湘中矿区不同用地类型面源Cd输出负荷的原位实验研究

受污染土壤重金属随降雨径流输出已成为河流、湖泊等水体重金属超标的主要来源之一,近年来日益受到关注.研究表明湘江中下游农田土壤重金属超标问题日益严峻,以镉超标最为严重.研究以湘中矿区Cd超标农业小流域为实验场,选取流域内水稻、旱田、荒草地这3类土地利用模式设置径流小区进行自然降雨水文过程的原位观测.结果表明,雨水pH值由春季到夏季呈升高趋势,径流水相溶解态Cd浓度呈明显的季节性差异,春季显著高于夏季,雨水pH值可显著影响土壤溶解态Cd向径流水相迁移,与径流水相溶解态Cd浓度呈负相关关系.相同降雨条件下,稻田径流水相溶解态Cd浓度显著低于旱田和荒草地,旱田与荒草地Cd面源输出负荷显著高于水稻田,由于降雨量差异,3类土地利用类型溶解态Cd面源输出负荷的季节性规律不明显.本研究可为流域尺度重金属面源输出负荷定量估算以及湘江流域水环境安全与水质预警提供数据支持和科学依据.     

有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金修饰电极的制备及其对邻苯二酚、对苯二酚的检测响应研究

通过化学还原的方法合成有序介孔碳负载纳米金粒子,并构筑有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金复合膜修饰玻碳电极;利用扫描电镜观察介孔碳和介孔碳复合膜的微观结构,并用循环伏安法、电化学阻抗谱表征自组装电极的过程.在此基础上用差分脉冲伏安法研究对苯二酚和邻苯二酚混合物在该电极上的电催化氧化,研制了一种基于有序介孔碳载金/L-赖氨酸/纳米金复合膜修饰电极分别检测对苯二酚和邻苯二酚的传感器.在最优的实验条件下,该传感器在对苯二酚和邻苯二酚浓度为1×10-6～8×10-4mol·L-1的范围内具有良好的线性关系,检出限分别为3×10-7mol·L-1、7×10-7mol·L-1.     

基于物质流分析的钾素流动与循环研究

我国钾矿资源匮乏,自给率低,主要的使用和流动过程集中在种植业活动中.本研究利用物质流分析方法对2009年我国种植业生产和消费过程中钾素的流动和循环过程进行了解析.结果表明,农田土壤钾素平均亏损量达到50.4 kg·hm-2,大量钾素由陆生生态系统进入水生生态系统,造成资源流失.伴随降雨径流进入水环境的钾素达231.2万t·a-1,占当年化学钾肥施用量的40.97%.生活污水排放是钾素进入水体的另一主要途径,城市和农村区域的年排放量分别为67.1万t·a-1和54.7万t·a-1,占进入水环境钾素总量的19.00%和15.50%.其中通过城市污水处理厂排放进入地表水环境中钾素为50.5万t·a-1,占城市区域排放总量的75.25%.     

蚯蚓生物标志物在土壤重金属污染评价中的应用

随着土壤重金属污染的加剧,单纯的化学分析方法已不能真实地判别出重金属是否会对环境产生不利影响,因此需要建立有效的生物评价体系来辅助评价.蚯蚓广泛分布于土壤中并处于食物链的底部,其生化指标的变化对重金属污染起到早期预警作用,已被广泛应用到土壤重金属污染评价中.本文简要概述了蚯蚓生物标志物的发展,着重阐述了几种重要的生物标志物(抗氧化酶系统、金属硫蛋白、基因表达),来评价土壤重金属污染水平及作用机理,并对未来的蚯蚓生物标志研究和发展进行展望.     

智能化海水重金属污染实时监测仪的研究

采用由白色光源发射的光束经透镜后变成平行光束,透过海水重金属污染而变色的化学试纸板反射后,照射在TCS230颜色传感器上,输出含不同色度系数的三基色电压信号,经单片机MSC1210对数据进行处理,在算法上运用改进型PB智能神经网络算法,从而提高对海水重金属污染的识别速度。利用GPRS无线传输网络技术和DAE技术,对数据无线传输和人机对话,实现了对海水重金属污染在线实时监测。实验证明,该智能化海水重金属污染实时监测仪法,虽在精度上没有分光光度法高,但它具有在线实时监测、识别速度快、仪器调整方便和适用范围广等优点。     

污水土地处理系统重塑土渗透性及混合比的确定方法

污水土地处理系统的渗透性是能否实现污水处理设计要求的关键。本文采用地下水数值模拟方法刻画了污水土地处理系统复杂的结构和边界条件,准确地得到了能够满足污水处理设计要求的污水土地处理系统的渗透系数,并通过不同砂-土混合比例的重塑土渗透试验,研究了能够满足污水处理设计要求的重塑土的砂-土混合比,以为充分利用原场地黏土资源提供依据,也为类似研究和设计提供新的思路和方法。     

添加H2O2加速低合金钢海水腐蚀的主要影响因素研究

采用极化曲线、旋转圆盘电极试验和失重（质量损失）法研究了低合金钢在添加了H。o：的海水中腐蚀加速的主要影响因素。结果发现低合金钢在添加H2O2的海水中腐蚀加速主要受到了H2O2浓度、温度、搅拌速度和H2O2添加周期的影响。研究表明,搅拌速度不变、H2O2添加周期相同的条件下,在H2O2浓度为0．8mol／L的70℃海水中,低合金铜的腐蚀加速最显著;在试验的转速范围内,加速作用随搅拌速度增大变得更为显著;H2O2加入后350min内加速作用较明显。     

阿替洛尔在硝酸根溶液中的光降解研究

以氙灯为模拟太阳光光源,研究了β阻滞剂阿替洛尔(ATL)在硝酸根溶液中的光解,探讨了硝酸根离子浓度、溶液pH值、碳酸氢根离子浓度和腐殖质浓度对ATL光解的影响.结果表明,ATL在不同浓度硝酸根溶液中的光解反应符合准一级动力学规律,增大硝酸根离子浓度促进了ATL的光降解率,当硝酸根离子浓度由0增至5 mmol.L-1时其速率常数由0.002 26min-1增至0.009 4 min-1;酸性或碱性溶液有利于ATL在硝酸根溶液中的光解,碳酸氢根离子浓度对光解无明显影响,而加入Suwannee富里酸(SRFA)对光解产生抑制作用.采用异丙醇作为羟基自由基分子探针检测到.OH存在于ATL光解过程中.采用SPE-LC-MS方法鉴定了ATL在硝酸根溶液中的主要光解产物,并提出了可能的光解途径.     

镍掺杂二氧化钛光催化剂的制备与光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了镍掺杂的二氧化钛,采用紫外可见分光光度计、傅里叶红外分光光度计、X衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对结果进行了表征。表征结果表明在550℃下煅烧的产物主要是锐钛型二氧化钛,镍的掺杂使得二氧化钛的紫外可见反射光谱明显红移,且镍掺杂二氧化钛的粒度减小,团聚程度下降。以活性艳蓝KN-R为模型降解目标物,通过比较镍掺杂二氧化钛、纯二氧化钛以及标准P25二氧化钛的光催化性能发现镍掺杂二氧化钛的光催化活性最好。当钛酸正丁酯/乙醇比为1:25;钛酸正丁酯/冰乙酸比为1:1;钛酸正丁酯/硝酸镍比为1 000:3;煅烧温度为550℃,煅烧时间为2 h时,镍掺杂二氧化钛的光催化效率最高,达到73.3%。