国家水体污染控制与治理科技重大专项产出城镇降雨径流污染控制技术的成熟度评估及该技术体系发展中面临的挑战

系统梳理了国家“水体污染控制与治理科技重大专项”在“十一五”和“十二五”期间有关课题产出的城镇降雨径流污染控制关键技术,通过对其进行技术和系统成熟度评价来解析我国城镇降雨径流污染控制技术的发展水平和面临挑战,为进一步推进相关技术的发展提供参考。结果表明：我国在城镇降雨径流污染控制技术领域已开展了大量研究工作,研发和应用的大部分单项关键技术的技术成熟度已达到7级,可在一定程度上解决我国城镇径流污染问题;在城镇降雨径流污染控制技术体系中,支撑技术系统成熟度为4级,达到系统发展验证阶段,能够用于开展系统的工程设计,减少集成风险;4个关键技术环节和城镇降雨径流污染控制技术系列的系统成熟度分别为3级和2级,在技术环节和系列方面仅仅形成系统及设计开发策略,能在一定程度上降低系统集成风险,形成组合技术。因此,我国城镇降雨径流污染控制技术的单项技术成熟度还需进一步提高,以加强技术和系统的集成,并开展集成创新,使整体技术系列能达到满足任务需求的设计、运行和处理能力,在系统生命周期内向应用效益最佳的方向优化和发展。     

北京市道路空气中挥发性有机物时空分布规律

为研究城市交通道路空气中挥发性有机化合物(VOCs)的污染状况、变化规律和不同道路类型的浓度特点,于2008年5月—2009年7月对北京市3种典型道路(街道峡谷、交叉道路和开阔道路)进行空气质量监测. 采用气相色谱法测定道路空气中非甲烷烃(NMHCs)、苯系物(苯、甲苯和二甲苯)的质量浓度. 结果表明:北京市道路空气中挥发性有机化合物污染比较严重,其中ρ(NMHCs)日均值为1.0～3.3 mg/m3,ρ(苯系物)日均值为8.8～80.0 μg/m3. 污染物浓度日变化多呈现双峰型. 选取1,4,7和10月为不同季节的代表月份,7月的ρ(NMHCs)和ρ(苯系物)均最高,10月最低. 3种典型道路中,街道峡谷的污染物质量浓度高于另外2种道路. 道路附近的挥发性有机物质量浓度主要受到机动车排放、气象条件和地形条件等的影响.      

我国典型城市冬季龙头水中卤代酚类嗅味污染特征

为研究我国典型城市冬季龙头水中卤代酚类嗅味暴露特征,以8种典型卤代酚类嗅味物质为研究对象,采用固相微萃取预处理,结合气相色谱-质谱联用仪对全国22个典型城市龙头水中的卤代酚类嗅味污染物进行定性、定量分析. 结果表明:在我国冬季典型城市龙头水中普遍存在卤代酚类嗅味物质暴露问题. 其中,以4-氯酚的暴露浓度最大,ρ(4-氯酚)最高为3 526.24 ng/L,ρ(2-氯酚)和ρ(2-溴酚)较小,最大暴露值均小于100 ng/L;ρ(2,6-二溴酚)与ρ(2,6-二氯酚)在各典型城市普遍出现超嗅阈值现象;就调查的城市而言,东北地区污染最为严重,其次为华北地区,中南和西部地区嗅味物质污染及超嗅阈值现象相对较轻.      

臭氧氧化分解饮用水中嗅味物质2-甲基异莰醇

比较了几种常见氧化剂对饮用水中嗅味物质2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol,MIB)的氧化去除效果.结果表明,KMnO₄、NaClO、H₂O₂等氧化剂的氧化作用对水中MIB的去除效果均较差,而臭氧却能有效地将其氧化;考察了pH对臭氧化去除MIB的影响规律,发现pH在7.0～10.0条件下,随着pH值增加MIB去除率增加,但当pH达到10.0左右时,MIB的去除率反而下降;MIB的臭氧化去除效果随着自由基捕获剂(重碳酸盐和叔丁醇)的浓度增加而明显地降低,说明臭氧化去除水中MIB主要遵循自由基作用机理;以松花江江水为本底进行试验和与蒸馏水进行试验的结果相差不大,原因可能是由于松花江水体中碳酸盐浓度较低(小于50 mg/L),对自由基捕获能力较小,同时江水中的部分腐殖质(NOM)对臭氧去除MIB的过程起到了促进作用.     

石墨烯和氮化碳改性CuMn2O4催化臭氧氧化效能的对比

为了开发新型功能材料,使用石墨烯(rGO)和石墨相C3N4(g-C3N4)对CuMn2O4进行改性.采用X射线衍射仪、比表面积分析仪、X射线光电子能谱仪和电化学工作站等对改性前后的CuMn2O4进行了表征;比较了改性前后CuMn2O4对二苯甲酮-4(BP-4)的降解效果以及对溴酸盐的抑制效果;分析了2种复合催化剂的结构...     

O3/H2O2去除水中硝基苯效果与机理

以硝基苯为目标反应物,对O3/H2O2体系氧化去除水中硝基苯的效果和机理进行了研究,考察了pH值、H2O2剂量、自由基抑制剂或促进剂对硝基苯的去除效果的影响.研究发现,在pH≤7时,H2O2促进臭氧化去除硝基苯的效果较为明显,当H2O2投加量从1.0 mg/L增加到4.0 mg/L时,在氧化5 min内,硝基苯的去除率明显的升高,但当H2O2投加量由4.0 mg/L提高到20 mg/L时,硝基苯的去除率呈下降趋势;同时发现单独臭氧化硝基苯的过程中能明显产生H2O2;几种有机物的加入,不同程度都降低了硝基苯的去除率.无论单独臭氧化还是催化臭氧化都很难将体系TOC大幅度降低,硝基脱出后几乎完全以NO3-形式存在,反应体系pH随氧化时间的增加而明显的降低.LC-MS和GC-MS的分析表明,硝基苯主要的臭氧化产物为酚类和羧酸类物质.对O3/H2O2与硝基苯反应历程进行推导,认为硝基苯的臭氧化降解分为2个阶段,首先是羟基自由基进攻使苯环羟基化,然后是羟基化的芳环发生开裂,生成各种脂肪族化合物或进一步矿化.     

夏季油松排放单萜烯质量浓度日变化规律及其对O3生成的影响

研究了油松生长的烟雾箱中单萜烯质量浓度变化特征.利用气相色谱分析测定单萜烯的质量浓度,采用臭氧(O3)分析仪分析O3的质量浓度,观测夏季油松排放单萜烯质量浓度随环境因子的日变化规律、单萜烯排放速率及其光化学氧化反应对O3生成的影响.结果表明,油松排放单萜烯的质量浓度总量呈现先增加后减小的趋势,一般11:00-12:00达到当天最大值,19:00-20:00达到当天最小值.对油松排放的单萜烯质量浓度及相关因子日变化的研究发现,高温、低湿度、高O3质量浓度及强光照辐射在一定程度上有利于油松单萜烯的排放.晴天和阴天3种单萜烯的总平均排放速率分别为1.86μg/(h·g)和1.01μg/(h·g).单萜烯对O3的生成有一定潜势,α-松油烯、β-蒎烯、3-蒈烯对O3的生成潜势大小分别为145.77、90.15、94.63,α-松油烯对大气中O3的贡献最大.     

磷对四尾栅藻代谢有机物生成规律的影响

通过改变培养基中ρ(TP),并结合TOC(总有机碳)分析、考马斯亮蓝法、蒽酮硫酸法和茚三酮法研究不同ρ(TP)对水华中常见绿藻——四尾栅藻的生长规律及其IOMs(胞内有机物)和EOMs(胞外有机物)中TOC、蛋白质、碳水化合物和氨基酸代谢规律的影响. 结果表明,随着ρ(TP)的增加,四尾栅藻生长的指数期变长. ρ(TP)为0.01 mg/L时有利于四尾栅藻EOMs中碳水化合物的形成与积累,ρ(碳水化合物)在指数期达到最大,为89.25 mg/L;ρ(TP)为0.20 mg/L时则有利于四尾栅藻EOMs中氨基酸的形成,并且ρ(氨基酸)在稳定期达到最大,为13.72 mg/L. ρ(TP)为0.01 mg/L时有利于四尾栅藻IOMs中氨基酸的形成,ρ(氨基酸)在指数期达到最大值(21.85 mg/L). 利用EEM(三维荧光)对四尾栅藻的EOMs和IOMs进行表征发现,ρ(TP)的改变会对四尾栅藻IOMs和EOMs中不同物质的峰强产生影响;同时,随着藻细胞的生长,ρ(TP)也会影响四尾栅藻EOMs中的物质组成.      

污水生化处理过程中N2O的产生特征研究进展

N2O是大气中重要的温室气体之一,而污水生化处理已被报道是导致N2O产生的潜在人为源之一。大量研究表明,污水生化处理过程中N2O主要产生于微生物的硝化和反硝化代谢过程中。从微生物学和生物化学反应角度,阐述了硝化和反硝化过程中N2O的生成机理,同时给出了几种典型污水处理工艺N2O的产生量和相关影响因素,并对A/A/O工艺中不同处理单元N2O的释放情况进行重点论述。研究发现,对于几种典型的污水处理工艺,由于工艺条件和主要影响因素的不同,N2O的释放量存在较大的差异;对于同一污水处理工艺,不同处理单元N2O的释放量也存在很大差别。污水处理厂中,好氧处理单元是N2O的主要排放单元,而在好氧单元中,DO质量浓度及NO2--N质量浓度是影响N2O释放量的主要因素。在综合分析硝化和反硝化过程N2O产生机理的基础上,进一步总结了污水生化处理过程中DO质量浓度、NO3-和NO2-质量浓度、pH值、C/N比、污泥龄等对N2O释放的影响。     

北京市道路空气中非甲烷烃的分布特征

利用气相色谱对北京市几种典型道路空气中非甲烷烃(NMHCs)的浓度进行了监测,讨论了道路空气中非甲烷烃的浓度分布特征.结果表明,北京市各种典型道路空气中非甲烷烃浓度都呈双峰形,分别在早晨8:00左右和下午5:00左右,车流量是影响非甲烷烃浓度的最主要因素,狭窄道路空气中的非甲烷烃浓度要明显高于十字路口和平直道路的非甲烷烃浓度.