煤气化废水中有机物对磷酸铵镁结晶法去除氨氮的影响

研究了杂环类(吡啶、喹啉)和酚类(间甲酚、二甲酚、苯酚)有机物对磷酸铵镁结晶法(MAP,magnesium ammonium phosphate)处理废水中氨氮的影响.研究表明,杂环和酚类有机物均对MAP法的除氮效果产生抑制作用,杂环类有机物的抑制作用大于酚类有机物,其中加入吡啶、喹啉、间甲酚、二甲酚、苯酚相比于对照组(21 mg·L-1),氨氮残余浓度分别升高45.17、56.66、43.01、50.68、49.72 mg·L-1.因为络合作用和吸附作用,多组分体系MAP晶体产生的抑制作用强于单一组分体系.     

长春市大气中PM10污染特征分析

近年来,大气环境质量的不断恶化受到了人们广泛的关注。利用长春市的食品厂、客车厂、邮电学院、儿童公园、净月潭以及甩湾子等6个自动监测中心提供的2011年PM10、SO2与NO2小时质量浓度的连续监测数据,分析了长春市PM10质量浓度（MPM）的时空分布特征、不同污染物之间的相关性及其形成的原因。结果表明：从空间分布上看,6个采样点的MPM从高到低依次为食品厂〉儿童公园〉邮电学院〉客车厂〉净月潭〉甩湾子,其中除食品厂与儿童公园外均符合《环境空气质量标准》GB3095-1996的二级标准。从时间分布上看,绝大多数监测点位的冬季MPM是最高的,春季次之,主要是因为冬季采暖与春季沙尘天气,而夏季的MPM最低,主要是湿沉降作用所致。MPM逐日变化呈现出双峰双谷型分布,第一个峰值出现在早上7：00左右,其中最大值出现在5月份的早7：00左右,达到了0.223 mg·m-3,第1个峰值过后呈下降趋势,下午出现质量浓度低谷,其中最小值出现在11月份15：00左右,为0.036 mg·m-3,直到傍晚时缓慢回升,22：00左右达到第2个峰值。通过统计分析不同污染物之间的相关系数,得出PM10与NO2质量浓度的相关性显著,且较稳定,其原因可能是常年排放的机动车尾气尘影响较大,而PM10与SO2质量浓度的相关性不太稳定,这可能是冬季采暖排放的燃煤尘所致。     

基于最优正则极限学习机的变压器故障诊断

针对基于极限学习机的变压器故障诊断模型隐含层神经元个数较多时,存在过拟合、稳定性差以及精确度不高的问题,提出了一种最优正则极限学习机的变压器故障诊断方法。方法收集了变压器油中溶解气体作为故障指标,将采集的数据集合随机分成训练集、验证集和测试集。首先通过训练集对极限学习机故障诊断模型进行训练;其次,将验证集输入已构建的模型,利用验证集精度与训练精度的差值进行反馈,并引入最优正则系数对模型参数进行惩罚性调整;最后,利用更新后模型对测试集进行故障诊断。通过算例分析与比较可以得出,最优正则系数极限学习机比极限学习机稳定性强,精确度高,并且方法简单,计算速度快,可有效实现变压器故障诊断。     

多元金属定向修饰的改性生物焦微观特性及单质汞脱除性能研究

针对通过热解直接获得的生物焦汞吸附效率较低的问题,将常规化学沉淀法、溶胶凝胶法、多元金属多层负载与生物质热解制焦过程进行整合,在选择特定组分进行结构设计的基础上,获得了经济高效的掺杂多元金属铁基改性生物焦烟气脱汞剂,为最终实现"以废脱毒"提供关键参数与理论依据.在获得改性生物焦Hg⁰脱除特性的基础上,针对生物质基础特性,利用多种表征分析手段研究改性样品的微观特性,建立了改性生物焦理化性质与脱汞性能之间的构效关系.研究发现：相比未改性生物焦,以生物焦为载体的铁基复合吸附剂的脱汞性能显著提升,其中掺杂双金属改性样品汞脱除性能的提升程度整体优于掺杂单金属的改性样品;改性生物质的热解过程变得更加剧烈和充分;改性导致生物焦的晶体结构向无序方向演变,所对应的芳香结构单元排列有序度和石墨化程度减弱;所负载或掺杂的多元金属对生物焦物理吸附性能的提升主要体现在对孔隙结构参数的改善方面,同时多元金属的掺杂还可以增强─COOH和C＝O官能团对电子的迁移作用,进而提升生物焦对有机汞Hg-OM的结合能力;不同负载金属自身之间在汞脱除过程中可以起到协同促进的作用,进而大幅提高改性生物焦的脱汞性能.     

贵州高原普定水库水环境重金属的时空分布特征及风险评价

为了解乌江上游普定水库水环境中重金属污染水平及其污染程度,于2018年对普定水库表层水体以及表层沉积物6种重金属（Hg、As、Cu、Ni、Cd、Pb）含量及其时空分布进行了研究,并分别采用综合污染指数评价法、地积累指数评价法和潜在生态风险指数法对表层水体和表层沉积物的污染程度和生态风险进行了评价.结果表明:①普定水库表层水体ρ（Hg）、ρ（As）、ρ（Cu）、ρ（Ni）、ρ（Cd）、ρ（Pb）的范围分别为（0.004±0.003）（0.050±0.044）（4.225±3.117）（18.343±17.093）（0.845±0.739）（6.155±5.747）μg/L,其中ρ（Hg）、ρ（As）、ρ（Ni）、ρ（Cd）、ρ（Pb）在季节性变化上具有相似规律,均表现为冬季>秋季>春季>夏季,ρ（DO）与ρ（Hg）、ρ（As）和ρ（Cu）均呈显著相关,说明这3种重金属含量可能受到ρ（DO）影响.②普定水库表层沉积物w（Hg）、w（As）、w（Cu）、w（Ni）、w（Cd）、w（Pb）的范围分别为（0.06±0.02）（14.75±4.88）（166.60±74.74）（87.43±51.18）（1.89±0.26）（206.34±110.33）mg/kg,其中w（Pb）、w（Cd）和w（Cu）平均值分别为贵州省土壤元素背景值的6.0、5.8和5.0倍;重金属含量沿程分布特征存在季节性差异,w（Cd）、w（Pb）、w（Hg）、w（Cu）、w（Ni）在秋冬季最高,w（Cd）、w（Pb）、w（Hg）沿程逐渐升高,在大坝口达到最高值,呈现出明显的空间分布特征,表明从上游到下游重金属污染逐渐严重.③采用综合污染指数法分析表明,普定水库水质未受到重金属污染;采用地累积指数法评价表明,普定水库表层沉积物以Cu、Ni、Pb、Cd污染为主;潜在生态风险指数法表明,Cd和Pb具有较高的风险值,是普定水库重金属生态风险的主要来源.研究显示,普定水库水环境主要受外源污染,矿山开采以及冶炼活动可能是造成重金属含量较高的主要原因之一,因此需要加强普定水库水环境重金属综合治理,尤其是对Cd和Pb污染的治理.      

环境DNA宏条形码技术在蓝藻群落监测中的应用

全球气候变化下的蓝藻水华大规模暴发成为重要的环境问题,对蓝藻准确、高效和实时的监测是蓝藻水华防控的关键.近年来,环境DNA（environmental DNA,eDNA）宏条形码技术开始应用于蓝藻群落监测,弥补了显微镜镜检法物种鉴定难和受主观经验影响大的缺点.eDNA宏条形码为快速和大规模蓝藻群落监测提供了可能,其应用尚处于初步探索阶段,数据处理方法尚不成熟,因此有必要从引物选择、序列聚类、注释方法和绝对定量4个层面系统综述eDNA宏条形码技术在蓝藻群落监测中的研究进展,以推进eDNA宏条形码在蓝藻群落监测中的应用.引物选择应针对目标蓝藻类群,16S rRNA基因数据库涵盖蓝藻物种范围广,是最常用的eDNA宏条形码,但16S-23S rRNA基因间隔区域（internal transcribed spacer,ITS）和功能基因在属内物种间具有较好的区分效果,为eDNA宏条形码在蓝藻物种水平注释提供可能.序列聚类一般通过设定物种间分类阈值进行OTUs聚类,但可能丢失序列相似度高于分类阈值的不同物种;序列差异低至单核苷酸变异方法的应用进一步区分了隐蔽的物种和生态型,产生的序列具有生物学意义,可以实现跨数据集间的比较分析.在注释方法上,基于数据库参考序列距离相似度的注释方法,注释结果的分辨率和准确度不高;基于系统进化位置的注释方法,提升了注释结果的准确度,反映了物种间的进化关系.加入外源DNA的内标法,以及基于细胞体积和基因拷贝数目关系的细胞体积校正系数法为eDNA宏条形码物种丰度的绝对定量提供了可能.      

区域农田土壤镉风险的机理式定量预测模型研究——以江苏省为例

大面积区域土壤风险的精准定量评价和预测一直是研究的热点和难点,以往经验式为主的模型在普适性上存在较大局限.基于土壤理化性质和热力学化学平衡的机理式多表面形态模型(Multi-surface Speciation Model,MSM)已在实验室和小区域尺度成功预测土壤Cd的溶出,但能否应用于更大区域的环境风险评价还未可知.基于此,本研究收集了3354个江苏省表层土壤Cd样品和155个含有理化性质的表层土壤剖面,利用图斑赋值方法得到3354个具有完整理化性质和全量Cd含量的土壤样品数据,在此基础上利用MSM预测各样品的有效态Cd含量,并根据江苏省典型区域MSM-Cd阈值开发了基于MSM的江苏省土壤Cd污染生态风险评价预警模型和敏感性模型,并绘制了江苏省土壤Cd污染风险现状图和土壤Cd敏感地图.结果表明,MSM-Cd比总Cd可更准确预测高污染地区和非污染区域,同时发现增加土壤pH是降低Cd生态风险的最有效途径,而pH是影响土壤Cd敏感度的最重要原因.研究表明,基于MSM的土壤Cd风险预测模型可实现区域土壤风险的精准定量化评估与预测,为土地质量管理和风险管理提供决策依据的实用技术支持.     

秸秆及配施生物炭对福州茉莉园土壤碳、氮、磷、铁含量及其生态化学计量学特征影响

为阐明施加秸秆及配施生物炭对茉莉花园土壤碳（TC）、氮（TN）、磷（TP）和铁（Fe）含量及其生态化学计量学特征的影响,并探讨土壤活性有机碳及碳库管理指数的响应,以福州茉莉园土壤为研究对象,设置对照、秸秆、秸秆配施生物炭3种处理样地,对施加处理下福州茉莉花园0~10 cm表层土壤碳、氮、磷、铁含量和生态化学计量学特征进行测定和分析.结果表明：不同施加处理下,茉莉园土壤TC、TN含量均值表现为秸秆配施生物炭处理>秸秆处理>对照处理（p<0.05）,TP含量均值表现为秸秆处理>秸秆配施生物炭处理>对照处理（p<0.05）,土壤Fe含量均值表现为秸秆处理大于对照和秸秆配施生物炭处理,显著增加了茉莉花园表层土壤铁含量（p<0.05）.其次,秸秆配施生物炭处理较对照和秸秆处理提高了土壤C/N、C/P、C/Fe、N/P、N/Fe、P/Fe （p<0.05）;茉莉花园0~10 cm土壤碳储量、氮储量、磷储量均值表现为秸秆配施生物炭处理显著高于对照处理（p<0.05）,提高比例分别为46.5%、20.2%、10.2%,土壤铁储量表现为秸秆处理>对照处理>秸秆配施生物炭处理.此外,秸秆施加处理提高了土壤活性有机碳（C_N）,增加了土壤碳库活度指数（CPAI）和土壤碳库管理指数（CPMI）;秸秆配施生物炭处理同样大幅度提升了土壤总有机碳含量,并显著提高了土壤碳库指数（CPI）,但这部分主要是活性较低的稳态碳（C_NA）,因此,秸秆配施生物炭降低了土壤碳库活度（CPA）、土壤碳库活度指数（CPAI）和土壤碳库管理指数（CPMI）.总体来看,从土壤固碳角度考虑,秸秆配施生物炭是更合理的利用措施.     

小麦秸秆生物质炭施用对不同耕作措施土壤碳含量变化的影响

为探究生物质炭施用对不同耕作条件下土壤碳含量的影响,通过室内恒温培养试验,以免耕和翻耕土壤为研究对象,分别添加0、5和20 g·kg^-1的小麦生物质炭,分析生物质炭对免耕和翻耕土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）、易氧化有机碳（ROC）、pH、无机碳（SIC）、水溶性Ca和Mg以及土壤CO₂排放的影响.结果表明：①与对照相比,不同用量的生物质炭添加下,免耕处理土壤SOC、ROC、DOC、水溶性Ca和Mg分别增加20.3%~105.6%、0.5%~36.0%、0.8%~30.5%、3.5%~42.3%和2.4%~75.2%;翻耕处理土壤SOC、ROC、DOC、水溶性Ca和Mg分别增加29.2%~145.1%、1.3%~63.9%、2.4%~55.6%、18.2%~89.8%和10.1%~150.5%;且随着生物质炭施用量增加而增大.5 g·kg^-1的小麦生物质炭施用量下,免耕土壤CO₂累积排放量最大,而翻耕土壤CO₂累积排放量随着生物质炭施用量增加而增大.培养结束时,与对照相比,翻耕土壤MBC增加35.5%~45.7%,且土壤MBC随着生物质炭施用量的增加而增大.生物质炭施用对翻耕和免耕土壤pH和SIC没有显著性影响.②相同用量的生物质炭施用条件下,与翻耕相比,免耕土壤CO₂累积排放量、SOC、ROC、DOC、MBC、水溶性Ca和Mg含量分别增加了34.2%~79.0%、8.9%~45.5%、28.2%~73.9%、40.4%~78.4%、0.2%~131.7%、8.7%~39.8%和0.3%~61.0%;土壤pH和SIC分别降低0.08~0.17个单位和2.4%~13.9%.综上所述,生物质炭添加增加了免耕和翻耕土壤总有机碳、活性有机碳、水溶性Ca和Mg的含量以及土壤CO₂累积排放量,但对土壤无机碳含量没有显著性的影响.     

升金湖水体优先污染物筛选与风险评价

为保护升金湖国家自然保护区湿地的生态环境,以7大类168种人类化学品为靶向分析目标物,研究其在升金湖水体中的赋存水平及空间分布特征（O）、综合化合物持久性（P）和生物积累性（B）等毒害性评价指标以及生态风险（E）和人体健康风险（H）等毒性参数,采用综合评分法筛选识别升金湖水体优先污染物,构建升金湖水体优控清单,评价升金湖优先污染物水环境生态及健康风险.结果表明,升金湖水体7大类化合物[挥发性有机物（VOCs）、多环芳烃（PAHs）、有机氯农药（OCPs）、多氯联苯（PCBs）、邻-苯二甲酸酯（PAEs）、抗生素（ANTs）以及金属元素（HMs）]污染普遍,其中上湖污染负荷高于中湖和下湖,呈现坝前蓄积现象.以污染物类别计,综合评分法优先污染物筛选结果显示升金湖水体检出化学品优先级顺序为：PAEs > OCPs > HMs > PCBs > PAHs > VOCs > ANTs.高优先级污染物清单中综合得分最高的10种化合物包括：邻-苯二甲酸二乙基己酯（DEMP）、邻-苯二甲酸二环己酯（DCHP）、PCB138、邻-苯二甲酸二正辛酯（DOP）、邻-苯二甲酸二壬酯（DNP）、七氯（HC）、p,p''-滴滴涕（DDT）、钡（Ba）、环氧七氯（HCE）和邻-苯二甲酸二己酯（DHP）.升金湖水体优先污染物生态风险商（RQ）为4.3~15.9,具有较高的生态风险,且上湖区风险高于中、下湖区.人体暴露健康风险评价表明,HMs的非致癌风险最大（风险指数HI>1）,其次为PAEs和OCPs,优先污染物通过饮水和皮肤接触途径暴露对人体健康产生的致癌风险（人体终生致癌风险ILCR<10^-6）可以忽略.本研究优化基于环境监测数据建立的优先污染物综合评分法,全面考虑了化学品毒害特性、生态及人体健康暴露风险（OPBEH）,为开展广泛的湖泊流域水环境优先污染物筛选提供统一的方法学指导,并为建立相应湖泊流域优控清单,制定优先污染物排放和管控标准提供科学依据.