同时平行吸附。结论分子动力学模拟结果从微观角度验证了MLMBT具有良好缓蚀性能,与失重法和电化学测试结果一致。     

水分和NG迁移对分子筛改性包覆层性能的影响

包覆层的贮存时间和它与推进剂粘结的完整性对于发动机工作的可靠性来说是非常重要的.而水分是影响其贮存的一个重要因素,NG迁移则和包覆层与推进剂的粘结具有密切关系.将分子筛添加于包覆层中,可以很好的提高包覆层的力学性能.通过研究水分和NG迁移对包覆层性能的影响发现,加入分子筛后制得的包覆层吸水后力学性能基本无变化,并具有良好的抗NG迁移能力.     

蚯蚓分子标记物在环境监测中的应用研究进展

综述了近年来蚯蚓分子标记的研究进展,特别是在蛋白质标记方面的进展,并结合在环境监测方面进行的研究讨论了蚯蚓分子标记的应用及发展趋势。     

有机磷农药在环境中的光稳定性及其与分子结构的关系

测定了九种具不同结构特征的有机磷农药的消光系数、光量子产率和在环境中的光稳定性。探讨了分子结构与光稳定性的关系。结果表明,农药光稳定性主要取决于分子是否具有共轭结构及共轭程度大小;共轭程度愈大,农药的紫外光吸收能力愈强,光量子产率愈小。根据分子结构将有机磷农药分为六类。并以此法对30种结构较为简单的农药的光稳定性作了预测。     

分子连接性指数法预测多氯联苯醚(PCDEs)的理化性质

通过计算多氯联苯醚(PCDEs)所有209种可能分子结构的分子连接性指数,以106种PCDEs理化性质的实验值为建模样本,建立并优选了PCDEs的饱和蒸气压(PO_L)、水溶解度(S_w)和正辛醇/水分配系数(K_ow)的定量结构--性质相关(QSPR)方程,检验结果表明方程相关性显著.在此基础上对其余103种文献中尚未报道实验值的PCDEs的上述参数进行了预测.利用得到的预测值,进一步给出了另外3种理化性质--亨利常数(H)、空气/水分配系数(K_gw)、空气/正辛醇分配系数(K_go)的计算结果.