钒掺杂磁铁矿对亚甲基蓝的吸附性能研究

采用共沉淀硝酸盐氧化法合成了不同掺杂量的钒掺杂磁铁矿(Fe3-xVxO4, x<0.4),并运用化学分析、X射线衍射(XRD)、BET比表面积测试、傅立叶变换红外光谱(FTIR)以及N2和空气气氛下的热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等手段对合成的Fe3-xVxO4进行了结构表征. 结果显示,合成的Fe3-xVxO4为立方晶系尖晶石结构,钒离子主要类质同像替换八面体位上的Fe3+. 合成的Fe3-xVxO4是纳米级的磁性材料,晶粒尺寸为28～35 nm. 钒掺杂作用增加了磁铁矿的表面羟基量. 吸附实验结果表明,在中性pH下,Fe3-xVxO4对亚甲基蓝的饱和吸附量随钒掺杂量的增加明显增大,其吸附等温线符合Langmuir方程. Fe3-xVxO4对亚甲基蓝的吸附反应主要在前25 min内完成,动力学曲线符合准二级动力学方程. 此外,提高溶液的pH有利于Fe3-xVxO4对亚甲基蓝的吸附.     

羟基磷灰石对Cd污染土壤中马铃薯生长及品质的影响

通过温室盆栽实验研究了施用羟基磷灰石改良Cd污染土壤对马铃薯生长及品质的影响.实验设置了3个Cd污染水平(0、5、10 mg.kg-1)、6个羟基磷灰石施用量(0、4、8、10、16、30 g.kg-1)和2个马铃薯品种(中薯3号、大西洋).结果表明,土壤Cd污染导致马铃薯单株产量下降(5 mg.kg-1的Cd污染土壤中降低24%～31%,10 mg.kg-1的Cd污染土壤中降低41%～45%),但是施用羟基磷灰石可以提高单株产量.相对于不施用羟基磷灰石,5 mg.kg-1的Cd污染土壤中施用10 g.kg-1的羟基磷灰石可以增产17%～39%,10 mg.kg-1的Cd污染土壤中施用30 g.kg-1的羟基磷灰石可以增产45%～58%.由于羟基磷灰石改善了Cd污染土壤环境,因此马铃薯器官中叶绿素含量和SOD活性明显上升,而MDA含量明显下降.施用羟基磷灰石也提高了马铃薯品质,马铃薯块茎中维生素C含量、淀粉含量以及蛋白质含量也明显提高.随着羟基磷灰石施用量由0 g.kg-1增加到30 g.kg-1,在5 mg.kg-1的Cd污染土壤中,马铃薯块茎Cd含量由0.87～0.95 mg.kg-1下降到0.13～0.21 mg.kg-1,降幅为78%～85%;在10 mg.kg-1的Cd污染土壤中,块茎Cd含量由1.86～1.93 mg.kg-1下降到0.52～0.65 mg.kg-1,降幅为66%～72%.实验表明,羟基磷灰石缓解土壤Cd毒性的主要机制是提高土壤pH值,降低土壤中有效态Cd含量,羟基磷灰石中的Ca阻碍土壤Cd向马铃薯迁移.但是羟基磷灰石对土壤Cd毒性的缓解效应是有限性的,过量施用可能对马铃薯生长和品质产生胁迫作用.在Cd污染土壤中施用适量的羟基磷灰石后中薯3号生长状况和品质好于大西洋,说明不同马铃薯品种对种植环境的改善有不同的响应.     

藻源性黑水团环境效应:对水-沉积物界面处Fe、Mn、S循环影响

通过室内静态实验培养装置模拟了蓝藻细胞大量聚集、沉降死亡后对水-沉积物界面处Fe、Mn、S循环的驱动作用.结果表明,藻细胞沉降到沉积物表面50min内,溶解氧就消耗殆尽,形成厌氧、强还原环境,使得界面处大量的铁锰氧化物和硫化物发生厌氧还原.实验进行到第4d沉积物-水界面处Fe2+、Mn2+含量达到峰值,含量分别为4.40mg/L、2.35mg/L;实验结束时Fe2+含量表现下降,浓度仅为3.37mg/L;Mn2+急剧降低,浓度为0.97mg/L.而S2-含量变化则表现为第2d达到最高,含量为0.63mg/L;此后浓度一直降低,实验结束后浓度为0.12mg/L.在实验结束后测定的0～1cm处沉积物的ORP值为-150mV,表明沉积物处于强还原状态.藻体死亡引起的黑水团现象,在驱动沉积物中Fe、Mn、S发生强烈的生物地球化学过程的同时,也将对水体生态环境产生极大的影响.     

优化模型在污泥处理厂选址中的应用

在我国大中城市,污水处理厂的不断兴建使污泥处理问题应运而生。采用混合整数优化模型可以解决污泥处理厂的科学选址问题,达到科学布点、合理运输、节省投资费用的目的。在传统厂群规划模型的基础上将目标规划、周密的约束条件等融于其中,并采用对于线形规划和非线性规划问题适用的LINGO软件进行求解。根据东莞市拟建的36个污水处理厂污泥产生预测情况,对污泥处理厂的设置进行了分析预测,详细对比了建一个、两个、三个污泥处理厂的运输费用、投资费用、运行费用等,最终确定兴建两个规模均为800t/d的处理厂,其位置分别位于东莞市厚街镇和常平镇,为厂址选择和规模提供了科学依据和保障。     

从废水中回收沼气能及氢能与电能

厌氧发酵制沼气、厌氧发酵制氢和微生物燃料电池技术是利用微生物在废水处理的同时回收能源的三种主要方式。文章结合相关研究现状,介绍了这三种技术的基本原理及其在废水处理领域的发展状况和展望,并对三种生物能源进行了比较。     

珠三角地区近20年城镇化与景观生态安全耦合协调分析

针对城镇化进程加快导致的珠三角地区生态景观胁迫程度日趋严峻,亟需加强区域生态保护的现状,构建新型城镇化与景观生态安全的耦合协调模型,定量测度2000—2020年珠三角地区城镇空间扩展与景观生态安全耦合协调时空格局以及发展状态,运用多元回归分析和灰色预测模型揭示其驱动机理,并预测2040年城镇空间扩展和景观生态安全耦合的发展趋势。结果表明：珠三角地区9市城镇化与景观生态安全的耦合协调度在20年间呈现缓慢波动上升的趋势,耦合协调度由2000年的0.305~0.436升至2020年的0.385~0.545,现处于拮抗耦合阶段,未来20年将继续向着协调同步、有序发展的方向前进。珠三角地区经济发展不平衡,城镇开发建设和生态环境保护难以同步发展,景观生态状况不乐观,生态环境滞后型的地市逐渐增多,尚未全面形成良好的协调发展状态。对外开放程度、经济发展水平、科技投入水平等因素对耦合协调度的影响较为显著（P<0.05）,今后对于区域可持续发展需要加强耦合协调的机理研究,持续关注城镇空间拓展与景观生态安全的协调发展趋势及特征。

     

垂直流人工湿地系统基质优化级配研究

选取生物陶粒、无烟煤、沸石、钢渣和蛭石为基质,按不同的级配方式填充成基质柱,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验.研究表明,粒径分层级配基质对COD的去除率均高于单一粒径基质,其中分层生物陶粒对COD的平均去除率高达72.91%.分层沸石对总氮的净化能力较单一粒径基质有所提高,平均去除率高达91.23%.填充了生物陶粒、沸石和无烟煤的模拟柱对有机物和氮的净化效果和单一基质没有显著性差异(p0.05).填充钢渣和无烟煤的模拟柱出水pH值均在正常范围内,但是除从上到下依次填充无烟煤、蛭石和钢渣的基质柱外,其它填充钢渣和无烟煤的模拟柱对磷素的净化能力都低于单一基质.种植植物对净化效果没有明显影响.在垂直流人工湿地中,针对水质特点选择高效的级配基质,如分层生物陶粒、分层沸石、分层无烟煤以及生物陶粒、沸石和无烟煤组合,在高水力负荷条件下可获得更好的处理效果.     

上海市电子废弃物产生量预测与回收网络建立

以上海市为例,利用无容量限制的设施选址模型(UFCLP模型)建立了上海市电子废弃物(WEEE)回收网络,同时,为获得模型求解所需数据,根据1991～2012年的销售量对上海市2010～2017年彩电、冰箱、洗衣机、空调和电脑的废弃量进行了预测.结果表明,5种电子产品的总废弃量会从2010年的269.49×104台增至2017年的635.75×104台.最后,依据区域GDP、人口密度和区域面积等多因素对电子废弃物空间分布量进行了预测,并以此为基础选取了214个回收站候选点,使用SITATION软件对UFCLP模型进行求解,最终确定10个点作为拟建回收点,可实现未来上海市约76%的电子废弃物回收.该网络的建立对长三角地区和全国大中型城市电子废弃物回收都具有良好的示范作用.     

黑箱加速大气暴露试验热强化效应和相关性研究

利用温湿度测量仪监测黑箱内的温湿度变化,分析黑箱自然加速试验装置的热强化效应。以3种不同配方的丙烯酸涂料为试验对象,在江津地区高温高湿环境下开展了黑箱加速大气暴露试验和朝南45°角大气暴露试验,从模拟性和加速性2个方面研究了2种试验方法的相关性。分析结果表明,黑箱加速大气暴露试验方法与朝南45°角大气暴露试验方法之间的相关性相当高。     

营养盐因子对海膜N、P吸收的影响

分别设置了6个N、P浓度梯度,研究海膜对单因子营养盐的吸收作用;采用均匀设计方法,研究N、P营养盐浓度及其交互作用对海膜N、P吸收的影响。试验结果表明:在适宜的范围内,海膜对N、P营养盐的吸收均随着营养盐浓度的升高而增加;NO×NH交互作用影响海膜对TN、NO3-N、NH4-N的吸收;NO×P交互作用影响海膜对NO3-N的吸收;NH×P影响海膜对NH4-N和PO4-P的吸收。