烟气深度余热回收技术对燃气锅炉NOx排放扩散迁移规律的影响研究

运用Fluent计算软件对北京市丰台区某燃气锅炉排放烟气中NOx的转化和扩散过程进行了数值模拟,定量地研究了烟气深度余热回收技术对燃气锅炉排放NOx在大气中的迁移规律产生的影响,并与Screen 3模型模拟的结果进行了对比.研究发现:烟气深度余热回收技术的应用使NOx的最大落地浓度与烟气直排时相比增加了2.5倍,NOx对本地地表的影响面积增大了15750 m2,增加了本地环境污染的风险.结合燃气锅炉的NOx控制技术提出了缓解局部环境风险的解决方案.结果表明,烟气深度余热回收技术与低氮燃烧技术联用,NOx的控制效率达到70%以上时,在有效提升锅炉热效率的同时,可以缓解由于烟温大幅下降造成的本地环境污染恶化的风险.     

城市PM2.5健康损害评估研究

参考美国Ben MAP软件,提出城市PM_(2.5)健康损害评估的基本框架,并就评估方法和参数使用中的关键问题进行了论述,包括人群健康损害评估指标的确定、空间尺度和时间尺度的选择、健康终点的界定、人群年龄结构的划分、比较的基准的确定,以及"剂量-反应"关系参数和生命价值参数的选择等.本文收集和整理了2014年北京市空气质量监测点PM_(2.5)浓度监测数据及暴露人口、基期死亡率等数据,运用"向标准靠拢(Rollback to Standard)"的方法,估算北京市PM_(2.5)达到空气质量标准情景下的浓度值,以此作为比较的基准,使用美国Ben MAP数据库收录的"剂量-反应"关系参数,分别基于"工资-风险"法模型和人力资本法模型估计生命价值参数,代入本文城市PM_(2.5)健康损害评估的基本框架,计算2014年北京市PM_(2.5)对人群健康的损害.     

烟台夹河河口海水混合过程的地球化学特征研究

海(咸)水混入是河口河水重要的地质过程,深刻地影响河水地球化学过程。本文系统采集夹河河口水样,分析海淡水混合过程的地球化学特征。结果表明,远离河口段(J10~J14)为淡水性质,主要受水-岩作用及人类活动等影响;近河口段(J1~J8)海水混入严重,F~-、Cl~-、Br~-、SO~(2-)_4、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、盐度等明显较高,主要受海水混入影响。近河口段存在Na-Ca离子交换过程,约占Na~+总量的0.9%~1.5%,离子交换量随海水混入比例增加而增加,Na~+离子交换量与K~+,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Br~-、F~-、SO~(2-)_4离子交换量相关,且河水离子含量与盐度回归系数略低于与盐度、Na~+交换量回归系数,表明河口段河水离子交换影响河水地球化学特征。     

Enhanced methane production in an anaerobic digestion and microbial electrolysis cell coupled system with co-cultivation of Geobacter and Methanosarcina

The anaerobic digestion(AD)and microbial electrolysis cell(MEC)coupled system has been proved to be a promising process for biomethane production.In this paper,it was found that by co-cultivating Geobacter with Methanosarcina in an AD–MEC coupled system,methane yield was further increased by 24.1%,achieving to 360.2 m L/g-COD,which was comparable to the theoretical methane yield of an anaerobic digester.With the presence of Geobacter,the maximum chemical oxygen demand(COD)removal rate(216.8 mg COD/(L·hr))and current density(304.3 A/m_3)were both increased by 1.3 and 1.8 fold compared to the previous study without Geobacter,resulting in overall energy efficiency reaching up to 74.6%.Community analysis demonstrated that Geobacter and Methanosarcina could coexist together in the biofilm,and the electrochemical activities of both were confirmed by cyclic voltammetry.Our study observed that the carbon dioxide content in total gas generated from the AD reactor with Geobacter was only half of that generated from the same reactor without Geobacter,suggesting that Methanosarcina may obtain the electron transferred from Geobacter for the reduction of carbon dioxide to methane.Taken together,Geobacter not only can improve the performance of the MEC system,but also can enhance methane production.     

黄河下游垦利站溶解N2O浓度和通量的季节变化及其调控因子分析

于2012年3月至2014年3月每月在黄河下游垦利站采集表层河水,测定其溶解氧化亚氮(N_2O)浓度并估算了其水-气交换通量,并于2012年10月至2013年12月每月对表层河水和沉积物进行了受控培养实验以认识其产生过程.结果表明:黄河下游表层河水中溶解N_2O浓度范围为11.63~27.23 nmol·L~(-1),平均值为(16.29±4.23)nmol·L~(-1).N_2O浓度呈现出较为明显的季节变化,具体表现为冬季和春季高于夏季和秋季,但全年变化幅度不大.溶解N_2O浓度主要受到温度、黄河径流量和溶解无机氮等因素的影响.N_2O饱和度范围为101.1%~343.0%,平均值为190.8%±72.3%,黄河下游N_2O全年处于过饱和状态,是大气N_2O的净源.利用LM86、W92和RC01公式估算出其平均水-气交换通量分别为(10.2±12.3)、(17.3±18.8)、(25.8±26.6)μmol·m-2·d~(-1).初步估算了2012—2013年黄河向河口及其邻近海域输入N_2O的量约为5.8×105mol·a~(-1).培养实验表明:水体和沉积物整体表现为净产生N_2O,其中潜在反硝化速率均明显高于硝化速率,反硝化作用在黄河N_2O的产生过程中有重要作用.水体中的潜在反硝化速率(以N计)的变化范围为(0.18~332.20)nmol·L~(-1)·h~(-1),平均值为(52.74±95.63)nmol·L~(-1)·h~(-1),沉积物中潜在反硝化速率的变化范围为0.37~187.60 nmol·kg~(-1)·h~(-1),平均值为(29.61±56.91)nmol·kg~(-1)·h~(-1).     

强降雨对胶州湾浮游动物群落结构的影响

2012年8月2日台风达维登陆青岛,青岛市降大到暴雨(平均降水量69.9 mm)。为研究此次强降雨对胶州湾浮游动物群落结构的影响,本文利用降雨前(7月17日)和暴雨后(8月5日)采集的浮游动物样品,分析了胶州湾海域大中型浮游动物的种类组成、优势种、丰度和生物多样性等群落结构特征变化。结果表明:强降雨前后胶州湾浮游动物的种类数均为51种,但受强降雨带来的剧烈物理冲击和海洋环境快速改变的影响,强降雨后胶州湾浮游动物的平均丰度由1003.4 ind/m3下降为659.4 ind/m3。受海域地形等因素影响,不同海域所受影响程度不同,海湾东部浮游动物丰度下降趋势较西部明显,中部较湾口下降明显。同时,强降雨后浮游动物优势种更替明显,生物多样性指数略有增长。本研究可为深入了解异常极端天气对浮游动物群落结构的影响等研究提供基础资料。     

优化热脱附技术对十溴联苯醚污染土壤的适用性及修复效果

为了探索绿色、高效、环保的修复PBDEs污染土壤的技术,在热脱附技术基础上将木炭同时作为尾气吸附剂和燃烧热源,处理不同十溴联苯醚污染水平的PBDEs(多溴联苯醚)污染土壤,通过14种不同溴代PBDEs同系物分析十溴联苯醚的降解产物组分并计算其去除率. 结果表明:在热脱附技术处理后,十溴联苯醚初始污染水平分别为500、800和1 000 μg/kg,污染土壤中PBDEs的去除率分别为63%、81%、94%. 14种不同溴代PBDEs同系物在热脱附反应后的残留产物中均有检出,其中热脱附处理后的土壤中以三溴和四溴PBDEs产物占优势,而尾气中则以四溴和五溴PBDEs产物为主. 根据热脱附试验前后土壤中PBDEs的结构组成对比及分析可知,降解和脱溴反应在整个热脱附反应过程中发挥了重要作用. 另外,XAD树脂吸附柱中虽有少量的氯代和溴代二英类物质(PCDD/Fs和PBDD/Fs)被检出,但其毒性当量浓度均小于0.1 ng/m3,符合欧盟、日本及我国所规定的二英物质排放标准. 研究显示,在利用优化的热脱附技术修复十溴联苯醚污染土壤过程中,PBDEs的去除率与污染土壤中其污染水平相关,并且热脱附过程以降解及逐级脱溴反应为主.      

根系分泌物调控对人工湿地去除雌激素的影响

通过在所构建的3组垂直流人工湿地(CW1、CW2、CW3)中添加不同ρ(DOC)(0、14、28 mg/L,DOC为溶解性有机碳)的美人蕉根系浸出液来模拟根系分泌物浓度变化,考察其对2种SEs(steroidal estrogens,类固醇雌激素)去除效果的影响. 结果表明:①虽然根系浸出液和根系分泌物中的ρ(DOC)存在差异,但二者成分比例类似,均含有多种小分子化合物(如氨基酸、多糖、有机酸、脂肪酸、醇、烷等),并且甘油含量均为最高. ②各组湿地对SEs的去除率表现为CW2>CW3≈CW1,CW2对E1(Estrone,雌酮)、EE2(17α-Ethinylestradiol,17α-乙炔基雌二醇)的去除率最高可分别达到86.9%、72.7%. ③各组湿地全细菌和AOB(ammonia oxidizing bacteria, 氨氧化细菌)平均密度大小表现为CW3>CW2>CW1,NOB(nitrite oxidation bacteria, 亚硝酸氧化细菌)平均密度大小表现为CW2>CW3>CW1,DNB(denitrifying bacteria, 反硝化细菌)平均密度大小表现为CW3>CW1≈CW2,各组湿地基质上生物膜的脱氢酶活性表现为CW2>CW1>CW3.研究显示,适量添加根系浸出液有利于SEs的去除,但根系浸出液中ρ(DOC)过高,可能会对植物根系和特定根系微生物(如NOB)的生长造成毒害作用,并抑制微生物活性,从而影响SEs的去除效果.      

回归模型法推导油菜田土壤Cd限值的不确定性

为研究土壤-作物迁移模型推导农田土壤环境基准的不确定性,以油菜为例,通过贵州省4种典型微酸性土壤——红壤、黄壤、石灰土和黄棕壤进行Cd盐添加的盆栽试验,除全量Cd外,选择5种有效态提取剂,分别与油菜籽w(Cd)建立土壤-作物迁移模型. 参照GB 13078—2001《饲料卫生标准》w(Cd)限值(0.5 mg/kg),采用模型预测中位值和95%预测上限进行土壤Cd限值推导并分析模型的不确定性. 结果表明:全量和各提取态Cd质量分数与油菜籽w(Cd)均能建立极显著的一元(R2为0.907~0.946)或多元(考虑pH)回归模型(R2为0.875~0.962). 5.550(以多元模型中位值推导的农田安全种植油菜的Cd限值)随pH的升高从0.93 mg/kg增至1.45 mg/kg,HNO₃提取态、HCl提取态、DTPA提取态的Cd的质量分数也分别从0.81、0.97、0.73 mg/kg升至1.39、1.79、1.66 mg/kg. 基于CaCl₂提取态Cd的一元模型对pH不敏感,SEQS₅₀不受其影响. 对所有模型而言,SEQS₅₀是SEQS₉₅(基于模型95%的预测上限推导的限值)的1.1倍左右. 其中,CaCl₂提取态Cd的SEQS₅₀和SEQS₉₅分别为0.052和0.049 mg/kg,小于福建省CaCl₂提取态Cd标准限值(0.15 mg/kg). 为降低不确定性,需要选择合适的提取剂,使用全量Cd,HNO₃、HCl或DTPA 3种提取态Cd建模时须兼顾pH的影响. 研究显示,SEQS₉₅能够降低土壤Cd限值达标而作物Cd含量超标的可能性.      

高炉共处置固体废物低温段Pb Cd的吸附/冷凝动力学特征

利用管式回转炉和控温立式炉联用装置模拟炼铁高炉,对Pb、Cd在共处置过程中低温段的吸附/冷凝特性进行了研究,通过建立吸附/冷凝动力学模型,分析共处置过程中Pb、Cd在非热力学平衡状态下的迁移转化规律.结果表明:高炉共处置固体废物低温段对Pb、Cd的吸附/冷凝作用以冷凝为主.进入控温立式炉的重金属去向分三部分:①冷凝在管壁上,这部分的Pb、Cd分别占Pb、Cd入炉总量的42%～49%、45%～50%;②吸附在炉料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的23%～26%、23%～25%;③随烟气释放到空气中,这部分Pb、Cd分别占各自入炉总量的25%～35%、25%～32%.Pb、Cd在炼铁炉料上的吸附/冷凝量均随时间的增加而升高,随温度的升高而降低.炼铁炉料对Pb、Cd的吸附/冷凝动力学可采用双常数速率方程拟合,研究得到Pb、Cd的吸附/冷凝表观活化能分别为6.813、5.839 kJ/mol.