粉末活性炭处理酚类突发性水污染的应用研究

以苯酚和多种氯酚(CPs)为代表的酚类是一类重要的有机污染物。针对饮用水突发性酚类污染物控制,考察了粉末活性炭(PAC)吸附工艺对苯酚及CPs的去除效果,并讨论了主要影响因素。结果表明,对CPs和苯酚的吸附反应可在10~60 min、300 min内完成,吸附速率从快到慢依次为TCP、MCP、DCP、PCP和苯酚。由于酚羟基(Ar—OH)电离作用受到影响,在3~11范围内去除率随pH值升高而降低。少量腐殖酸对吸附影响不大,但TOC质量浓度超过10 mg/L时腐殖酸可产生明显竞争吸附作用。热力学拟合表明,吸附反应符合Freundlich和Langmuir吸附等温式,苯酚/CPs在PAC上的吸附过程以物理吸附为主,且为放热反应,较低温度有利于吸附反应的进行。相比于准一级反应和孔内扩散反应,准二级动力学方程可较好地描述吸附过程。将PAC用于中山市某饮用水源的模拟突发性污染应急处理,投加10 mg/L的PAC即可有效去除原水中超过饮用水标准3~5倍的CPs类污染物,同时水处理成本仅有少量增加。     

Probabilistic risk assessment for pedestrian–vehicle collision considering uncertainties of pedestrian mobility

Objectives: The uncertainties of pedestrian mobility are important factors affecting the accuracy and robustness of an active pedestrian protection system. This study is to provide the means for probabilistic risk evaluation of pedestrian–vehicle collision by counting the uncertainties in pedestrian motion.

Method: The pedestrian is modeled by a first-order Markov model to characterize the stochastic properties in mobility according to field experiments of pedestrians crossing an uncontrolled road. Based on the assumption of Gaussian distribution, unscented transformation (UT) is employed to predict the collision risk probability with the symmetric σ-set constructed on the basis of discrete trajectory simulation. Simulation experiments were carried out with 10,000 Monte Carlo (MC) simulations as the reference.

Results: The probability density distributions of time-to-collision, minimal distance, and collision probability estimated by UT coincide with the reference ones under various vehicle–pedestrian conflict scenarios, and the maximal deviation of collision probability from the reference is 5.33%. The UT method is about 600 times faster than the MC method (10,000 runs), which means that the proposed method has the potential for online application.

Conclusions: This article presents an effective and efficient algorithm to estimate the collision probability by using a UT method to solve the nonlinear transformation of uncertainties in pedestrian motion. Simulation results show that the UT-based method achieves accurate collision probability estimation and higher computation efficiency than MC and provides more valuable information concerning collision avoidance than the deterministic methods in the design of a pedestrian collision avoidance system.     

长江经济带国家级自然保护区管理状况评价

为切实做好长江经济带生态环境保护工作,基于HJ 913-2017《自然保护区管理评估规范》对长江经济带120处国家级自然保护区的管理状况进行评分.以评估结果为基础,评价了自然保护区管理状况的影响因素,并提出了提升自然保护区管理质量的建议.结果表明:①长江经济带国家级自然保护区的管理状况总体较好,平均得分为81.41分.从分布地区来看,经济较发达的地区,国家级自然保护区的管理状况相对较好;从建立时间看,评估总得分与国家级自然保护区的建立时长呈正相关;从规模看,评估总得分与国家级自然保护区的面积大小呈负相关;从自然保护区类型看,野生植物类型保护区的管理状况要优于野生动物类型.②从管理基础、管理措施、管理保障、管理成效、负面影响5项评估内容来看,管理基础得分相对较高,管理保障得分相对较低.③从全部指标的评分情况来看,保护对象变化和资源调查2项指标的得分相对较高;开发建设活动影响、专业技术能力、机构设置与人员配置、动态监测4项指标的得分相对较低.④Spearman相关分析表明,与评估总得分显著相关的指标为巡护执法、日常管护、专业技术能力、管护设施.研究显示,当前国家级自然保护区的机构设置、专业人才队伍建设、监测体系和开发建设活动影响是制约其管理质量提升的主要因素.      

重金属污染河流生态修复区挺水植物对重金属的吸收特性

为了分析比较滇东南选矿区重金属污染河流——小白河生态修复区所种植芦苇和香蒲对重金属的吸收及生态修复效果差异,于2015年4月在小白河西岸野生植物区及东岸生态修复区采集土壤及植物样品,对样品进行烘干、消解,使用电感耦合等离子体发射光谱法测定样品中铅（Pb）、锌（Zn）、铬（Cr）和镍（Ni）这4种重金属的含量,使用原子荧光光谱法测定样品中砷（As）的含量.结果表明:①小白河东岸生态修复区湿地底泥中As和Zn污染最为严重,但东岸底泥中各重金属含量已明显低于西岸,其中芦苇种植区底泥中w（As）和w（Ni）较西岸分别降低了38.82%和50.53%,香蒲种植区底泥中w（As）和w（Ni）较西岸分别降低了13.54%和21.95%.②芦苇对As、Pb、Zn和Pb、Cr以及Cr、Ni这3组重金属的吸收存在显著的协同作用,香蒲对重金属吸收的协同作用表现在As、Zn、Ni和Pb、Cr这2组重金属中,这种重金属吸收协同作用在芦苇中更明显.③芦苇对Cr的生物富集系数（BCF）较高,对Cr的转运系数（TF）为0.80,属于富集型耐受策略,芦苇对Zn和Ni属于根部囤积型耐受策略;香蒲对Pb、Zn、Ni、Cr这4种重金属的BCF较大,TF均接近1,属于富集型耐受策略,对As属于根部囤积型耐受策略.研究显示,芦苇可作为重金属污染河流生态修复区的先锋植物,香蒲的重金属生物富集效率较高,将重金属富集于地上部的能力较强,可考虑将植物分区种植的模式改为间作种植,并定期收割香蒲地上部,以使生态修复区具有更好的重金属修复效果.      

SWAT模型在我国流域水环境模拟应用中的评估验证过程评价

模型评估验证是模型开发和应用过程中的重要环节,是管控模型应用于管理决策风险的重要手段.近年来,以SWAT模型为代表的流域水环境模型在我国流域水环境管理中得到广泛应用,但模型评估验证过程尚缺乏规范性指导.结合SWAT模型建模过程和模型评估验证的基本步骤,梳理总结SWAT模型评估验证过程的评价方法,针对确定研究或决策目标、获取输入数据、构建模型、模型率定验证、展示模型结果等5个阶段分别设计评价指标.筛选中国知网收录的2015—2017年发表的以SWAT模型为主题的428篇学术论文作为研究对象,评价现有研究的模型评估验证过程,分析我国SWAT模型评估验证的现状以及存在的问题和不足.评价结果表明,我国现有的SWAT模型应用研究总体比较重视模型评估验证过程,能够清晰定义研究区域、建模目标和期望产出,说明输入数据来源和质量以及模型概化、参数灵敏度分析、参数识别、不确定性分析的方法和结果,模型模拟效果较好.但是,针对SWAT模型评估验证方法的研究较少,在模型参数识别方面还存在参数选取未考虑研究区域特征、参数识别结果不合理等问题.建议在SWAT模型应用研究中关注参数灵敏度分析和参数识别,结合研究区域特征建立本地化应用数据库,加强模型评估验证方法研究.当模型应用于流域水环境管理决策时,应完整地开展模型评估验证,并分析模型不确定性对决策的影响.      

汀江流域永定段外源污染负荷解析

为明确汀江流域永定段水污染特征并提出有针对性的污染控制对策,采用产排污系数法和入河系数法对汀江流域永定段的外源污染负荷进行了调查分析。结果表明：汀江流域永定段主要污染物指标——化学需氧量（COD _Cr）、氨氮（(NH₄⁺-N）、总磷（TP）的入河量分别为5430.15 t?a^?1、1027.12 t?a^?1、125.03 t?a^?1,各类污染负荷主要来自生活污水、畜禽养殖和农业种植,三者之和占各污染物总负荷的比例超过80%,其他排放源的COD _Cr、氨氮、总磷污染负荷量相对较小。生活污水、畜禽养殖和农业种植是汀江流域永定段水环境污染防治的重点。汀江流域永定段污染排放在空间上呈现较明显的区域差异,各乡镇应针对本区域污染特点有侧重地进行治理。     

小水滴在风洞气流中的跟随性

目的获得风挡加温除雨系统试验台翼型上喷雾喷头排列方式和风洞实验风速的最优组合,同时获得不同风速下小水滴在风洞沿程的跟随性和风洞出口截面上质量分数及均匀性等理论数据。方法采用数值模拟方法,对风挡加温除雨系统试验台的风洞和喷头部分进行建模仿真,模拟7个翼型上共60个均布喷头在4类不同进口风速、2类喷头喷速下的8种实验过程。结果得到小水滴在风洞不同实验条件下沿程跟随性的变化规律,同时得到风洞出口处小水滴的分布结果。结论风洞风速越小,喷头喷射发散性越好,而小水滴跟随性越差;反之,风洞风速越大,喷头喷射发散性越差,而小水滴跟随性越好。风洞出口小水滴质量分数随风速增大呈现先高后低的规律,而均匀性随风速增大而变好。     

气候变化背景下能源转型的地方战略——以德国、美国和日本为例

近年来,加快全球能源转型、实现绿色低碳发展已经成为国际社会的共同使命。在能源转型的进程中,能源结构由传统集中式逐步走向社区分散式,公民由被动接受能源决策向主动参与能源治理实践转变。德国、美国、日本在地方能源转型中根据地区特点衍生出能源合作社、地方型能源公司、公民电厂等发展模式,充分强调公民的参与权利,因地制宜地发挥地方政府的能源治理作用,实现了公民与地方政府在能源转型过程中的良性互动。三国地方政府享有充分的土地利用规划权、成熟的公民参与能源治理途径及多样化的跨域能源合作等经验,对我国地方推动能源转型、应对气候变化具有借鉴意义。     

污水生物处理工艺低温下微生物种群结构

构建有针对性的运行控制策略是我国城市污水生物处理工艺冬季低水温条件下高效稳定运行的重要保证.以我国北方低温期（8~15℃）稳定运行的4个典型污水生物处理工艺为对象,利用高通量测序方法系统解析了活性污泥中的微生物群落及碳、氮、磷去除等关键功能种群结构,阐明了重要功能种群在低温影响下的动态变化及与污染物去除性能间关系,为控制策略的有效建立提供了坚实的科学数据基础.尽管存在着不同工艺形式,但结果表明低温期活性污泥均具有较为良好的种群丰富度,其中放线菌门（Actinobacteria）在低温期优势地位提升;关键功能种群中硝化种属Nitrosomonas受温度影响较大,而作为核心种群的反硝化种属则因分布广泛及多样性高,整体丰度受温度变化影响较小,工艺的反硝化性能仅与回流比具有相关性;Tetrasphaera在4个工艺中广泛存在但仅在厌氧/好氧交替条件下承担主要除磷功能;低温下4个工艺中多种丝状菌优势生长并诱发污泥膨胀,但对出水水质影响较小.     

氧化环境中FeS修复重金属的稳定性变化与机制

硫化亚铁(FeS)是良好的重金属修复剂,但它对氧化环境敏感.当环境氧气浓度升高时,FeS对重金属的固定效果可能发生改变.本研究考察了氧化环境中FeS与重铬酸根、铅和镉离子的反应规律和结合机制变化.结果表明,环境氧气浓度升高可促进Fe~(2+)的释放,且增加FeS表面S(-II)氧化态的比例(与Pb~(2+)反应:从24%增加到44%,与Cd~(2+)反应:从60%增加到78%).延长反应时间至30 d,虽然PbS和CdS结晶度提高,但两者表面出现Pb—O和Cd—O氧化形态,预示着重金属再释放的风险.有氧干燥条件下FeS表面矿物相转变为纤铁矿,对Cr(VI)的还原能力大幅下降.与未干燥FeS(FeS-Cr-3h)相比,当有氧干燥的FeS与Cr(VI)反应时,总铬的去除量下降约96%(由约100 mg·g~(-1)降至(3.74±1.12) mg·g~(-1)),Cr(VI)去除量下降约57%(由约100 mg·g~(-1)降至(43.28±0.46) mg·g~(-1)).FeS及重金属硫化物的氧化显然不利于重金属的长期稳定.如何延缓或抑制FeS与重金属硫化物的氧化因此成为未来研究需回答的问题.