高分子重金属絮凝剂PEX捕集Ni2+及除浊性能研究

以聚乙烯亚胺、NaOH、CS2为原料,在一定条件下合成了一种新型两性高分子重金属絮凝剂--聚乙烯亚胺基黄原酸钠(PEX),研究了其捕集Ni2 及除浊性能,并对几个影响因素作了考察.实验结果表明:(1)该絮凝剂对Ni2 有很好的捕集功能,Ni2 的最高去除率可达99%以上;(2)pH值对PEX投加量有一定的影响,但对Ni2 的最高去除率影响不大;(3)水中存在碱金属或碱土金属离子时在一定程度上会促进Ni2 的去除;(4)当有Fe3 存在时,在较低pH值下会明显降低Ni2 的去除,但当pH值升高时对Ni2 的去除有促进作用;(5)Cl-与NO3-的存在可促进PEX对Ni2 的去除,而SO42-的存在对Ni2 的去除有抑制作用,需增加投药量才能得到较好的去除;(6)Ni2 和致浊物质共存时,会互相影响彼此的去除.     

Ce/TiO2/g-C3N4异质结的制备及光催化降解PFOA反应机制

采用溶胶凝胶-超声混合法制备了铈/二氧化钛/石墨相氮化碳（Ce/TiO₂/g-C₃N₄）异质结催化剂，通过透射电子显微镜（TEM）、X-射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等表征了复合材料的结构、晶相、活性基团和光吸收性能，并考察了可见光下该催化剂对模拟全氟辛酸（PFOA）废水的降解效果.结果表明，Ce/TiO₂/g-C₃N₄分散性好，粒径小于20 nm，金属Ce的掺入及TiO₂/g-C₃N₄异质结的生成，有效抑制了光生电子和空穴对的复合，使复合光催化剂禁带宽度减小，光吸收范围增大，光催化性能得到明显提升.在pH值为2，PFOA浓度为4 mg·L^-1，催化剂投加量为1 g·L^-1的条件下，可见光照射180 min后，可降解94.4%的PFOA，脱氟率为38.6%.降解过程符合准一级反应动力学，速率常数为0.522 h^-1.通过HPLC-MS分析降解产物，同时结合氟元素物料平衡的计算结果，认为降解机制主要是以阴离子形式存在的PFOA吸附至表面带有大量正电荷的催化剂表面后，在光生空穴和活性自由基的作用下，以自由基机理逐步脱去CF₂生成短链的PFCAs，同时生成氟离子.     

海洋水文观测实时共享技术与应用研究

建立了集先进的测量设备、传感器、网络通讯、计算机等技术于一体的海洋水文观测实时共享系统。围绕实时、准确、持续地获取海洋水文数据及其即时共享技术开展相关研究,重点探讨了远程观测子系统、数据处理与智能分析建模、实时共享子系统建设等关键技术,实现了海洋水文要素的全天候、无人值守、自动采集、实时稳定在线传输与动态共享。该系统成功地在天津港环境监测和黄骅港安全通航中得到了实际应用。     

洛川红黏土-黄土记录的风向变化及磁组构与磁化率对气候变化的敏感性对比

磁组构分析是研究季风风向的一种常用手段。对洛川黄土剖面黄土-红黏土界线附近地层进行磁组构研究表明:洛川剖面新近纪—第四纪过渡时期,风向整体呈南北向,且从红黏土沉积阶段到黄土沉积阶段,风向呈现顺时针方向的微小偏移,这可能与新近纪到第四纪的气候变化背景有关。另外,磁化率各向异性度P、磁线理L、磁面理F等参数曲线与磁化率曲线的对比显示:磁化率各向异性P、L、F参数的变化稍超前于磁化率曲线的变化,这与蓝田段家坡剖面的磁组构研究结果类似。导致以上结果的原因尚未确定,但可能与磁组构信息被记录于沉积物的速度快于沉积物磁化率值的改变有关。     

陆面模式Noah-MP模拟地表热通量的物理过程不确定性分析

陆面过程中的热量交换对于确定生态系统中的水文循环、边界层发展、天气和气候至关重要,然而目前陆面模式Noah-MP对地表热通量模拟的偏差在-180~180 W·m^-2之间,为明确模拟不确定性来源,本研究基于FLUXNET全球热通量观测数据,在5种气候类型、9类下垫面系统定量评估了Noah-MP感热和潜热通量模拟的不确定性.结果表明：Noah-MP在不同类型下对感热和潜热通量模拟的平均误差主要分布在-80~10 W·m^-2和-30~10 W·m^-2之间,模型在气候类型为热带和干旱气候以及下垫面类型为草地、针叶林、落叶阔叶林的模拟误差最大.研究发现植被过程是热通量模拟不确定性的主要来源,其次是水文过程和土壤过程;其中动态植被模型（DVEG）是植被过程模拟的主导因子,其次是湍流输送过程（SFC）、冠层气孔阻抗（CRS）和冠层辐射传输（RAD）.     

论疏水絮凝与疏水作用力

1982年Israelachvili和Pashley在Nature期刊上报道了以实验测得的疏水作用力,这一发现使当时的学者们倍感兴奋,激起了一个持续不断的研究.经过30多年的研究,疏水作用力被证明客观存在,并被众多科学家所认可.根据这一发现,经典的DLVO理论应补充疏水作用力,成为扩展的DLVO理论,经典的絮凝理论也应包括疏水絮凝的贡献.迄今疏水絮凝在矿物分选领域已取得了巨大成功,但在水处理领域尚缺乏认识和研究.本文综述了疏水作用力及疏水絮凝的发现,探讨了疏水作用力的热力学解释和微观机理,指出了水处理技术中涉及到的一些疏水絮凝原理,认为水处理工作者应大力开展疏水絮凝的研究,以疏水絮凝的理论进一步推动水处理科学技术的发展.     

城市食物代谢的动态过程及其水-碳足迹响应——以北京市为例

食物代谢是城市物质能量代谢的基础性过程之一。论文系统分析了1978—2015年北京市城市食物代谢通量、结构和效率的动态变化过程,并核算其水-碳足迹,提出优化城市食物代谢的有效途径。结果表明： 1）2015年北京市食物代谢通量为881.4万t,比1978年增加了3.3倍,其中植物源食物增加了2.5倍,动物源食物增加了12.0倍,由此引发的水-碳足迹分别增加了6.1倍和4.4倍; 2）北京市食物代谢的通量结构和水-碳足迹结构均呈现出主食为主转向主副食替代、植物源食物为主转向动植物源食物并重的演变特征; 3）“过度饮食”特别是高比例肉类消费,不但影响了城市居民健康水平,也显著扩大了城市人均环境足迹,导致食物代谢的生态效率指标从1.27降低至0.32; 4）降低城市食物代谢的足迹影响需要优化产业链供应,倡导绿色健康消费模式。     

滨岸带水华堆积与消散特征及其营养盐效应

为了解滨岸带植被、地形等地貌要素对蓝藻水华堆积及消散过程的影响,在太湖滨岸带设置不同形式的围格和植被实验区,通过逐日监测水体叶绿素a（Chl-a）的消长过程及同步营养盐变化,研究夏季蓝藻水华在湖泊滨岸带堆积与消散特征和营养盐效应.结果表明,滨岸带的地形地貌及植被状况对蓝藻水华的堆积程度及消散过程影响较大,软围隔营造的滨岸带静水环境,以及不同植被所形成的不同滞水区,显著加剧了蓝藻水华的局部堆积,从岸边挺水和浮叶植被区到开敞水域对照区,蓝藻水华的堆积程度依次递减;近岸挺水和浮叶植被区蓝藻水华堆积最严重,堆积时间最早,持续时间长;蓝藻水华堆积对营养盐等水质指标影响极大,堆积严重时该区域Chl-a含量达到了457.42μg/L,总氮（TN）达到11.04mg/L,总磷（TP）达到1.32mg/L;橡胶围格内浮叶植物区藻类堆积程度与近岸区类似,而浮叶植物与沉水植物混合区藻类堆积程度低于单一浮叶植物区;水体围隔能够加剧蓝藻水华的堆积,没有围隔的浮叶植物区藻类堆积程度最低.在蓝藻水华堆积过程中,蓝藻细胞仍在继续增殖,水体Chl-a仍会明显增加,而同期的水体营养盐的增幅小于Chl-a,甚至随着藻类生长消耗及生态系统的脱氮效应,溶解态氮磷下降明显.蓝藻水华消散过程中,TN、TP与Chl-a同步下降,但藻体中的氮磷释放到水中,导致堆积区的溶解态氮、磷有所增加,显示出明显的营养盐效应.本研究定量刻画了蓝藻水华局部堆积并快速致灾的地形地貌要素特点,揭示了蓝藻水华的水质与生态效应,为科学评估富营养化水体蓝藻水华的生态灾害风险提供科学依据.     

石墨相氮化碳光催化灭活水中多重耐药菌研究

研究了光辐照和基于石墨相氮化碳（g-C₃N₄）光催化对二级出水中1株四环素和氨苄西林抗性多重耐药菌E.coli CGMCC 1.1595的灭活效果.结果表明,汞灯辐照功率（100/300/500W）和辐照强度越高,其灭活效率相对越高,在500W汞灯60min辐照条件下,紫外长波（UVA）-可见光（300~579nm）对该多重耐药菌的灭活率为0.41log;基于g-C₃N₄的光催化对其灭活率为1.31log.相比未加g-C₃N₄催化剂的光辐照灭菌,在UVA-可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献为61%~69%;在可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献达到60%~79%.在UVA-可见光g-C₃N₄光催化灭活E.coli CGMCC 1.1595反应体系中,活性氧自由基和电子空穴的活跃程度为：·OH > ·O₂^- > H₂O₂ > h⁺ > ¹O₂,·OH为该光催化体系的主要活性物质,其次是·O₂^-和H₂O₂.     

两性高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠除浊性能

以不同分子量的聚乙烯亚胺（PEI）为母体,通过化学反应将二硫代羧基引入到其分子链中,制备出3种新型高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠（PEX）,采用2种性质不同的高岭土配制的含浊水样作为考察对象,通过絮凝实验法研究PEX对水样中浊度的去除性能.结果表明,3种PEX对不同性质含浊水样中浊度的去除性能具有一定的差异,浊度的最高去除率随着PEX分子量的增加而升高,随着原浊的增加而略有升高.PEX为两性聚电解质,PEX-1、PEX-6、PEX-60溶液的等电点pH_iep分别为3.8、5.0、8.7;当体系初始pH值位于3种PEX各自等电点处,浊度的去除率最高,可分别达到98.6%、96.6%、91.3%.含浊水样中共存Cu（Ⅱ）或Ni（Ⅱ）时,可明显提高浊度的去除效果.体系中余浊随着静置后Zeta电位绝对值的降低（升高）而减小（增大）.