浅议环境自动监测(控)系统建设运行管理

结合山东省环境自动监控系统的实际,从基础能力建设、设备运营维护、运行监督管理、自动数据认定使用等关键环节入手,就系统建设、管理、运行等核心问题进行了分析探索,从管理和技术方面提出了解决方案和建议。     

珠江口表层水中多环芳烃的分布特征及健康风险评估

分别于2015年2、5、8、11月在珠江八大入海口采集表层水体样品,应用固相萃取富集法对该区域表层水体中16种USEPA优控多环芳烃(PAHs)的时空分布特征进行分析,并利用终生致癌风险增量模型(ILCR)对该区域的饮水健康风险进行评价。结果表明:珠江口4个季度所采集的水样中,∑15PAHs的浓度范围为18.0~50.3 ng/L,含量处于中等水平。其中7种强致癌性∑7PAHs的浓度范围为1.53~3.73 ng/L,占∑15PAHs的5.89%~11.1%,∑15PAHs和∑7PAHs在枯水期(2、11月)样品中明显高于丰水期(5、8月)。就组成特征而言,各采样点PAHs以3、4环为主。珠江口表层水中非致癌类PAHs的危害商数值为0.99×10~(-5)~2.73×10~(-5),远低于USEPA规定的阈值(1);致癌类PAHs产生的健康风险为6.50×10~(-8)~2.37×10~(-7),其中Ba P导致的饮水途径健康风险最高,所有点位致癌类PAHs的健康风险均低于USEPA推荐的对致癌物质最大可接受风险水平(10~(-6)),表明珠江口表层水中PAHs尚不具备严重的致癌风险,但是仍然存在潜在的健康风险,需要重点控制和管理。     

中国土壤环境监测方法现状、问题及建议

综述了目前中国现行的土壤环境监测国家标准方法和环保、农业、林业等行业标准方法,指出国家标准和环保行业标准方法侧重于土壤污染物的检测,而农业和林业标准方法侧重于土壤营养元素及其有效态、理化指标的检测。针对现行标准方法存在的一些问题(如检测的土壤污染物种类少、部分方法先进性不足、土壤环境监测的基础研究薄弱以及方法的标准化尚待完善等),提出加强土壤监测标准方法的顶层设计、合理增加土壤污染物的控制种类,及时更新方法、发展多组分测定方法,加强标准方法研究的系统性、协调性,以及逐步增加原位监测标准方法等建议,为土壤监测技术的发展提供借鉴和参考。     

Fenton法降解垃圾渗滤液中的溶解性有机质

垃圾渗滤液是一种高浓度难降解废水,含有大量有毒物质和溶解性有机质（dissolved organic matter, DOM）,可生化性差。Fenton试剂（Fe2++H2O2）能产生活性极强的羟基自由基（·OH）,能快速氧化渗滤液中DOM和微量有机物质。本研究采用Fenton法处理垃圾渗滤液,结果表明,在优化的处理条件下,渗滤液COD和TOC去除率分别为65%和42%,其中混凝作用去除的COD和TOC分别为20%和21%。进一步通过紫外可见光谱扫描、SUVA254、E3/E4等指标评价,发现Fenton法可以有效降低渗滤液中的DOM含量,大分子有机物的含量明显减少,而分子量小的有机物含量相对增加,反应体系中溶解性有机物分子量随着反应的进行而降低,腐殖化程度降低。利用GC-MS定性出渗滤液原液中47种有机物,该类有机物在Fenton反应后上清液中未再检出,但5种物质（邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯、植酮、角鲨烯、麥角甾烷醇和二氢胆固醇）在沉淀的铁泥中检出。研究发现不同pH值、H2O2和Fe2+浓度条件下,残留的COD与DOM、TOC和UV254存在显著的相关关系（R2> 0.9）。本研究结果为改进垃圾渗滤液处理工艺和探索DOM在Fenton过程中的降解行为提供科学依据。     

石墨烯氧化物气凝胶修饰金属阳极促进微生物燃料电池的产电性能

微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）阳极的比表面积、生物相容性以及导电性被认为是影响微生物燃料电池产电性能的关键因素。三维金属阳极因其导电性强、比表面积较二维电极材料大等优点可用来取代碳基电极。为了提高微生物燃料电池的产电性能,本研究选用2种具有三维结构的不锈钢刷（SSB）和泡沫镍（Ni-foam）为金属阳极基材,并将石墨烯氧化物（GO）通过一步冷冻干燥法合成石墨烯氧化物气凝胶复合金属电极（GOA-SSB/Ni-foam）,将其作为阳极进行MFC的产电性能研究。结果显示：在MFC运行中,GOA-SSB和GOA-Ni-foam作为阳极,最大功率密度分别达到490和119 mW·m-2,比未修饰SSB和Ni-foam提高8.1和5.5倍。扫描电镜（SEM）表征显示三维复合金属阳极表面附着的微生物量远高于未修饰电极,且未修饰的SSB和Ni-foam电极表面较GOA-SSB和GOA-Ni-foam电极表面腐蚀更严重,说明GOA不仅可提升阳极比表面积、生物相容性还可减缓阳极基材的腐蚀。电化学阻抗（EIS）结果表明GOA-SSB和GOA-Ni-foam阳极相比于未修饰阳极能够极大的降低传荷电阻,证实GOA修饰阳极加快了电子传递速率。另外,拉曼（Raman）表征显示Shewanella oneidensis MR-1菌可原位还原GOA,佐证了GOA修饰阳极运行后欧姆内阻降低的原因。     

室内PM2.5浓度控制模拟分析

利用质量平衡方程建立了一次回风定风量系统室内PM2.5浓度模型,并对新风PM2.5浓度、新风量、室内污染源、过滤器效率、过滤器安装位置等因素对室内PM2.5浓度的影响进行了模拟分析。模拟结果表明：新风PM2.5浓度和室内污染源强度的变化对室内PM2.5浓度均有较大影响;新风量越大,室内PM2.5浓度受新风PM2.5浓度变化的影响越大;将过滤器分别安装在送风段、新风段和回风段,新风比为0.1时,过滤器安装在送风段效果最好,安装在新风段最差,新风比为0.8时,过滤器安装在送风段效果最好,安装在回风段最差;过滤器安装在送风段时,过滤器效率越高,室内PM2.5浓度越低,波动越小。     

微孔TiO2负载Pt吸附强化矿化甲苯的性能

矿化效率不足是光催化技术应用于挥发性有机化合物（VOCs）净化的关键限制因素之一。为了提高VOCs的矿化效率,制备了高比表面（736 m2·g-1）微孔TiO2材料,以其为载体构建了微孔TiO2与Pt的吸附强化光催化二元结构体系。采用比表面积（BET）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等方法考察材料结构,并以甲苯为VOCs代表研究材料的吸附-光催化特性。结果表明,Pt修饰微孔TiO2表现出特异的吸附和催化能力,甲苯平衡吸附量和矿化效率分别是P25的3.8~4.1倍和2.6~2.9倍。微孔TiO2载体除了吸附强化作用外,其表面通过Pt修饰可产生大量表面羟基,从而利于Pt-TiO2的常温催化过程。     

工业余热拆卸废旧电路板

电路板插槽元器件、通孔元器件、大元器件和小元器件的拆卸是废旧电路板资源化的第一步。前三者的拆卸率对后续的电路板粉碎有较大影响,是决定拆卸效果的重要参数。为探究工业余热拆卸废旧电路板方法中通气温度、加热时间和喷吹次数对元器件拆卸率的影响,找出最优的拆卸参数组合,进行了废旧电路板拆卸的正交实验。对元器件拆卸率、关键元器件总拆卸率的极差分析和方差分析表明,通气温度和加热时间的增大有利于元器件拆卸率增大;增加喷吹次数,有利于大元器件和小元器件的拆卸,但过多次数喷吹将造成插槽、通孔元器件引脚弯曲,拆卸率减小;通气温度、加热时间对元器件拆卸的影响不具显著性,喷吹次数仅对大元器件拆卸有显著性影响。综合分析关键元器件的拆卸率：通气温度350℃、加热时间5 min和喷吹6次是最优的拆卸参数组合,关键元器件总拆卸率达到98.6%。     

低DO与化学控制相结合的半亚硝化运行

针对厌氧氨氧化工艺（ANAMMOX）的进水需求以及污水中氮素的存在形态,增强前置半亚硝化工艺的运行稳定性是十分有必要的。研究发现：在温度（30±1）℃、进水pH在8.0以上、DO在0.3 mg·L-1左右、HRT=8 h的情况下;逐步增加进水氨氮（NH4+-N）与碳酸氢盐浓度,经过19 d成功启动亚硝化反应（以亚硝硝酸盐积累率达到50%为限）;为了进一步提升亚硝酸盐积累率,间歇投加5 mmol·L-1氯酸钾,后又改加联氨作为硝化反应的选择性抑制剂,经过大约90 d的反复调试运行,使得出水中NH4+-N与亚硝态氮（NO2--N）的摩尔比近似1：1,基本符合厌氧氨氧化工艺进水需求。通过Miseq测序结果发现：氨氧化菌（AOB）在添加氯酸钾之后,已经成为绝对优势菌种,所占比例为54.99%;在添加联氨之后,AOB所占比例能够达到63.92%,其中包括Nitrosomonas sp和Nitrosomonas europaea这两种亚硝化菌;只有痕量亚硝酸盐氧化菌（NOB）的存在。     

CuxTi（1-x）O2光催化降解硝基苯的性能及最优铜掺杂工艺

为增强TiO2光催化降解硝基苯的性能,采用溶胶-凝胶方法进行TiO2的铜掺杂改性,并通过性能表征与分析确定最优铜掺杂量。XRD、FESEM与Jade分析得出,所制备的1.0%、1.5%、2.0%和2.5% Cu-TiO2在各项指标优于德国P25-TiO2,晶粒尺寸20~50 nm,其中1.5%摩尔比Cu-TiO2的XRD峰值最高和结晶度最好,且团聚现象较弱,且晶粒尺寸小于P25。结合铜掺杂结构、微应力变化以及对硝基苯的降解性能,采用1.5%摩尔比Cu-TiO2光照180 min对硝基苯降解效率最优,是P25-TiO2降解性能的2倍,且遵循拟一级反应动力学。EDS与降解实验联合得出最优降解硝基苯的铜掺杂TiO2式为Cu0.018 3Ti0.981 7O2。模拟含硝基苯废水中C和N元素浓度的变化规律,显示Cu0.018 3Ti0.981 7O2降解硝基苯存在苯环被矿化生成CO2和NO2-键断裂等反应过程。