沼液SBR处理出水养殖螺旋藻

养猪沼液氮磷等营养物质丰富,可作为廉价的螺旋藻培养基,但其成分复杂,尤其是高氨氮等因素严重抑制螺旋藻的生长.采用序批式生物反应器(sequencing batch reactor,SBR)降低沼液中的氨氮浓度,通过改变进水中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)与总氮(total nitrogen,TN)的比值,研究了沼液中的亚硝态氮及硝态氮的保留情况,为螺旋藻生长提供氮源.通过对比螺旋藻在不同工况出水中的生长情况,以及氮元素的保留情况,筛选出最佳SBR工况.摇瓶试验结果表明,当进水COD/TN=3.0,出水中氨氮、硝态氮、亚硝态氮浓度分别为51.2、91.6、213.1 mg·L~(-1),此时螺旋藻具有较快生长速率,产率达到0.084 g·(L·d)~(-1).在此基础之上,通过放大螺旋藻培养规模至120L,研究了螺旋藻在室外大棚中的生长情况及螺旋藻对沼液中氮、磷元素的去除,结果表明螺旋藻在室外依然生长良好,培养10 d后,产率为(0.075±0.003)g·(L·d)~(-1),螺旋藻蛋白含量达到60%左右,养殖出水中氨氮去除率达到99%.     

基于wavelet-SVM的PM10浓度时序数据预测

太原是以煤炭为主要能源的重工业城市,PM_(10)(particulate matter)是太原市的主要大气污染物,因此研究其变化趋势,并给出污染物浓度预测结果,为相关部门进行大气污染防治,为突发污染事件应急提供理论支持是一项非常重要的工作.支持向量机(support vector machine,SVM)应用于PM_(10)污染物浓度时序数据预测时,表现出良好的泛化能力.在预测模型建立过程中通常选择历史数据作为学习模型的输入特征,然而这样的数据表示形式,结构单一,信息表达不完备,在很大程度上将影响预测模型的泛化能力.本文以山西省太原市城区4个监测站点的PM_(10)日浓度数据为研究数据,通过小波变换(wavelet transform)将一维输入数据转化为由低频信息和高频信息构成的高维数据,并以该数据为输入数据建立wavelet-SVM预测模型.结果表明,相较于传统SVM模型预测,wavelet-SVM模型预测结果具有更高的精度,尤其能更加准确捕捉到PM_(10)浓度突变点,为大气污染预警提供有效信息支持,并且wavelet-SVM模型对于PM_(10)浓度时序数据变化趋势的预测精度有明显提升,能更好地预测PM_(10)浓度变化趋势,揭示PM_(10)浓度时序数据内在规律.     

生物质基纳米HZO杂化材料的研制及其除磷特性

采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化胺(CTA)对生物质秸秆进行胺基化改性获得St-N',通过正交试验确定其最佳合成条件为Na OH质量分数30%、CTA体积100 m L、反应温度80℃、反应时间3h.通过原位沉积法将纳米水合氧化锆(HZO)固载于St-N'内部,制备得到生物质基纳米HZO杂化材料St-N'-Zr.SEM、TEM、XRD与BET等技术表明纳米HZO已成功负载于StN'内部,以无定形为主,分布均匀,粒径为50~100 nm.批次吸附实验结果表明,St-N'-Zr吸附磷酸根符合Langmuir吸附等温模型,最大吸附量为33.90 mg·g-1;最佳吸附pH为1.8~6.0,可用于酸性水体除磷;强竞争离子体系中,磷去除率始终高于初始吸附量的70%,性能明显优于商用阴离子交换树脂D-201,吸附选择性良好.经10次吸附-解吸循环,再生性能良好,表明在水体磷污染深度治理领域具有一定应用潜力.     

城市道路行道树树池裸地扬尘排放特征

本研究以北京市西城区为例,研究城市道路行道树树池裸地(以下简称树池裸地)扬尘排放特征.利用GIS技术获取西城区分道路类型里程空间分布,对展览路街道树池裸地进行全口径调查,得到西城区道路树池裸地活动水平,采用便携式风洞(PI-SWERL)实测各种道路树池裸地扬尘PM2.5排放因子,估算西城区2016年树池裸地扬尘排放清单.结果表明:(1)快速路辅路、主干路、次干路和街坊路单位面积树池裸地扬尘PM2.5年排放因子分别为47.9、7.9、14.9和29.9 g·(m2·a)-1,2016年降水过程对树池裸地PM2.5排放因子的削减率为30.3%;(2)快速路辅路、主干路、次干路、支路和街坊路单位里程树池裸地扬尘PM2.5年排放因子分别为2.57、2.33、4.04、7.31和5.44 kg·(km·a)-1,支路是街坊路、次干路、快速路辅路和主干路的1.3、1.8、2.8和3.1倍,以次干路为例,冬季排放因子分别是春夏秋季的1.3、7.3和8.7倍;(3)北京市西城区树池裸地全年PM2.5排放量为1.60 t·a-1,排放清单的不确定性范围为-143%~184%,冬季排放量为0.68 t·a-1,分别是春夏秋季的1.1、4.2和5.1倍,快速路辅路、主干路、次干路、支路和街坊路占总排放量的5.6%、8.7%、23.2%、4.1%和58.4%.建议尽快对全市树池裸地采取不影响树木生长的覆盖措施,减少风蚀扬尘排放.     

新型钛酸钠填料对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附研究

以钛酸钠纳米纤维为原材料制备新型钛酸钠填料,对水体中常见的重金属(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+))进行竞争吸附实验研究,分析了四元、三元及双组分竞争吸附的选择性吸附特性,并探讨了4种金属离子在钛酸钠填料上的相互作用关系.结果显示,初始浓度较低时,4种离子之间的相互影响差异性不明显;随着初始浓度的升高,4种离子的竞争吸附分配系数都呈下降的趋势,竞争吸附系数大小顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),这与重金属离子的第一水解常数大小顺序一致.竞争吸附结果表明,水中存在Pb~(2+)时,其余3种离子的吸附都会被抑制,尤其对Zn~(2+)和Cd~(2+)的抑制更显著,即在钛酸钠填料上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Zn~(2+)和Cd~(2+)的竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制.     

基于站点观测和模式模拟的北京市土壤湿度

为了获取全面的地面表层的时空变化信息,研究行政区域尺度内的水循环和能量循环,必需结合模型模拟和站点观测。基于国家气象局开发的时空连续的CLDAS土壤湿度产品,结合已获取的北京市区域内82个监测站点的逐日土壤湿度监测数据,评估CLDAS土壤湿度产品在行政区域尺度内的准确性与一致性,进一步获取北京市行政区域内的精确、全面、连续的土壤湿度时空变化信息,并在此基础上分析北京市土壤墒情时空变异特征。对比分析CLDAS产品和站点观测两种土壤湿度数据显示,北京市2013年10月1日至12月31日范围内CLDAS产品具有以下特点：CLDAS产品基本与观测数据具有一致变化的趋势,除顺义外CLDAS产品均高于观测数据。当日20∶00的土壤湿度均高于8∶00的土壤湿度,在平均气温降为0 ℃后,土壤湿度波动剧烈,20∶00与8∶00的土壤湿度出现显著差异。在时间尺度上,随着降水的减少,北京市的土壤湿度在逐渐降低。在空间尺度上,北京市干旱范围在逐渐扩大,并且呈现以昌平为中心的极旱逐渐蔓延至多个区。由于顺义区土壤相对湿度较高,呈现另外一个以顺义为中心的土壤相对湿度逐渐变小的区域,但空间范围变化较小。     

峡谷型水源水库的氮、磷季节变化及其来源分析

石砭峪水库总氮(TN)和总磷(TP)的质量浓度均值分别为2.67 mg.L-1和0.04 mg.L-1,其在丰水期最大,平水期次之,枯水期最小;水库富营养化严重,叶绿素a含量和藻细胞密度分别高达50 mg.m-3和10 000×104cells.L-1.水库TN的年输入和输出负荷分别为203.1 t和181.3 t,而TP的年输入和输出负荷分别为4.2 t和4.1 t;外源输入水库的TN和TP负荷均占各自总输入负荷的90%以上;就全年而言,水库沉积物表现为蓄积作用,TN和TP年净积累量分别约为20.2 t和0.8 t;内源污染控制是水库污染控制的关键.     

巢湖水体和水产品中多环芳烃的含量与健康风险

利用GC-MS测定了巢湖水体15个样品及9种主要水产品中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量,并用美国环保局(USEPA)推荐的健康风险评价模型估算了巢湖地区居民由于饮水、洗澡及食用水产品造成的PAHs暴露量.在此基础上,利用概率风险评价和蒙特卡罗模拟方法分析了巢湖水体与水产品中PAHs的健康风险及其不确定性.研究结果表明,巢湖水体中16种优控PAHs总含量(PAH16)范围为95.63～370.13ng·L-1,平均为(170.72 ±70.79) ng·L-1,BaP当量浓度(Bapeq)为(1.43±0.79) ng·L-1;水产品中PAH16的干重含量范围为129.33 ～575.31 ng·g-1,均值为(320.93±147.50) ng·g-1,BaP当量浓度为(4.67±6.68) ng·g-1.巢湖地区居民由于饮水和洗浴造成的PAH16暴露量分别为(5.76±2.39)×10-3 ng·kg-1·d-1和(25.08±10.40)×10-3 ng·kg-1·d-1,城镇与农村居民食用水产品造成的PAH16暴露量分别为(190.86±84.17) ng· kg-1· d-1和(75.88±33.47) ng·kg-1·d-1;水产品食用是巢湖地区居民PAHs暴露的主要途径.洗浴和饮水造成的PAH16暴露风险分别为(6.33±4.70)×10-9 a-1和(4.32±2.47) ×10-7 a-1,城镇与农村居民食用水产品造成的PAH16暴露风险分别为(3.17±3.79)×10-5 a-1和(1.25±1.50) ×10-5 a-1;居民食用水产的PAH16暴露风险高于USEPA建议的可接受风险(1.0×10-6 a-1),存在一定的致癌风险.水产品食用风险的不确定度较高,Bap当量浓度是影响风险评估不确定性的主要因素.     

我国应对异地发生的重大环境污染事件的协调处置机制研究

通过对目前国内外异地发生的重大环境污染事件的应对协调处置机制进行调查分析, 剖析了我国该类事件在应急机制方面存在的问题,参考国外发达国家的成功经验,结合我国 的具体情况和需要,对异地发生的重大环境污染事件的应对协调处置进行了机制设计,有针 对性地提出建立健全重大环境污染事件应对协调处置机制、信息共享平台、全国统一的危险...     

水平管道内铝粉爆炸特性的试验研究

为研究铝粉在密闭空间内爆炸特性,降低其爆炸造成的损害,利用自行设计的水平管道式可燃气体-粉尘爆炸装置,在室温下对粒度为6～8μm,9～12μm,15～17μm的铝粉在100～800 g/m3浓度范围内的爆炸特性进行试验研究。结果表明:铝粉在浓度为600 g/m3时,最大爆炸压力和最大压力上升速率最大,爆炸时间最小;铝粉浓度较低时,由于氧气充足,随着铝粉浓度增大,最大爆炸压力和最大压力上升速率增大,爆炸时间减小;当铝粉浓度超过600 g/m3,受到氧气浓度限制,最大爆炸压力和最大压力上升速率随浓度增大而减小,爆炸时间增大;相同浓度的铝粉,粒度越小,最大爆炸压力和最大压力上升速率越大,爆炸时间越小。粒度越小的铝粉,爆炸的可能性和危险性越大。