电热耦合强化非均质介质中三氯乙烯DNAPL的迁移去除

在氯代烃污染场地修复中,电阻加热技术因不受地层条件影响、污染物修复效率高等特点在氯代烃污染地块修复中得到了广泛关注,但仍存在用电量大、能耗较高等问题.通过创建基于脉动直流电的电热耦合修复体系,以三氯乙烯为模拟污染物,比较了其与传统基于交流电模式的电阻加热技术在修复非均质介质三氯乙烯重质非水相液体(DNAPL,dense nonaqueous-phase liquid)时的去除效率及能耗,分析了造成其修复差异的原因.结果表明:电热耦合体系下介质的增温幅度明显优于交流电体系,最高温度可达100℃,而交流电体系最高温度仅为70℃,这表明脉动直流电通过引入电极水电解反应提高了介质电导率,从而达到更高的温度,进一步促进了污染物的加热挥发作用.反应结束后,电热耦合体系中三氯乙烯主要集中在阴极侧,而交流电体系中三氯乙烯无定向分布特征,表明电热耦合体系中的直流电场可通过电渗析作用增强三氯乙烯向阴极的定向迁移.经过48 h持续反应,脉动直流电体系对三氯乙烯DNAPL的去除率为88%,可较同等电压下交流电体系提升2.2倍,而能耗仅为1.92 kW·h/(log·kg),是交流电体系的32%.研究显示,利用脉动直流电加热可通过强化相变迁移和电渗析定向迁移效应共同作用于三氯乙烯去除,有效提高三氯乙烯DNAPL的去除率,降低体系修复能耗.      

东新开河岸边植被缓冲带对雨水径流中典型污染物截留效果试验

通过对东新开河岸边不同配置植被缓冲带径流中污染物迁移影响分析,研究其对两岸缓冲带典型污染物氮、磷的去除效果,优选缓冲带植物配置结构。结果表明:优化配置的植被缓冲带较原生植被缓冲带对氮、磷污染物的截留效果具有明显优势,针对氨氮和总氮有明显削减效果,几种修复样地综合来看,S3（紫花苜蓿）样地对NH₃-N、TN、TP的削减率分别在30%、30%、25%以上,较其他植被配置样地有很好的截留效果,且根系扎实,有较强的适应能力,种植成本较低;植物不同生长期对缓冲带氮、磷的截留效果不同,成熟期的植被缓冲带对TN、TP的削减率分别在30%和25%以上,较分蘖期对氮、磷的削减率提高了80%以上。     

某污水处理厂旋流沉砂池结构改造及运行效果分析

沉砂池是污水处理厂预处理单元重要设备,近年来,旋流沉砂池在市政污水处理厂的应用越来越广泛,但实际运行中存在出砂效果不佳等问题。重点分析了某污水处理厂旋流沉砂池运行效果差、不出砂等问题,提出了换用螺旋曲面桨叶、降低旋桨转速、调整桨叶与底部距离等具体措施。改造后对该厂旋流沉砂池进行连续检测,发现其SS平均去除率由1.86%提升至21.38%,平均出砂量为51 kg/d,同时对COD的截留效果得到一定改善,有利于降低后续生物段的碳源投加量。改造前后沉砂池对TN的去除率基本保持在0.9%左右,而TP平均去除率从0.44%提升至0.99%。总体来说,旋流沉砂池经过改造后运行稳定,除砂效果良好,污水处理厂出水水质得到明显提升。     

海绵城市建设的水质水量控制效果实证研究:以鹤壁试点区为例

首批国家海绵城市试点建设已经完成,有关海绵城市规划与模型模拟的研究也层出不穷,但是对于海绵建设区开展持续监测并进行深入分析的研究较为缺乏,而对于海绵城市实际建设区的水质水量研究是规划建设理论与实践效果差别的唯一检测器,是优化未来海绵城市规划和建设的关键。以河南省鹤壁市国家海绵城市建设试点区为研究对象,开展试点区地表水体与雨水管网的水质水量多年持续监测研究,分析海绵城市建设对地表水主要水质指标和雨水年径流总量控制率的实践作用效果。采用人工监测与设备在线监测相结合的方式,于2015-08—2018-09在海绵城市试点区地表水体10个采样点进行了16次人工采样,共计获得109个地表水样并测定了常规水质。利用试点区内20个雨水管道出口处的流量在线监测设备获得2018-01—12的分钟级流量数据。结果表明:研究区域内波动较大的水质指标为NH₃-N、TN和DO,波动较小的为pH。与海绵城市建设前相比,研究区域的地表水系水质得到改善,试点区该年度的雨水径流总量控制率达到85.7%,满足规划建设要求指标70%。但当实际场次降雨量低于设计雨量23 mm时,仍有雨水外排。不同地块的径流控制率差异明显。以上结果丰富了海绵城市建设的实践研究,可为优化海绵城市的规划与设计建设提供参考。     

潮白河冲洪积扇典型包气带剖面反硝化强度垂向空间分布规律

以北京市潮白河冲洪积扇区域为研究区,选取两个典型剖面(S6和S8),通过测定不同采样深度(0～10 m)包气带反硝化强度值,分析了包气带反硝化强度的垂向空间分布特征,并识别了包气带反硝化强度垂向分布规律的影响因素.结果表明,典型剖面上各包气带土样的反硝化过程NO_3~--N浓度经历了上升、下降、上升这3个主要阶段; S6和S8剖面包气带反硝化强度取值分别为0. 002 6～0. 018 5 mg·(kg·d)~(-1)和0. 001 7～0. 023 3 mg·(kg·d)~(-1),总体反硝化强度水平较低;剖面垂向空间的反硝化强度总体呈现"S"型变化趋势; S6和S8剖面包气带反硝化强度的主控因素包括黏粒、硝酸盐、亚硝酸盐,并与以ACE和Shannon指数为代表的微生物多样性及反硝化菌亚硝酸盐还原酶基因nir K在一定深度范围内相关性显著.     

中国燃煤电厂大气污染物排放的健康影响特征

基于全国高分辨率燃煤电厂排放数据库,利用全球-区域嵌套的大气化学伴随模式GEOS-Chem Adjoint,分析了全国各电网区域不同类型燃煤机组对PM_(2.5)污染相关健康影响的贡献.结果发现,2010年中国燃煤电厂大气污染物排放产生的PM_(2.5)污染导致10. 6万人(95%CI:6. 8~13. 2万人)过早死亡,占全国人为源PM_(2.5)污染相关过早死亡人数的9. 8%.其中,小型机组和老旧机组的健康损失强度(定义为单位发电量导致的过早死亡人数)显著高于大型机组和新建机组.装机容量小于100 MW机组的健康损失强度达到62人·(TW·h)~(-1),是装机容量600 MW以上机组的2. 8倍.类似地,投运年限超过30 a的老旧机组的健康损失强度为58人·(TW·h)~(-1),是投运年限5 a以内新机组的2. 1倍.在电网层面,华中电网的健康损失强度较大,达到77人·(TW·h)~(-1).进一步分析跨电网区域电力输送隐含的健康损失发现,2010年跨电网输电导致燃煤电厂健康损失较无跨电网输电情景增加过早死亡680人.本研究结果表明我国应当加快小型机组和老旧机组的淘汰步伐,降低燃煤电厂的污染健康影响,同时通过优化区域间输电结构,减少整体污染健康损失水平.     

脱甲河水系N2O关键产生过程及氮素来源探讨

开展氮素迁移转化研究有助于深入了解农业小流域氮循环过程,也可为小流域氮素流失溯源提供典型案例.为深入了解和识别脱甲河水系N_2O关键产生过程和流域氮素主要来源,采用稳定同位素方法,于2016年11月至次年10月分析了脱甲河4级(S1~S4)河段水体硝态氮的氮氧双同位素(δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-)和沉积物有机质氮同位素(δ~(15)N_(org))、碳氮比值(C/N)特征;探讨了流域氮素的迁移转化过程及其来源.结果表明,水体δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-分别在-19.87‰~8.11‰和-3.03‰~5.81‰范围内变化,氮素来源具有多元化特征且各河段存在差异.S1~S4河段δ~(15)N-NO_3~-均值分别为1.72‰、2.62‰、4.10‰和-1.28‰,而δ~(18)O-NO_3~-均值依次为2.60‰、-0.06‰、0.85‰和-0.62‰.S1河段硝态氮来源于土壤流失氮,而S2和S3来源为土壤流失氮、铵态氮肥和人畜粪便,S4则来源于铵态氮肥的硝化反应;硝态氮来源受生产生活影响显著.沉积物有机质δ~(15)N(δ~(15)N_(org))和C/N值波动范围分别是-0.69‰~11.21‰和7.30~12.02,S1~S4河段δ~(15)N_(org)均值分别为1.91‰、2.96‰、4.72‰和3.23‰,C/N均值分别是10.62、8.63、9.05和9.22.S1河段沉积物氮素来源于土壤有机质,而S2~S4河段δ~(15)N_(org)虽存在差异,但其来源均主要为流域内的污水.而硝化过程中δ~(18)O-NO_3~-分别是-7.01‰、-0.17‰、-0.28‰和-0.60‰;δ~(15)N-NO_3~-与δ~(18)O-NO_3~-的比值分别为0.66、-41.01、-30.23和9.39;S1~S4河段NO_3~--N质量浓度为1.08、1.46、1.54和1.50 mg·L-1,δ~(15)N-NO_3~-与NO_3~--N浓度呈正相关.因此,脱甲河水系中氮素转化可能以硝化过程为主体,硝化过程对N_2O的贡献可能占据优势.     

中国水泥碳排放测算的影响因素分析与不确定度计算

作为水泥生产大国和CO_2排放大户,中国水泥行业的CO_2排放在国际上受到越来越广泛的重视,然而不同的研究结果之间存在不同程度的差异.为了定量研究中国水泥碳排放测算的影响因素,对碳排放因子的测算、运营边界的界定及水泥熟料或水泥成品的产量这3个影响因素做了详细分析,并对碳排放因子的不确定度做了定量计算.结果发现,影响中国水泥碳排放测算的最主要因素是碳排放因子,而该因素又与生产工艺、燃料和熟料水泥比等密切相关.本研究结果比IPCC、EDGAR、CDIAC和WBCSD/CSI等研究结果均低,并且差异逐年显著,以水泥碳排放来自碳酸盐分解的部分为例,2000年相差约65 Mt,而2012年差值接近450 Mt.计算表明,中国水泥碳排放不确定度为12%~22%.因此,水泥碳排放测算的影响因素较多,在计算中国水泥碳排放量时不可照搬国外研究的参数.     

太原市某城区四季大气PM2.5中重金属污染特征分析

为了研究太原市大气PM_(2.5)中重金属污染的季节变化特征,于2012年12月至2013年9月4个季度典型时段在太原市迎泽区采集环境大气PM_(2.5)样品,采用连续提取法和电热板消解法分析了样品中5种重金属元素的化学形态和总浓度,并对重金属的生物有效性进行了评价.结果表明,1太原市迎泽区大气中PM_(2.5)日均质量浓度高达122.08~211.81μg·m~(-3),其四季日均浓度呈现为:冬季春季夏季秋季.2大气PM_(2.5)中重金属浓度在4个季节呈现一定的季节变化,其中Cu和Ni的季节变化不明显,Cr在夏、秋季浓度较高,Pb、Cd的浓度在冬季最高.3PM_(2.5)中不同重金属化学形态分布不同,除Cu外,其他4种重金属在不同季节的各化学形态含量基本相同,超过75%的Pb和Cd的分布在可溶态与可交换态、碳酸盐态、可氧化态与可还原态;Ni和Cr主要以有机质、氧化物与硫化物结合态和残渣态为主;Cu在春、夏、秋季主要分布在有机质、氧化物与硫化物结合态和残渣态两种形态中,在冬季主要在可氧化态与可还原态和有机质、氧化物与硫化物结合态两种形态中.4PM_(2.5)中5种重金属的生物有效性大小顺序为CdPbCuNiCr;Cd和Pb为生物可利用性元素,Cu、Ni和Cr为潜在生物可利用性元素.     

星用镉镍蓄电池组的充退磁效果研究

目的研究国内低轨道卫星常用的储能电源镉镍蓄电池组的充退磁效应。方法在零磁场环境下,研究不同的充退磁参数(强度、频率、波形等)与充退磁效果的关系,考察其抗磁污染的能力以及不同的退磁场对其磁效应的影响。结果镉镍蓄电池组比较容易充磁,退磁强度为4.5 m T,频率为1.5 Hz,三方向退磁效果比较好。结论提出了适合镉镍蓄电池组的充退磁参数,提高了航天器部件磁试验的可靠性。