黄棕壤不同粒级组分对镉的吸附动力学与热力学研究

采用一次平衡法研究了黄棕壤不同粒级组分(粘粒≤2 μm、粉粒2～20 μm、细砂粒20～200 μm、粗砂粒200～2000 μm)对镉的吸附动力学与热力学,并采用拉格朗日假一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型对试验数据进行拟合.结果表明,2种温度下各粒级组分对镉的吸附均可分为快反应和慢反应2个阶段,0～15 min内为快反应阶段,吸附量达到饱和吸附量的95%以上,此后为慢反应阶段;随着温度由25℃升高到45℃,各组分对镉的饱和吸附量增加了4.86%～25.3%;各组分对镉的吸附动力学符合拉格朗日假二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主;二级动力学吸附速率常数表明,随着各组分粒级增大,吸附速率降低;在试验温度范围内随着温度升高,吸附速率加快;吸附过程的限速步骤为颗粒间扩散;各粒级组分对镉的吸附为吸热反应,反应能自发进行.     

SWMM 模型在城市不透水区地表径流模拟中的参数识别与验证

为了研究城市不透水下垫面的降雨径流过程和污染负荷,以屋面为例,选择径流管理模型SWMM,采用独立场次实测数据,应用基于不确定性分析的HSY算法和Monte Carlo采样方法对模型中的水文水力和水质参数进行识别和验证.结果表明,地表不透水区径流模型中主要包含6个关键参数,分别为不透水区初损填洼深度(S-imperv)、不透水区曼宁系数(N-imperv),指数累积方程中的最大可能累积值(max buildup)、累积常数(rate constant),指数冲刷方程中的冲刷系数(coefficient)和冲刷指数 (exponent).水文水力参数的识别可以最小二乘法偏差作为目标函数,水质参数的识别可以场次污染负荷和污染物峰值浓度作为目标函数.参数识别结果为N-imperv0.012～0.025, S-imperv 0～0.7, max buildup 15～30, rate constant0.2～0.8, coefficient0.01～ 0.05, exponent1.0～1.2.参数的区域灵敏度由大到小排序为 coefficient、S-imperv、N-imperv、max buildup、exponent、rate constant.识别后的参数可以通过模型验证,但是在模拟一些雨型特殊的降雨径流污染物浓度曲线时,仍然存在一定的困难.     

废弃印刷线路板熔融盐气化特性:Ⅱ气化反应动力学模型

为评价不同气化方案对印刷线路板熔融盐气化的影响,针对印刷线路板的熔融盐气化反应过程建立了反应动力学模型.模型计算结果表明,气化反应体系首先发生CO、H2和焦炭的氧化反应.生成较大量的CO2和H2O2,此后反应体系内CO2和HO2与焦炭进行氧化还原反应而逐渐减少,在参加反应的焦炭被消耗完全后,反应体系随着水气变换可逆反应的平衡而达到平衡.     

印刷线路板的超临界流体分离实验

目前印刷线路板(Printed Circuit Board, PCB)的资源化循环利用方法存在材料回收率低和环境污染的不足,采用一种新的超临界流体技术对PCB中的金属及其它成分进行分离处理,在采用丙酮、CO2及Lewis-酸的混合介质及优化的温度和压力反应条件下,获得了90%的金属回收率,高于目前的机械破碎分选实验结果.该方法为线路板的资源化循环再利用提供了一个新的有效选择.     

纳米助燃固硫添加剂的催化作用机理

溶胶.凝胶法制备的纳米TiO2作为CaO固硫添加剂,用热分析法对纳米TiO2催化煤燃烧以及催化CaO固硫的过程进行了实验研究.对燃烧后煤灰的孔径分布进行了分析.采用未反应收缩核模型对固硫反应的动力学过程进行表征.研究结果表明,纳米TiO2与CaO共同作用条件下对煤燃烧有明显的促进作用,即燃烧反应活化能E下降,同时纳米TiO2还能增大燃烧后煤灰的孔径,提高固硫率.氧气的存在抑制氧化钙的固硫转化率,纳米TiO2可以消弱氧气的抑制作用.对固硫反应的影响表现为在反应后期(即产物层扩散控制阶段),与固硫转化率和孔径分布的实验结果非常吻合;讨论了纳米TiO2催化燃烧催化固硫的机理,纳米TiO2导致碳晶格的扭曲,增加表面活性部位,加快氧气的吸附速度,使添加剂周围燃烧速度加快,煤灰孔隙增大从而强化燃烧,促进SO2转化成SO3的本征反应,促进二氧化硫向氧化钙内部的扩散从而提高CaO的固硫效果.     

稻鸭、稻鱼共作生态系统中稻田田面水的N素动态变化及淋溶损失

通过田间试验研究了稻鸭、稻鱼共作复合生态系统稻季田面水及渗漏水中各形态N素的动态变化及N肥的渗漏损失量.结果表明,水稻生长期间,田面水中N素形态以NH 4-N为主,渗漏水中则以NO-3-N为主要形态;施肥有利于田面水和渗漏水各形态N素含量的提高.相对于常规稻作处理(CK),稻鸭(RD)、稻鱼共作(RF)时田面水的pH、NH 4-N含量和TN含量显著增加,渗漏水的NO-3-N和TN含量降低,而渗漏水NH4 4-N元明显变化.所有处理田面水中NH 4-N/TN在施肥后第3天达到最大,随后降低;而所有处理NH 4-N/TN的均值相当.对各处理的N素淋失分析可知,处理RD与RF的肥料N潜在淋失率分别为2.72%、2.58%,低于CK处理(2.99%),表明稻鸭、稻鱼共作可以减少施入N肥潜在的下渗淋失,同时稻鱼共作减少N肥淋失的效果好于稻鸭共作.     

水体的营养水平对苦草(Vallisneria atans)生长的影响

在室外控制条件下,以太湖梅梁湾水体现状营养水平(ρ(TN)为5 mg/L和ρ(TP)为0.2 mg/L)为依据,研究营养盐含量升高对苦草生长的影响.结果表明:①在满足光补偿点及无种间竞争等的条件下,苦草在营养水平为ρ(TN)＞10 mg/L和ρ(TP)＞0.4 mg/L的水中也能成活.②随着营养盐含量的升高,苦草生物量的增长率逐渐降低,当水中ρ(TN)达到10 mg/L和ρ(TP)达到0.4 mg/L时,苦草的生物量开始减少;营养盐含量升高对苦草叶片特征的影响不明显,而苦草根状茎的生物量却随着营养盐含量的升高而逐渐减少,当水体营养水平达到ρ(TN)为10 mg/L和ρ(TP)为0.4 mg/L时,除叶片长度外,苦草的其他形态指标值均显著下降.③在梅梁湾水体现状营养水平的基础上,当水中磷含量增加1倍时对苦草生长造成的抑制作用大于氮含量增加1倍时;当二者均增加时,对植物生长造成的抑制作用显著增加.     

红枫湖沉积物中重金属污染特征与生态危害风险评价

调查了红枫湖沉积物中重金属的含量、分布特征与富集情况. 分别以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值和红枫湖周边环境土壤的背景值为参比值,对红枫湖沉积物中重金属的富集系数和生态危害系数以及各采样点的生态危害指数进行了探讨,并结合瑞典学者Lars Hkanson潜在生态危害指数法对红枫湖沉积物中重金属的生态危害进行了评价. 结果表明:该湖泊沉积物中重金属含量分布呈现一定的区域特征,北湖湖区重金属平均含量高于南湖湖区;以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值为参比值,重金属的富集顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Zn＞Pb,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn;以红枫湖周边环境土壤平均值为参比值,重金属的富集顺序为Cu＞Cd＞Zn＞As＞Pb＞Hg,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn.       

钯/铁双金属对土壤中2,2',3,4,4',5,5'-七氯联苯的催化脱氯研究

采用Fe0还原、钯催化法对土壤中2,2',3,4,4',5,5,-七氯联苯的的还原特性进行了实验研究.结果表明, Pd/Fe双金属能有效地进行2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯的催化脱氯.在钯化率为0.05%、钯/铁加入量1g、初始pH为5.6、反应时间5d的条件下,钯/铁双金属对土壤中2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯去除率达54%.实验还考察了钯化率、初始pH、反应时间、钯/铁投加量、2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯初始浓度等参数对2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯脱氯效果的影响.研究表明,较高的钯化率、钯/铁加入量,较低的2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯初始浓度及弱酸性等条件更有利于Pd/Fe对2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯的还原脱氯.在Pd/Fe双金属表面,2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯的脱氯符合一级动力学反应,反应速率常数为0.0142/h,其半衰期为49h.利用实验数据,对钯/铁双金属作用下的2,2',3,4,4',5,5',-七氯联苯还原脱氯的反应机制也进行了分析.     

腾格里沙漠东南缘不同生境白刺(Nitraria)灌丛沙堆的空间分布格局

运用地统计学和数量生态学方法,从维持天然白刺灌丛稳定性和持久生态效益角度出发,对腾格里沙漠东南缘不同生境白刺灌丛沙堆的空间异质性进行了研究,分析了不同生境白刺固沙生态效益.结果表明,生境地下水埋深和白刺植株发育状况的差异直接影响了白刺耐沙埋的能力,间接地影响了白刺沙堆的固沙效应.湖盆低地白刺种群的植株盖度、密度和生物量显著高于山前冲积扇区(p<0.01),植株高度则相反,且无显著差异(p>0.05).湖盆低地的半固定生境沙堆高度平均为1.20m,单个沙堆积沙体积平均为88.19m3,固定生境的山前冲积扇沙堆高度平均为1.14m,单个沙堆积沙体积平均为33.16m3.不同生境条件下,白刺沙堆的斑块大小和分布存在明显差异(p<0.01).湖盆低地的白刺灌丛沙堆趋向于大斑块、小密度,空间自相关距离较长,而山前冲积扇区相反.湖盆低地由自相关因素引起的沙堆大小和积沙体积空间异质性占主要部分,分别体现在1.2～84m和1.2～505m尺度:而山前冲积扇的随机因素引起的沙堆大小和积沙体积空间异质性占到100%,在100m以下尺度该区白刺灌丛沙堆大小和积沙体积具有恒定的变异,其空间分布格局在这个尺度无规律体现呈随机分布.