混凝过程中絮体形貌的PIV成像观测与表征

采用粒子成像速度场仪(PIV)对Taylor-Couette反应器内的混凝过程中絮体的微观形貌进行了观测与表征.结果表明,内筒转速在20～60r/min范围内,生成的絮体颗粒较大,粒径分布均匀,絮凝沉淀效果最好.由于内筒旋转速度的变化直接导致混凝流场形态的变化,所以混凝过程中流场形态的变化对絮体生长过程有重要影响,进而直接影响到混凝效果.混凝过程中流场的周期性变化、涡间存在液体传递的波状涡结构有利于絮体颗粒的结合生长,并导致较高的絮凝沉淀去除率.这也说明PIV技术能够在测量流场的同时较好地反映混凝过程中微絮体的形貌变化特征,从而实现对絮凝过程的原位观测与表征.     

天气因素对道路灰尘铂族元素累积的影响

以新疆昌吉市为研究区,探讨了天气因素对道路灰尘铂族元素(PGEs)累积的影响及其作用机制.样品经王水消解后由ICP-MS测定.结果表明,径流冲刷与风力是道路灰尘中PGEs迁移转化的主要外力,而降水量与气温是城市道路形成径流的主要影响因素,干旱区降水稀少,更利于灰尘PGEs的累积.各类天气因素对道路灰尘PGEs含量的影响具体表现为:降水量小(12h降水量5mm),且气温高于0℃以上时的降雪(包含雨夹雪)后PGEs含量下降;气温低于0℃时,无论降雪量大小,雪后PGEs含量下降.单场次小雨(12h降雨量5mm)后PGEs含量下降;连续性小雨(12h降雨量<5mm)后PGEs含量上升,其累积达到上限,若继续降小雨,其含量不再升高反而呈缓慢下降趋势.4级以上大风天气后PGEs含量明显下降.     

生物质燃烧源排放烟尘罩稀释采样系统设计与应用

为研究生物质燃烧源颗粒物与气态污染物的排放特征,设计了可用于生物质燃烧排放实验室模拟研究的烟尘罩稀释采样系统.该系统可模拟生物质燃烧释放的高温高浓烟气排放到大气中的冷却、稀释、生长等理化过程,捕集燃烧排放的细颗粒物和多种痕量气态污染物.通过更换不同内径采样嘴等方法,系统稀释倍数可在10~70倍之间调节.详细介绍了系统的设计原理及结构,并对系统可靠性进行了检验.整个采样系统通过了气密性测试,分级采样系统平行性良好,细颗粒物损失在可接受范围,对燃烧状态扰动低,燃烧状态可实时评估.应用该系统测定了我国南方地区典型生物质燃烧源含碳污染物种的排放特征,结果表明其适于模拟各种类型的生物质燃烧.     

5种有机磷农药的淡水水生生物基准

采用毒性百分数排序法推导了马拉硫磷、乐果、甲基对硫磷、敌敌畏和对硫磷等5种有机磷农药的淡水水生生物基准,得出5种有机磷农药的基准最大浓度(CMC)分别为0.477、1.392、0.247、0.085、0.155μg·L-1;基准连续浓度(CCC)分别为0.030、0.688、0.092、0.056、0.030μg·L-1.将推导出的双值基准与我国地表水环境质量标准比较,结果表明,二者差别较大,我国目前这5种有机磷农药的水质标准可能在一定程度上存在着对水生生物"欠保护"的情况.5种有机磷农药的淡水水生生物基准可为我国淡水水生生物基准的制订提供一定的数据参考.     

多功能区工业园土壤和地表灰尘重金属污染及生态风险差异分析

多功能区工业园具有生产和生活的双重功能,园区内有色金属的冶炼和加工可能导致重金属污染从而威胁人体健康.本文选取位于长江经济带下游地区安徽中部某地级市的一个以铜加工和机械制原件为主导产业的工业园区为研究对象,通过采集并测试土壤和灰尘样品,对该园区土壤和灰尘重金属的空间分布和垂直分布特征进行分析,借助生态风险指数来评估可能存在的较高风险区域,利用相关性分析和主成分分析对重金属来源进行识别,将研究结果与不同地块分区的使用功能结合讨论,并从土壤与灰尘重金属在分布和含量上差异来探讨风险管控相关措施.结果表明,在土壤和灰尘的空间分布特征上,园区土壤中Cu、Zn、As、Pb和Cd的含量要明显高于当地土壤背景值,分别达到背景值的2.65、1.76、1.56、2.14和3.87倍.灰尘的重金属含量则明显高于土壤,Cr、Ni、Cu、Zn、Hg、As、Pb和Cd的含量均超过背景值,分别达到背景值的1.93、1.05、7.57、4.63、6.08、5.39、2.58和5.50倍.水平分布上,土壤重金属含量和综合生态风险较高的区域主要集中在园区西部;垂直分布上,随着土壤深度的增加,重金属含量并没有出现显著地上升或者下降趋势.灰尘的高重金属含量和高生态风险地区则更靠近主要的交通干道.主成分分析结果表明,靠近西边的土壤重金属偏高主要原因,可能来源于早期河水灌溉.而道路交通是导致灰尘重金属含量偏高的主要因素的可能性较大.这一土壤和灰尘重金属在空间分布来源上的差异,将对园区加强风险管控提供可参考的科学建议.包括根据不同区域的使用功能分区管理,来减少重金属对生态环境造成的污染和危害人体健康的可能性.     

大型通江湖泊藻类增殖驱动要素的时空分异特征

以我国大型通江湖泊鄱阳湖为例,对2016-2018年鄱阳湖6个典型点位的叶绿素a、TN等10个指标进行测定。分析了鄱阳湖不同因子的时空分异特征,并运用综合营养状态指数法及主成分分析方法,结合水文水动力、泥沙和人为影响等因素,判断藻类增殖的驱动要素。结果显示:COD浓度南高北低,由西向东表现为高-低-高;TN变化趋势与NH₃-N相近,夏季呈现东部南部高、北部低的特点,而西部蚌湖至都昌处分布扩散;TP南高北低、东西部均较高;直链藻和微囊藻出现频次分别占51.11%和16.44%;蚌湖点位藻细胞密度与叶绿素a浓度均最高,分别为最小点位的7.8,5.3倍。研究期间鄱阳湖以轻度富营养为主;TP为6个点位藻类增殖的主要限制性因子,藻类增殖与TN关系较小;水温、溶解氧等也可能成为藻类增殖的要素。后期鄱阳湖藻类综合治理需从加强季节性监测与预警、重点识别和调控测点关键性因子和强化藻种监控等方面展开。     

改进SSD方法在电缆隧道明火识别中的应用

针对单次多重检查( single-shot detector, SSD)方法对小目标物体检测的鲁棒性较差的问题,提出了一种改进的单次多重检查方法应用于电缆隧道明火识别中,通过选取不同层次的特征映射图进行多尺度检测,并引入一组不同大小和长宽比的默认边界框,以增强对小范围明火识别的鲁棒性。首先,构建SSD网络模型,选取6组不同尺寸的特征映射图,并对采集到的明火图像进行预处理;然后,对整个SSD网络进行训练并对默认边界框的大小等参数选取进行优化;最后,得到应用于电缆隧道明火识别的SSD网络,并通过测试集对该方法的识别速度和准.确率进行了检验。应用结果表明该方法具有计算速度快、识别准确度高等特点,在电缆隧道明火识别中具有工程应用的参考意义。     

负载磁性废茶生物炭活化过一硫酸盐高效降解水中腐殖酸和富里酸

城市污水厂二级处理出水中含有大量的溶解性有机物（Dissolved organic matters,DOM）会对生物和受纳水体构成潜在的危害,因此有必要对二级处理出水进行深度处理.本研究以农业废弃物茶叶渣为原料,通过对废弃茶叶改性和负磁制备一种磁性废茶生物炭（Fe-tea biochar,Fe-TB）,用于活化过一硫酸盐（Peroxymonosulfate,PMS）氧化降解水中的腐殖酸（Humic acid,HA）和富里酸（Fulvic acid,FA）.考察Fe-TB铁负载量、PMS浓度、Fe-TB投加量、初始pH、HA和FA的初始浓度对Fe-TB/PMS体系氧化降解HA和FA的影响.结果表明,在铁碳比为2/1（W/W）、PMS=0.2 g·L^-1,2Fe-TB投加量分别为0.6 g·L^-1（HA体系）和0.4 g·L^-1（FA体系）、初始pH=7条件下,50 min时对初始浓度为20 mg·L^-1的HA和FA的去除率分别达到95.3%和77.4%;经过4次重复循环使用,HA和FA的去除率均在59.0%以上,表明其良好的稳定性和重复使用性.淬灭实验及电子顺磁共振（EPR）分析结果证明2Fe-TB/PMS体系以单线态氧（¹O₂）为主要氧化活性物种降解HA和FA.实际二级处理出水中的DOM降解结果表明,2Fe-TB /PMS体系可以有效降解实际水体中的DOM,具有良好的应用前景.     

基于BP神经网络的水环境承载力预警研究——以北运河为例

为了预测水环境承载力未来可能出现的超载状态并提出警告,达到水环境风险管控的目的,本文构建了基于BP神经网络的水环境承载力预警方法体系,并在北运河流域开展了实证研究.所构建预警模型包括COD、氨氮、总磷承载力预警子模型和水资源承载力预警子模型,且模型拟合效果较好（平均绝对百分比误差在20%左右）.研究结果表明：朝阳区、海淀区等8个行政区落在了红灯重警区域,水环境承载力超载状况最为严重;位于北运河中下游的石景山区、广阳区、北辰区和香河县处于橙灯中警区域;昌平区、顺义区等5个行政区处于黄色轻警区域;怀柔区和延庆区处于绿色无警区域,状况较好.最后,为了排除警情,基于双向调控的原则,本文从水环境全过程控制角度,分别对各区域提出了调控区域人口规模及经济发展方式、治理面源污染等具体排警措施.     

雷州半岛地下水重金属来源解析及健康风险评价

地下水重金属的来源确定和健康风险评估,是新时期我国环境管理中重点关注和亟待解决的问题之一.为了解雷州半岛地下水环境状况,采集44件地下水样品,测定分析了Cr、Mn、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb元素的浓度和空间分布特征,并运用相关系数和主成分分析探讨了地下水重金属的来源,最后结合健康风险模型对不同途径所引起的健康风险进行评价.结果表明：①除As、Mn和Cd外,雷州半岛地下水重金属元素的平均值均未超过Ⅱ类水质标准（GB/T 14848-2017）.②总体空间分布表现出明显的空间差异性,即南部高于北部.③研究区8种重金属可被辨识出3种主成分（PCs）,PC1（Cu、Zn、Cd和Pb）主要为工农业及交通因子,PC2（Cr、Mn和As）主要为自然源和人为源双重因子,PC3（Hg）主要为自然源因子.④研究区各金属的健康风险均在可接受范围内,成人的风险高于儿童,饮用途径的风险高于皮肤暴露途径.环保部门应指导合理地开采地下水资源,严格控制污染来源,以期降低健康风险.