Surface characterization of metal oxides-supported activated carbon fiber catalysts for simultaneous catalytic hydrolysis of carbonyl sulfide and carbon disulfide

The sol–gel method was used to synthesize a series of metal oxides-supported activated carbon fiber (ACF) and the simultaneous catalytic hydrolysis activity of carbonyl sulfide (COS) and carbon disulfide (CS₂) at relatively low temperatures of 60°C was tested. The effects of preparation conditions on the catalyst properties were investigated, including the kinds and amount of metal oxides and calcination temperatures. The activity tests indicated that catalysts with 5 wt.% Ni after calcining at 400°C (Ni(5)/ACF(400)) had the best performance for the simultaneous catalytic hydrolysis of COS and CS₂. The surface and structure properties of prepared ACF were characterized by scanning electron microscope-energy disperse spectroscopy (SEM-EDS), Brunauer–Emmett–Teller (BET), X-ray diffraction (XRD), carbon dioxide-temperature programmed desorption (CO₂-TPD) and diffuse reflectance Fourier transform infrared reflection (DRFTIR). And the metal cation defects were researched by electron paramagnetic resonance (EPR) method. The characterization results showed that the supporting of Ni on the ACF made the ACF catalyst show alkaline and increased the specific surface area and the number of micropores, then improved catalytic hydrolysis activity. The DRFTIR results revealed that -OH species could facilitate the hydrolysis of COS and CS₂; -COO and -C–O species could facilitate the oxidation of catalytic hydrolysate H₂S. And the EPR results showed that high calcination temperature conditions provide more active reaction center for the COS and CS₂ adsorption.     

SWAT模型在我国流域水环境模拟应用中的评估验证过程评价

模型评估验证是模型开发和应用过程中的重要环节,是管控模型应用于管理决策风险的重要手段.近年来,以SWAT模型为代表的流域水环境模型在我国流域水环境管理中得到广泛应用,但模型评估验证过程尚缺乏规范性指导.结合SWAT模型建模过程和模型评估验证的基本步骤,梳理总结SWAT模型评估验证过程的评价方法,针对确定研究或决策目标、获取输入数据、构建模型、模型率定验证、展示模型结果等5个阶段分别设计评价指标.筛选中国知网收录的2015—2017年发表的以SWAT模型为主题的428篇学术论文作为研究对象,评价现有研究的模型评估验证过程,分析我国SWAT模型评估验证的现状以及存在的问题和不足.评价结果表明,我国现有的SWAT模型应用研究总体比较重视模型评估验证过程,能够清晰定义研究区域、建模目标和期望产出,说明输入数据来源和质量以及模型概化、参数灵敏度分析、参数识别、不确定性分析的方法和结果,模型模拟效果较好.但是,针对SWAT模型评估验证方法的研究较少,在模型参数识别方面还存在参数选取未考虑研究区域特征、参数识别结果不合理等问题.建议在SWAT模型应用研究中关注参数灵敏度分析和参数识别,结合研究区域特征建立本地化应用数据库,加强模型评估验证方法研究.当模型应用于流域水环境管理决策时,应完整地开展模型评估验证,并分析模型不确定性对决策的影响.      

叶菜类蔬菜产地镉环境质量类别划分技术研究

以农业农村部环境监测总站对我国主要叶菜类蔬菜产地的例行监测数据为基础,综合考虑种类和土壤理化性质的影响,深入探讨了应用物种敏感性分布法（SSD）基于不同累积概率建立我国叶菜类蔬菜产地“优先保护类、安全利用类和严格管控类”的土壤镉环境质量类别划分阈值,并对其合理性验证.结果表明：pH值、阳离子交换量（CEC）和土壤有机质（SOM）对叶菜类蔬菜富集镉的影响均达到了极显著水平（P<0.01）,并由其构建的三因子生物有效性模型为lgBCF=-0.122pH+0.025lgSOM-0.048lgCEC+1.252（R²=0.746,P<0.01,n=134）,可解释叶菜类蔬菜富集系数74.6%的变异;利用上述模型将不同土壤理化性质条件下叶菜类蔬菜镉的生物富集系数（BCF）归一化处理可最大程度降低土壤理化性质对其富集镉的影响,凸出叶菜类蔬菜的内在敏感性;利用归一化后的BCF通过log-logistic拟合函数构建SSD曲线得到,不同叶菜类蔬菜种类对镉的敏感性差异明显;依据SSD曲线基于保护80%、50%和5%的叶菜类蔬菜种类分别推导出pH≤6.5、6.5相似文献   

紫外线对再生水中斜生栅藻的生长抑制效果

再生水具有就近易得、水量大且稳定等突出优点,已成为景观水体的重要补给水源。但再生水中含有氮、磷等营养物质,景观回用过程中可能会加剧藻类水华爆发风险。在藻类生长的早期阶段,采用紫外线处理有可能将再生水中藻类生物量控制在低风险范围,从而预防再生水景观回用水体中发生水华。以深圳市某污水处理厂二级出水为再生水回用景观水体的典型样品,考察了紫外线（254 nm波段）对典型微藻斜生栅藻的生长抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术等方法,研究了不同紫外剂量对斜生栅藻的生长抑制效果,以及对藻细胞膜完整性和光合活性的影响。结果表明:对于初始密度约为7×104个/mL的斜生栅藻,50~100 mJ/cm2的紫外线能够取得1~5 d的生长抑制期,150~200 mJ/cm2剂量能将生长抑制期延长至10 d。紫外线能迅速引起斜生栅藻光合活性下降并能逐渐引起部分藻细胞破裂,100~200 mJ/cm2剂量处理后10 d内膜损伤细胞比例达到16%~71%。可见,紫外线能够对再生水中的斜生栅藻取得显著的生长抑制效果,是具有应用前景的景观水体水华风险防控手段。     

基于电场控制的SMP与EPS分布和迁移

将微生物燃料电池（MFC）与膜生物反应器（MBR）进行耦合,构建了MFC-MBR一体化系统。基于MFC-MBR一体化系统,研究分析了MFC微电场对MBR膜组件周围溶解性微生物代谢产物（SMP）和胞外聚合物（EPS）的分布和迁移的影响。研究结果表明:MFC-MBR一体化系统可提供的最大输出电压为0.78 V。在此电场作用下,MBR的跨膜压差（TMP）达到30 kPa所需时间为14 d,比无外加电场所用时间长6 d。与此同时,扫描电镜显示:在长期运行后,有电场情况下,膜表面覆盖物较无电场少。通过对MBR膜组件周围SMP与EPS进行检测分析,发现在外加电场作用下,SMP与松散胞外聚合物（LB-EPS）会远离膜组件,其浓度会随着与膜组件距离的增加而增大;而紧密胞外聚合物（TB-EPS）不受电场影响,呈均匀分布状态。此外,SMP与LB-EPS在微电场作用下能够进行远离MBR膜表面的定向移动,从而可以有效减缓MBR膜污染,为MBR降低运行成本提供参考。     

模拟涨潮的复杂海岸类型岸线自动提取方法

传统的海岸线提取方法往往仅针对某种类型的海岸有效,对于多种类型混合海岸区域,则需要对图像分类裁剪、分别提取岸线、拼接图像才能提取出完整的海岸线,该过程不仅实现较为复杂,而且将不同类型海岸严格划分开的难度也很大,因此,本文提出了一种适用于混合海岸类型区域提取海岸线新方法——模拟海水涨潮过程的海岸线自动提取方法。首先采用波段差决策树分类分析方法（spectral difference decision tree,SDDT）对遥感影像进行分类,根据地物类型差异将各区域类别标记为"可涨潮区域"与"不可涨潮区域"两类;其次,通过计算每个斑块区域的面积,将面积小于某一预设阈值的区域块定义为噪声区域,去除所有噪声区域;然后,再通过最大矩形填充算法（maximum rectangle filling algorithm,MRFA）模拟海水涨潮逐步填充"可涨潮区域"并提取海岸线。本文方法提取的海岸线较为连续,不受地物分类结果图中的少量误分类斑块的影响。     

不同光照和磷水平下两种沉水植物磷富集和钙磷含量的比较

沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO₃-P共沉淀,将水体磷迁移到基质,避免植物腐烂后的二次污染.但沉水植物形成CaCO₃-P共沉淀的能力依赖植物种类和环境条件.本研究以菹草和粉绿狐尾藻为研究对象,设置无机添加磷质量浓度（0、0.2和2mg·L^-1）和光照强度[66 μmol·（m²·s）^-1和110 μmol·（m²·s）^-1]两个变量,测定其培养一周后植物相对生长速率、植株总磷、植株灰分磷和钙磷的含量,以比较不同植物富集水体磷的实际能力和植物腐败后对水体磷增加的影响.结果表明：①菹草在各种培养条件下的相对生长速率显著高于粉绿狐尾藻,在外源性磷质量浓度为2mg·L^-1和光照强度为66 μmol·（m²·s）^-1时,相对生长速率达到最大;②无机磷添加显著影响了两种植物的灰分总磷（菹草95.681%和粉绿狐尾藻85.432%）,2种沉水植物灰分磷中Ca-P含量最高值均出现在高磷水平;③菹草的干重磷在各种处理下都低于粉绿狐尾藻,但是灰分总磷和Ca-P在高磷水平大于粉绿狐尾藻.结果表明,菹草、粉绿狐尾藻在生长期间均能有效吸收磷,但2mg·L^-1质量浓度下菹草对水体磷的实际去除能力大于粉绿狐尾藻.     

郑州市典型工业企业VOCs排放特征及风险评估

为了解郑州市不同行业企业挥发性有机物(VOCs)污染特征及潜在危害,通过Summa罐和气袋采集样品,之后采用GC-MS/FID对样品进行测定分析.结果表明:郑州市包装印刷企业排放VOCs组分主要为含氧VOCs(OVOCs),包括乙酸乙酯和异丙醇,占比93.1%以上;汽车制造、家具制造和涂料生产企业VOCs组分主要为芳香烃,占比为33.5%～90.0%,以间/对-二甲苯、邻-二甲苯和乙苯为主;食品加工企业VOCs中卤代烃占比较高,为52.3%;橡胶企业VOCs主要为卤代烃和烷烃,占比分别为25.5%和28.8%;石墨碳素企业VOCs主要为芳香烃和OVOCs,占比分别为28.5%和24.1%.对比以往研究发现,郑州市与其他城市溶剂使用企业VOCs排放特征较为类似,但由于生产工艺及原辅料使用不同,相同行业企业中不同环节VOCs组分存在差异.风险评估结果显示,各企业排放的VOCs组分对臭氧生成潜势(OFP)和危害指数(HI)贡献具有一定正关联性,尤其苯、甲苯、乙苯及二甲苯等C_6～C_8芳香烃对OFP和HI贡献较大.汽车制造企业3号和家具企业5号HI值分别为1.18和2.74,均高于EPA规定限值,主要与该企业生产过程中使用溶剂型原辅料有关,且排放的主要以芳香烃为主,尤其苯、甲苯、乙苯、二甲苯和三甲基苯等C_6～C_9苯系物对HI和OFP的贡献较高,今后需重点管控溶剂型企业VOCs的排放.     

城市河道表层水及沉积物中微塑料的污染现状与污染行为

河流是微塑料从陆地向海洋传输的关键路径,在近年来得到了越来越多的研究重视.但实际上,目前关于城市不同区域河道表层水及沉积物中微塑料的污染现状及污染行为研究仍十分有限,相关问题依然不甚清晰.本文以上海市中心城区及郊区城镇区域的8条河道作为研究对象,共采集16个河道表层水及沉积物样品,采用高速摄像仪和傅立叶红外变换光谱仪鉴定样品中微塑料的丰度、尺寸、颜色、形状和类型等特征.结果表明,上海市城市河道表层水中微塑料的平均丰度为(7.5±2.8)个·L~(-1),而沉积物中微塑料的平均丰度(以湿重计)则达到了(1 575.5±758.4)个·kg~(-1).微塑料尺寸越小丰度越高.其中,低于500μm、纤维状、透明色和聚酯类的微塑料始终在上海市城市河道中占据主导地位,但沉积物中的微塑料分布更具多样性.相对于国内外其他城市河道中的微塑料污染,上海市城市河道中的微塑料污染较为严重.不同城市河道中,微塑料的形状和聚合物类型分布受到来源(主要为洗衣废水、个人护理产品和塑料废弃物等)、水动力学条件和本身理化性质等各种因素的较大影响.还进一步讨论了城市河道中微塑料的污染行为(来源、传输与归趋),并解析了各种环境因子对其造成的潜在影响.