Fe掺杂TiO2催化剂制备及其光催化脱汞机理

采用溶胶-凝胶法制备Fe-TiO₂(Fe掺杂纳米二氧化钛)催化剂,通过XRD(X射线衍射仪)、SEM(扫描电镜)、EDX(能量色散X射线光谱仪)和UV-Vis谱对其形态、结构、组成和性质进行表征. 采用Fe-TiO₂催化剂脱除气态Hg0(元素汞),研究了该催化剂在紫外光和可见光下的脱汞效果,并考察了Fe3+的最佳掺杂比. 结果表明:在Fe-TiO₂光催化剂中,TiO₂以锐钛矿相形态存在,当Fe3+掺杂浓度〔以n(Fe)/n(Ti)计〕达到0.010时,所制备的Fe-TiO₂在紫外光和可见光下的脱汞率均达到最大,分别为54.76%和18.92%. 提出了Fe-TiO₂光催化脱汞的可能机制:Fe3+掺入TiO₂结构中,使TiO₂的导带与Fe3+的d轨道发生重叠,导致TiO₂能带变窄,从而扩展了可见光的响应范围;Fe3+在TiO₂中作为一个浅俘获阱,当其俘获光生电子以后,光生空穴能够继续扩散到TiO₂表面发生表面化学反应,生成具有强氧化性的超氧自由基O₂-和·OH,对Hg0进行氧化;当Fe3+掺杂浓度大于0.010时,由于过多的Fe3+成为了光生电子和光生空穴的俘获位,从而使俘获的电子-空穴对通过量子隧道效应复合的概率增加,同时,活性氧化物种O₂-和·OH相互消耗,抑制了光催化效率.      

典型电子废物中多溴联苯醚的模拟浸出释放特征

选取废旧打印机外壳为典型电子废物,以商用腐殖酸溶液为浸提剂,采用浸出试验,模拟研究了废旧打印机外壳中PBDEs(多溴联苯醚)在简易填埋或与生活垃圾共处置场景下,在不同废物粒径、浸提剂DOC浓度、pH、浸提时间和液固比下的浸出特征. 分别用索氏提取法和液液萃取法提取废旧打印机外壳及其浸出液中的PBDEs,采用气相色谱-质谱法(GC-MS)对11种PBDEs同系物的浓度进行定性、定量检测. 结果表明,废旧打印机外壳中BDE28、BDE47、BDE66、BDE85、BDE99、BDE100、BDE153、BDE154被检出,而在浸出液中仅有BDE28、BDE47、BDE66、BDE85、BDE99、BDE153被检出,∑₆PBDEs的浸出率仅为0.04%~0.44%;垃圾渗滤液和土壤溶液中DOM可以促进废旧打印机外壳中PBDEs的浸出,随着浸提剂ρ(DOC)的增大,PBDEs的浸出量增加;在酸性条件下PBDEs的浸出量低于在中性条件下的浸出量;随着浸出时间的延长,PBDEs的浸出量不断增加,但在试验设定的480h内,没有得到一个液固体系的平衡时间,可见废旧打印机外壳中PBDEs的浸出是一个缓慢释放的过程.      

催化湿式氧化复合催化剂对偶氮染料废水的降解

以C包覆海绵铁(SI-C)为载体,La、Mn、Ni的硝酸盐为前驱物,采用混合浸渍焙烧法制备了SI-C表层负载金属催化剂(Mn-Ni/C、Mn-La/C、Ni-La/C、Mn-Ni-La/C),以H2O2为氧化剂,研究常温常压下H2O2与催化剂协同作用处理偶氮染料模拟废水的效果,并对其制备条件和性能进行探讨.结果表明,负载型Mn-Ni-La/C在催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)中降解效果最好,且0.02 mol·L-1的La、Mn、Ni硝酸盐金属浸渍液以体积比1:1:1均匀混合,300℃焙烧2 h条件下制得的催化剂效果最佳;通过海绵铁固定床外加高频交变磁场,实现一种新型热传递方式下的感应热非均相反应处理有机废水.以海绵铁为感应磁核,形成固-液界面高温微反应区,促进非均相催化反应的进行.实验结果显示直接蓝D-3GL的去除率达98.39%,对直接紫D-BL的去除率达97.56%,对直接大红D-GLN的去除率达92.18%.     

近53年黄河流域降水时空分布特征

利用黄河流域76个气象台站近53 a（1960-2012）的逐日降水资料,采用国际上通用的极端降水事件指数,应用一元线性回归法、移动平均法和径向基函数空间插值法,研究了黄河流域极端降水指数时空变化特征。结果表明：（1）时间上,黄河流域年平均降水量在过去53 a下降趋势较为显著,降水倾向率为-7.2 mm/10a;极端降水量变化趋势表现较为稳定,极端降水倾向率为-0.64 mm/10a,呈不断降低趋势;极端降水强度倾向率为-0.078 mm/10a,呈不断下降趋势;极端降水比率总体表现为微弱增长趋势,倾向率为0.49 mm/10a。（2）空间上,降水量空间分布具有明显的差异性,由北至南呈阶梯式逐渐增多趋势,其中降水量最少的地区是以银川为代表的周边区域,最多的地区为黄河流域南部区域;极端降水量从北至南也具有逐渐增多态势,与降水量具有相似的空间分布特点,且极端降水量越多的地区降水总量也相对较多;极端降水强度表现出由流域西部向东部逐渐增多的趋势,西部最低值为不到20 mm/d,逐渐向东过渡到最大值为76 mm/d;极端降水比率的分布呈由北向南逐渐递减的特点,并且出现了以银川为中心的极大值和以西安为中心的极小值分布格局。     

铅处理对茴香植株生长及精油组分的影响

为了揭示铅对茴香（Foeniculum vulgare L.）生长和次生代谢产物-精油组分的影响及茴香植株对铅的吸收累积特性,本试验采用水培方法,在霍格兰营养液中加入铅,设计0（对照）、1 mg·L^-1、5 mg·L^-1、10 mg·L^-1处理,研究了不同铅质量浓度对茴香植株生长、精油组分及茴香植株对铅吸收累积的影响。结果表明：不同铅质量浓度处理对茴香植株的形态、生物量、色素质量分数、碳和氮质量分数、铅的吸收累积及精油组分均有影响。随着铅质量浓度的增加,茴香植株的株高呈降低趋势,且各处理之间差异显著,真叶数大致也呈降低趋势,但仅10 mg·L^-1处理显著低于对照,各处理的最大叶长差异均不显著,最大叶宽仅对照与5 mg·L^-1处理之间差异显著。随着铅质量浓度的增加,地上部鲜质量和干质量均呈逐渐降低趋势,且铅处理后的地上部鲜质量和干质量均显著低于对照,地下部鲜质量和干质量呈逐渐升高趋势,但铅处理后的地下部鲜质量和干质量与对照差异均不显著,根冠比呈逐渐增加趋势,但仅10 mg·L^-1处理显著高于对照。随着铅质量浓度的增加,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b和类胡萝卜素质量分数均呈降低趋势,且均低于对照,叶绿素a/叶绿素b以5 mg·L^-1处理最高,但仅显著高于1 mg·L^-1处理。铅处理后,可溶性蛋白质质量分数均高于对照,但仅1 mg·L^-1处理和5 mg·L^-1处理显著高于对照,全氮质量分数与可溶性蛋白质质量分数的变化趋势基本一致,但各处理之间差异均不显著;随铅质量浓度的增加,可溶性糖质量分数呈降低趋势,除1 mg·L^-1处理显著高于对照外,其余铅处理均显著低于对照,各处理的全碳质量分数与对照差异均不显著。随铅质量浓度的增加,茴香植株对铅的吸收累积显著增加。不同铅质量浓度处理下的反式-茴香脑含量和含氧化合物均显著低于对照,以5 mg·L^-1铅处理最低,而柠檬烯含量和单萜类化合物均显著高于对照,以5 mg·L^-1铅处理最高;随铅质量浓度的增加,倍半萜类化合物含量呈降低趋势,且均低于对照。因此,铅能抑制茴香植株的生长;随铅质量浓度的增加,茴香植株对铅的吸收累积显著增加;铅处理能影响茴香精油组分,显著降低反式-茴香脑和含氧化合物含量,而显著提高柠檬烯和单萜类化合物含量。     

腐殖质的光化学降解及其对环境污染物环境行为的影响

腐殖质是地表环境中最重要的有机组分,也是生态环境中最主要的吸光物质之一,对环境污染物的形态、迁移、毒性和生物可利用性有着重要的影响。文章综述了腐殖质的结构特征和光化学降解反应过程和机理,指出腐殖质的光敏化和光化学降解过程对环境污染物的环境行为和归宿有重要的影响。通常,腐殖质的光敏化作用在低质量浓度下,尤其在一定铁离子的协同作用下可促进有机污染物的降解,但高质量浓度的腐殖质由于其本身的吸光作用以及参与自由基的竞争则抑制有机污染物的降解。腐殖质的光化学降解过程降低了环境体系的pH和腐殖质的分子量、破坏了腐殖质的芳环结构、改变了紫外和可见光区域的吸收等,导致其与重金属离子和有机污染物结合能力的下降,造成水体或颗粒态中游离的污染物质量浓度增加,对生态系统将造成更大的危害。目前对腐殖质和环境污染物本身的光化学降解机理已较为清晰,今后应加强对自然水体或土壤系统中腐殖质光化学降解的影响因素,腐殖质光化学降解过程中结构特性的变化机理,以及腐殖质的结构特性与环境污染物结合性质之间的构效关系等方面的研究。特别是随着平流层臭氧空洞的增加,增强了到达地球表面的紫外线强度,研究紫外线增强对腐殖质和有机污染物的降解以及对生态系统的影响可进一步深刻理解太阳光辐射对污染物环境行为和归宿的影响。     

典型电子垃圾拆解区二噁英污染特征、相分配及暴露风险

选取南方某典型电子垃圾拆解区不同作业区为研究对象,重点研究了拆解地大气中二噁英的污染特征、气相-颗粒相分配及呼吸暴露风险。通过对5个采样点（包括1个背景点）的研究发现,电子垃圾拆解作业区颗粒相ΣPCDD/Fs的质量浓度为：20.64-56.14 pg·m^-3,毒性当量为：I-TEQ 0.293-1.490 pg·m^-3;气相ΣPCDD/Fs的质量浓度为：3.861-19.29 pg·m^-3,毒性当量为：I-TEQ 0.384-2.150 pg·m^-3。背景点大气中二噁英浓度相对较低,颗粒相和气相样品中质量浓度值分别为：3.734 pg·m^-3和2.637 pg·m^-3,毒性当量仅为I-TEQ 0.176-0.267 pg·m^-3;要明显低于电子垃圾拆解区。基于污染物气相-颗粒相分配系数与蒸汽压的关系对二噁英的气-固分配行为研究显示,除了拆解混合作业区有较好的分配系数（-0.64）外,其它监测点位二噁英的气-固平衡状态较弱（-0.27--0.03）,更多的是以低分子量的单体化合物赋存于气相样品中。对拆解区二噁英呼吸暴露风险研究结果表明,儿童呼吸暴露风险要高于成年人;同时无论是儿童还是成年人,其二噁英的呼吸暴露量均要高于国内外城市报道的二噁英人体呼吸暴露量,说明本次监测的电子垃圾拆解区存在的潜在健康风险不容忽视。     

不同灌溉方式冬小麦农田生态系统碳平衡研究

全球气候变暖趋势明显,陆地生态系统碳循环的研究成为目前的研究热点,而农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,由于农田生态系统是受人类强烈调节与控制的复合系统,其碳循环受各类农作措施的影响极大。新疆地处干旱区,水分条件是农田碳循环的最重要限制因子。为此,分析不同灌溉方式对冬小麦（Triticum aestivuml）农田生态系统碳平衡的影响,从而提出有利于新疆冬小麦生产的固碳减排的灌溉方式。试验于2012—2013年在伊宁县科技示范园冬小麦试验田进行,选择伊农18冬小麦品种为供试材料,确定滴灌和漫灌为两个试验主因子并设置小区。试验自冬小麦返青开始至完全成熟结束,期间平均每7天采1次样,其中用典型样株法采集小麦植株,分根、茎、叶等不同器官单独烘干测定植株固碳量;用静态钠石灰吸收法测定冬小麦土壤呼吸;收集整理已发表国内外文献中的各类碳排放参数确定本研究中所需参数;采用王小彬的碳平衡计算方法分析不同灌溉方式农田生态系统碳平衡,据此对滴灌和漫灌两种灌溉方式的冬麦农田作物生物量固碳、土壤碳排放量和作物生产过程中物质投入的间接碳排放量,以及两种灌溉方式下冬麦农田生态系统净碳值进行分析。试验结果表明：滴灌条件下冬麦农田生态系统小麦的固碳量、土壤碳排放总量分别比漫灌小麦的高出15.38%和11.43%,冬小麦穗是差异形成的主要原因;而农业生产资料排碳总量比漫灌少排3.88%;但无论是滴灌还是漫灌,耗电碳排放量均占农业生产资料碳排放总量的59%以上,是农业生产资料碳排放的第一大来源。两种灌溉方式下冬小麦田生态系统的净碳值均呈现出固碳并存在显著差异（p〈0.01）,且滴灌冬麦农田生态系统净碳值比漫灌高25.39%。因此,新疆冬小麦生产中采用滴灌方式更有利于农田生态系统的固碳,     

2004年春季北京一次沙尘暴的理化特性分析

2004-03-27～2004-03-29北京发生沙尘暴天气期间,监测了气溶胶TSP、PM10和PM2.5的浓度,利用撞击式采样器采集了8级膜样品,并用ICP-MS分析了气溶胶中元素的含量,同时监测了地面辐射和风速的变化.结果显示,此次沙尘暴导致TSP浓度比平时增加3～4倍,PM10浓度增加2～3倍,PM2.5浓度有所降低.研究还表明:地壳元素Na、Mg、Al、Mn和Fe主要分布在粗粒子上.而污染元素Zn、Pb主要分布在细粒子上,污染元素主要是本地源.沙尘暴对总辐射有明显的影响,导致地面总辐射衰减了37.8%.受大风影响粗粒子浓度增加显著,细粒子浓度明显减少.     

硫酸铝渣和硫铁矿烧渣制聚硅酸硫酸铁的研究

研究硫酸铝渣和硫铁矿烧渣制聚硅酸硫酸铁的工艺流程及其主要参数.提取硫酸铝渣中的SiO2得到Na2SiO3溶液,提取硫铁矿烧渣中铁得到FeSO4结晶.用FeSO4结晶制备聚合硫酸铁.用含3.5% SiO2的Na2SiO3溶液,控制pH=4.0,制得聚硅酸,将聚合硫酸铁加入聚硅酸制得聚硅酸硫酸铁絮凝剂.红外光谱分析表明,聚硅酸硫酸铁结合了SO2-4.检测了聚硅酸硫酸铁对模拟浊水和垃圾填埋场渗滤液的絮凝效果,用铁和硅物质的量比为0.5、用量0.5 mL/L的聚硅酸硫酸铁,处理模拟浊水,除浊率可达90%以上.用铁和硅物质的量比为1.5、用量4.0 mL/L的聚硅酸硫酸铁处理垃圾填埋场渗滤液生化处理尾水,CODCr去除率可达60%.