过硫酸钠对我国典型土壤中多环芳烃氧化降解效果的影响

过硫酸钠是污染土壤化学氧化修复技术中应用较为广泛的氧化剂.为研究过硫酸钠对不同土壤中PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的修复效果,以我国多种典型土壤（黑土、潮土、黄土、紫色土、褐土、砖红壤）为试验样本,以萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs为目标污染物,分析活化过硫酸钠对人为老化的降解率;此外,通过对氧化前后土壤pH、w（有机碳）等土壤性质变化的比较和分析,探讨氧化修复过程对土壤性质的影响.结果表明:当活化过硫酸钠用量为0.8 mmol/g、温度为25℃时,PAHs污染土壤中萘、菲、蒽、芘、苯并[a]芘的降解率最高,分别为87.82%、79.68%、87.93%、83.40%、94.31%.随着温度的升高,PAHs降解率逐渐升高,当温度达到25℃时,PAHs的降解率（85.69%）达到最高,随后随着温度的继续升高,总PAHs的降解率没有明显增加;随着pH的升高,PAHs的降解率逐渐升高,当pH达到6~7时,PAHs降解率维持在一个较高水平;随后随着pH的继续升高,总PAHs的降解率逐渐降低.随着温度以及pH的变化,5种PAHs的降解率与总PAHs的降解率变化趋势一致. w（有机碳）越低,PAHs环数越高,PAHs降解率越高;高环（5~6环）、中环（4环）、低环（2~3环）PAHs降解率与总PAHs降解率变化趋势一致.此外,过硫酸钠氧化修复后土壤结构遭到一定程度的破坏,土壤的pH、w（有机碳）和土壤肥力会有不同程度的下降,对土壤的再次利用有较大影响.研究显示,过硫酸钠可有效氧化降解不同性质土壤中PAHs,在氧化修复PAHs污染土壤方面具有较好的应用前景.      

微生物发酵菌和生物质炭及蘑菇渣对污泥堆肥效果的影响

为解决污泥的处理处置难题,实现污泥减量化、无害化和资源化,在污泥中添加蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭等辅料,进行共堆肥试验,设置T1（不添加辅料）、T2（添加30%的园林枯枝）、T3（添加20%的园林枯枝、9.9%的蘑菇渣和0.1%的微生物发酵菌）、T4（添加20%的园林枯枝和10%的生物质炭）,以及T5（添加20%的园林枯枝、4.9%的蘑菇渣、0.1%的微生物发酵菌和5%的酸化生物质炭）5个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中温度变化、肥料的理化特性以及GI（发芽指数）.结果显示:①T5处理的效果最好,堆肥至第3天,堆体温度达到70.5℃,并且温度不低于50℃的时间达到19 d. ②T5处理肥料的w（TKN）（TKN为总凯氏氮）、w（TP）和w（TK）均最高,分别达到3.88、0.64和1.10 g/kg,远高于其他4个处理;产品的GI随堆肥时间的延长逐渐增长,达到183%. ③T5处理的NH₃排放最少,氮元素流失最低,能最大程度的转化成固化无机氮;残渣态重金属含量最高,不易浸出到环境中进入生态系统,生物毒性低.研究显示,蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭能够促进污泥的腐熟,减少二次污染的产生,产品质量较好.      

纳米二氧化钛对三价砷在大型蚤体内累积与毒性的影响

nTiO₂（纳米二氧化钛）可作为其吸附污染物的运输载体而影响污染物在生物体内的累积与毒性,为明晰nTiO₂吸附As（Ⅲ）（三价砷）后作为As的运输载体对水生物体内As累积与毒性的影响,以大型蚤（Daphnia magna）为受试生物,通过室内培养试验,研究了不同nTiO₂浓度、As（Ⅲ）不同暴露水平相互作用下蚤体中As与Ti的累积含量、毒性及其潜在作用机制.结果表明,nTiO₂可在30 min内吸附As（Ⅲ）至平衡,其中2、20 mg/L的nTiO₂对75 μg/L As（Ⅲ）的吸附率分别可达31.38%、51.84%,蚤体内As的累积含量分别为对照组的2.9和3.8倍,表明nTiO₂可作为运输载体提高As（Ⅲ）在大型蚤体内的累积;但不同As暴露水平下蚤体As和Ti含量的相关关系表明,nTiO₂作为载体的运输作用可能会因As暴露水平的增加而减弱.另外,nTiO₂虽然作为运输载体提高了As（Ⅲ）在大型蚤体内的累积,但并未增加As（Ⅲ）对大型蚤的毒性.添加2、20 mg/L的nTiO₂后,As（Ⅲ）对大型蚤的24 h IC₅₀（半抑制浓度）分别从0.93 mg/L增至2.53和2.97 mg/L,表明nTiO₂降低了As（Ⅲ）对大型蚤的毒性.研究显示,nTiO₂虽增加了As（Ⅲ）在大型蚤体内的累积,但却降低了As（Ⅲ）对大型蚤的毒性,这有利于对nTiO₂及其复合重金属污染风险的深入认识.      

1种钝化剂对3种水稻生长影响及降镉效果的研究

为了考察钝化剂对不同程度污染土壤及不同水稻品种的适应性,采用盆栽试验研究了2种程度镉污染农田土壤(轻度污染土壤和重度污染土壤)中钝化剂的修复效果以及3个品种水稻对镉的吸收。结果表明:添加钝化剂后,2种污染程度土壤的pH值在不同时期均显著提高(轻度污染土壤pH值提高了0. 18～0. 73,重度污染土壤pH值提高了0. 42～0. 71),土壤中pH值与土壤有效态Cd呈负相关性(轻度污染土壤的pH值与土壤有效态Cd相关系数为0. 77;重度污染土壤的pH值与土壤有效态Cd的相关系数为0. 91)。2种程度镉污染土壤分蘖期和成熟期的有效态Cd在施加钝化剂后明显降低(轻度污染土壤有效态Cd在分蘖期的最大降幅为30. 69%,在成熟期的最大降幅为25. 69%;重度污染土壤有效态Cd在分蘖期的最大降幅为6%,在成熟期的最大降幅为7. 5%)。糙米总Cd在施加钝化剂后也明显降低(轻度污染土壤的糙米总Cd降低幅度为59. 46%～66. 67%,重度污染土壤的糙米总Cd降低幅度为18. 71%～57. 60%)。施加钝化剂对水稻株高、叶绿素、有效穗、生物量及产量无显著性差异。此外,3个水稻品种的糙米Cd富集系数有一定的差异,2种污染程度土壤中水稻生长有差异。因此,钝化剂对3种水稻品种均具有降镉效果,且对3种水稻生长无负面影响。钝化剂对水稻生长轻度镉污染土壤的修复效果优于重度污染土壤的修复效果,施用钝化剂能使轻度污染土壤中糙米总Cd达标,不能使重度污染土壤中糙米总Cd达标;轻度污染土壤中水稻生长效果明显优于重度污染土壤中水稻生长。     

基于虚拟现实技术的隧道火灾应急培训系统构建和研究

为了解决现实中隧道火灾应急救援演练成本高、危险性大、适应能力弱的问题,基于建构主义安全培训理论,以3Dmax和Unity3D为技术手段,构建隧道火灾应急救援培训系统。系统功能下设体验模式、训练模式和底层模式,对应开发6个培训模块和15个场景科目,实现在高沉浸性的虚拟环境中对隧道救援人员、管理人员进行火灾应急培训。研究结果表明:该系统可以提高人员参加应急救援演练的积极性,降低应急演练成本,使学员在安全真实的虚拟环境中熟悉救援设备使用方法,增强学员处理事故场景的能力。     

危化品海水快速分离工艺探究

目前国内外均无成熟的危化品海水分离装置,急需探索出可以有效进行危化品海水原位快速分离的工艺,解决海上危化品泄漏后危化品污染海水原位分离困难的问题,提高海上应急水平。用二甲苯作为海上运输常见危化品的代表,选择几种典型的污染物水分离工艺(重力分离、膜分离、吸附分离),分别在海水条件下进行了效果测试,并对3种工艺进行了串联组合和效果验证。结果表明:重力分离能够在10 min内将二甲苯海水高比例混合物快速分离,并将二甲苯质量浓度降至160～200 mg/L;膜分离能够耐冲击地完成对大质量浓度(如20 000 mg/L)二甲苯海水混合物的分离,将二甲苯质量浓度降至60 mg/L左右,但处理后的污染海水再过膜没有进一步的分离效果;吸附分离根据前期的柱试验结果选择了吸附容量较大且适宜填罐的活性炭种类IPG1240;重力分离-膜分离-吸附分离的组合能够实现危化品与海水的快速分离。     

太湖流域农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为应对太湖严峻的水体富营养化现状,从源头上降低面源污染负荷,基于物质流分析法与质量守恒原理,研究了常熟市辛庄镇农田生产-畜禽养殖系统的氮素流动通量、流动效率及环境负荷,并用实测值进行了参数校正. 结果表明:2000—2012年,辛庄镇农田生产子系统的单位面积氮素流动通量呈下降趋势,而畜禽养殖子系统的单位面积氮素流动通量则在42.5~50.9 kg/hm2范围内持续波动. 氮素利用率与氮素循环利用率均较低,氮素环境损失率较高,系统损失的氮素中有54.5%进入周围水体. 2000年以来,作物种植与畜禽养殖对辛庄镇环境氮负荷的贡献率分别在38.8%~50.2%与25.4%~35.8%之间波动. 辛庄镇农田施氮量为310.8 kg/hm2,人畜排泄氮量为61.1 kg/hm2,分别远高于全国平均值(197.2和18.6 kg/hm2). 过量施用化学氮肥与畜禽粪便的大量排放是辛庄镇环境氮负荷加重的主要原因. 辛庄镇高投入高产出的农业生产方式加大了太湖水环境修复的难度. 建议调整作物种植与畜禽养殖结构,推广科学施肥与生态养殖,将农田生产与畜禽养殖结合形成产业链,以此减轻氮素环境负荷.      

过渡金属元素掺杂改性SCR对零价汞的催化氧化性能

为提高商用SCR催化剂对Hg0(零价汞)的催化氧化活性,研究了过渡金属对其进行掺杂改性的方法,并利用固定床反应平台考察了不同试验条件下改性催化剂对Hg0的氧化效率. 结果表明:Y、Zn、Ni和Zr等过渡金属的掺杂可明显抑制SCR催化剂的催化活性,而Fe、Cu掺杂改性SCR催化剂对Hg0的催化氧化性能有显著提升. 在反应温度为350 ℃、空速比为370 000 h-1、φ(HCl)为1×10-5的条件下,Fe、Cu掺杂改性的SCR催化剂对Hg0的氧化效率均能达到90%以上,并且Fe掺杂改性后的SCR催化剂的脱硝性能也未受到明显影响. 借助XRD和XPS等表征手段,对反应前后Fe掺杂改性SCR催化剂进行了研究,表明Fe改性SCR催化剂遵循Mars-Maessen和Langmuir-Hinshelwood机制,可明显提高对Hg0的催化氧化效率,因此,应用前景较好.      

铁锰双金属材料对砷和重金属复合污染土壤的稳定化研究

由于矿产资源的共生、伴生现象及历史上采选冶技术的相对落后,我国矿区附近的重金属污染场地多存在复合污染的情况,而稳定化技术是解决该问题的有效措施.本文通过室内模拟培养实验和静态吸附试验,研究了人工合成的铁锰双金属材料(FMBO)对矿区复合污染土壤中As、Pb、Cd等重金属的稳定化作用和机制.毒性浸出实验结果表明,在3种不同的As和重金属复合污染土壤中,FMBO材料能够对As和Pb等重金属起到较好的稳定化作用,在5%的最大添加量下,FMBO对As、Pb的稳定化效率分别能够达到95.2%~100%和95.5%~97.5%,同时不会引起Cd、Zn和Cu等重金属的活化.由连续提取实验结果可知,FMBO能够使土壤中As和Pb由酸可提取态向可还原态转变,稳定性增强.微观特征分析结果表明,FMBO材料对As的稳定化主要通过表面羟基(—OH)基团的吸附作用,而对Pb、Cd等金属离子则通过吸附、沉淀等多种方式起作用.总体看来,FMBO材料适用于As、Pb等重金属复合污染土壤的治理.     

高效重金属捕集剂EDTC的结构表征及对酸性络合铜的去除特性研究

以乙二胺和二硫化碳为反应物,无水乙醇和去离子水的混合溶液为溶剂,制备了一种巯基类重金属捕集剂N,N-双(二硫代羧基)乙二胺(EDTC),采用紫外光谱、红外光谱和元素分析对其结构进行表征,重点研究了其对EDTA络合铜、柠檬酸络合铜和酒石酸铜3种酸性模拟络合铜的去除性能及螯合沉淀物的溶出特性,并探讨了EDTC脱除络合铜的机理.研究结果表明,处理50 mg·L-1的含铜废水,p H值范围为3~9,EDTC投加量为mEDTC/mCu=8(质量比),反应时间3 min,PAM投加量为1 mg·L-1,此时出水Cu2+浓度均低于0.25 mg·L-1,去除率达到99.5%以上.螯合沉淀物在弱酸性和弱碱性条件下很稳定,不易产生二次污染.红外光谱图分析结果表明,EDTC与Cu会发生螯合反应,即EDTC直接脱出络合铜中Cu2+,并与Cu2+生成难溶的螯合产物EDTC-Cu,进而有效地去除废水中Cu.