酸性矿山废水中铜在含铬施氏矿物上的吸附及其对矿物溶解与相转变的影响

施氏矿物对水体中的重金属具有较强的吸附和固载能力,但随着环境条件的改变,施氏矿物可能会溶解并发生相转变,引起重金属的释放.利用化学合成的含Cr施氏矿物,探究其在不同Cu(Ⅱ)浓度与pH条件下含Cr施氏矿物的溶解和相转变.研究结果表明,在pH~3时,含Cr施氏矿物对Cu(Ⅱ)的吸附量较少,Cu(Ⅱ)对矿物溶解的影响不明显;在该pH条件下,含Cr施氏矿物会发生相转变生成部分针铁矿,但是随着溶液中初始Cu(Ⅱ)浓度的升高,矿物的相转变得到抑制.当pH升高至pH~5时,含铬施氏矿物对Cu(Ⅱ)的吸附量显著增加,Cu(Ⅱ)主要以Cu(OH)+与Cu2_(OH)_2~(2+)的形态吸附在含Cr施氏矿物表面,而高浓度Cu(Ⅱ)存在时也会生成部分Cu(OH)_2固体直接沉淀在矿物表面,覆盖矿物的反应位点从而阻碍SO_4~(2-)和CrO_4~(2-)的释放,而且随着Cu(Ⅱ)浓度的升高,这种抑制作用显著增强.在不同pH条件下,Cu(Ⅱ)的存在能够有效促进含Cr施氏矿物的稳定性,促进矿物对重金属Cr的固载能力,这些结果对酸性矿山废水环境中施氏矿物的稳定性和重金属污染控制具有重要意义.     

大同市二氧化硫污染特征与环境容量核定研究

大同市是以煤炭资源的开采、加工和利用为主的资源型城市,再加之不利的地形和气象条件,形成比较严重的结构型大气污染,特别是市区SO2污染十分突出。针对大同市大气SO2污染的特殊性,采用修正的高斯模型,分别计算该市SO2总量控制区的现状和规划环境容量。结果表明,该市总量控制区SO2环境容量不及该目标区域现状(2000年)排放量的一半,而规划环境容量则是现状环境容量的约1.5倍。因此,大同市的SO2污染防治应采取源排放削减,特别是经济结构调整与生产力优化布局相结合的模式。     

四环素水生生物基准及对中国部分水体的生态风险评估

四环素是四环素类抗生素,环境中四环素残留会对水生生物产生慢性影响,且中国目前尚缺乏四环素的淡水水生生物基准。搜集筛选了四环素对中国淡水水生生物的急慢性毒性数据,共获得7门12科的12个急性毒性数据和7门9科的9个慢性毒性数据。利用毒性百分数排序法和物种敏感度分布法推导四环素的水生生物基准,最终采用物种敏感度分布法推导出短期水质基准为61.650μg/L,长期水质基准为9.439μg/L,可作为保护我国水生生物的水质基准。采用熵值法和安全阈值法评估了四环素在我国部分水体的生态风险,最终采用熵值法评估我国淡水环境中四环素的生态风险水平,评估结果显示风险区域主要集中在贵阳南明河,其他大部分区域基本无风险。研究结论可为四环素水质标准制定、水生生物保护和水生态环境管理提供科学依据。     

宏基因组学解析蚯蚓粪中微生物种群及耐药基因的组成

为判定蚯蚓粪作为微生物肥料的潜力,本研究采用宏基因组学的方法,对污泥、牛粪与蔬菜蚯蚓粪样品抽提的DNA进行测序,并将结果进行物种注释及功能注释,以揭示不同蚯蚓粪中功能性微生物的种群结构.结果表明：污泥、牛粪和蔬菜蚯蚓粪分别检测到117505、81182、81104条scaftigs.变形菌门、拟杆菌门、疣微菌门与放线菌门为3种蚯蚓粪的优势菌门.氮磷代谢途径分析表明,蚯蚓粪中富含固氮菌（Rhizobium、Mesorhizobium、Bradyrhizobium、Azospirillum）、硝化菌（Nitrosomonas、Nitrosospira、Nitrosococcus、Nitrospira）和溶磷菌（Flavobacterium、Pseudomonas、Arthrobacter、Streptomyces）等肥料功能菌.相比而言,蔬菜蚯蚓粪微生物肥料潜力较高.相对于蔬菜蚯蚓粪（371条Unigenes）,污泥（2461条Unigenes）和牛粪（965条Unigenes）蚯蚓粪中存在较多的病原菌.而且,污泥、牛粪与蔬菜蚯蚓粪中耐药基因相对丰度高达0.93×10^-3、0.32×10^-3和0.32×10^-3,主要为β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类及四环素类耐药基因等.研究结果显示,蚯蚓粪中有益的功能菌群和有害微生物同时存在,其生物污染物的环境风险值得关注.     

珠江三角洲秋季典型O3污染的气象条件及贡献量化

利用自组织神经网络分析法,对珠江三角洲2013~2017年秋季海平面气压和全风速场进行大样本客观分型.结果表明,影响O₃的天气类型共有7种,由污染程度高低分为高、中、低3类,对应的平均O₃超标率分别为32.3%, 12.0%和4.2%.对比2017年和2016年秋季O₃污染天气分型下促发O₃污染的气象因子差异,2017年秋季高污染型O₃天气形势出现的天数比2016年增多,且中污染型天气形势出现时,2017年的局地污染气象条件更为不利.采用WRF-CAMx模式通过改变气象场输入来量化气象条件贡献,并用实测变化减去气象变化以推算排放贡献.结果表明,气象条件变化导致O₃浓度上升的贡献率为29.8%,而排放的变化引起O₃浓度下降的贡献率为7.1%.在2017年秋季开展的O₃污染防治专项行动指导下的珠江三角洲O₃前体物控制措施,有效缓解了部分由于不利气象条件而引起的O₃污染浓度上升.不利气象条件是导致2017年秋季O₃浓度升高的重要成因.     

酸改性凹凸棒土去除水中六价铬的改性条件研究

为了考察酸改性后的凹凸棒土吸附污水中重金属离子的效能,选取水中毒性强、风险高的Cr(Ⅵ)作为目标物,研究了不同改性条件对Cr(Ⅵ)吸附的影响规律。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对改性前后的结构进行表征,结果表明,改性后的凹凸棒土分散性好、杂质减少、比表面积增大,但内部结构并没有发生改变;改性凹凸棒土对Cr(Ⅵ)的吸附实验表明,吸附速率很快,120 min基本达到吸附平衡,与未经改性的凹凸棒土去除效果相比,经酸改性的凹凸棒土的吸附能力显著提高。并在盐酸浓度为4 mol/L,改性时间为5 h,改性温度为40℃时,改性效果达到最佳。此外,分析了改性凹凸棒土吸附性能提高的原因:形貌的变化加强了对目标物的吸附作用;无机阴离子的引入与目标物发生反应。     

基于VR技术的大型储罐火灾爆炸仿真软件设计

为了研究大型储罐事故后果的严重性，针对大型储罐火灾爆炸试验难以实施的情况，以虚拟现实技术为研究手段，重现大型储罐火灾和爆炸事故过程；通过对储罐火灾和爆炸事故进行理论分析，优选出大型储罐火灾爆炸事故后果数学模型；基于某商业原油储备库布置，利用3Ds Max软件对库区进行建模，结合Qt界面编写技术和OSG粒子效果技术进行交互式设计，划分火灾和爆炸2大仿真模块，设计各模块下属基本功能，形成1套基于真实场景的大型储罐火灾爆炸事故后果三维仿真模拟软件。研究结果表明:基于VR技术的大型储罐火灾爆炸仿真软件具有较强的沉浸感和交互性等特点，能够实时仿真大型储罐火灾爆炸事故动态演变过程，降低大型储罐火灾爆炸试验成本，同时为制定事故应急预案和应急处置措施提供科学参考。     

4种固定化藻类对污水中氮的净化能力研究

取培养至对数末期的藻,采用海藻酸钙凝胶包埋固定,对人工污水进行静态模拟净化试验,研究了蛋白核小球藻、鱼腥藻、双对栅藻和突变衣藻4种藻在固定和悬浮状态下,对污水中的氨氮和硝酸氮的净化效率以及藻类的生长特性。结果表明：固定化藻细胞比悬浮态藻细胞具有生长更趋于稳定、藻类的活性保持时间更长的优势。4种藻类中,小球藻和鱼腥藻在污水中的生长状况更好,较适宜采用海藻酸钙凝胶包埋固定化技术。实验第5 d时,固定化小球藻、鱼腥藻、双对栅藻和衣藻对NH₃-N去除率分别为91.9%、84.8%、68.3%和51.2%;对NO^-₃-N的去除率分别为85.1%、100%、96.9%和65.9%。固定化小球藻对NH₃-N的去除效果最好,而固定化鱼腥藻对NO^-₃-N的去除效果最好。因此,小球藻和鱼腥藻更适用于去除污水中的氮,具有很好的应用前景。     

复合絮凝剂APAC中铝形态分布及絮凝性能研究

用慢速滴碱法合成聚合氯化铝的过程中加入酸改性的凹凸棒,制备了新型絮凝剂APAC。采用Al-Ferron逐时络合比色法和烧杯絮凝实验法分别研究了APAC复合絮凝剂中铝的形态分布和絮凝性能。结果表明,Ala随盐基度的升高而逐渐降低;Alb随盐基度的升高而升高;Alc则先随盐基度的升高而升高,达到最大值后,再随盐基度的升高而降低。在相同实验条件下,盐基度愈高,混凝效果愈好,Alb含量愈高,混凝效果并不一定愈好。因此,APAC的质量控制以及追求目标应当是尽量提高Alc的含量,而不是Alb的含量。     

曝气对遮光条件下藻类消亡的影响

以斜生栅藻和铜绿微囊藻为材料,分析低光照度范围内藻类光合作用特性和呼吸速率,研究曝气对遮光条件下藻类消亡过程的影响.结果表明,(25±1) ℃时斜生栅藻和铜绿微囊藻的光补偿点分别为600、720 lx,呼吸速率分别为89、57 μmol/(mg*h);光照度低于光补偿点,藻类内源呼吸导致水体DO浓度降低;单纯遮光(光照度为0 lx)处理7 d,斜生栅藻和铜绿微囊藻生物量去除率(以OD650计)分别为17.2%和39.1%;增加曝气措施后,斜生栅藻和铜绿微囊藻去除率分别上升到71.3%和92.0%,曝气能有效促进藻类消亡.实验数据拟合结果证明,藻细胞消亡符合藻细胞内源呼吸-衰减模型.