生物炭负载纳米零价铁对污染土壤中铜钴镍铬的协同去除

合成了一种低成本、高效生物炭负载纳米零价铁的复合材料(ZVI-SM)并应用于铜、钴、镍、铬污染土壤的修复。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和金属吸附实验等方法,考察了不同碳化温度下制备的生物炭前驱体和生物炭复合材料对复合重金属污染修复的影响及去除作用机制。其中,吸附-还原后形成的FeCr₂O₄极大地降低了铬的毒性,同时提高了铜、钴、镍的去除率。Fe0的引入既提高了生物炭对重金属的吸附量,又解决了Cr(Ⅵ)毒性的问题;XPS的结果进一步阐明了生物炭可以作为电子传递介质,通过表面官能团得失电子与Fe0间形成强相互作用,增强了复合材料对多重金属离子的去除效果。除ZVI-SM500外,ZVI-SM100、300、400、700 4种材料对于铜、钴、镍、铬的去除率要远高于商用纳米Fe0和单纯的生物炭材料,表现为对铬和铜有较强的亲和力和反应性,均能在5 min内完全去除铜和铬,钴和镍也能在180 min内达到80%以上的去除率。在反应过程中存在显著的离子竞争效应:铬≥铜>钴>镍,这与金属离子的标准还原电位大小的趋势一致。土壤修复实验表明:ZNI-SM300用于污染土壤的修复,15 d后,Cr(Ⅵ)含量从480 mg/kg降至0.52 mg/kg,水溶态Cr总量从500 mg/kg降至1.2 mg/kg,两者的固定化效率均达到99%以上,并能达到完全去除水溶态的铜、钴、镍、Cr(Ⅵ)的效果。因此,以SM300为载体的纳米零价铁可作为复合重金属污染土壤修复的理想材料。     

垃圾焚烧烟气中二（口恶）英控制技术的评估与筛选

采用模糊综合评价法与层次分析法（AHP）相结合,建立以环境、经济和技术为一级指标的3层综合评价指标体系,对初步筛选出的双布袋活性炭吸附技术、硫及硫化合物抑制技术和硫及硫化合物抑制技术+活性炭固定床反应器技术等10项垃圾焚烧烟气中二（口恶）英控制技术或技术组合进行了综合评估.结果表明,硫及硫化合物抑制技术+活性炭固定床反应器技术组合综合得分最高（0.4831）,为目前垃圾焚烧烟气中二（口恶）英最佳控制技术.鉴于目前我国部分农村生活垃圾焚烧炉烟气中二（口恶）英排放不达标的情况,建议分布于农村的小型垃圾焚烧炉优先考虑采用此技术组合.我国各地区的垃圾焚烧企业可根据本地的经济发展水平、企业规模、炉型和工艺等实际情况,采用本文建立的指标评价体系和评估方法进行控制技术评估,筛选出适合本企业的最佳二（口恶）英控制技术,以有效控制我国垃圾焚烧二（口恶）英排放.     

增温和锌复合作用对菠菜富集多环芳烃的影响

目前有关增温和重金属复合作用对植物富集疏水性有机物的影响研究还鲜有报道.本文通过构建土壤-大气-植物密闭微宇宙,分析土壤、大气和植物中多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）的浓度及土壤中PAHs降解菌基因的拷贝数,进而探究增温（+6℃）和锌胁迫（100~600 mg·kg^-1）及两者复合作用对菠菜富集4种氘代PAHs及其致癌风险的影响.结果表明,增温使菠菜根部中PAHs的浓度降低了1.5%~20.4%,这是由于增温促进了土壤中PAHs的生物降解,进而导致PAHs自由溶解态浓度降低;另外,增温也降低了根部脂肪的含量,从而降低PAHs在根部的富集作用.然而,菠菜根部中PAHs的浓度随土壤中锌浓度的增加而增加,且增加比例为1.2%~91.7%,这主要是因为锌抑制了土壤中PAHs的降解,进而增加了PAHs的自由溶解态浓度;另外,锌胁迫还增加了菠菜根部细胞膜的通透性,进而促进根部吸收PAHs.增温和锌胁迫条件下,菠菜茎叶中PAHs的浓度分别降低了7.3%~51.1%和增加了3.0%~76.9%,与对根部富集PAHs的影响一致,这归因于茎叶中的PAHs主要来源于根部的向顶运输而非大气的茎叶吸收.增温和锌复合作用对菠菜富集PAHs具有拮抗作用,这是因为两者对土壤中PAHs的生物降解具有相反的影响.在无外源PAHs输入下,增温和锌胁迫分别会降低和增加PAHs的总致癌风险.     

污灌区盐分累积对污染土壤汞释放通量的影响

采用优化设计的动态通量箱,对不同盐分（NaCl和Na₂SO₄）和盐度（0~5%）的盐渍化土壤土-气界面的汞交换通量进行动态监测,研究盐渍化对污灌区土壤汞和大气释放的影响.结果表明：（1）两种盐分类型对土壤Hg释放的影响呈相反趋势.与未发生盐渍化的对照土壤相比,随着NaCl盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现上升趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比提高了48.94%;而随着Na₂SO₄盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现下降趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比降低了20.62%.（2）土壤盐分含量与土壤汞释放通量均值之间呈线性关系.对于NaCl,含量x（g/kg）与汞通量y [ng/（m²·h）]之间的模型为y=0.8258x+86.709（R²=0.9734）,对于Na₂SO₄,模型为y=-0.3354x+85.997（R²=0.9581）.从研究结果来看,高浓度的NaCl环境对土壤汞释放通量有显著影响,土壤的盐渍化趋势会使汞释放及作物吸收风险更趋严重.     

复杂结构隧道火灾烟气逆流与温度分布的数值模拟

隧道结构对火灾具有一定的影响,为了得到大曲率、变坡度复杂结构隧道火灾的烟气特性,依托深圳市某长大公路隧道建设工程,建立隧道模型,利用Star-CD/CCM^+数值模拟软件的烟火向导模块,对不同通风速度下的重型货车火灾进行了模拟研究,分析了不同通风速度下隧道内的纵向温度分布规律。结果表明:火灾热释放速率为30 M W时,无通风条件下,火灾烟气的最高温度位于隧道顶棚下方20 cm处,火源正上方的温度最大达到1190℃,隧道坡度的存在使得火源上游烟气逐渐向下游扩散,下游烟气温度在300 s后保持在500℃以上,该高温会对隧道结构造成一定的损伤;控制烟气逆流的临界风速为4.0 m/s,大于由Wu&Baker经验公式得到的值.表明隧道曲率对流场运动有一定的抑制作用;在该临界风速的作用下,烟气向火源下游扩散,扩散速度为6 m/S,烟气的最高温度降低至550℃,且位置向火源下游偏移6 m。建议火源下游行驶车辆的疏散逃生速度大于6m/s。     

不确定性流域污染负荷优化分配模型及其应用

流域优化决策模型以最优化建模方法指导流域管理决策过程,然而流域系统的不确定性会导致决策存在一定风险.本研究通过建立区间参数机会约束线性规划(ICILP)模型来处理流域决策过程中的不确定性,并将该模型运用于太滆运河流域优化决策中,探讨在不同违反概率下系统最优解.结果表明,随着允许入湖量约束违反概率增加,系统对污染物削减量和削减成本有所降低.由于受到经济成本和削减量约束,系统优先减小环境代价较大、削减效率较低的工程项目规模.但受到最低处理率约束,违反概率增加到一定水平时各工程项目趋于定值.虽然较高的违反概率使系统成本降低,但也会导致削减效率降低,不利于流域保护.因此,在实际管理中应根据管理需求选择合适的削减方案以达到保护流域水质的目标.     

东海赤潮高发区半分析算法色素浓度反演

为研究赤潮机理和预测预报以减少其危害,根据2002-04东海赤潮调查航次实测资料,得出经验系数,建立方程,发展了东海赤潮高发海区的叶绿素a浓度反演半分析算法.由现场实测数据对算法进行检验,叶绿素a吸收系数a_ph(675)及浓度的反演结果误差基本在30%以内,其中浓度反演结果比较,均方根偏差为0.24,最大相对偏差为40.93%,平均相对偏差为18.83%,相关系数R²为0.83.从检验的结果来看,算法反演的精度较好,对于研究海区相对适用.     

人工湿地氮转化与氧关系研究

应用N转化迁移模型分析廊道式人工湿地氮转化与氧供应的关系,验证目前湿地全程硝化反硝化脱氮机制的有效性.对各个廊道进出水NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN、B₅、DO进行了测定和分析.在水力负荷5cm/d条件下,各廊道湿地有机氮矿化率为0.01～0.28g·(m²·d)^-1、氨氮硝化率0.50～1.54 g·(m²·d)^-1,反硝化率0.41～1.13 g·(m²·d)^-1(占总氮损失的3.4%～35.4%)、植物净吸收氮0.07～0.26 g·(m²·d)^-1(占总氮损失的7%～33%).硝化反硝化与有机质降解同时进行,在进水端最明显,这与传统认识相悖.按照全程硝化化学计量学得到的硝化需氧量(NOD)高于实际的表面复氧和植物根系放氧.最后对在高浓度有机质存在条件下,能减少对氧需求的2种新型脱氮机制进行了讨论.     

不同物料堆肥富里酸的结构特征的研究

通过三维荧光平行因子分析（EEM-PARAFAC）和二维相关光谱（2DCOS）分析了富含木质纤维素类物料（果蔬废物和杂草废物）和富含木质素类物料（秸秆废物和园林修剪废物）堆肥形成的富里酸的结构和组成.结果显示，两类堆肥物料形成的富里酸结构差异显著.虽然两类物料的荧光组分含量及变化基本相似，但是特征官能团与其荧光组分的变化顺序却不同.富含木质纤维素类物料堆肥形成的富里酸中类酪氨酸和类色氨酸先于芳环形成，而富含木质素类物料堆肥形成的富里酸中芳环先于类酪氨酸和类色氨酸.并且，研究发现在堆肥高温期和腐熟期，富里酸的芳环含量在木质纤维类和木质类物料中分别增加了约10%和5%，脂肪族的含量分别下降了约10%和6%，说明堆肥过程中富里酸结构中脂肪族逐渐降解并伴随其芳香性逐渐增加；结构方程模型结果表明，类富里酸、脂肪族基团和羧基是富里酸中芳环形成的关键组分.本文研究结果可为明确堆肥过程中富里酸的形成提供理论基础.