Sediment microbial fuel cell with floating biocathode for organic removal and energy recovery

A sediment microbial fuel cell (SMFC) with three dimensional floating biocathode (FBC) was developed for the electricity generation and biodegradation of sediment organic matter in order to avoid negative effect of dissolved oxygen (DO) depletion in aqueous environments on cathode performance and search cost-effective cathode materials. The biocathode was made from graphite granules with microbial attachment to replace platinum (Pt)-coated carbon paper cathode in a laboratory-scale SMFC (3 L in volume) filled with river sediment (organic content 49±4 g·kg^-1 dry weight). After start-up of 10 days, the maximum power density of 1.00W·m^-3 (based on anode volume) was achieved. The biocathode was better than carbon paper cathode catalyzed by Pt. The attached biofilm on cathode enhanced power generation significantly. The FBC enhanced SMFC performance further in the presence aeration. The SMFC was continuously operated for an over 120-day period. Power generation peaked within 24 days, declined gradually and stabilized at a level of 1/6 peak power output. At the end, the sediment organic matter content near the anode was removed by 29% and the total electricity generated was equal to 0.251 g of chemical oxygen demand (COD) removed.     

磁粉活性污泥法处理城市生活污水的反应动力学特征

磁粉活性污泥法是在传统活性污泥法中加入磁性粉末(Fe3O4)的废水生物处理方法。在最佳运行状况下,对磁粉活性污泥法基质降解动力学进行了研究。磁粉活性污泥法基质降解符合一级反应规律,利用Monod方程对试验数据进行拟合,确定了其动力学参数,半速率常数Ks、有机底物的最大比降解速率vmax分别为10.39 mg/L和0.804 d-1。     

基于Logistic回归和DEA的水资源供需月风险评价模型及其应用

我国城市水资源供需研究多集中在供需平衡分析方面,而忽略了供需风险的研究。针对这一问题,论文从危险性、脆弱性和损失的角度构建水资源供需风险指标体系,建立了危险性和损失的函数表达式,并且考虑了随机性对损失的影响。利用Logistic回归模型模拟供水量和需水量系列的概率分布,建立了基于数据包络分析的水资源供需风险评价模型,对2020年北京市水资源供需月风险进行定量评价。结果表明：在1956—2012年的来水条件下,北京市月风险具有明显的季节变化特征,其中春季和夏季的风险系数值比较小,在0.4左右波动,秋季的风险系数值较大,基本在0.4到0.6之间波动,冬季的风险系数值最大,在0.6到1之间波动,如果不采取一些措施进行风险调控,1—10月的水资源供需风险会不断增大;利用再生水和南水北调水后,1—12月的风险均有了大幅度的降低,但是1—10月和12月的风险仍然有增大的趋势。     

乌鲁木齐市大气污染治理成效的综合评估分析

2012~2013年乌鲁木齐采用了以煤改气为主的大气环境治理措施.利用2009~2014年冬季主要污染物浓度、1993~2014年的直接辐射、能见度、霾日数据,并参考相关文献,从大气环境的化学属性、物理属性两个方面评估煤改气等工程措施对乌鲁木齐市大气环境的改善效果.结果表明, 2013~2014年两个冬季乌鲁木齐市主要污染物PM₁₀、SO₂、NO₂浓度比煤改气前期(2009~2011年冬季)各自下降了26.1%、80.2%、11.6%;细颗粒物PM_2.5中水溶性物质的总浓度比例下降了20.57%.煤改气工程前后PM_2.5中可溶性离子浓度排名前三位的均是SO₄^2-、NH₄⁺和NO₃^-,但后期SO₄^2-和NH₄⁺占据PM_2.5质量浓度比例比前期下降近一半,NO₃^-质量浓度比例变化不大.从大气物理特性来看,煤改气等工程之后乌鲁木齐冬季直接辐射量提高,且2014/2015年冬季的直接辐射量是过去23年中第二个峰值;2012/2013年冬季能见度平均增加了5.7km,是1997年以来的最大值.与上年度同期相比,增幅达35.0%;2012/2013年冬季霾日数比上年度同期减少了15d,降幅达50%.上述结果说明乌鲁木齐市的大气环境得到了一定程度的改善.     

社会-生态系统弹性概念分析及评价综述

社会-生态系统如何响应全球环境变化已经被认为是当今自然资源管理中重点关注的方面之一,弹性理论为科学分析社会-生态系统中扰动和适应性的相互作用提供重要理论基础。在人地矛盾日益突出的今天,弹性作为自然界和人类系统一个有价值的特性,对其概念内涵进行分析并总结其评价的研究进展,具有重要的意义。在介绍弹性起源基础上,对弹性定义进行了剖析,对工程弹性、生态系统弹性以及社会-生态系统弹性进行解释。在此基础上,着重分析了弹性分别与脆弱性、适应性和可持续发展之间的区别与联系,并从评价框架、评价指标和评价工具等方面对弹性的定量评价与应用进行回顾。最后,从弹性内涵、定量评价和退化的社会-生态系统弹性修复实践3个方面对未来的发展趋势进行展望。     

铬渣处理方法研究现状

铬元素是现代工业最重要的原材料之一,但有钙焙烧工艺产生的铬渣会对环境和人体健康产生巨大的危害。介绍和分析了国内外铬渣处理处置的主要方法及其优缺点,国外集中于铬渣的无害化处理,而国内则以铬渣的综合利用为主。在越来越注重环境效益和资源利用率的今天,铬渣的综合利用更能获得经济效益和环境效益的双赢。     

广州市居民食品砷摄入的健康风险评价

从暴露途径来看,食物是人体砷暴露的主要途径之一。从饮食结构来看,广州市居民膳食主要来源于谷类食品,同时鱼虾类总体平均摄入量约为全国总体平均摄入量的2倍。因此,在分析广州市市场大米和海鲜这2种典型食品中砷含量的基础上对广州市居民食品砷摄入的健康风险进行了评价。分析了广州市场上的26种不同品牌的大米中的总砷含量,其含量范围为0.082～0.171μg·g~(-1),平均浓度为(0.127±0.027)μg·g~(-1),满足绿色食品大米标准(≤0.40μg·g~(-1))。在14种鱼虾蟹贝类海鲜中的砷含量分析基础上,计算得出广州市场上鱼类中总砷的平均含量为0.488μg·g~(-1),虾蟹贝类中总砷的平均含量为3.44μg·g~(-1),相比较国内外,广州市场鱼虾蟹中砷的含量整体处于中间水平。最后综合文献调研中其他主要食品中砷的含量,计算得出广州市成人通过食品每日摄入总砷的量为5.08μg·kg~(-1)BW·d~(-1)。建议日常饮食需要特别控制每日海鲜的摄入量,尤其是砷含量较高的濑尿虾、红虾及红蟹、花蟹。     

溴氰菊酯对中华绒螯蟹的毒性作用和组织病理研究

为探讨溴氰菊酯对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)的毒性影响,采用换水式渔药毒性试验的方法进行了溴氰菊酯对河蟹急性毒性实验和慢性毒性作用下组织病理的研究。结果表明：溴氰菊酯对河蟹24 h、48 h、72 h和96 h半致死浓度(LC50)分别为2.127 μg·L-1、1.380 μg·L-1、1.153 μg·L-1和0.905 μg·L-1,安全浓度(SC)为0.0905 μg·L-1,溴氰菊酯对河蟹的毒性为剧毒;河蟹在溴氰菊酯浓度为0.005~0.32 μg·L-1的慢性毒性作用下,分别于第7、14和21天进行鳃、肝胰腺、心脏、肠、肌肉组织和神经团的组织病理观察,鳃出现鳃小叶水肿、渗出物增加、萎缩到鳃腔闭合出现细胞坏死,肝胰腺的部分肝胰腺管中肝胰腺细胞空泡变性、坏死和肝胰腺管基膜崩解,心脏出现水肿,部分心肌纤维横纹模糊和消失到局部心肌纤维坏死,肠黏膜层柱状上皮细胞从空泡变性、部分坏死到较多上皮细胞坏死崩解脱落入肠腔,肌肉组织和神经团无组织病理变化现象。最早出现不可逆的坏死组织病理变化是在第14天的0.005 μg·L-1浓度组,肝胰腺细胞坏死,此时即使去除溴氰菊酯的毒性作用,坏死已不能恢复。通过与河蟹水瘪子病组织病理的比较分析,溴氰菊酯毒性作用下的河蟹具有独特的组织病理变化特点。     

城市黑臭水体整治前后上覆水和孔隙水的生物毒性对比和评价

以常州市典型城市黑臭水体神童浜为对象,采用小球藻和大型溞作为急性毒性测试手段,对整治前、后神童浜4个点位的上覆水和孔隙水的毒性效应进行了对比和评价。结果表明,整治后神童浜上覆水水质明显改善;上覆水在整治前、后对小球藻生长均无抑制作用,反而呈促进作用;对黑臭水体的整治降低了上覆水和孔隙水的生物毒性,但整治后的上覆水仍存在富营养化问题,且孔隙水对水生生物仍具有一定的毒性风险。提出,利用生物毒性测试能反映出黑臭水体整治前、后的毒性变化,可应用于对黑臭水体整治效果的评价。     

Treatment of fracturing fluid waste by Fenton reaction using transition metal complexes catalyzes oxidation of hydroxypropyl guar gum at high pH

Environmental Chemistry Letters - Hydroxypropyl guar gum (HPGG), polyacrylamide (PAM) and carboxymethyl cellulose (CMC) are widely used as thickeners in...