海洋工程用新型牺牲阳极设计与性能研究(Ⅳ)——导管架平台阴极保护应用研究

目的通过构型优化设计了一种新型牺牲阳极,使其在与常规阳极质量相当的前提下,增加初期发生电流,使被保护体较快极化到保护电位,后期发生电流降低,满足平均和末期保护电流需要,达到节约牺牲阳极用量的目的。方法在传统梯形阳极两侧增加两个翼翅,降低接水电阻,增加初期发生电流。翼翅优于本体快速溶解,其表面积迅速减小,发生电流随之降低。结果质量与常规阳极相近的新型阳极,初期发生电流增加30%以上,远高于设计值10%,初期极化完成后,新型阳极发生电流快速降低,达到与常规阳极相当的发生电流。结论据此试验结果对导管架平台水下结构进行阴极保护设计,可达到节约牺牲阳极用量的目的。     

FeCl3改性MOFs在低温下对Hg0的吸附性能

为提高吸附剂对Hg0（零价汞）的吸附效率,利用MOFs（金属有机框架）材料发达的孔隙结构和高比表面积（1 997.010 0 m2/g）,采用FeCl₃溶液浸渍改性,制备了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）用于脱除Hg0.在小型固定床反应器上考察了浸渍浓度、反应温度、氧含量等对Hg0去除的影响.结果表明:FeCl₃@MIL-101（Cr）在进口ρ（Hg0）为2×10-3 mg/L,c（FeCl₃）为0.2 mol/L,反应温度60℃,气体流速400 mL/min,φ（O₂）为1%的条件下,吸附穿透时间长达62 h,相应的吸附容量为14.27 mg/g.在此基础上,进一步利用BET（比表面积测试）、SEM（扫描电镜）-EDX（能量色散X射线光谱）、XRD（X射线衍射）、XPS（X射线光电子能谱）等常用表征手段研究了改性前后吸附剂的物理化学特性,证明了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）吸附零价汞是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,含氯官能团在吸附Hg0过程中也发挥了相当大的作用,并且氧气可促进其吸附效果.最后,分析了其吸附机理.研究显示,该种吸附剂在低温条件下具有较为优良的脱汞性能,应用前景良好.      

发酵培养法筛选堆肥中产表面活性物质的菌种

微生物在城市生活垃圾堆肥中起着重要的作用 ,而某些微生物在一定条件下产生的生物表面活性剂有望改善堆肥的微环境 ,提高堆肥的效率。从不同温度的堆肥过程中 (45℃和 55℃ )筛选产生物表面活性剂的细菌 ,生物表面活性剂的产生通过测定其发酵液的张力值来判断。实验结果表明 ,堆肥过程中的确存在产生物表面活性剂的细菌 ,枯草芽孢杆菌是其主要菌之一。实验通过一系列培养条件的优化 ,使所筛选到的细菌产生活性较强、浓度较高的生物表面活性剂     

POPs废物处置技术多目标决策筛选研究

采用层次分析法对国际上较为成熟的9种POPs废物处置技术进行综合评价,筛选出适合我国的POPs废物处置技术. 从经济指标、环境指标和技术指标3个影响因素建立递阶层次结构模型,每个指标又细分为若干个子准则. 根据模型及评价指标体系设计专家咨询表,发放给POPs相关领域的专家打分. 采用matlab对评价结果进行数值分析,得到9种处置技术的总权重,其中分值最高的处置技术有:水泥窑共处置0.174 8,高温焚烧0.172 7;其次是安全填埋0.107 1,热解吸0.107 0,原位玻璃化0.103 0;最后是深井灌注0.086 9,超临界水氧化0.084 1,碱催化脱氯0.082 3,碱金属还原0.082 3.表明高温焚烧和水泥窑共处置是目前我国POPs废物处置技术的较佳之选.      

冬季巢湖SPOM来源、空间变化及营养盐效应

为研究枯水期巢湖水体悬浮颗粒物（SPM）营养元素组成及其潜在环境效应,分析了2020年1月巢湖18个采样点表层水体SPM含量、颗粒有机质（SPOM）含量及氮磷组成,并利用颗粒有机碳、氮同位素组成及C/N研究了冬季巢湖SPOM的来源及其空间变化. 结果表明,悬浮颗粒物总磷(PP)浓度为0.032~0.065 mg/L,平均值为0.049 mg/L;悬浮颗粒物无机磷(PIP)浓度为0.018~0.046 mg/L,平均值为0.032 mg/L,是PP的主要组分,二者浓度均呈西湖区>东湖区>中湖区的空间分布特征. 悬浮颗粒物总氮(PN)浓度为0.254~0.424 mg/L,平均值为0.342 mg/L,其中悬浮颗粒物有机氮(PON)占比较高,表明颗粒态氮以湖泊内源性有机来源为主. 巢湖表层水体SPOM的δ13C范围在?28.72‰~?26.68‰之间,δ15N为3.34‰~9.97‰,C/N为2.51±0.95,指示冬季枯水期水体SPOM主要来自内源水生生物碎屑,而陆源径流输入对湖泊颗粒物影响较小. 研究显示:冬季巢湖悬浮颗粒有机质主要来自湖泊内源,具有潜在的营养盐效应,污染控制需要相应的策略.      

海拉尔盆地地下水铀的分布特征及富集规律

通过采集海拉尔盆地地表水样品12件,地下水样品67件,运用Durov图、等值线图和铀形态计算理论,结合数理统计方法,分析研究区域地下水铀的分布特征和赋存形态,结果表明:海拉尔盆地赫尔洪德凹陷地区主要为HCO₃-Ca·Na型,蹉岗隆起、乌尔逊凹陷和贝尔凹陷地区主要为Cl-Na型和HCO₃-Na型,巴彦山隆起地区主要为HCO₃-Na型,红旗牧场和新宝力格凹陷主要为Cl-Na型.研究区域铀的分布范围为17~425μg/L,平均值为80μg/L,标准偏差为70μg/L,引发了区域地源性地下水铀污染问题.地下水中以UO₂(CO₃)₃^4-和UO₂(CO₃)₂^2-的主要形式存在,与Eh表现的氧化还原环境具有一致性,其中呼伦贝尔湖东南部属于地下水铀成矿有利区域.潜在铀成矿范围属于重碳酸铀酰占优势的HCO₃型含铀地下水,铀酰碳酸盐复合物应占主导地位,铀的溶解与HCO₃^-的增加有关,地下水中的铀存在参与碳酸盐岩和硫酸盐岩的混合溶滤作用的可能性,UO₂(CO₃)₃^4-、UO₂(CO₃)₂^2-、U₄O₉和沥青铀矿等处于饱和状态,总Fe和(Ca²⁺+Mg²⁺)浓度较低,各种水化学指标对铀富集具有指示意义,因此可将其视为潜在铀源的参考依据.     

厌氧氨氧化与铁氨氧化反应器功能微生物对比研究

厌氧氨氧化(Anammox)是以氨氮为电子供体,以亚硝酸盐氮为电子受体,将氨氮和亚硝酸盐氮同时转化为氮气的过程。除了亚硝酸盐外,厌氧氨氧化菌也能以铁盐为电子受体发生类似的氨氧化反应,即铁氨氧化(Feammox)。该研究利用基于PCR的变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)、定量PCR(qPCR),结合序列分析,研究了这2种反应器中功能微生物的差异。结果表明Anammox转换为Feammox后,功能微生物产生了较大的变化,但都以Candidatus Kuenenia stuttgartiensis, Candidatus Scalindua spp.和Candidatus Brocadia sinica为主,这说明Feammox与Anammox具有基本一致的氨氧化生物过程。而Candidatus Scalindua spp.在Feammox反应器中丰度较高,可能与Feammox特异反应的发生有关。q PCR结果进一步证实Fmx反应器内的Anammox菌得到了较好的富集。     

村级养殖种植园区碳素物质流分析——以北京市平谷区西柏店村为例

将西柏店村畜禽养殖规模折合为1.5万头猪场当量污染负荷,并将整个园区生产工艺分为养殖、废弃物处理和种植3个阶段,不考虑隐藏流的情况下,以1年为系统边界,通过数据调查、已有资料研究和小区种植试验,采用物质流分析方法分析了西柏店村养殖种植园区在整个生产工艺的碳素流动,以期为村级养殖种植园区大力发展低碳经济提供新的方法和视角,为村级区域循环经济及可持续发展提供减少环境压力解决方案的科学依据。通过园区养殖种植过程的C素分析表明,养殖阶段年输入C素总量为112.52×10^4 kg,其中猪身总固碳量为40.04×10^4 kg,粪碳和尿碳总量为49.29×10^4 kg,以CO2形式代谢排出的C为23.19×10^4 kg。废弃物处理阶段输入的碳主要为粪碳和尿碳,其总量为49.29×10^4 kg,其中9.79×10^4 kg尿碳直接进入种植阶段,39.50×10^4 kg粪碳进入沼气站处理,沼气转化出的碳为11.02×10^4 kg,其中CH4为8.43×10^4 kg,CO2为2.59×10^4 kg,养殖污水中通过CH4排放再加上其他途径释放的碳约有23.66×10^4 kg,占粪碳量的59.89%。进入种植阶段的碳素主要为尿碳、沼渣和沼液的碳素,合计为14.61×10^4 kg,假设该村43 hm^2耕地能全部施用沼肥,不计其他作物种植,1季玉米种植土壤可库存有机碳为60.50×10^4 kg,为进入种植阶段碳素14.61×10^4 kg的4倍,还可增加植物有机碳27.31×10^4 kg。由C素流动分析可知,西柏店村具有可容纳该村养殖废弃物的环境容量,有较好实现养殖废弃物循环利用的条件,但需大力加强畜禽废弃物的管理和处理,提高园区养殖废弃物循环利用效率。     

云南高原常见湖滨湿地植物群落对生活污水氮的净化研究

湿地植物具有净化水质的特殊功能,研究不同湿地植物群落对生活污水净化效果及机理,对退化湿地的恢复与人工湿地的构建具有重要的理论和现实意义。选取小黑三棱＋杉叶藻＋荇菜（Com.Sparganium simplex＋Hippuris vulgaris＋Nymphoidespeltatum）、水葱＋睡菜＋荇菜（Com.Scirpus validus＋Menyanthes trifoliate＋Nymphoides peltatum）、菰＋荸荠＋荇菜（Com.Zizaniacaduciflora＋Heleocharis yunnanensis＋Nymphoides peltatum）和香蒲＋睡菜＋眼子菜（Com.Typha przewalskii＋Menyanthestrifoliate＋Potamogeton distinctus）等4种云南高原常见湖滨湿地植物群落作为实验材料进行水质净化模拟研究。结果表明：供试植物都能较好的适应生活污水环境,各植物全株氮质量分数在12.37～19.55 mg.g-1之间,各群落植物氮累积量为229～269 mg.m-2,对生活污水脱氮贡献率为10.11%～11.21%;各群落对生活污水TN的去除率都在75%以上,均显著高于无植物对照组（P〈0.05）,其中水葱＋睡菜＋荇菜（Scirpus validus＋Menyanthes trifoliate＋Nymphoides peltatum）群落对生活污水TN去除效果显著优于其他3种群落（P〈0.05）,去除率高达（93.79±1.27）%;试验期间,各群落污水N03--N与TN浓度之间显著负相关（r=–0.597,P〈0.05）,能很好的揭示氮的去除过程;各群落植物净增生物量与群落TN累积量显著正相关（r=0.953,P〈0.05）,表明收割植物可充分发挥湿地植物的脱氮潜力;植物群落能有效增强和促进湿地系统对污水中氮的净化能力,各植物群落对污水TN去除贡献率在29.24%～43.57%之间,群落内植物生长特性及其种间关系是各植物群落水质净化效果存在显著差异的主要原因。     

环境因子对胡敏酸介导下SDZ光解行为的影响

研究了在纯水条件及两种不同来源胡敏酸（HA）介导下,磺胺嘧啶（SDZ）和水稻土胡敏酸（SDHA）、泥炭土胡敏酸（NTHA）的不同浓度、pH值、光敏离子（NO₃^-和Fe³⁺）、离子强度（NaCl）以及金属离子（Ca²⁺、Mg²⁺和K⁺）等环境因子对SDZ紫外光降解的影响.结果表明：光照下,pH=7.1对两种体系的SDZ光降解有促进作用且效果最好.低SDZ浓度（2mg/L）以及低HA浓度（15mg/L）条件下使SDZ光解速率较快.光敏离子中NO₃^-通过光生·OH,促进了纯水中SDZ的光解,但在HA体系中,HA具有猝灭·OH的效应造成SDZ的光解速率低于纯水;Fe³⁺在HA体系下均表现为抑制作用,且抑制强度为NTHA>SDHA.在纯水中SDZ的光解速率随NaCl浓度增加而增加,HA介导下,较低浓度NaCl（C_NaCl=50mmol/L）抑制作用较强.金属离子（K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺）在纯水中对SDZ的光解影响程度较弱,但在HA体系中均表现为抑制作用,抑制强度为K⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺,单价阳离子对SDZ光降解影响较为明显.