Removal of arsenic from aqueous solution by two types of nano TiO2 crystals

Titanium dioxide (TiO₂) is a promising sorbent for As removal. There are two main and physico-chemically distinct polymorphs of TiO₂ in nature, namely anatase and rutile. Since the difference of arsenic removal by the two polymorphs of TiO₂ is now well known, study on the arsenic removal efficiency and the underlying mechanism is of great significance in developing new remediation strategies for As-polluted waters. Here batch experiments were carried out in combination with instrumental analysis of X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to investigate the effects, influential factors and mechanisms of As removal from aqueous solution by two types of nano TiO₂ crystals. The adsorption behavior of anatase and rutile for As(V) and As(III) are well described by Freundlich equations. Anatase had higher As removal efficiency and adsorption capacity than rutile. Solution pH had no influence on the As adsorption of anatase TiO₂, whereas the As removal by rutile TiO₂ was increased by 7?C18% with pH from 4 to 10. Presence of accompanying anions such as phosphate, silicate, nitrate and sulfate, decreased the As(V) and As(III) removal by both crystals, with phosphate being the most effective. However, removal of As by rutile TiO₂ was greatly enhanced in the presence of divalent cations i.e. Ca²⁺ and Mg²⁺. Shading of light decreased the removal of As(V) and As(III) of anatase by 15.5% and 17.5%, respectively, while a slight increase of As removal was observed in the case of Rutile TiO₂. FT-IR characterization of As(V) or As(III)-treated nano TiO₂ crystals indicated that both Ti-O and As-O groups participated in As adsorption. Both FT-IR and XPS analysis demonstrated that As(III) was photooxidated into As(V) when adsorbed by anatase under the light condition. Thus, the effect of crystal types and light condition on As removal should be taken into consideration when nano TiO₂ is applied for As removal from water.     

基于信息融合技术的冲击地压算法模型研究

冲击地压是煤岩体突然遭遇动力破坏,释放大量能量的灾害动力现象,可摧毁顶板、巷道、引发其它矿井灾害,造成人员伤亡.在冲击地压的预测、预报中,煤矿企业安装了不同公司的独立子系统,但这些系统侧重点不同,检测到的信息是不完整、不全面、不精确甚至有时是互相矛盾的.为此,需要运用信息融合技术把各个系统进行动态优化组合.根据矿山压力显现的基本规律性和各变量之间的内在联系,应用D-S证据融合理论,把微震监测系统、综采压力系统、电磁辐射系统、钻孔应力系统,包括钻屑法等环节获得的信息进行数据融合,其融合的结果能更好的解释矿山压力与岩层顶板运动发展的规律性,提高了冲击地压预测预警的准确率,改善了系统的可靠性,对于提前掌握顶底板运动变化的趋势和规律,指导安全生产与决策具有—定的指导意义.     

基于高光谱遥感的沿海河口无机氮浓度空间分布特征解译

利用39组样本的野外实测光谱结合Hyperion影像资料,建立了高悬沙含量沿海河口可溶性无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)的高光谱定量遥感解译模型,实现DIN浓度空间分布规律的遥感反演及动态监测.研究发现,当悬沙浓度0.1kg/m3时,DIN浓度与悬沙含量之间呈显著的倒数相关关系,相关系数R2为0.617.据此首先将重采样处理后的野外实测光谱与同步DIN浓度数据进行统计相关分析,筛选出2个对DIN浓度变化敏感的波段,中心波长分别为630nm和804nm;然后利用波段反射率R804和R630计算出仿泥沙遥感参数因子R804×R630/(R804-R630),建立其与实测DIN浓度的非线性遥感模型,29组建模样本和10组检验样本的相关系数R2分别为0.746和0.67,DIN浓度平均绝对误差分别为109.07μg/L和147.58μg/L.将该非线性遥感模型应用于Hyperion影像,获得了射阳河口DIN浓度的空间分布特征,DIN浓度的变化范围为52～513μg/L.可以看出,在以悬沙为主要悬浮物的沿海河口,遥感解译得到的DIN浓度扩散趋势与潮流的运动以及悬沙的运移规律密切相关.因此,在无需了解水动力状况的条件下,高光谱遥感是对DIN浓度进行动态监测的有效手段.     

中国松嫩草原羊草植硅体对全球变暖和氮沉降模拟的响应研究

在松嫩草原应用红外线增温和人工施氮的方法对羊草群落模拟全球变暖和氮沉降,提取羊草中的植硅体,分析探讨植硅体的形态及数量变化规律.羊草中的植硅体可以划分为4个大类和12个亚类,以及较小的植硅体碎片,其中帽型植硅体含量高达70%.尖顶帽型和平顶帽型植硅体与刺帽型植硅体可能有不同的发育机制,并且尖型植硅体对施氮更为敏感;与对照相比,增温处理对羊草植硅体的发育有促进作用(长宽增加0.1～2.6μm),而施氮处理则有一定的抑制作用(长宽减小0.1～1.4μm),增温和施氮交叉作用,则施氮对羊草植硅体发育表现出的抑制作用明显减弱;施氮处理中出现其他处理中未见到的空心棒型(占棒型总量的46%),而且除棒型、帽型、尖型以外的植硅体含量增加到10%,从而推测,对于以羊草为优势植物的松嫩草原,施氮的影响可能要强于增温,如果两者同时作用,增温能在一定程度上缓解施氮的影响.实验中的羊草植硅体对模拟全球变化很敏感,说明植硅体对环境因子的改变很敏感,其作为古环境的代用指标应是可靠的.     

淮南—蚌埠段淮河流域沉积物中PAHs的分布及来源辨析

采用GC-MS对淮南至蚌埠段淮河流域水源地、支流及排污口采集沉积物中18种多环芳烃(PAHs)进行定量分析.结果表明,研究区水源地及其支流沉积物中PAHs含量范围为308.12～1090.37ng/g;排污口沉积物PAHs范围为1308.36～8793.16ng/g.沉积物PAHs组成以3～4环PAHs为主,5～6环PAHs相对较少.相对于TOC,BC与沉积物总PAHs的含量相关性更好.PAHs组成特征、主成分分析及多特征比值揭示淮南至蚌埠段淮河流域沉积物PAHs主要来源于化石燃料的不完全燃烧,还有少量石油类产品的输入.生态风险评价结果显示,研究区沉积物中多数PAHs化合物已超出ER-L值和ISQV-L值,而姚家湾排污口沉积物PAHs部分化合物已超出ER-H值和ISQV-H值,表明沉积物中的PAHs对研究区环境已造成了极大的生态风险.     

典型云南高原湖泊叶绿素a与影响因子的定量关系及对比分析

湖泊富营养化的影响因子涉及水文、物化、生物等多方面,具有复合性和非线性特征,定量化其与影响因素间的相关关系有助于识别影响湖泊营养状态的关键因子,可以用较低的成本、较短的时间达到理想的控制效果.云南高原湖泊具有易发生富营养化的自然和气候特征,对其富营养化发生条件及影响因子的分析可为科学的控制决策提供参考.本文选取云南滇池、程海、抚仙湖和异龙湖4个高原湖泊,比较湖泊自然特征与流域社会经济条件的异同;构建包括绝对主成分多元线性回归分析(APCS-MLR)、结构方程模型(SEM)及人工神经网络模型(ANN)的综合分析方法,重点关注并确定浮游初级生产力的代表指标(叶绿素a,Chla)与相关影响因子间的定量相关关系.研究发现:14个湖泊中,对Chla浓度变化影响最大的均为理化因子,但在各湖中该影响的正、负性及不同理化因子的贡献权重有较大差异;2流域污染源构成的不同在一定程度上影响了入湖的氮、磷负荷,使4个湖泊表现出不同的营养盐限制性特征;3流域面积、湖泊形态及湖体水动力条件影响着营养盐在湖体中的迁移转换,造成4个湖泊富营养化的差异性特征;4对Chla与影响因子间因果关联的识别须结合深入的机理过程分析.     

东江流域水环境中颗粒态和胶体态金属元素的分布和来源

运用连续流离心机和切面流超滤分离技术,从东江流域的水库、河流、河口3种水体中分离了大量的悬浮颗粒物(0.45μm)和胶体(1 nm~0.45μm),并用元素分析仪和电感耦合等离子体/质谱(ICP-MS)对有机碳和金属进行了表征.通过对比3种水体中颗粒态金属的含量(μg·g-1)和浓度(ng·L-1)发现,水库颗粒物有更高的重金属含量,与其在有机碳上的富集有关;河流颗粒物有更高的金属浓度,与地表径流和人为排放有关.另外,随着有机质含量的增加,湖泊水体中多种重金属的含量呈现先增加后降低的关系,显示了生物富集和生物稀释的双重作用.从东江中游到河口样品,Mg、Ti、Co、Ni等元素在颗粒物中的含量依次升高,Cu、As、Cd、Sn、Sb等元素则依次降低,这与海水的稀释作用以及与盐度变化引起的絮凝沉降有关.河流中胶体态金属的含量与浓度均大于水库,显示了河流受到更多的人类活动影响.虽然重金属主要分布在颗粒物中,但对比各种重金属的含量在颗粒态和胶体态中的顺序变化,发现地表径流带来的地壳元素倾向于分布在颗粒态中,而人为排放来源的金属倾向于分布在胶体态中.     

基于均匀设计的类Fenton's体系去除污染土壤中蒽和芘的研究

分别以乳酸、L-酒石酸、柠檬酸为助剂,将其添加至类Fenton's体系中去除污染土壤中的蒽和芘等多环芳烃.结果发现,以柠檬酸为助剂时,多环芳烃的去除率为83.75%.同时,以均匀实验设计法考察了H2O2用量、Fe SO4用量、反应温度、反应时间、水土比、柠檬酸用量和多环芳烃染毒浓度对多环芳烃去除率的影响.实验数据和结果经DPS(Data Processing Station)软件处理后得到多环芳烃去除率与各反应因素之间的回归方程,经随机验证实验和计算结果对比表明,该回归方程的拟合误差低于5%,具有精确的预报性.     

美国超级基金5年回顾政策对我国污染场地风险管理的启示

通过简要概述美国超级基金5年回顾政策的形成与发展、执行约束力、实施内容,分析其实施过程中面临的问题,从环境立法、强化后期风险管理、完善污染场地风险管理链条、公开修复治理信息和提高社会公众参与度等角度,为解决我国因多样性修复技术实施导致的污染场地修复后风险难题提供可借鉴的重要经验,以期为构建适宜我国国情的污染场地修复长期风险管理和污染控制制度提供理论依据,实现污染场地修复后的安全再利用。     

随机振动的描述及其试验与仿真

阐述了随机振动的描述方法,随机振动试验条件和相关参数的计算等。并结合实例,介绍了随机振动有限元仿真的流程及其工程意义,以便在深入了解随机振动原理的基础上,指导随机振动试验和有限元仿真的开展。