区域大型环境空气综合观测中外场观测与实验室分析数据质量控制研究

环境监测的质量保证是监测数据准确性、可比性的重要保障.在区域大气联合观测项目中,完善的质量保证体系应包括管理机制和技术措施两部分,但目前我国对这类项目质量保证尚无统一标准.针对大气重污染成因与治理攻关项目（简称"大气攻关项目"）外场观测任务量大、承担单位多、监测项目复杂的特点,为保证观测数据的质量,避免出现由于监测和质控方法不统一造成的数据可比性差、结果矛盾的问题,提出了大气攻关项目质量保证体系和管理机制.其中,质量保证体系包括制定总体要求（技术文件、监测项目及质控要求）、外场观测质量保证（内部质量管理体系、项目外场观测质量保证体系）、实验室分析质量保证（实验室遴选、项目实验室分析多级质量保证体系、实验室比对和飞行检查）和数据质量控制（数据线上审核、项目实验室分析质控报告、项目数据质量评价）4个方面.管理机制为项目管理办公室、质控实验室和承担单位三级主体,两级监督的分级管理模式.通过项目实践,项目质量保证体系达到了保证观测数据准确性、可比性的预期效果,为揭示区域雾霾形成机理、突破污染控制关键技术提供了有力的技术支持,同时为区域大气联合观测项目的数据质量保证提供了借鉴.      

超声-Fenton法对沼液中3种四环素类和3种磺胺类抗生素氧化去除的研究

近年来,各类抗生素被广泛用于畜禽养殖,并经动物代谢后随粪便和尿液排出体外.代谢物通过沼气工程处理后,得到的沼液又多用于灌溉,使得抗生素进入环境被农作物吸收,进而通过食物链的传递对人体产生危害,因此,沼液中抗生素的去除就显得尤为重要.本文选择畜禽养殖中使用较多的6种抗生素作为目标物质,采用超声-Fenton氧化技术进行去除.通过设置单因素实验考察了超声能量密度、H_2O_2浓度、pH值、n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))对抗生素去除的影响,并利用响应曲面法研究了各个因素的交互性影响,拟合出去除抗生素的最优条件.结果表明,通过单因素试验筛选出的最佳反应条件为:pH=4,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10,超声能量密度为0.050 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为91.90%、93.65%、86.09%、87.30%、77.54%、88.21%;再经由响应曲面法进一步优化实验方案得出优化条件为:pH=3.80,H_2O_2浓度为0.04 mol·L~(-1),n(H_2O_2)/n(Fe~(2+))=10.9,超声能量密度为0.055 kW·L~(-1),在此条件下四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为92.04%、94.23%、88.46%,磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为87.98%、80.78%、89.58%,养分TN、TP、TK的保留率分别为99.1%、98.6%、100.2%.可见,超声-Fenton氧化法对沼液中抗生素的去除效果良好,同时又可保留其养分.响应曲面法对优化超声-Fenton氧化去除沼液中的抗生素具有实际应用价值,这为沼液中抗生素的去除提供了一条可能的途径.     

污水磷回收新产物——蓝铁矿

渐行渐近的磷危机使磷回收从理论已经走向实践.磷回收产物形式很多,但经济、具有高附加值的产物才能驱动企业自愿实施.在污水处理生物污泥中新近发现的蓝铁矿(Vivianite,Fe_3(PO_4)_2·8H_2O)沉淀物因潜在的特殊用途以及经济价值而备受关注.自然界,蓝铁矿广泛存在于地表水体沉积物中,是一种非常稳定(K_(sp)=10~(-36))的磷铁化合物.决定蓝铁矿生成的条件除富铁、富磷之内在因素外,还需要环境中存在合适的还原性条件(ORP-300 mV)以及中性上下的pH条件(6～9).实践中,污水或污水处理过程中有时刚好存在蓝铁矿形成的内、外在条件,荷兰污水处理厂在生物污泥中便检测发现有蓝铁矿物质的存在.为推动蓝铁矿基础及其应用研究,本文综述蓝铁矿化学性质、经济价值及回收潜力;分析pH、ORP、微生物、硫化物等环境影响因素;辨析其在生物污泥中的生成路径;提出从污泥中分离、提纯蓝铁矿的研发思路.     

哈尔滨近地面O3浓度特征

伴随着经济发展和城镇化进程的加速,很多城市的臭氧浓度存在超标问题.本文选取2014—2017年哈尔滨城区污染数据及气象要素数据,对哈尔滨近地面层O_3时空分布特征及其与气象要素的关系进行了分析,结果表明:哈尔滨O_3日内单峰分布,最高值出现在下午14:00,最低值在清晨7:00.空间分布东南部最高,其次是南部,城中区较低.日间周末的近地面O_3浓度较高,而夜间工作日的O_3浓度较高.哈尔滨O_3浓度与平均气温正相关,与相对湿度负相关,与低于37 W·m~(-2)的紫外辐射正相关.     

鄂尔多斯盆地马家沟组马五_1亚段地层水特征及对CO_2地质封存的意义

CO_2地质封存技术是实现碳减排的有效措施,对鄂尔多斯盆地马家沟组马五_1亚段地层水特征进行研究,是下一步实施工程化CO_2封存的首要前提。本文依据对深部钻井取样的直观观察与实验测试,采用单项指标分类评价和多项指标综合评价的方法深入分析了马家沟组马五_1亚段地层水的物理性质、化学性质、地层水类型和水化学特征参数。结果表明:马家沟组马五_1亚段地层水密度较大、矿化度极高,属于卤水,含量最多的离子是Cl~-,其次是Ca~(2+),地层水是CaCl_2型。钠氯系数、氯镁系数、脱硫系数和镁钙系数的分析表明马五_1亚段地层水封闭性极好,处于较强的还原环境。综合分析认为马家沟组马五_1亚段地层水具备实施CO_2封存的良好条件,非常适宜进行CO_2封存。     

1951~2014年中国北方地区气温突变与变暖停滞的时空变异性

基于1951~2014年中国北方及周边地区357个气象站点平均最低气温、平均气温和平均最高气温年（月）数据,采用M~K检验等方法,分析了中国北方地区3类气温突变和变暖停滞特征的时空变异性.结果表明：研究区3类气温整体突变年（1978~1999年、1981~2002年、1981~2005年）、分布广泛的普遍突变年（1988年、1989年、1997年）及范围（3a）均依次变晚.整体上,突变年随纬度降低变晚,东北突变早于西北和华北地区.变暖停滞集中于1998和2007年及其前后,3类气温亦依次变晚（1994~2007年、1995~2009年、1998~2010年）,由黄河流域中段向其他方向越来越晚.突变至变暖停滞周期整体随纬度降低缩短（3~30a）,突变越早周期越长.西北地区突变与变暖停滞前后各时段均值温差最大（2.4℃）,温差在1℃左右站点分布最广泛.各时段升（降）温速率整体依次在0.01℃/10a、0.05℃/10a、-0.03℃/10a左右站点分布最广泛,突变后升温最快（0.02~0.16℃/10a）,且西北地区对升温贡献最大,变暖停滞后东北地区对降温贡献最大,2时段按平均最低气温、平均最高气温、平均气温顺序升（降）温速率递减.3类气温波动程度减弱,整体随纬度降低.高纬度、高海拔和山地地区突变和变暖停滞较周边地区偏早或偏晚,特征值较大.整个北方地区3类气温突变、变暖停滞、突变与变暖停滞时间及各时段特征值各自具有自身一致性的普遍规律.     

铜锰型催化剂对低浓度乙醇的催化燃烧性能

乙醇汽油车尾气中除了传统汽油车的三大常规污染物（CO、NO_x和HCs）,还含有导致光化学烟雾和臭氧污染的醇醛类非常规有机物。采用共沉淀法制备了CuO_x、MnO_x和CuMnO_x催化剂用于乙醇汽油车冷启动排放的低浓度乙醇的催化燃烧,同时采用氮气吸附脱附技术（BET）、X射线衍射（XRD）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）对催化剂进行了表征。研究表明,CuMnO_x催化剂对低浓度乙醇具有较好的低温催化活性;当反应温度为185 ℃时,CO₂产率可达86%,优于单一的CuO_x催化剂（约20%）;同时,CuMnO_x比MnO_x具有较高的CO₂选择性。Cu、Mn之间的相互作用改变了催化剂的织构、结构和氧化性能,引起了催化剂表面晶貌和电子环境的变化,使得CuMnO_x催化剂表面具有大量的氧缺陷位,有利于氧分子在其表面的吸附,进而活化成表面活性氧物种。

     

油气田开采钻井岩屑分类利用处置现状及环境管理

油气开采过程会产生大量水基钻屑和少量油基钻屑。当前,油气田钻井岩屑大多采用不落地处理工艺进行初步收集处理。钻井岩屑通常具有较高的pH、盐离子浓度、COD和含油量（油基钻屑）等,其合理处理处置是油气田绿色发展面临的一大难题。对比分析了国内外钻井岩屑的环境管理现状,系统梳理了我国钻屑环境管理方面存在的问题。同时,基于钻井岩屑污染特性综述了其后续资源化与无害化技术的研究和应用现状,并分析了各技术优缺点和处理效果。最后,对我国钻屑利用与处置提出了“建立水基钻屑分级分类管理制度、完善钻屑利用处置过程环境管理体系和加强钻屑源头减量和末端利用”的对策建议。

     

油气田采出水锂资源回收可行性、技术现状及展望

锂资源高需求低产量的供需矛盾使得开发新的锂资源刻不容缓,而油气田采出水中锂资源丰富,是潜在的液体锂资源,因此分析油气田采出水提锂可行性并提出可行技术路线具有重要的现实意义。首先通过对油气田采出水的组成进行分析,明确了油气田采出水的水质特性;然后对国内主要盆地锂资源禀赋进行分析,强调其复杂的有机-无机高度混杂体系中有机物浓度高且离子组成丰富对提锂的挑战;最后从水质特性、水处理技术和油气田采出水锂资源高效回收技术出发,阐述盐湖提锂技术如沉淀法、膜分离、吸附法、溶剂萃取法和耦合技术对于油气田采出水提锂的适用性。结合提锂实践和产业现状,认为“预处理+富集浓缩（吸附/萃取-膜分离）+沉淀”是可行的提锂技术路线。

     

铅锌矿周边岩溶流域重金属污染及健康风险评价

水质是岩溶区可持续发展中最重要的环境问题之一.为探讨铅锌矿周边岩溶流域重金属污染及健康风险,采集了思的河岩溶流域河水和地下水样品18组,测定了9种重金属的浓度（Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、As、Cr和Sr）,采用了主成分分析、相关分析、水质指数、内梅罗综合污染指数、危害商和危害指数进行分析.结果表明,思的河水呈微碱性,河水中Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、As和Sr浓度距离尾矿库越远其浓度越低.主成分分析和相关分析表明,思的河岩溶流域的重金属主要来自矿山废水的排放（55.42%）、碳酸岩风化溶解（21.41%）和人类活动（14.72%）.河水中82%的样品为优质水,地下水样均为优质水,河水中内梅罗综合污染指数为4.12,属于强污染级,所有危害指数均在1以下.Pb、Zn、As、Cd和Cr是思的河岩溶流域内有潜在威胁的金属.重金属进入岩溶管道后浓度发生了明显变化,表明岩溶含水层特有性质影响着重金属浓度的空间变化.研究结果可为思的河流域和类似岩溶水流域的水资源污染防治和人类健康保护提供数据参考.