HSPF水文水质模型应用研究综述

HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)模型采用FORTRAN语言编写,以Stanford水文模型为基础,能够综合模拟径流、土壤流失、污染物传输、河道水力等过程,并大量应用于气候变化与土地利用变化的流域水环境效应情景模拟.该模型是半分布式水文水质模型的优秀代表,在国外得到广泛的应用.HSPF模型包括PERLND、IMPLND与RCHRES等3个主要模块,分别实现对透水地段、不透水地段与地表水体的水文水质模拟.总体来看,HSPF模型在国外水文、水质过程模拟,以及涉及气候变化和土地利用影响的情景分析中发挥重要作用,但是国内该模型的应用非常有限.HSPF模型存在的主要问题包括:①模型中某些方案和算法还有改进和完善的空间;②模型对数据输入要求较高,模拟的精度受到空间和属性等数据的限制;③模型只限于均匀混合的河流、水库和一维水体模拟,对于复杂流域或水体的模拟研究,需要与其它模型整合以解决更加综合的问题.目前,针对发展与完善HSPF模型的研究仍在继续,包括模型平台开发、模型功能扩展、模型校正方法研究、参数敏感性研究等方面.随着我国基础数据的积累及共享程度的提高,HSPF模型在我国的应用也将更加广泛.     

不同pH下纳米铁镍颗粒对生物降解苯酚的影响

研究不同pH(8.0、6.0和3.0)下金属纳米颗粒(Fe和Fe/Ni)对纺锤芽孢杆菌(BFN)降解苯酚的影响.实验结果发现pH在8.0和6.0时投加2种金属纳米颗粒(Fe和Fe/Ni)对BFN降解苯酚有促进作用,其原因主要是纳米颗粒在水中持续腐蚀产生H2,为BFN降解苯酚提供电子,促进BFN的生长.但在pH=3.0时,只有BFN-纳米Fe耦合体系才使苯酚得到部分降解,主要是因为纳米Fe颗粒与水反应产生OH-,使pH值有所升高,更适宜BFN的生长,同时提供电子供体H2促进BFN对苯酚的利用.扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)数据证实金属纳米颗粒(Fe和Fe/Ni)在反应后附着在微生物表面,但微生物的表面形态并未发生显著改变.因此,纳米金属颗粒虽然通过附着影响微生物的活性,但其在腐蚀过程中产生的H2将作为电子供体而被BFN所利用,综合作用的结果是有利于BFN的生长进而提高苯酚的降解速率.     

不同终点检测5种双酚A类化合物对MCF-7的细胞毒性

双酚A(BPA)及其类似物作为聚碳酸酯的主要合成原料,一直是环境污染的重要问题.其雌激素效应是当今科学研究的重点,而毒性效应研究甚少.为评估环境中BPA类物质的毒性效应,实验采用四唑盐(MTS)比色法检测5种双酚A类化合物对人雌激素受体缺失乳腺癌细胞MCF-7(ER-)增殖活性的影响,2,4-二硝基苯肼法检测细胞乳酸脱氢酶(LDH)露出率,单细胞凝胶电泳(SCGE)检测DNA损伤.用非线性最小二乘法对MTS实验结果拟合剂量-效应曲线,表明所有的剂量-效应曲线(DRC)均能用Weibull或者Logit函数有效表征.以模型估算的半数效应浓度负对数值(pEC50)评估5种化合物的毒性大小依次为:BPB>BPC>TDP>BPE>BPA.LDH检测以及SCGE检测受试化合物对MCF-7(ER-)的损伤作用表明,在效应浓度EC20下,细胞核DNA轻微损伤,细胞增殖受轻微抑制;在效应浓度EC40下,细胞核DNA损伤严重,细胞增殖受到显著抑制,从而导致细胞膜通透性显著改变,使LDH大量露出.     

Shewanella oneidensis MR-1对硫化汞的生物利用性研究

在实验室模拟条件下,研究了铁还原菌奥奈达希瓦式菌Shewanella oneidensis MR-1对固态硫化汞的生物溶解、生物甲基化作用及其影响因素.结果表明,铁还原菌S.oneidensis MR-1在含硫培养基中生长良好,低浓度硫素能够促进其生长,高浓度时细菌生长则受到抑制,这种抑制主要表现在菌株生长曲线迟缓期的延长;铁还原菌S.oneidensis MR-1能够利用固态硫化汞,促进其溶解并迅速进行汞甲基化;在S.oneidensis MR-1的耐硫化物范围内,菌株对硫化汞的生物溶解作用随着硫化钠浓度的增大而增强,但生物甲基化作用只在低浓度硫化钠时受到促进,硫化钠浓度过高时则会受到抑制;此外,弱酸性环境比酸性及中碱性的环境更有利于S.oneidensis MR-1对硫化汞的生物溶解及甲基化.     

聚合氯化铁-聚(环氧氯丙烷-二甲胺)复合絮凝剂在模拟水处理中的混凝特性研究

制备出一系列具有不同聚合氯化铁(PFC)的碱化度(B)、不同聚(环氧氯丙烷-二甲胺)[P(EPI-DMA)]质量分数[ω(E)]和黏度(η)的PFC-P(EPI-DMA)复合混凝剂,并将其用于模拟染料废水和模拟天然地表水的絮凝脱色处理,对比探讨了ω(E)、η和B对PFC-P(EPI-DMA)中铁的形态分布及其混凝效果的影响,以及混凝作用机制.结果表明,复合絮凝剂中铁的有效形态含量随ω(E)的增大而不断降低;η=850 mPa.s时,复合混凝剂中铁的有效形态含量最高;随B值的增大,Feb含量先增大后减少,而Fec含量逐渐增大.一定程度上使用预水解程度较低、有机成分黏度较大的PFC-P(EPI-DMA)有利于混凝效果的提高,复合混凝剂中有机成分质量分数对混凝效果的影响则与处理对象有关.在模拟水处理中,复合混凝剂依靠电性中和及架桥吸附能力发挥混凝特性.     

挥发性有机物污染场地挖掘过程中污染扩散特征

我国城市工业污染场地主要受挥发性及半挥发性有机污染物(VOCs/SVOCs)的污染.挥发性有机污染物挥发性大,在环境中容易迁移,土壤被挖掘和扰动时,土壤中VOCs很容易形成短时间内的相对较高浓度释放;如果施工人员没有进行适当防护,极易产生健康危害.本研究通过现场快速监测与采样管采样技术相结合,研究污染场地修复开挖过程中气态污染物的分布规律.监测结果表明,在场地开挖的主导风向上,气态污染物浓度分布随距离而下降,并呈现波峰和波谷交替出现的特征.监测结果可以用多个高斯烟团的叠加来拟合.本研究结合工业场所职业健康与安全有关限值,推导污染土壤修复开挖现场安全区域划分的方法,并提出相应分区的个人安全防护响应措施.     

四氯乙烯和铬复合污染地下水的有机凹凸棒土吸附性能研究

研究了有机凹凸棒土对人工模拟地下水中PCE和Cr6+两者复合污染的吸附行为。分别探讨了振荡吸附时间、凹土投加量、pH值对添加了重金属Cr6+前后凹土吸附PCE效果的影响;通过凹土对PCE的吸附等温线,讨论其吸附的内在机理。结果表明:有机凹土对TCE的吸附10min内达到平衡,吸附率达63.5%,而铬离子存在时吸附率下降至38.2%;当凹土加入量为15.38g/L时,吸附率可达62.8%,铬离子存在时,达到饱和所需的凹土量增加。PCE单组分在有机凹土上的吸附符合langmuir等温式。PCE和Cr(Ⅵ)经复合之后,PCE的吸附效果有所下降,吸附过程采用langmuir及freundlich等温式拟合均不够准确。     

以废气为热源生产二水氯化钙的新工艺

针对在氯化法生产钛白粉的过程中产生的大量高热值废气和氯化钙废水,提出以废气为热源生产二水氯化钙的新工艺。以焚烧的方式处理氯化尾气,将产生的热量用于浓缩蒸发氯化钙废水,生产工业级二水氯化钙产品,达到以废治废的目的。不仅处理了工业废气和废水,在节约能源的同时创造了一定的经济效益。     

不同石化污泥配比的堆肥处理对青梗菜生长的影响

试验针对石化污泥生物堆肥,开展了五种不同物料配比和是否添加微生物菌剂的对比试验。试验结果表明:随着堆肥物料中石化污泥配比的提高,堆肥的含水率增大,种植青梗菜的平均单株株高、株重减小,单位面积产量也降低。堆肥物料配比相同的处理Ⅱ与处理Ⅴ对比发现,堆肥处理过程中未添加微生物菌剂的处理Ⅴ的青梗菜的平均单株株高、株重、单位面积产量显著低于添加微生物菌剂的处理Ⅱ,甚至低于石化污泥配比为100%并添加微生物菌剂的处理Ⅳ,试验表明,堆肥过程中添加微生物菌剂,其作用不仅可以提高石化污泥生物堆肥的堆体温度,缩短堆肥周期,而且可提高堆肥在农业种植应用中的效果。     

Photocatalytic degradation of carbofuran in TiO2 aqueous solution：Kinetics using design of experiments and mechanism by HPLC/MS/MS

The photocatalytic degradation kinetics of carbofuran was optimized by central composite design based on response surface methodology for the first time. Three variables, TiO2 concentration, initial pH value and the concentration of carbofuran, were selected to determine the dependence of degradation efficiencies on independent variables. Response surface methodology modeling results indicated that the degradation efficiency of carbofuran was highly affected by the initial pH value and the concentration of carbofuran. Then nine degradation intermediates were detected by HPLC/MS/MS. The Frontier Electron Densities of carbofuran were calculated to predict the active sites on carbofuran attacked by hydroxyl radicals and photoholes. Point charges were used to elucidate the chemisorption pattern on TiO2 catalysts during the photocatalytic process. By combining the experimental results and calculation data, the photocatalytic degradation pathways of carbofuran were proposed, including the addition of hydroxyl radicals and the cleavage of the carbamate side chain.