基于卫星遥感的浙北平原气溶胶光学特性长期变化分析

利用MOD04 C051气溶胶产品,以浙江北部平原为主要研究区,开展区域气溶胶光学特性长期(2000年3月—2013年12月)变化分析.长期逐月时间序列显示,区域气溶胶光学特性具有年内周期性变化规律,AOD(Aerosol Optical Depth)峰值多出现在5月或6月;Angstrom Exponent(α指数)峰值多出现在3月或4月.在空间分布上,研究区中部地区气溶胶污染较重且粗粒子成分较高.研究区气溶胶光学特性长期变化特征主要体现在:1气溶胶污染总体减轻但细粒子成分增加,复合污染加重;2008年以来区域AOD年均值总体呈下降趋势;2007—2013年α指数年均值显著高于2000—2006年;区域α指数月均值增长趋势显著,近14年的总倾向率为0.125(p0.05);2AOD和α指数的季节差异呈减小趋势,AOD的季节变化规律由2000年的春夏≈冬秋转变为2013年的春冬秋≥夏;α指数虽仍以夏秋季高于冬春季,但春秋两季α指数相对增大;3以污染较轻的湖州市和污染较重的嘉兴市为例的原因分析显示,AOD变化与SO2排放量具有一定相关性,α指数变化与民用汽车拥有量变化趋势一致,相关性较高.     

土壤颗粒对纳米TiO_2悬浮稳定性作用机制的实验研究

在不含表面活性剂和含有表面活性剂两种条件下,研究了土壤颗粒对纳米TiO2(nTiO2)悬浮稳定性的影响.结果表明,土壤颗粒降低了nTiO2在水相中的悬浮稳定性.当体系中不含表面活性剂时,nTiO2在土壤大颗粒上的沉积是导致nTiO2脱稳沉淀的主要原因.在含有表面活性剂的溶液中,土壤颗粒降低nTiO2悬浮稳定性的作用变得更加明显了.一方面,表面活性剂加速了土壤颗粒本身的沉降从而增强了nTiO2在其中的沉降,另一方面,表面活性剂在土壤上的强烈吸附促进了表面活性剂-nTiO2在土壤上的沉积.扫描电镜显示,nTiO2不仅吸附在土壤大颗粒上,还会吸附在土壤小颗粒表面.3种表面活性剂中,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)悬浮的nTiO2与土壤颗粒共沉淀现象最明显.除了土壤对CTAB的吸附作用之外,XDLVO/DLVO能量计算显示CTAB体系中土壤颗粒与nTiO2之间存在显著第二极小值,表明nTiO2能够在第二极小值位置与土壤颗粒结合,从而与土壤颗粒一起快速沉淀.     

预测沉积物-水微宇宙系统中化学品浓度变化的多介质模型

沉积物-水微宇宙系统是经济合作发展组织(Organisation for Economic Co-Operation and Development,OECD)颁布的化学品测试准则中推荐的试验系统之一,可用来测试化学品对底栖生物的慢性毒性。为了在试验前对化学品的浓度变化进行预测,进而确定试验方法,以摇蚊慢性毒性试验系统为例,采用环境多介质模型的建模方法,构建了一种可通过化学品理化性质和试验系统参数,对化学品在沉积物-水试验系统中浓度变化进行预测的模型。结合试验数据和文献资料,给出了模型中试验系统参数的推荐取值,并使用Matlab软件中的Simulink工具对模型进行编程和求解。以此模型为基础,给出了模型在3个方面的应用,即预测蓄积时间、预测平衡时间以及拟合试验数据。对80种已有或假想化学品的蓄积时间和平衡时间进行了计算,得出的范围分别为1~204 d和1~73 d。此外,适当修改模型结构和模型参数,也可将其应用于其他暴露场景中。但使用模型对化学品浓度进行预测时发现,模型仅对沉积物中化学品浓度的预测结果较为准确,而对水中化学品浓度的预测结果与实测值相差1~2个数量级。模型对浓度的预测精度未来仍需进一步提高。上述研究结果完善了沉积物-水微宇宙系统试验方法。     

烧结机共处置危险废物过程中重金属Pb、Zn的挥发特性

利用化学试剂PbCl2、ZnCl2来模拟危险废物,研究了烧结机共处置危险废物过程中Pb、Zn的挥发特性.首先选取PbCl2、ZnCl2两种化合物的纯化学试剂分别进行了热重分析实验,然后对掺有一定比例PbCl2、ZnCl2的烧结矿原料进行煅烧,采集分析煅烧烟气和煅烧所得烧结矿中Pb和Zn的总量.实验结果表明,在刚开始煅烧的一段时间内,Pb、Zn两种重金属挥发特性相似,均是随着时间的增加以及温度的升高而挥发率逐渐上升,而当煅烧超过一定时间后,其挥发和固化反应会达到平衡,当煅烧的温度为1200℃时,Pb和Zn的挥发率分别为97.13%和65.04%.运用化学反应动力学理论对Pb、Zn两种重金属在烧结机共处置过程中的挥发规律进行动力学模拟,模拟结果表明,PbCl2中Pb挥发的动力学方程可表示为α=f(T,t)=1-exp[-7.90exp(-5595/T)t];而ZnCl2中的Zn为α=f(T,t)=1-exp[-0.534exp(-3210/T)t].     

内循环厌氧反应器流动模型及反应过程模拟

为揭示内循环厌氧反应器放大过程中所出现的规律,本文对反应器中流动模型和反应过程进行了模拟研究,通过对主反应区的停留时间分布的实验研究,确定了主反应区流型可用一平推流与两个并联的全混流进行串联的三参数组合模型进行模拟.在实验范围内,平推流区所占的体积分数约为36%,两个全混流区所占的体积分数分别为53%和11%.结合厌氧反应动力学方程,应用组合模型模拟了实际反应器的状态,并和实验值进行了对比,发现反应器出口处CH_4体积流量最大误差为9.67%,在可允许的范围内.同时,模拟了基质初始COD和温度变化对反应器出口状态的影响.研究表明,与其它模型相比,组合模型计算简洁,同时又有较好的精度,能够满足反应器的设计需要.     

雄黄矿区不同砷污染土壤中微生物群落结构及碳源利用特征

土壤砷污染是我国乃至世界范围内比较严重的环境问题.有关砷污染的生态毒理效应有很多研究,但对砷污染土壤中微生物群落的关注相对较少.本文以我国湖南省石门县雄黄矿地区长期砷污染土壤为例,采用PLFA及BIOLOG微平板技术考察了7个砷(As)污染程度不同的样点以及一个对照样点土壤微生物群落结构及碳源利用特征.结果发现,雄黄矿区存在多种重金属复合污染,除As含量较高以外,镉(Cd)和镍(Ni)的含量也超过了国家土壤环境质量三级标准.雄黄矿区土壤微生物的群落结构受到土壤有机碳(SOC)、有效磷(AP)、p H以及镁(Mg)、Cd、铁(Fe)、铜(Cu)含量的显著影响.各样点土壤微生物群落均以细菌为主,占微生物总量的71.54%~80.66%,真菌次之,放线菌最少.雄黄矿区土壤中的有效砷对微生物造成了较严重的胁迫.严重砷污染降低了微生物对于碳源利用的多样性以及均匀度.各样点微生物对于碳源的利用也表现出明显的差异.31种碳源中微生物利用较多的只有7类,分别属于糖类、胺类、羧酸类与多聚物,并且以糖类为主.     

Enhanced bio-decolorization of 1-amino-4-bromoanthraquinone-2-sulfonic acid by Sphingomonas xenophaga with nutrient amendment

Bacterial decolorization of anthraquinone dye intermediates is a slow process under aerobic conditions. To speed up the process, in the present study, effects of various nutrients on 1-amino-4-bromoanthraquinone-2-sulfonic acid (ABAS) decolorization by Sphingomonas xenophaga QYY were investigated. The results showed that peptone, yeast extract and casamino acid amendments promoted ABAS bio-decolorization. In particular, the addition of peptone and casamino acids could improve the decolorization activity of strain QYY. Further experiments showed that L-proline had a more significant accelerating effect on ABAS decolorization compared with other amino acids. L-Proline not only supported cell growth, but also significantly increased the decolorization activity of strain QYY. Membrane proteins of strain QYY exhibited ABAS decolorization activities in the presence of L-proline or reduced nicotinamide adenine dinucleotide, while this behavior was not observed in the presence of other amino acids. Moreover, the positive correlation between L-proline concentration and the decolorization activity of membrane proteins was observed, indicating that L-proline plays an important role in ABAS decolorization. The above findings provide us not only a novel insight into bacterial ABAS decolorization, but also an L-proline-supplemented bioaugmentation strategy for enhancing ABAS bio-decolorization.     

Heterogeneous oxidation of SO2 by O3-aged black carbon and its dithiothreitol oxidative potential

Ozone (O₃) is an important atmospheric oxidant. Black carbon (BC) particles released into the atmosphere undergo an aging process via O₃ oxidation. O₃-aged BC particles may change their uptake ability toward trace reducing gases such as SO₂ in the atmosphere, leading to different environmental and health effects. In this paper, the heterogeneous reaction process between O₃-aged BC and SO₂ was explored via in-situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS). Combined with ion chromatography (IC), DRIFTS was used to qualitatively and quantitatively analyze the sulfate product. The results showed that O₃-aged BC had stronger SO₂ oxidation ability than fresh BC, and the reactive species/sites generated on the surface had an important role in the oxidation of SO₂. Relative humidity or 254 nm UV (ultraviolet) light illumination enhanced the oxidation uptake of SO₂ on O₃-aged BC. The oxidation potentials of the BC particles were detected via dithiothreitol (DTT) assay. The DTT activity over BC was decreased in the process of SO₂ reduction, with the consumption of oxidative active sites.     

模拟土壤团聚体中金属离子的吸附-还原解吸

通过高分子水凝胶包裹技术,研究了不同的团聚体模拟体系中金属离子的吸附-生物还原解吸机制。结果表明:无定形铁矿物模拟团聚体对于金属离子的吸附量高于针铁矿模拟团聚体,且交联密度1.0%包裹组金属离子吸附量小于0.3%包裹组。在希瓦氏菌的作用下,凝胶包裹的铁矿物体系中亚铁浓度先升高后下降,而铁矿物上吸附的Cu2+和Mn2+则随着生物还原作用而解吸释放;针铁矿组的解吸量低于无定形铁矿物,而交联密度高的1.0%包裹组金属离子解吸量高于0.3%包裹组。在凝胶包裹的水稻土团聚体体系中,生物还原作用同样会引起铜/镍/钴/锰离子的溶出,从而影响土壤环境中重金属污染的迁移转化。     

FeBiO_3的制备及光催化氧化性能研究

以多胺羧酸(H5dtpa)为配体获得同时含铋和铁双金属配合物的配位分子前驱体,通过低温热分解前驱体制得Fe-Bi-O三元复合纳米氧化物粉末。采用XRD、SEM、Uv-Vis DRS、PL以及VSM等方法对所得复合氧化物进行结构和性质表征。结果表明所制备的复合物粒径在100 nm左右,主相为Fe Bi O3,在室温时表现出弱铁磁性,其弱磁性可能来自Fe Bi O3的尺寸限域效应。该复合物在200~600nm范围对光具有较强的吸收,其直接带隙λeg=2.02 e V。另外,分别以甲基橙和苯酚为降解模型,初步研究了其光催化氧化性能,于20 mg/L的弱酸性甲基橙溶液和苯酚溶液中分别添加0.25 g/L制备的Fe Bi O3粉末,甲基橙溶液光照5 h后脱色率为90%,而苯酚溶液光照4 h脱色率达100%。