双室微生物燃料电池重金属毒性传感器的研制

构建了双室微生物燃料电池（double microbial fuel cells,DMFC）型毒性传感器分别对Cr（Ⅵ）、Cd2+、Cu2+、Zn2+进行在线检测研究。通过对反应器进行优化,确定DMFC在外电阻为1 000 Ω时达到最大功率密度;外循环速率为0.933 4 mL·min-1时反应器运行较稳定。在最优条件下,通过监测铜离子来确定检测时间为60 min,清洗时间为10 min。在以上条件下进行重金属检测,结果表明4种重金属的检测范围分别为0.3~10、0.4~10、40~160、15~80 mg·L-1。抑制率可以用来验证反应器的可行性,检测范围内抑制率与重金属浓度呈现一定的线性关系,其相关系数分别为0.959 7、0.979 5、0.944 1、0.936 6。并可得到相应的线性方程,这些方程可用于验证DMFC-传感器的稳定性。选取检测范围内的浓度进行验证,结果表明4种重金属的相对误差均小于11%,传感器相对稳定并可长期运行。     

再生水补给河道入渗区地下水水质时空变异分析

运用聚类分析、判别分析和主成分/因子分析方法来研究潮白河流域再生水补水河段地下水水质的时空变异情况。对地下水进行剖面分析（剖面A为平行于水流场方向,剖面B垂直于水流场方向）。地下水研究结果表明除NO3-、NH4+和Mn2+外,其余指标均达到地表水Ⅱ类标准。剖面A的季节判别中由于淋溶作用筛选出pH和TDS,正确率为77.5%,说明研究区在近岸区。同时,剖面B的季节变异由于远离河岸的土壤蓄水层中氧化还原作用使得Fe3+、Mn2+、Na+、NO2-、CODMn和TP被判别出,正确率为74.4%。此外,由于非冻土期土壤蓄水层中频繁的淋溶作用和活跃的生化反应识别出CODMn、HCO3-、NO2-、pH、SO42-、Cl-、Na+和Ba2+表征了非冻土期剖面A的空间变异,而判别正确率为100%的F-、Na+和HCO3-则表征了冻土期剖面A的空间变异。冻土期剖面B的TDS和TP以及非冻土期剖面B的TN和K+的判别正确率均为100%。再生水对近岸带的影响较远岸带显著。该分析结论可归因于再生水的污染、土壤蓄水层矿物盐岩溶解污染、工农业废水排放的点源污染和降水及流域水土流失所造成的非点源污染的综合作用。     

粪秆混合厌氧发酵渗滤床工艺的消化性能

以玉米秸秆-牛粪为原料,利用自行设计的渗滤床反应器（Leach bed reactors）,对比研究了渗透液回流喷淋时间、喷淋量、发酵温度及粪秆比4因素对原料物能转化率的影响。结果表明：发酵结束后罐内物料的TS浓度在13%~15%之间,属于高浓度发酵范畴;9样品产气峰值出现在发酵后的10~14 d,物能转化率排序为L6 > L2 > L9 > L7 > L1 > L8 > L4 > L5 > L3;TS产气率相对较高的共同特点主要为35 ℃中温、较高的渗滤液回流量以及较高的粪秆比。通过TS产气率的直观分析,4因素对实验结果影响大小排序分别为发酵温度> 粪秆比 > 喷淋量 > 喷淋时间间隔,得到的最佳工况参数为喷淋时间间隔2 h、喷淋量4 L、发酵温度35 ℃、粪秆比1∶1,此条件下得到的平均TS产气率为（98.4±3.5）mL·g-1。方差分析结果表明,发酵温度、粪秆比及喷淋量对产气结果影响极显著,为控制渗滤床发酵工艺的主要参数。     

PLA、PPC或PBAT与2次改性小麦秸秆全降解复合材料的力学性能与生态风险

制作复合材料是小麦秸秆资源化利用的有效途径之一。小麦秸秆的改性处理对制成的复合材料力学性能有很大影响,且不同的基体材料与小麦秸秆制成的复合材料性能也有所不同。以聚乳酸（PLA）、聚碳酸亚丙酯（PPC）、聚己二酸（PBAT）为基体材料,分别以改性前或碱处理及偶联剂方法2次改性后的小麦秸秆纤维为增强材料,采用压缩成型工艺制备了6种全降解复合材料,并对制成的6种复合材料进行了力学性能测试与比对;分析了3种改性后小麦秸秆制成的全降解复合材料的降解性能,并通过种子发芽实验研究了它们的浸提液的潜在生态风险。结果表明,2次改性小麦秸秆与基体材料制成的复合材料,其力学性能较原始秸秆与基体材料制成的复合材料有明显的增强,其拉伸、弯曲、冲击强度均有20%~50%的提升。3种可降解材料降解率由大到小的顺序为：PLA全降解复合材料 > PBAT全降解复合材料 > PPC全降解复合材料。质量分数1%的3种全降解复合材料浸提液对种子发芽过程基本不造成影响。     

石家庄市土壤扬尘排放量估算及分布特征

以2013年为基准年,通过卫星遥感影像解译方法估算了石家庄市土壤扬尘源颗粒物排放量,并给出分辨率为3 km×3 km空间分布图。结果表明,石家庄市土壤扬尘源主要包括河滩、荒地、裸岩和耕地4种类型。冬季土壤扬尘源面积为3 918.19 km2,夏季土壤扬尘源面积为1 115.98 km2,仅为冬季的28.6%。对于总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）,石家庄市4种土壤扬尘源类型的排放系数均为荒地 > 河滩 >裸岩 > 耕地。2013年石家庄市土壤扬尘TSP、PM10和PM2.5的排放量分别为12 569、3 771和947 t,与其他季节相比,春季裸地扬尘排放量最大,分别占总排放量的93.9%、93.9%和94.3%。土壤扬尘高排放区主要分布在石家庄市北部的行唐县、灵寿县和平山县区域,3个区域合计占石家庄市土壤扬尘TSP、PM10和PM2.5总排放量的47.5%、47.5%和48.1%。研究结果将为石家庄市颗粒物污染控制方法的建立提供必要的基础数据。     

UV/SO32-体系降解水中十溴联苯醚

十溴联苯醚（BDE-209）是全球应用最广泛的溴系阻燃剂之一。它可以长时间在环境中迁移,是一种亲脂疏水、可生物积累的难降解有机污染物。研究了UV/SO32-高级还原体系对BDE-209的降解动力学,并分别考察了SO32-浓度、pH、BDE-209初始浓度对其降解和脱溴效能的影响。结果表明,UV/SO32-体系在BDE-209初始浓度为0.3 μmol·L-1、pH为7、SO32-为1.0 mmol·L-1、反应90 min时的降解效果最佳,降解率为93.54%;SO32-浓度越高,BDE-209的降解和脱溴效果越好;酸性条件有利于BDE-209的降解;较高的BDE-209浓度不利于体系脱溴反应的进行。BDE-209的降解过程遵循伪一级动力学规律;脱溴过程主要通过eaq-攻击C-Br键分步实现。     

硫酸铵作为人工气溶胶模拟尘源的研究

硫酸盐、铵盐等水溶性无机盐粒子是大气气溶胶的重要组成部分,为进一步提高高效过滤器性能测试实验的精度,提出了过滤器测试标准要求外的新的人工尘气溶胶发生液（NH4）2SO4,并通过一系列实验,从相关性、粒谱分布、分散度等方面对其气溶胶粒子能否满足测试气溶胶的要求进行验证分析。实验结果表明,（NH4）2SO4和KCl间的相关系数R2为0.994 78,相关性很好;NaCl、KCl和（NH4）2SO4气溶胶的几何标准差分别为0.88、0.85和0.87,呈单分散且分散程度接近,可很好的满足测试气溶胶要求。还获得了可控参数喷气压力与发生溶液质量浓度对（NH4）2SO4气溶胶粒谱分布的影响规律：随喷气压力的增加,气溶胶粒子的粒径减小,分布集中;而随发生溶液质量浓度的增加,粒径增大,导致分散度增加。质量浓度和喷气压力对（NH4）2SO4和KCl气溶胶粒径和分散度作用规律的一致性进一步表明（NH4）2SO4作为测试气溶胶的可行性。     

SDS促进复配酶水解排水管网沉积物

采用SDS协同复配酶水解排水管网沉积物,分别考察了SDS投加量、反应时间、pH、温度4个影响因素对沉积物水解效果的影响,并通过 SEM、EPS、三维荧光光谱以及粒径等表征方法进行机理分析。结果表明,投加5%(w:w)SDS与8%(w:w)复配酶,在原泥pH(7.28±0.3)、25 ℃、反应时间为2 h时,沉积物水解效果最好。此时SCOD、多糖和氨氮分别由初始的5 686.9、1 913.75和87.32 mg·L⁻¹增加到8 192.9、3 561.29和153.37 mg·L⁻¹,有机质含量由56.32%下降到55.59%。在SDS+复配酶处理管网沉积物后,其内部紧实结构被破坏,TB-EPS向S-EPS转移,腐殖酸类物质荧光强度增强,表明溶解性EPS增多,且沉积物粒径向<300 μm转变。高通量测序分析结果表明,SDS+复配酶对管网沉积物微生物种类的丰富度和多样性影响不大,但在一定程度上会改变微生物的功能菌群,减少CH₄和H₂S的产生。以上研究结果可为延缓排水管网淤堵问题提供数据支持。     

土壤中多环芳烃菲的自然降解特性

自然降解是去除环境中有机污染物的一种重要手段。为了解土壤中多环芳烃的自然降解规律,选择陕北风沙滩地区风积砂为典型土壤,多环芳烃菲为典型污染质,探讨了菲在风积砂中的自然降解规律;建立了菲的降解动力学模型;进一步考察了污染浓度、温度、pH值、含氧量等环境因素对降解的影响。结果表明,风积砂中菲的自然降解符合准一级反应动力学,降解半衰期为17 d;菲的降解率与生物量呈正相关;污染浓度对菲的自然降解影响不显著;25~35℃、中性条件能够促进风积砂中菲的降解;好氧微生物是降解的关键,氧的存在对于土壤中菲的降解具有重要的作用。     

乙酸铵浸出高炉瓦斯灰中的锌

采用NH3-CH3COONH4-H2O体系进行了高炉瓦斯灰提锌工艺研究。结果表明：控制浸出温度45 °C,总氨浓度5 mol·L-1,液固比5:1,[NH3]/[NH4]+摩尔比1:1,搅拌速度300 r·min-1,浸出时间60 min,锌浸出率达77.79%。FT-IR及ESI-MS分析显示羧酸阴离子能结合Zn离子形成复杂的羧酸盐配合物,添加CH3COONH4能促进锌的溶出,XRD、SEM-EDS表征分析显示浸出渣中残留ZnFe2O4是导致锌浸出率低的限制性因素。