预处理方法对香蒲厌氧发酵联产H2-CH4效能的影响

通过厌氧发酵动力学分析、还原糖及其他代谢产物变化情况,结合香蒲微观结构解析,系统研究酸(HCl)、碱(NaOH)、酶(纤维素酶R-10)3种预处理对水生植物厌氧发酵联产H₂-CH₄的影响. 结果表明:香蒲分别经酸、碱、酶3种预处理后,厌氧发酵联产累积H₂、CH₄产量及含量均显著提高,c(HCl)、c(NaOH)均为1.0mol/L, w(纤维素酶R-10)(以底物计)为10mg/g时,预处理最佳. 其中1.0mol/L NaOH预处理香蒲效果最佳,φ(H₂)(H₂含量)达30.09%,累积产H₂量(以香蒲干质量计)达11.39mL/g;φ(CH₄)(CH₄含量)最高达67.48%,累积产CH₄量(以香蒲干质量计)达41.87mL/g;还原糖利用率达50.87%,sCOD(溶解性化学需氧量)利用率达66.17%. 纤维素酶预处理后香蒲产CH₄能力显著提高,产CH₄阶段φ(CH₄)最高为71.39%,累积产CH₄量达46.32mL/g,还原糖利用率达72.10%. 扫描电镜微观结构分析表明,碱预处理对香蒲纤维素结构破坏程度最大,可有效增加香蒲与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产H₂-CH₄工艺的快速启动和稳定运行.      

水旱轮作稻田旱作季种植不同作物对CH_4和N_2O排放的影响

甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是仅次于二氧化碳(CO2)的重要温室气体,农田是大气CH4和N2O的重要来源,但目前农业措施对CH4和N2O排放的影响尚不明确。以水旱轮作稻田旱作季休闲为对照,采用静态箱-气相色谱法研究了种植紫云英、黑麦草、冬小麦以及油菜等4种作物对稻田旱作季CH4和N2O排放及其温室效应的影响。结果表明:水旱轮作稻田旱作季CH4排放通量较低,而N2O排放较为明显。稻田旱作季CH4平均排放通量表现为油菜黑麦草冬小麦紫云英休闲,依次为8.96、7.19、6.94、6.52和6.02μg·m-2·h-1,季节N2O平均排放通量的顺序是油菜(61.1μg·m-2·h-1)冬小麦(52.5μg·m-2·h-1)黑麦草(34.0μg·m-2·h-1)休闲(15.3μg·m-2·h-1)紫云英(13.6μg·m-2·h-1)。稻田旱作季种植不同作物对CH4和N2O季节总排放量的影响达到极显著水平(P0.01),CH4和N2O季节总排放量均以种植油菜为最大,分别达到43.2和294.7 mg·m-2,比对照休闲增加49%和299%。种植油菜、冬小麦和黑麦草较对照休闲显著增加稻田旱作季总增温潜势(P0.05),紫云英和休闲处理间总增温潜势无显著差异(P0.05)。研究表明,种植油菜、冬小麦和黑麦草等作物由于氮肥的施用增加了水旱轮作稻田旱作季温室效应。     

惠州绿化乔木叶片及其叶面降尘对大气SO2污染的生物监测

采用常规采样及碱片挂片法同步监测广东省惠州市大气SO2体积分数,用ICP-AES测定了惠州市不同功能区的2种主要绿化树种大叶榕(Ficus virens Ait var.sublanceolata(Miq.) Corner)、紫荆(Bauhinia blakeana)叶片及其叶面降尘的硫质量分数。结果表明,不同功能区植物叶片和降尘的硫质量分数差异显著,其综合污染指数(PI)以商业交通区、工业区、居住区、清洁区的趋势递减。叶片中硫的质量分数随春、夏、秋季而增长,季节差异显著。植物叶片、降尘中硫质量分数随交通流量的减少而降低。叶片和叶面降尘中硫的质量分数与大气硫酸盐化速率三者显著相关,大叶榕和紫荆与降尘协同生物监测大气SO2的二元数学模型的相关系数分别为R=0.995和R=0.990,明显优于植物与硫酸盐化速率监测SO2的常规一元数学模型。表明大叶榕、紫荆叶片及其叶面降尘均可作为城市区域大气SO2污染的有效指示剂,叶片的长期效益和季节效益显著,降尘则短期效益显著;两者协同监测,可靠性和灵敏度更高,应用前景广阔,可为地方和区域环境监测和评价提供参考。     

2 000 m超深水水下分离器泄漏油气扩散特性研究

深水水下分离器服役过程中由于腐蚀、地质灾害和环境高压作用,存在失效泄漏风险。针对2 000 m超深水水下分离器可能存在的失效泄漏问题,基于计算流体动力学CFD方法,建立分离器失效泄漏后果数值仿真分析模型,对分离器泄漏场景进行模拟与分析,研究2 000 m水深条件下分离器泄漏油气扩散规律,并考虑不同泄漏位置对油气扩散行为的影响。结果表明:水下分离器泄漏包括压力扩散和自由扩散两个阶段,压力扩散阶段历时极短,自由扩散阶段耗时较长;泄漏口位置对泄漏结果有较为明显的影响,分离器上部泄漏,油气全部溢出,分离器中下部泄漏,大部分油气保留于分离器内部,最终形成分明的油气水界面;分离器内部压力随时间迅速上升,t=0.25 s左右接近于20 MPa,后期在20 MPa左右呈极微小波动,泄漏速率随分离器内部压力增大迅速减小,达到最低点之后,呈微小波动状变化。     

活性炭纤维阴极产生H_2O_2的影响因素研究

考察了电流密度、pH值、曝气量、电解质Na_2SO_4浓度等工艺条件对活性炭纤维(ACF)阴极产生H_2O_2的影响规律。通过测定N_2吸附-脱附等温线和扫描电子显微镜(SEM)等手段观察了ACF的微观结构,从微观结构角度探讨了ACF阴极产生的优势与机理。结果表明,ACF孔隙结构丰富,比表面积大,有利于氧气分子在电极表面及孔道内的吸附-还原过程。当电流密度为5 m A/cm~2,pH=3,曝气量400 m L/min,电解质Na_2SO_4浓度为0.05 mol/L时,电解180 min还原产生H_2O_2的质量浓度高达27.86 mg/L。     

分体式膜-好氧颗粒污泥反应器的运行及膜污染特性

采用分体式MSBR和人工合成配水,对处理系统在进料高负荷变化条件下的运行特性和膜污染表现特征进行了研究.结果表明,MSBR系统连续运行150 d以上,在进水COD 200~1 200 mg.L-1时,COD、TP、TN和NH4+-N的平均去除率分别为90%、80%、60%~80%和95%.MSBR中可实现污泥完全颗粒化,在70 d时350μm左右的颗粒占90%以上,之后污泥继续长大且平均粒径达394μm.MSBR形成颗粒后,膜系统的清洗周期达65 d,是絮体污泥清洗周期的3倍以上,也大大高于一般活性污泥膜反应器的清洗周期,说明好氧颗粒污泥形成有助于提高MSBR的抗冲击负荷能力及减缓膜污染发生并维持较长时间的稳定运行.     

维管束植物桂花树叶片对大气氮沉降的吸收研究

本文通过测定维管束植物桂花树叶片的氮含量和氮同位素组成,分析其对大气氮沉降的截留吸收机制。为期一年(2009.03～2010.03)的监测数据显示,桂花树叶片氮含量为1.33%～3.09%,平均值为2.18%;叶片δ15 N为+0.54‰～+3.78‰,均值为+2.29‰。桂花树叶片N%、δ15 N的季节性变化趋势,总体呈现春、冬高,夏、秋低的规律,这与已有的贵阳市雨水监测数据一致。对比不同树冠厚度的叶片样品,发现叶片N%随树冠厚度增加而降低,顶部叶片N%表现为最高(2.39±0.4%),说明桂花树的树冠层对大气氮沉降有明显的截留吸收作用。桂花树顶部叶片δ15 N最偏负,而上覆树冠层最厚的下方叶片的δ15 N最偏正,反映了树冠层在吸收大气氮沉降过程中存在选择性吸收,引起同位素分馏,即树冠层越厚,穿冠水δ15 N越偏正,且分馏程度与树冠厚度成正比,导致下方叶片δ15 N最高。     

南京北郊秋冬季相对湿度及气溶胶理化特性对大气能见度的影响

为了解南京北郊秋冬季相对湿度与气溶胶理化特性对大气能见度的影响,利用2012年秋冬季气象要素资料、颗粒物浓度及其主要成分和气溶胶粒子谱分布等观测数据,分析了南京北郊大气能见度与气象要素、颗粒物污染之间的关系.结果表明,南京北郊秋冬季节平均大气能见度仅为4.76 km.颗粒物浓度与能见度存在一定的负相关关系,尤其细粒子对能见度的影响更为显著.随细粒子质量浓度和相对湿度(RH)的增大,低能见度出现的频率呈现上升趋势.能见度从5~10 km衰减到5km时,PM10和PM2.1质量浓度分别增加了7.56%和37.64%;其中SO2-4和NO-3质量浓度均有显著增加.气溶胶粒子数浓度对能见度的影响与相对湿度有关,粒径0.5~2μm的气溶胶数浓度随RH增加增长缓慢,而2~10μm范围内的粒子数浓度随RH增加而减小;结合气溶胶表面积浓度与能见度进行相关性分析,表明0.5~2μm的细粒子及相对湿度是导致南京北郊秋冬季大气能见度下降的主要因素.     

巢湖蓝藻异味成分分析及影响因素研究

采用气相色谱-质谱联用仪对受测水体异味中的挥发性有机物成分进行研究。结合样点的风速、温度等气象条件及异味情况,将最终记录所得数据汇总进行相关性分析并绘制回归曲线。结果表明:(1)二甲基三硫为夏季巢湖蓝藻暴发时的主要异味物质,其次有β-紫罗兰酮、甲硫醇、二甲基二硫及2-甲基异茨醇等物质。(2)较高的温度是水体异味的主要诱因。3个样点(距巢湖1410m、820m、0m处)在低于一定温度(依次分别为31.5、29、26℃)的时候显示无味或者微臭。(3)蓝藻异味和距巢湖距离显著相关,据线性回归计算,当离湖边距离约为2133m时,几乎不会有异味情况的发生。(4)蓝藻异味和无雨天数呈显著正相关,持续无雨天数越久,异味情况越严重。异味程度与空气湿度呈负相关,空气湿度越大,异味情况越轻。异味程度与风速呈正相关,风速越大,异味情况越严重。     

不同出口结构旋流板分离器内流场的数值模拟

基于Fluent软件,采用雷诺应力（RSM）湍流模型对不同出口结构分离器内气相旋流流场进行了数值模拟。模拟结果表明：分离器出口角度Ф变化对流场的影响显著,出口直径H变化对流场的影响甚微;有出口装置分离器内的切向速度均有所增加,最大切向速度向轴心方向移动。