渤海湾大气金属元素沉降和来源解析研究

干湿沉降是污染物从大气进入到地表生态环境的主要途径.渤海湾临近大气污染严重的京津冀地区,同时受航运交通排放影响,但渤海湾大气金属元素沉降量及其来源并不十分清楚.本研究于2016年11月—2017年10月在渤海西岸采集了大气沉降样品,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对样品中25种金属元素的含量进行了测定分析,估算了大气金属沉降量并进行了源解析.结果表明:沉降样品中25种元素的浓度变化范围为2458.8μg·L~(-1)(Ca)～9.9 ng·L~(-1)(Th),年沉降量变化为1229.9 mg·m~(-2)·a~(-1)(Ca)～5.0μg·m~(-2)·a~(-1)(Th).受降水量季节分布的影响,多数金属元素的沉降量在夏季最高,春秋季较低.除Be、Fe、Ni、Cr、Al、Th和U等元素外,其余18种元素都有不同程度的富集,特别是Cd、Ag、Se和Sb等元素已高度富集.燃煤(12.8%)、扬尘(25.9%)、工业(33.1%)和航运(28.2%)是渤海湾沉降样品中金属元素的主要来源,尤其是航运排放对海湾大气Sb、Cd和Mo沉降具有显著贡献.研究结果可为京津冀区域海陆协同发展和环境质量改善提供科学参考.     

菹草和伊乐藻对水-沉积物界面磷迁移转化的影响

冬季沉水植物普遍凋亡,死亡残体易造成湖泊二次污染.为探究冬季耐寒性沉水植物对水-沉积物界面各形态磷迁移转化的影响,选取根系特征不同的冬季耐寒性沉水植物菹草（Potamogeton crispus L.）和伊乐藻（Elodea nuttallii）作为研究对象,测定其冬季生长期间上覆水、间隙水和沉积物中各形态磷的含量,并监测环境因子的变化.结果表明:①菹草、伊乐藻组生长期间水-沉积物界面各形态磷含量总体呈下降趋势,并在一定时期维持较低水平,菹草对沉积物和间隙水磷的吸收效果优于伊乐藻,而伊乐藻对上覆水磷的影响大于菹草.②试验第30天后,菹草、伊乐藻组上覆水和间隙水各形态磷质量浓度均显著低于对照组（P < 0.05）,上覆水中ρ（TP）最低值分别为0.057和0.041 mg/L,间隙水中ρ（DTP）（DTP表示溶解性总磷）分别维持在0.270~0.505、0.384~0.507 mg/L之间.③试验结束时,菹草组沉积物中w（TP）、w（IP）（IP表示无机磷）和w（NaOH-P）（NaOH-P表示NaOH提取态磷）分别低至643.68、415.79和120.17 mg/kg,分别下降了16.54%、18.37%和35.82%,伊乐藻组分别低至700.39、457.87和145.29 mg/kg,分别下降了10.24%、11.17%和24.67%;菹草、伊乐藻植株体内TP质量分别增加了588.94和464.59 mg.研究显示,菹草、伊乐藻在生长期间均能有效吸收磷,同时改变了pH、E_h等环境因子,从而影响磷在水-沉积物界面的迁移及磷形态的转变.      

声子晶体型高速公路声屏障的降噪性能

利用高速公路改扩建工程产生的大量废旧护栏立柱,针对高速公路轮胎-路面主要噪声,建立三种二维气-固型声子晶体声屏障.利用Comsol Multiphysics计算相应的能带结构,并探究带隙的影响因素.结果表明3种形式均可以产生相应的带隙;散射体壁厚大小对于带隙宽度影响很小,但采用空心散射体可以在低频产生一条完全禁带;对散射体进行开口处理可以有效增加低频带隙宽度;当晶格填充率增大至0.5后,随着填充率增大,从高频到低频依次产生完全禁带,且带隙总宽度增大;通过仿真模拟与室内实验相结合的方式验证了声屏障的降噪特性,声屏障在带隙范围内具有良好的降噪性能,相较直立同规格复合板声屏障,低频降噪效果提升1~16dB,高频降噪效果提升1~2dB,但在1600Hz后,声子晶体声屏障降噪效果不及复合板声屏障,降噪效果受周期数影响较大.声子晶体声屏障可实现新型降噪理念与绿色环保的有机结合.     

泥沙灾害链及其在灾害过程规律研究中的应用

泥沙灾害是地球表层的主要灾害之一.泥沙灾害具有链锁式反应机制,在一定条件下构成泥沙灾害链.阐述了泥沙灾害链的概念、特点及类型,并以黄河与长江流域的泥沙灾害为例,对其链式特征进行了深入分析.研究表明,泥沙灾害链是泥沙灾害过程的主要表现形式之一,反映了泥沙灾害中隐含的渐发特征和强次生灾害特征,泥沙灾害链是研究泥沙灾害过程规律和特征的重要基础.     

江西德兴矿集区水系沉积物重金属污染分析

对矿山及其周边地区的环境进行现状调查和评价,可以为环境监测和环境保护提供客观依据,具有重要意义。以江西德兴铜多金属矿山及矿集区为研究区,开展区域水系沉积物的重金属污染研究。在德兴地区4 800 km2的范围内,系统采集水系沉积物样品330个。同时,采用X荧光光谱法、等离子原子发射光谱法等现代测试技术,分析了土壤和水系沉积物中重金属（As、Hg、Cd、Cr、Zn、Cu、Pb）的含量。样品中重金属As、Hg、Cd、Cr、Zn、Cu和Pb的含量变化范围分别为3070~1 109、0015~5430、 0035~135、7~236、22~1 770、5~4 390和15~1 685 mg/kg。通过对样品的重金属元素含量统计分析和绘制等值线图,发现该区域水系沉积物中存在不同程度的As、Hg、Cd、Zn、Cu和Pb重金属污染。污染区域主要分布在德兴铅锌和铜钼矿区德兴河下游至与乐安河交汇处、德兴河与大坞河周边地区、西北部分煤矿区.     

载银施氏矿物的制备及其对甲基橙的催化还原降解

采用硼氢化钠还原方法制备了不同载银量的银纳米粒子/施氏矿物复合催化剂（AgNPs/Sch）,利用扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）和X射线衍射（XRD）等测试方法对所制备催化剂的表面形貌、元素组成和物相组成进行了表征,证明了Ag成功负载于施氏矿物上.以甲基橙为目标污染物,硼氢化钠为还原剂,考察了不同载银量施氏矿物对甲基橙的催化降解性能,并探究了载银施氏矿物的投加量、硼氢化钠浓度、 甲基橙初始浓度、溶液初始pH等因素对甲基橙的催化还原降解效果的影响.结果表明,在甲基橙浓度为20 mg?L^-1、NaBH₄浓度为10 mmol?L^-1、初始pH=6条件下,反应90 min后,未载银的施氏矿物对甲基橙的降解率仅为7.5%,然而硝酸银添加量为0.10 g制备的AgNPs/Sch对甲基橙的降解率可达97.0%,该催化剂作为电子介质,能够将电子从还原剂（NaBH₄）转移到甲基橙中,进而加速甲基橙的降解.AgNPs/Sch在最佳的实验条件下5次循环性反应后,仍具有较高的催化稳定性.由此可见,载银施氏矿物作为一种新型的催化剂,在有机染料废水净化方面具有良好的应用前景.     

改性钛基PbO2电极对有机污染物的降解性能——以甲基橙和4-硝基苯酚为例

采用溶胶-凝胶法和电化学沉积法制备了Ti/SnO₂-Sb/Ce-PbO₂电极,并对制备的电极表面形貌、晶体结构和电化学性能进行了分析,进一步探究了该电极对甲基橙和4-硝基苯酚的降解效果.结果表明,由Ce改性的Ti/SnO₂-Sb/Ce-PbO₂电极具有稳定的结构和更好的电化学活性,析氧电位可达1.56V.在电极间距为2cm,电流密度为30mA/cm²,目标污染物的浓度为100mg/L,电解质浓度为0.10mol/L时,作用120min后,Ti/SnO₂-Sb/Ce-PbO₂电极对甲基橙和4-硝基苯酚的降解率分别达到了99.59%和96.16%,180min后TOC的去除率分别达到了56.71%和54.87%,研究结果为该电极降解有机污染物提供了一定的技术支撑.     

Ag-PANI/BiOI光催化剂湿法脱除气态单质汞

采用原位光还原和简易化学吸附法制备出新型的三元Ag负载聚苯胺/碘氧化铋（PANI/BiOI）系列光催化剂,在模拟烟气条件下考察了光催化剂的脱汞性能,研究了Ag负载量、反应温度和烟气成分等对脱汞活性的影响,采用N₂吸附-脱附、XRD、TEM、XPS、DRS等技术对光催化剂的物理化学属性进行表征.结果表明：添加PANI后,光催化剂的Hg⁰去除性能大幅提升.负载4wt%的Ag后,Ag（4%）PANI/Bi OI具有约98%的脱汞性能.无机阴离子NO₃^-、Cl^-和SO₄^2-对光催化剂脱汞性能的抑制作用较小,但CO₃^2-对光催化剂的活性抑制作用较大,脱汞效率明显下降至82%.与PANI/BiOI相比,Ag（4%）PANI/Bi OI的比表面积和总孔容增大,表明Ag纳米颗粒高度分散在PANI/Bi OI的表面.Ag-PANI/BiOI显示出较强的光吸收能力.Ag纳米颗粒的添加能显著增强PANI/Bi OI表面e^--h⁺对的有效分离.光催化剂高效脱汞的原因在于PANI、Bi OI之间良好的带隙匹配和Ag纳米颗粒的表面等离子体共振（SPR）效应.     

磺胺嘧啶和盐酸四环素对四种赤潮藻生长的影响

本文以锥状斯氏藻（Scrippsiella trochoidea）、米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）、球形棕囊藻（Phaeocystis globosa）、中肋骨条藻（Skeletonema costatum）为研究对象,实验室条件下对比研究了磺胺间二甲氧嘧啶钠（SMS）和盐酸四环素（TC）暴露下4种赤潮藻的细胞增长、光合色素组成以及最大光能转化效率（Fv/Fm）等的变化规律。研究结果表明:4种赤潮藻在SMS和TC（7.5～240 mg/L）暴露组细胞密度均未出现半抑制效应,SMS对4种赤潮藻细胞密度的最大抑制效应范围为5.47%～36.26%,略高于TC的最大抑制效应0～35.21%（球形棕囊藻无抑制效应）;藻细胞叶绿素含量在抗生素暴露下均显著下降,但作为抗氧化剂和捕光色素的类胡萝卜素含量则显著增加;低浓度（<50 mg/L）TC暴露下,4种赤潮藻Fv/Fm均显著下降;TC（<30 mg/L）暴露下,4种赤潮藻细胞密度最大促进作用范围为11.30%～38.89%,球形棕囊藻细胞密度增加比例最高;赤潮藻对抗生素的响应存在显著的种间差别,两种抗生素暴露对球形棕囊藻生长的抑制效应明显低于其他3种赤潮藻,高浓度抗生素残留对浮游植物群落演替存在较强的干扰作用。     

福州市区街道灰尘中多环芳烃的质量分数及其来源

采用超高效液相色谱系统(UPLC)荧光检测器法,测定了福州市区14条主要街道灰尘样品中属美国环境保护署(US EPA)优控的15种多环芳烃(PAHs)的质量分数,对其毒性进行了评估,并通过聚类分析、因子分析/多元线性回归等方法,分析了灰尘中PAHs的来源. 结果表明:福州市区的w(PAHs)为1 029.5～5 182.0 μg/kg,平均值为2 884.7 μg/kg,在国内外城市中处于中等含量水平. 14个街道灰尘样品中有5个样品的w(PAHs)超过毒性效应区间低值(ERL),具有潜在的生态风险. 聚类分析发现,4号,5号,7号和12号采样点分别具有高比例的w(菲),w(苯并［b］荧蒽),w(荧蒽)和w(萘)的特殊来源.对样品中PAHs的来源解析显示,燃烧源占78%,石油泄漏源占22%.