三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用

近年来我国水环境污染问题情况日益严重,其引发的水华问题频发,藻类生长代谢过程释放的各类衍生物对水生生态系统及原水处理工艺性能造成影响。为此,分析环境水体、废水处理系统中溶解性有机污染物（DOM）的组成、性质和来源,对水环境安全及水污染控制具有重要意义。三维荧光光谱技术通过在不同的激发波长上扫描发射荧光谱以获得激发．发射矩阵（EEM）,基于EEM数据构建三维立体图或等高线（指纹图）描绘监测对象特性,可分析水体溶解性有机物、藻类及藻毒素等,近年来已在饮用水源水质监测、湖库富营养化成因分析及废水生物处理性能评价等方面得到应用。与传统分析方法相比,该技术具有灵敏度高、操作简便、检测快速、试剂消耗量少等优点。文章从荧光光谱分析技术基本原理出发,对三维荧光峰的分类、影响因素及其在水环境中的应用进行了综述,并对今后该技术在环境领域的研究方向进行了展望,以期为水污染控制、污染环境修复提供先进可靠的分析方法。     

海水混合和层化对叶绿素a垂直分布的影响

根据长江口海区、近岸浅水区、黄海冷水团海区和水深超过200m的陆架区等四个区域的定点调查获得的数据，分析了温度、盐度与叶绿素a垂直分布的相互关系。结果表明，长江口海区，陆源径流与海水混合不充分，表层营养盐含量较高，表层叶绿素a含量高于中下水层。近岸浅水区的苏北近岸海水垂向没有温跃层和盐跃层，叶绿素a的垂向分布也均匀，东海西部沿岸出现逆温跃层和逆盐跃层，海水垂直混合不充分，叶绿素a含量(6．72mg／m^3)在10m深水域最高。黄海冷水团海区海水的垂直混合不充分，叶绿素a的垂直变化显著，高值区出现在温跃层下方(4．37mg／m^3)。水深超过200m的陆架区，温度的阶梯状结构、营养盐跃层、光照等因素共同导致整个水层叶绿素a含量普遍较低。同时，结合历史资料分析认为，海水的混合、温度和盐度的层化将影响营养盐的浓度和分布，从而影响海水中叶绿素a的垂直分布。     

拉萨巴嘎雪湿地土壤重金属分布及生态风险评价

巴嘎雪湿地是西藏拉萨河流域的代表性湿地之一.文章为了解巴嘎雪湿地的重金属分布特征,在2018年10月采集了巴嘎雪湿地的表层土壤样品,对土壤中的Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As、Hg重金属的含量进行了检测.巴嘎雪湿地表层土壤的重金属污染评价采用的方法主要包括内梅罗综合污染指数法、地积累指数法和潜在生态风险指数法....     

臭氧氧化技术发展前瞻

臭氧具有很强的氧化能力,在给水和废水处理中有一定的应用。分析臭氧氧化技术的特点和局限性,介绍目前发展较快的催化臭氧氧化技术和臭氧联用技术,展望臭氧氧化技术未来的发展趋势。     

环境激素氯氰菊酯对萼花臂尾轮虫繁殖的影响

以2 d种群增长率为指标研究了环境抗雄激素氯氰菊酯对萼花臂尾轮虫的急性毒性;以3 d种群动态参数(种群增长率、混交率、混交雌体受精率和携卵雌体/非携卵雌体)、7 d休眠卵产量和休眠卵孵化率为指标研究了低剂量氯氰菊酯(0.001～0.316 mg.L-1)对萼花臂尾轮虫繁殖的影响;以2 d种群参数分析了在氯氰菊酯中形成休眠卵孵化后的生长性能;以3 d种群参数为指标分析了母体暴露氯氰菊酯,对其后代繁殖的影响.结果表明氯氰菊酯浓度对数与种群增长率呈直线负相关.氯氰菊酯半数效应浓度(EC50)、最低可观察效应浓度(LOEC)和无可观察效应浓度(NOEC)分别为14.22、10和3.16mg.L-1;0.0316 mg.L-1氯氰菊酯组7 d休眠卵产量较对照组下降了41.23%,休眠卵孵化率亦较对照组显著下降;氯氰菊酯试验组中形成的休眠卵孵化后的种群增长率和混交率显著下降;萼花臂尾轮虫母体暴露0.316 mg.L-1氯氰菊酯其后代种群增长率比对照下降了15.96%.试验表明,萼花臂尾轮虫2 d种群增长率对氯氰菊酯较不敏感;低剂量氯氰菊酯可降低休眠卵产量、休眠卵孵化率及孵化后种群增长率,从而减少萼花臂尾轮虫后代早期对种群增长的贡献.     

民用燃料烟气中气态污染物及水溶性无机离子的排放

选取北京市地区典型生物质燃料（玉米芯、玉米秆、黄豆秆、草梗、松木、栗树枝、桃树枝）以及民用煤（烟煤、蜂窝煤）在实验室内进行了模拟燃烧实验,采用Thermo Fisher 42i型化学发光NO-NO₂-NOx分析仪、43i型脉冲荧光SO₂分析仪、48i型CO分析仪对烟气中的NO_x、SO₂、CO进行全程在线监测;对燃烧产生的颗粒物样品进行采集,采用ICS 90A、ICS2000离子色谱仪对不同粒径段颗粒物中的水溶性无机离子进行测定.研究表明：3类民用燃料排放因子均值由大到小的顺序,SO₂为民用煤 > 薪柴 > 秸秆;CO为秸秆 > 民用煤 > 薪柴;NO_x为薪柴 > 民用煤 > 秸秆.薪柴燃烧产生的PM_2.5中SO₄^2-含量最高,占总水溶性无机离子的22%~30%;秸秆类燃烧产生PM_2.5中的水溶性无机离子K⁺占绝对优势,占总水溶性无机离子的36%~49%,其次为Cl^-或SO₄^2-,两者之和占总水溶性无机离子的35%~44%.3类民用燃料中秸秆类燃烧排放的颗粒物中水溶性无机离子的排放因子最高,其次为薪柴类燃料,民用煤最低.本实验对不同粒径段颗粒物中9种水溶性无机离子进行了分析（Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、NH₄⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-）,薪柴类燃料燃烧排放的颗粒物中,Na⁺、K⁺、NH₄⁺、F^-的排放因子在0~2.5μm粒径段内最大,Mg²⁺和Ca²⁺的排放因子在2.5~10μm粒径段内最大.秸秆类燃料除Ca²⁺、Mg²⁺外,其余离子的排放因子均在0~2.5μm粒径段内达到最大.对于烟煤而言,除了K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺外,其余离子的排放因子均在0~2.5μm粒径段内达到最大;蜂窝煤中Na⁺、K⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-的排放因子均在0~2.5μm粒径段内达到最大.     

基于ArcSWAT模型的长乐江流域非点源氮素污染源识别和分析

本研究以我国东南沿海地区的典型农业流域——长乐江流域为对象,通过实地调查、数据收集和分析,构建模型所需的各类空间数据库和属性数据库,将流域内各种非点源污染过程的概化设置和相应管理操作与模型进行有效耦合,利用近3年的流域水质监测资料进行模型参数的率定和验证,建立了该流域氮污染过程的ArcSWAT模型,模拟估算了流域不同非点源氮的入河量,并着重分析和识别不同时段土地利用类型的关键性污染源.结果表明,长乐江流域非点源氮素污染的主要来源是氮肥施用、大气沉降和土壤氮库,对河流总氮负荷的贡献率分别为35%、32%和25%.不同时段、不同土地利用类型的关键性污染源具有明显差异.从时间分布来看,土壤氮库和大气沉降所产生的非点源氮素污染的关键时期在雨季,而氮肥污染则主要发生在作物生长季节.从土地利用分布来看,园地和人居地非点源氮素的控制性污染源分别是氮肥施用和生活排污;而水田和旱地的三大污染源(氮肥施用、大气沉降和土壤氮库)入河量相差不大,需要同时控制.因此,治理流域非点源氮素污染问题,应分时、分区、分类制定控制方案.     

2014年2月下旬京津冀持续重污染过程的静稳天气及传输条件分析

利用常规气象观测资料、空气质量监测资料、再分析资料和数值模式资料,分析了2014年2月20-26日京津冀地区持续重污染天气过程的环流背景、气象要素特征、静稳天气条件和传输条件.结果表明：2月20-26日,亚洲东部受弱高压脊控制,京津冀及周边地区位于地面高压后部,等压线较为稀疏,气压梯度小,造成地面风速较小;与此同时,混合层高度低,通风系数小和逆温存在,构成重污染天气出现和维持的气象条件,均不利于大气中污染物和水汽的垂直和水平扩散.静稳天气指数对于重污染天气有一定的指示意义,高静稳天气指数通常对应高PM_2.5浓度,且二者变化趋势一致性高;2月20-26日静稳天气指数总体上大于2014年1-3月其他几次污染过程,且在高位长时间维持,造成此次污染过程更严重.此外,传输条件也是京津冀重污染天气的主要成因：地面高压西侧的偏南或偏东气流有助于污染物和水汽向京津冀地区输送和聚集,使能见度进一步降低、污染物浓度进一步升高.     

环境有效微生物菌剂治理蓝藻水华研究

在北京市延庆县妫水现场围隔水体中,通过投加由芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌和沼泽红假单胞菌组成的环境有效微生物菌剂(EM菌剂)治理蓝藻水华污染的效果进行了研究。实验结果表明:与对照相比,投加EM菌剂不仅可以快速降低蓝藻数量,使蓝藻生物量减少55%以上,而且能够迅速降低水体中的氨氮、亚硝酸氮、总氮和磷酸盐浓度并维持在较低水平波动,从而降低了形成蓝藻水华所需要的氮和磷营养元素,因此控制了蓝藻水华的发展,具有重要的应用价值。     

TiO2纳米孔阵列光催化废水燃料电池的性能研究

以模拟有机废水和实际有机废水为研究对象,以TiO2纳米孔阵列电极作光阳极,金属铂黑做阴极,设计了一种光催化废水燃料电池(PFC),用于有机废水处理和废水有机物化学能的综合利用.论文考查了不同实验条件下组成的电池体系的性能,表明基于TiO2纳米孔阵列光阳极的光催化废水燃料电池既能处理废水又能够表现出良好的电池性能,如以0.05mol/L乙酸为底物的光催化废水燃料电池,其开路电压1.16V,短路电流1.28mA/cm2,最大输出功率密度0.28mW/cm2.