电化学原位产生H2O2的影响因素分析及数学建模

以Pt为阳极,石墨碳棒为阴极,Na2SO4为支持电解质,实验探讨了电化学原位产生H2O2的规律.通过正交试验,确定阴极溶液初始pH值、电流密度CD、通氧流量Q和支持电解质浓度CNa2SO4等主要参数对H2O2产生量的影响,并提出最佳参数组合:pH=2.00,CD=1.02mA·cm-2,Q=0.4L·min-1,CNa2SO4=0.1 mol·L-1,极间距D=6cm.采用二次多项式逐步回归和BP神经元网络2种方法,建立了这些参数对于H2O2产生量的预测模型,并对模型进行检验.结果表明,2种方法在一定参数条件下都可预测阴极区溶液中H2O2浓度,BP神经元网络法预测的准确度好于二次多项式逐步回归方法,且更适合于在线控制.     

基于Sentinel-2的平寨水库叶绿素a浓度反演

为实现对平寨水库叶绿素a的遥感监测,选取平寨水库2017年11月17—18日的实测叶绿素a浓度数据和准同步的Sentinel-2数据,通过选取最佳波段组合建立BP神经网络模型,对平寨水库叶绿素a进行反演,并分析其空间分布特征。结果表明:Sentinel-2红边波段对叶绿素a的敏感性优于可见光波段,在叶绿素a浓度反演方面具有较大潜力。相关系数最大的波段组合方式是:B5/B4、[1/B4-1/B5]*B6、[1/B4-1/B5]*B7和[1/B4-1/B5]*B8;BP神经网络模型可决系数R2为0.9160,平均相对误差为29.87%,反演精度优于三波段模型;平寨水库叶绿素a浓度空间分布差异明显,水面开阔的中心库区浓度较高,各支流上游河段浓度较低。Sentinel-2数据可较好地应用于喀斯特高原湖泊叶绿素a浓度反演,BP神经网络模型估测结果合理、可靠;研究结果可为平寨水库水环境治理提供科学依据。     

中国燃煤汞排放清单的初步建立

建立中国分省燃煤汞排放清单,对于研究汞的大气化学转化、迁移和沉降,制定中国汞污染控制对策具有重要意义.本研究按经济部门、燃料类型、燃烧方式和污染控制技术将排放源划分为65种不同类型,根据各类型的煤炭消费量、燃料汞含量和汞排放因子计算汞排放量,最终建立了分省燃煤汞排放清单.用2组原煤汞含量数据资料计算的2000年中国燃煤大气汞排放量分别为161.6 t和219.5 t,其中绝大部分汞排放来自工业、电力和生活消费,分别占46%、35%和14%.Hg⁰、Hg²⁺和Hg_p在中国燃煤大气汞排放中所占的比例分别为16%、61%和23%.中国燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量较大的省份有河南、山西、河北、辽宁和江苏,均超过10t/a.     

对羟基联苯在黄河兰州段底泥上的吸附行为

为研究典型有机污染物在黄河兰州段的吸附规律及影响因素,以黄河兰州段的底泥为供试样品,选择对羟基联苯(phydroxy biphenyl,PHB)为代表性有机污染物,采用批量实验法研究了底泥对PHB的吸附动力学和热力学特征及其影响因素.结果表明,黄河兰州段底泥对PHB吸附动力学的最优模型为准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合单分子层吸附的Langmuir等温吸附模型(R20.974),在25~45℃温度范围内,PHB在黄河兰州段底泥上的吸附平均自由能(E)在0.913~1.00 k J·mol~(-1)之间,吸附过程中,ΔGθ和ΔHθ均小于0,ΔSθ均大于0,表明黄河兰州段底泥对PHB的吸附过程主要是物理吸附,属于自发放热过程且体系的混乱度是增加的.分析黄河兰州段底泥对PHB吸附影响因素的结果表明,粒径越小,黄河底泥对PHB的吸附量越大;PHB的初始质量浓度越高,黄河底泥对PHB的吸附量越大;当p H在4.23~7.00之间时,吸附量随pH升高而缓慢下降,当pH7.00时,吸附量随pH升高急剧下降,且在pH=10.3附近,吸附量几乎为零;体系中离子强度增大,PHB吸附量增大,但当离子强度到一定值时,由于竞争吸附作用,会抑制底泥对PHB的吸附,造成吸附量的下降.     

新型生物质活性炭烟气脱硫研究

以农业废弃物核桃壳为原料,天然软锰矿为添加剂共混制备得到的新型生物质柱状活性炭进行烟气脱硫的性能研究.采用固定床反应器进行脱硫实验,装填活性炭质量为16 g,考察了进口SO2含量、空速、床层温度、水蒸气和氧气含量等工艺参数对活性炭脱硫性能的影响.结果表明,进口SO2含量在0.1%～0.3%(体积含量)范围内时,活性炭的穿透硫容和穿透时间随着进口SO2含量的升高而降低;空速越大,活性炭越容易穿透,较佳的空速为600 h-1;最适的床层温度为80℃,过高会降低脱硫效率;水蒸气和氧气的存在大大促进了活性炭对SO2的吸附性能,最佳水蒸气含量为10%,最佳氧气含量为10%～13%.在最佳工艺操作条件下,当进口SO2含量为0.2%时,活性炭穿透硫容为252 mg.g-1,穿透时间可达26 h.     

热处理天然褐铁矿制备γ-Fe2O3及其NH3-SCR活性探究

以天然褐铁矿为前驱体,通过热处理制备γ-Fe_2O_3作为NH3-SCR催化剂.借助XRD、XRF、XPS、NH3-TPD、FR-IR等表征方法,考察反应温度、褐铁矿中的锰氧化物以及H_2O和SO_2对催化剂选择催化还原NO活性的影响并与α-Fe_2O_3作对比.结果表明,由于γ-Fe_2O_3表面比α-Fe_2O_3具有更强的酸性,使得γ-Fe_2O_3的脱硝温度窗口(200~350℃)宽于α-Fe_2O_3(200~300℃),且在活性温度窗口下,催化剂脱硝效率达到99%以上;γ-Fe_2O_3催化剂中少量MnO_2的存在,提高了催化剂低温段(100~200℃)脱硝活性,降低了高温段(400~450℃)脱硝活性;SO_2的存在会使γ-Fe_2O_3的脱硝温度窗口向高温区偏移100℃、体积分数为5%的H_2O对脱硝反应的抑制作用很小,但当SO_2和5%H_2O同时存在,尤其是SO_2的体积分数达到0.12%时,硫酸铵盐类的迅速生成会大大降低γ-Fe_2O_3的脱硝活性;此外,γ-Fe_2O_3经过NH3-SCR反应后,其磁化率略有降低,催化剂仍然具有磁回收循环利用的潜力.     

C/P对EBPR系统PAOs与GAOs竞争及PHAs代谢过程影响研究

以富含聚磷菌(PAOs)活性污泥为基础,基于FISH技术研究了SBR工艺不同C/P(25∶1、20∶1、15∶1和10∶1)对EBPR系统中功能菌变化特征与微生物胞内聚合物(PHAs)代谢过程的影响.结果表明,经过10 d运行处理,C/P分别为25∶1、20∶1和15∶1系统磷酸盐去除率88%,而C/P为10∶1系统磷酸盐的去除率为0%.FISH检测结果显示,随着C/P从25∶1下降到10∶1,EBPR系统中PAOs的含量相应从(76.42±1.24)%减少到(10.40±0.97)%,而聚糖菌(GAOs)则从(16.36±3.41)%增加到(34.25±2.59)%.在厌氧段,不同C/P条件下EBPR系统中PHB和PHV的合成动力学系数大小分别为K25∶1K20∶1K15∶1K10∶1和K15∶1K20∶1K25∶1K10∶1.随着C/P从25∶1下降到10∶1,合成PHB在PHAs中所占的比例从85%下降到24%,而PHV则从15%上升到76%;在好氧段,不同C/P系统消耗PHB和PHV的动力学系数大小均为K20∶1K25∶1K15∶1K10∶1,且C/P为25∶1、20∶1和15∶1时系统消耗主要成分是PHB(占PHAs 71%～75%),而C/P为10∶1时系统消耗主要成分是PHV(占PHAs 71%).由此表明,随着C/P的降低,EBPR系统内GAOs增加而PAOs减少,从而导致系统内PHB合成与消耗比例逐渐减少,而PHV合成与消耗比例逐渐增加.     

生物强化和生物刺激对土壤中PAHs降解的影响

采用生物强化(农田土中添加PAHs污染土或污泥)和生物刺激(PAHs污染土中添加(NH4)2HPO4)2种措施,研究了土壤中13种PAHs的降解及CO2的释放量.结果显示,农田土壤中的微生物对2~5环的PAHs都有较强的降解能力,添加污染土显著增强了对5环PAHs的降解,表明污染土中的微生物对高环PAHs的降解能力更强;添加污泥对促进PAHs降解的作用不明显,可能是好氧培养条件不适合厌氧菌的生长.添加N、P营养盐可显著提高污染土中3~4环PAHs的降解,但5环PAHs在添加和未添加N、P中的降解率始终较低,均小于10%.CO2的释放呈现先增加再降低,再略微增加直至平稳的过程,且与PAHs的降解高度响应,说明PAHs的降解与微生物活性密切相关.     

黄河上中游天然径流多时间尺度变化及动因分析

运用小波分析等方法对黄河上中游天然径流序列进行了分析,揭示了河川径流多时间尺度变化规律,并对径流在不同时间尺度上变化的影响因素进行了探讨。研究结果对于认识黄河径流的变化规律、开发利用管理黄河水资源有着重要的意义。     

凋落物对落叶松林雪盖下土壤真菌多样性的影响

为探究冬季雪盖下影响土壤微生物活性“碳亏缺”假说的全球一致性,在大兴安岭寒温带落叶松林采用人工堆雪的方法设置50 cm厚的有效雪被,并在雪被下布设不同质量的落叶松针叶作为凋落物,依据凋落物的质量分别设置自然对照组、凋落物去除组、凋落物加倍组和凋落物多倍组,用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤真菌ITS基因ITS1区进行测序,分析真菌群落组成结构和多样性,并结合土壤化学特征探究其相关性. 结果表明:雪盖下添加不同质量凋落物的土壤化学指标间存在显著性差异. 添加凋落物降低了土壤pH,增加了土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量. 其中凋落物多倍组中的OC、TN、AN、AP和AK含量均显著高于其他3组,但其pH却显著低于其他3组(P<0.05);凋落物去除组的微生物生物量碳(MBC)含量显著高于其他3组,但其TN、AN、AP和AK含量均显著低于其他3组(P<0.05). 土壤真菌测序共获得1089个可操作分类单元(OTUs),各组共有的OTUs数量为390个,特有OTUs的数量随凋落物量的增加呈递减趋势. 各组共检测到真菌11门42纲97目193科352属534种,其中伞菌纲(Agaricomycetes)的红菇属(Russula)为优势菌群. 各处理间Alpha多样性指数无显著性差异;Beta多样性和冗余分析结果表明,真菌被分为3组,其中优势菌群的相对丰度与OC、TN和AN含量均呈显著相关. 研究显示,凋落物的输入对寒温带落叶松林雪盖下土壤真菌的生物量和Alpha多样性没有显著改变,碳元素和氮元素可能是影响冬季土壤微生物活性的限制性因子.