典型β-内酰胺类抗生素在臭氧氧化降解过程中毒性变化规律研究

β-内酰胺类抗生素应用广泛,近些年来在各类水体中频繁检出,其在水处理工艺过程中的毒性控制越来越受到重视.本文以4种典型β-内酰胺类抗生素为目标污染物,采用臭氧氧化和急性毒性试验等研究其在臭氧氧化过程中急性生物毒性变化规律,采用毒性预测软件T.E.S.T.评估了4种抗生素及其氧化降解中间产物的生态毒性,并分析了中间产物(TP)结构与生物毒性之间的定量构效关系.结果表明,青霉素钠(PG)和头孢曲松钠(CS)在臭氧氧化过程中急性毒性升高,阿莫西林(AMX)和头孢氨苄(CLX)毒性变化未呈明显规律性;随着溶液pH值的升高,臭氧氧化PG和CS反应速率加快且生成更多高毒性中间产物,导致反应体系毒性增强.毒性评估结果表明,4种抗生素被认定为大鼠LD₅₀的“有毒”、非发育性毒物和致突变阴性,多数产物被认定为大鼠LD₅₀的“非常有毒”、发育毒物和致突变阳性.综合急性毒性试验和T.E.S.T.预测结果表明,反应终点毒性增强的主要原因是母体污染物分解但生成的高毒性中间产物并未被矿化,需通过加大臭氧剂量或延长反应时间以降低体系毒性.     

IVE模型中区间划分方法对排放因子估算的影响

利用便携式排放测试系统（Portable Emission Measurement System,简称PEMS）和GPS系统（Global Position System,简称GPS）选取多辆天津市机动车进行了道路测试,并对其排放及行驶数据进行了研究,分析了在IVE（International Vehicle Emissions,简称IVE）模型中不同区间的划分方法下,机动车比功率（Vehicle Specific Power,简称VSP）与排放相关系数的差异.CO、CO₂、NO_x排放与VSP相关系数在Paps（Preaverage Power Stress,前平均比功率负载,简称Paps）方案下进行划分时的平均值从原有的引擎负载（Engine Stress,简称ES）方案下的0.1以下上升到0.4以上;但是HC排放与VSP相关系数在ES方案下的均值为0.0370,在Paps方案下却为-0.0766.分别计算污染物实测排放因子与IVE模型改进前和改进后的污染物排放因子的比值,发现采用Paps区间划分方法计算得出的排放因子数据比ES区间划分方法得出的数据显著接近于实测排放因子,显示Paps区间划分方法有助于改善机动车排放估算的准确度.     

基于WRFDA-Chem的中国大气成分数据再分析方法研究

大气成分数据是开展空气质量预报、认识大气污染形成机理、评估空气污染各种效应的基础,而融合了模式结果和观测资料的大气成分再分析数据则有更广泛的应用价值.本文基于WRFDA-Chem空气质量模型和三维变分同化技术,逐时同化地面站点污染物浓度观测资料 （包括PM_2.5、PM₁₀、O₃、SO₂、NO₂及CO）,建立了大气成分数据再分析的方法.以2019年7月和12月为例,构建空间分辨率为10 km、时间分辨率为1 h的全国大气成分再分析数据,并对该方法的性能进行了检验.结果表明,经过再分析后的大气成分数据的时间变化趋势和空间分布得到显著改善,其中,7月PM_2.5 和O₃的平均偏差分别降低了55%和39%,相关系数分别提升了77%和7%,达到0.80和0.98;12月PM_2.5 和O₃的平均偏差分别降低了55%和68%,相关系数分别提升了58%和13%,达到0.98和0.98.综合而言,基于WRFDA-Chem逐小时同化全国站点空气质量监测资料,能够得到高时空分辨率的大气成分再分析数据,可以为认识我国大气污染的演变特征和制定科学的管控措施提供有效支撑.     

盐酸改性松木屑生物炭吸附海洋溢油的模拟研究

海洋石油开采和运输过程中发生的溢油事故会对周边海洋生态环境造成严重威胁。以松木屑为原料,分别在300 ℃、400 ℃和500 ℃条件下,热解2 h制备生物炭,然后用盐酸对其改性,分析了改性前后生物炭对海水中石油的吸附性能。结果表明,热解温度和盐酸浓度对生物炭吸油性能的影响较显著,当热解温度为400 ℃、盐酸浓度为5 mol/L时生物炭对海水中石油的吸附量最大,达到1.96 g/g;改性后的生物炭比表面积和总孔容减小,表面官能团种类未发生明显改变,含氧官能团数量减少;改性生物炭对海水中石油的吸附符合准二级动力学方程（R2=0.998）和Freundlich等温模型（R2>0.999）。研究结果将有助于开发经济、环保和除油效率高的海洋溢油吸附材料。     

基于CFD的大型膜生物反应器的设计及运行优化

基于计算流体力学(CFD)方法,使用Eulerian多相流模型,对500 m~3·d~(-1)的膜生物反应器中曝气管布置方式以及4种气水比(10∶1、15∶1、20∶1和25∶1)进行优化研究,通过对不同反应器构型内部流场、速度场和膜面液体流速进行分析比较,同时借助停留时间分布(RTD)实验对模拟结果进行实验验证。结果表明:曝气管"对齐"布置方式优于"间隔"和"垂直"布置;考虑膜面冲刷以及能耗方面,确定最佳气水比为20∶1,此时反应器内形成了循环流动,膜面冲刷效果比较好,低速区占比较小,对降低膜污染有很好的作用。     

突发性大气环境污染事件应急预警技术开发及应用

近年来,随着核电和化工产业在中国的大规模发展,突发性大气环境污染事件频发.为在该类事故发生后快速确定其危险程度和范围,研发了一套突发性大气环境污染事件应急预警系统.该系统由中尺度气象预报模式WRF、风场诊断模式CALMET、高斯烟团扩散模式CALPUFF 3部分组成.为验证该系统的准确性,用它模拟了2011年3月福岛核事故的影响情况.结果表明该系统可以精确模拟危险性气体的影响范围和时间.该系统对突发性、间歇性事故源排放模拟准确,可以快速预测事故发生后的浓度场变化,并且具有高时空分辨率、自动化等优越性.     

基于CERES-Maize模型的吉林西部玉米干旱脆弱性曲线研究

自然灾害风险(Risk)是灾害损失的可能性,主要取决于致灾因子、脆弱性、暴露性以及防灾减灾能力四个因素。脆弱性(Vulnerability)衡量承灾体遭受损害的程度,是灾损估算和风险评估的重要环节,是致灾因子与灾情联系的桥梁。在全面收集研究区气象、土壤、土地类型、田间管理数据等资料的基础上,以吉林西部玉米干旱灾害作为研究对象,选取了吉林西部2001年、2002年、2004年以及2006-2009年7个案例干旱年的干旱致灾强度作为输入,运用CERES-Maize模型,模拟和计算出不同干旱致灾强度下不同生育期对最终产量起主要影响的关键指标的损失率,并且拟合出脆弱性曲线。结果表明,脆弱性对最终产量影响由高到低的生育期为抽雄-乳熟期、拔节-抽雄期、乳熟-成熟期、出苗-拔节期。研究结果可以为旱灾损失的快速评估、区域农业干旱灾害风险评估以及预警提供依据,为区域防灾避灾与管理工作提供科学依据。     

运用相图理论回收缩合废水中的氯化钠和氯化铵

研究了0℃,10℃,60℃时NaCl－NH4 Cl－H2 O三元水盐体系的固液相平衡关系,测出了NaCl和NH4 Cl在水中的溶解度数据,并绘制了相图。运用该三元相图理论,采用结晶法从缩合工段母液废水中回收NaCl和NH4 Cl。讨论了回收过程原理,介绍了回收工艺的操作步骤和工艺参数。回收的NaCl纯度达到95％,总回收率大于77％,NH4 Cl纯度达到92％以上,总回收率大于40％,产品分别达到HG／T 5462—2003,GB／T 2946—2008的标准。     

沉淀法去除气田废水中氯离子

为研究沉淀法去除气田废水中的氯离子,选用CaO和NaAlO_2作为处理剂,处理含氯气田废水,并研究工艺参数的影响。实验结果表明:CaO摩尔比为13、NaAlO_2摩尔比为4、温度40℃、溶液初始pH值为10,搅拌反应2 h时氯离子去除率最高。该条件下,二次除氯后氯离子浓度从2 338.14 mg/L降至181.18 mg/L,去除率为92.25%。