华北地区水资源及水安全问题的思考与研究

结合中国科学院知识创新工程项目“华北地区水循环与水资源安全”的研究工作,论述华北地区紧迫的水安全问题与反思,展望国际水科学研究前沿与热点问题,介绍中国科学院在变化环境下的水循环、农业节水和水资源安全研究的阶段成果和近期研究行动计划,提出中国北方特别是华北地区的水文水资源科学研究与发展的几点建议。目的是研讨未来中国北方特别是华北地区水资源安全国家需求中的长远发展的前沿性问题。     

钢铁行业节能技术潜力与成本分析—以长三角地区为例

钢铁行业是能源消耗和碳排放的重点行业,节能减排是钢铁行业绿色低碳转型发展的有效途径,节能技术是钢铁行业提高能源效率、降低碳排放和减少空气污染的关键。运用节能供给曲线方法对长三角地区钢铁行业技术节能成本进行评价,并对2030年长三角地区钢铁行业技术节能潜力进行评估。结果表明：钢铁行业28项技术在2030年预计为长三角地区累计节能875.74 PJ,约为2020年长三角地区钢铁行业总能耗的34%;考虑不同收益项时的技术节能成本存在差异,当不考虑任何收益时技术的节能成本最高,当将协同效益纳入考虑后,技术的节能成本降到较低水平;贴现率、温室气体或污染物交易价格等因素会对技术的节能成本产生影响,贴现率越高意味着资金成本越高,技术的节能成本也相应越高;温室气体或污染物价格上升会增加技术节能的收益,从而降低技术的节能成本。

     

环境样品中亚硝酸细菌amoA基因的克隆与测序

对从环境样品中分离的亚硝酸细菌(Ammonia oxidizingbacteria)amoA基因进行克隆与测序,为构建基因工程菌打下基础。采用亚硝酸细菌选择性培养基,从4个不同的畜牧养殖污水处理厂采集的样品(分别编号为1,2,3,4)在室温下富集培养2个月后,采取酚氯仿抽提的方法提取DNA。根据已报道的亚硝化单胞菌(Nitrosomonassp.)amoA基因序列,设计引物AMOB AMOE,并在AMOB,AMOE的5′-端分别加上了BamHⅠ和HindⅢ的限制性酶切位点,以利于进一步酶切和克隆。用AMOB AMOE对4种样品的DNA进行PCR扩增,PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳分析。结果表明,4种样品中1号和3号样品扩增得到预期长度的DNA片段,2号和4号样品扩增没有得到预期片段。回收纯化PCR产物与pGEM-T载体连接,构建amoA基因测序载体,并转化E.coliM15。测序结果提交GenBank进行Blast分析。结果显示,扩增得到的DNA片段均与Nitrosomonassp.GH22的amoA基因有99 7%的同源性,可从环境中分离的亚硝酸细菌中克隆出amoA基因。      

3种重金属对青萍毒害的研究

对水体中主要的3种重金属(铜、镉、铅)对青萍抗氧化酶系统的几种酶,包括过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的活性,丙二醛(MDA)的含量,可溶性蛋白含量及叶绿体色素含量等指标的影响进行了研究.研究表明青萍对镉污染反应最为敏感,对铜的反应相对缓和一些;青萍在铅的胁迫下表现出无序的状态.因此,青萍不适合应用于重金属镉污染的富营养化水体的治理和生态修复中.     

抽水蓄能电站建设中注意防止氡污染

针对某抽水蓄能电站地下勘探平洞检测氡气浓度超标问题,分析氡污染危害,提出防止氡污染的措施。     

太原市工、商业区PM10中PAHs碳同位素组成及来源

利用中流量大气综合采样仪采集太原市工业区和商业区PM₁₀样品,使用GC/IRMS技术分析了PAHs的δ13C值(碳同位素组成),并根据碳同位素质量平衡计算了煤烟尘和机动车尾气对2类功能区的贡献率. 结果表明:工业区PM₁₀中PAHs的δ13C值在-26.0‰~-24.5‰之间,随环数增加呈贫13C趋势,与煤烟尘δ13C值的变化趋势一致,表明煤烟尘是工业区的一个主要污染源;商业区PAHs的δ13C值在-26.6‰~-26.2‰之间,较工业区显著贫13C,商业区与工业区的污染源有明显差异;除机动车尾气和煤烟尘外,工业区和商业区还有其他污染源输入,其中工业区有生物质燃烧排放输入,商业区有机动车曲轴箱润滑油残渣输入;煤烟尘和生物质燃烧对工业区的贡献率分别为59.3%~70.8%和29.2%~40.7%,表明工业区煤烟污染严重;机动车对商业区PAHs的贡献率在86.1%~95.8%之间,是商业区PM₁₀中PAHs的主要排放源,其中润滑油残渣的贡献率(在40.9%~85.3%之间)最大,机动车尾气的贡献率在8.3%~54.9%范围内,而煤烟尘的贡献率(在4.2%~13.9%之间)最小.      

硫脲改性猪粪生物质炭对模拟农田径流中镉和草甘膦吸附特征

为同时去除农田地表径流中的重金属和农药,利用猪粪制备未改性猪粪生物质炭（简称"未改性生物质炭"）和硫脲改性猪粪生物质炭（简称"改性生物质炭"）,分析比较硫脲改性对生物质炭的pH、元素组成、表面含氧官能团和巯基含量等理化性质的影响,并系统地研究了单一和复合污染体系中初始浓度对两种生物质炭吸附水溶液中镉（Cd）和草甘膦效率的影响.结果表明:①与未改性生物质炭相比,改性生物质炭的pH、O/C（原子比）和H/C（原子比）降低,比表面积增大,含氧官能团和巯基含量增加.②与未改性生物质炭相比,改性生物质炭对Cd和草甘膦的吸附能力增强,最大表观吸附量（Q_max）增加了近3倍;随着Cd和草甘膦初始浓度的增加,未改性和改性生物质炭对Cd和草甘膦的吸附量逐渐增加,增加量最高分别达18.52%和7.60%.③单一污染体系中两种生物质炭对Cd或草甘膦的吸附更符合Langmuir等温吸附模型,说明其对Cd或草甘膦的吸附机理是单分子层的吸附起主导作用.④复合污染体系中,未改性和改性生物质炭对Cd的吸附能力分别增加了25.28%和21.26%,未改性生物质炭对Cd的最大表观吸附量增加了29.34%,但改性生物质炭对Cd的最大表观吸附量降低了47.28%;未改性和改性生物质炭对草甘膦的吸附能力减弱,但最大表观吸附量分别增加了2.63和3.45倍.研究显示,硫脲改性猪粪生物质炭作为一项有前景的新技术,为解决实际环境中的复合污染问题提供了经济环保的技术手段.      

紫外辐射对小分子有机酸化学凝聚性作用途径探讨

通过烧杯实验系统考察了紫外辐射对脂肪羧酸类和酚酸类小分子有机酸的化学凝聚性的作用途径.结果表明,溶液pH对柠檬酸、草酸、酒石酸和丁二酸等脂肪羧酸类有机物的混凝性能影响较小.紫外辐射处理后,脂肪羧酸类小分子有机物的混凝去除率均高于未经紫外辐射处理的水样.进一步研究表明,紫外辐射过程中发生了光化学反应,使得脂肪羧酸的表面负电性降低,进而提高了其化学凝聚性.与脂肪类小分子有机酸不同,苯酚、水杨酸和苯甲酸的化学凝聚性较差,且受紫外辐射过程的影响小.单宁酸的混凝性能较好,pH=6时的去除率最高可达90%以上,这可能与其分子中脂肪酸碳链结构的存在以及单宁酸分子较大,易与PACl的水解产物发生吸附电中和反应有关.     

络合萃取法处理金刚烷胺制药废水

采用络合萃取法处理金刚烷胺制药废水,考察了初始pH、络合剂种类、稀释剂配比、油/水相比和反应温度等对废水中金刚烷胺萃取效率的影响,并对萃取剂中金刚烷胺进行了反萃取分离回收. 结果表明:采用V(P₂₀₄)〔P₂₀₄为二(2-乙基己基磷酸)〕∶V(正辛醇)为3∶2的复配萃取剂处理金刚烷胺制药废水,在初始pH为8.0、油/水相比为1∶1和温度为25 ℃的条件下,能够去除废水中99.7%以上的金刚烷胺;在反萃取过程中,V(P₂₀₄)∶V(正辛醇)为1∶4的复配萃取剂可以获得更高的反萃取效率,以1.0 mol/L的HCl溶液为反萃取剂,当油/水相比为1∶1时,可将51.7%的金刚烷胺从萃取剂中反萃分离,回收得到的金刚烷胺盐酸盐溶液可以回用到生产工艺中,P₂₀₄-正辛醇复配萃取剂可在萃取和反萃取过程中多次重复使用.      

四环素光催化降解特性与选择性研究

研究了盐酸四环素的光催化降解行为,结果表明四环素光催化降解反应符合一级反应动力学方程,吸附过程为整个光催化降解的控制步骤,推断四环素的主要降解途径是吸附在二氧化钛(TiO2)表面发生光催化氧化反应.同时,通过对四环素与磺胺甲唑或阿莫西林混合样品的降解实验表明,改变pH、TiO2投加量等因素,两种抗生素的降解表现出了明显的选择性.