运用三维荧光光谱解析高温厌氧产氢反应过程对温度变化的响应

为建立反应器运行状态的荧光光谱快速监测方法,应用三维荧光光谱表征了高温厌氧反应器的出水,采用平行因子分析方法分析后得到3种荧光组分——蛋白质、辅酶NADH和核黄素,并获得它们的激发发射光谱图及相对浓度.结果表明,当温度从50 ℃上升到60 ℃的过程中,3种荧光物质的相对浓度均呈现相应的变化,它们与反应器的运行参数呈现明显相关性.进一步研究表明,核黄素是高温厌氧产氢反应中的特有荧光物质,采用标准加入法和二阶校正方法可以测定其实际浓度,出水中核黄素浓度变化范围为0.04~0.13 mg·L^-1.该研究为厌氧产氢反应器的运行监控提供了理论基础.     

基于支持向量机的湖泊生态系统健康评价研究

利用支持向量机在处理分类问题、小样本问题和泛化推广方面的优势,构建了基于支持向量机的湖泊生态系统健康评价模型.同时,对广州市最大的人工湖——白云湖的水质及生物群落情况进行了监测,最后运用该模型对白云湖生态系统健康状况进行了评价.评价结果表明,白云湖生态系统处于病态状态,不能达到其净化水质的设计作用.建议从提高进水水质、实施湖区截污和丰富生物量3方面改善白云湖生态系统健康水平.与传统熵权综合健康指数法和熵权模糊综合评价法相比,所建模型更加客观、科学地评价了湖泊生态系统健康状况,能够为湖泊生态系统健康管理提供一定依据,具有广阔的应用前景.     

基于水质模拟的不确定条件下两阶段随机水资源规划模型

针对流域内不同企业的水资源分配及企业生产污染排放导致的水环境问题,运用区间两阶段随机规划的方法,耦合区间两阶段模型（ITSP）和区间水质模型（IS-P）,建立不确定两阶段随机水质-水量耦合规划模型（ITSP-SP）.该模型以流域内系统利益最大为目标函数,模拟了流域内各个企业的水量分配及排污过程中河道水质变化,并在保证河流水质达标前提下优化预计分配水量,调整企业生产规模.通过模型运算得到区间解,为管理者提供了多样的决策方案.并且,该模型充分考虑不确定因素对系统利益的影响,能够有效的规避系统决策失误及方案缺失现象.     

重庆三峡库区非点源污染评价与影响因子分析

选取重庆三峡库区4个行政建制镇进行非点源污染监测与调查,以COD、TN、TP、Cu、Zn等指标为主要研究内容对库区农村环境进行污染特性分析并且利用等标污染负荷法对其生活污水、生活垃圾、畜禽养殖、水产养殖、化肥流失、农药流失、水土流失等污染源进行非点源污染评价。结果表明:COD、TN、TP、Cu、Zn的平均排放浓度分别为22.15 mg/L、6.37 mg/L、1.49 mg/L、47.73 g/kg、85.24 g/kg,库区主要污染物依次为TN、TP、COD、Cu、Zn等,主要污染源依次是畜禽养殖、化肥流失、生活污水、生活垃圾、农药流失、水土流失、水产养殖等。采用SPSS软件对影响库区环境污染的季节、收入水平、地域、畜禽养殖规模、环境基础设施完善程度等因子进行了分析,结果显示:COD主要影响因子是地域和畜禽养殖规模,TN主要影响因子是季节、地域和畜禽养殖规模,TP主要影响因子是环境基础设施完善程度、畜禽养殖规模和地域,Cu、Zn主要影响因子均是畜禽养殖规模。该研究可为重庆三峡库区生态修复、城乡统筹下的城乡规划及产业布局提供理论基础。     

氯代苯胺对斑马鱼的急性毒性的电性拓扑研究

基于拓扑理论计算了7种氯代苯胺分子的Kier和Hall的原子类型电性拓扑状态指数(E)f。通过多元线性回归和最佳变量子集回归方法建立了氯代苯胺对斑马鱼急性毒性(pLC5)0与其电性拓扑状态指数的最佳二元定量构效关系(QSAR)模型,其传统判定系数(R)2为0.978,逐一剔除法(LOO)的交互验证系数(Q)2为0.964。根据统计学观点,该模型具有良好的稳健性及预测能力,用该模型给出的估算值和实验值非常接近,优于相关文献的计算结果。从进入该QSAR模型的2个电性拓扑状态指数(E9,E2)6可见,所建的数学方程显示芳环内=C<及硝基中氮原子(=N≤)是影响其pLC50的主要结构因素。     

复合吸收技术净化复杂工业有机废气

以低浓度、大风量、含无机物、尘粒和油分等成分的复杂工业有机废气为对象,进行复合吸收净化技术的研究,从吸收机制初步探索,对净化设备、工艺流程及工程应用分别进行了探讨.分别以3种不同的表面活性剂溶液为复合吸收剂,考察其处理含甲苯和醋酸丁酯废气的净化效果,结果表明降低复合吸收剂的表面张力,有利于甲苯和醋酸丁酯的去除率.针对复杂工业有机废气,开发高效吸收设备,集合了水膜、旋流板和填料3种吸收净化装置的优点于一体,具有结构简单、体积小、防堵塞及多级高效吸收传质的优势.工艺流程以吸收技术为主,整合了加热吹脱、燃烧和厌氧等工艺,最终使废气和吸收尾液达标排放.该技术已在制造、喷涂等多家企业的工程上应用.     

基于吸附质-分子探针的新型交联壳聚糖的吸附特性

研究了CCTS对低浓度游离酸的吸附特性,基于吸附质-分子探针电位法,考察了吸附剂活性中心数目、游离酸种类和温度对吸附行为的影响。结果表明,在30℃时,CCTS吸附游离酸的过程,遵循单分子层机理进行吸附。吸附剂―吸附质相互作用能U制约表观吸附速率常数K,K、U大小分别为2.519×10-2,4.084×10-2,9.398×10-2L/min和7.264,7.420,7.926 kJ/mol,两者存在线性相关性,呈逐渐增大趋势。K、U大小随着活性中心数目G的增加而增大。CCTS吸附游离酸为吸热过程,吸附表观活化能Ea为33.98 kJ/mol。3种类型游离酸K、U的大小顺序为:HClO4>HNO3>H2SO4,吸附分维数Dw分别为1.384、1.567、1.911,Dw值越大,导致表观吸附速率常数降低。     

虹鳟鱼鳃及肝脏多种CYP1基因表达模式作为生物标志物监测海河水污染状况

以虹鳟鱼为受试生物,以鳃与肝脏多种CYP1基因为生物标志物,在天津境内开展了野外监测实验,分析多种CYP1转录物的表达量变化及它们在不同监测位点的表达模式.实验通过鱼类吊网在特定水域进行野外监测.结果表明,葛沽与海河入海口的6种CYP1基因表达模式很相近,但表达量不同,表明两地的污染成分相近似但水中污染物负荷不同.除了在马厂减河外,CYP1C1/C3在葛沽与入海口受到明显诱导作用,表明马厂减河中存在的污染物种类不同于其它监测位点.因此,利用虹鳟鱼鳃与肝脏中多种CYP1基因表达模式作为生物标志物监测污染物有着很好的前景,不仅可以作为研究环境污染物对水环境和鱼类健康影响的重要手段,还可以为进一步解释化学混合物成分与多种生物反应之间关系提供理论基础.     

碧水岩地下河中微量金属元素对降雨的响应特征及来源分析

在降雨条件下,利用自动采样器对广西碧水岩地下河出口进行高频采样,分析了碧水岩地下河出口水体中Cu、Pb、Zn、Cd等微量金属元素的水化学动态变化特征,探讨了地下河水中微量金属来源及其对降雨的响应机制.结果表明,地下河水化学组分表现出了较明显的规律,其中主要元素Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO-3等在降雨过程中稀释作用明显,而Al、Mn、TFe、Cu、Pb、Zn、Cd等金属元素对降雨响应敏感,其质量浓度在降雨过程中有所升高,相应质量浓度曲线均表现出多峰值特点,且在最大降雨发生后第9 h达到最大峰值.推断水岩作用、河底沉积物再释放和水土流失是导致河水金属元素浓度增高的原因,金属元素不同来源及地下河双入口的结构特征是形成金属元素质量浓度曲线多峰值的原因,其中水岩作用引起的水化学变化较河底沉积物再释放和水土流失更敏感,而后者是导致河水重金属元素增加的主要原因.监测期间,溶质在地下河中的平均迁移速度约为0.47 km·h~(-1),污染物运移速度较快,因此,通过对岩溶地下河水化学动态的监测,掌握微量金属组分来源及迁移特性,对于地下河水环境污染治理具有重要意义.     

基于三维荧光及平行因子分析的川西高原河流水体CDOM特征

川西高原草甸和高寒湿地是青藏高原重要土壤碳库之一,高原河流水体溶解性有机碳特征及其与土壤碳库关系研究,对于理解高寒区域土壤碳输出通量及强度具有重要意义.本文对川西高原高山峡谷区河流(岷江上游、杂谷脑河、抚边河)和高原夷平面河流(白河)水体有色溶解性有机质(CDOM)采用三维荧光及平行因子法(EEM-PARAFAC)进行了分析.结果表明:(1)高原河流中CDOM主要有3种组分,即C_1(260/480,UVC类腐殖质)、C_2[310/420(570),UVA类腐殖质]和C_3(280/370,类色氨酸);(2)河流沿程变化特征显示,高山峡谷区河流总荧光强度值较低,变化范围窄,高原夷平面河流(白河)与其相反;同时白河类腐殖质(C_1、C_2)荧光强度远高于其他3条河流,表明白河中源于沿岸草甸和湿地的陆源腐殖质高,而其余高山峡谷区3条河流陆源腐殖质输入相对低;(3)水体荧光特征参数(荧光指数FI、自生源指数BIX、腐殖化系数HIXb、新鲜度指数β:α)表明,高山峡谷区河流CDOM来源具有外源兼内源双重特征,腐殖化程度低;高原夷平面河流CDOM腐殖化程度相对较高且降解程度低;(4)相关性分析发现4条河流中C_1、C_2极显著正相关,且白河C_1、C_2、C_3呈极显著正相关;所有河流β:α与BIX呈极显著正相关,溶解性有机碳(DOC)与355 nm处吸收系数[a(355)]相关性不显著.