深圳市大气颗粒物分粒径有效密度及影响因素

为探究深圳市大气颗粒物分粒径有效密度变化特征及其影响因素,本文将离心颗粒物质量分析仪(CPMA)与差分电迁移粒径分析仪(DMA)联用,通过粒径筛分测定了2020年9月~2021年2月粒径范围为50~500nm的深圳市大气颗粒物分粒径有效密度.结果表明:深圳市大气颗粒物的中值有效密度范围在1.29~1.53g/cm³,颗粒物有效密度均随颗粒物粒径增加而增大,秋季有效密度略低于冬季.清洁时期,有效密度较低且观察到双峰分布,低密度颗粒物中值有效密度在0.70~0.80g/cm³范围内,表明存在新鲜排放的黑碳颗粒物,高密度颗粒物中值有效密度在1.3~1.5g/cm³范围内,介于二次无机颗粒物和有机物的材料密度之间,推测为二者混合状态.污染时期,不同粒径有效密度值增加且呈现单峰分布,表明颗粒物呈现内混态.在新粒子生成事件中,气态硝酸凝结可能是大气颗粒物后续粒径增长和有效密度增加的主要原因.     

深圳市冬季夜间大气中N2O5污染特征

于2022年1月2~17日在深圳进行了为期15d的观测,基于化学电离飞行时间质谱仪器（ToF-CIMS）对气态N₂O₅和HNO₃进行了现场测量.冬季N₂O₅的夜间平均浓度为（174.3±262.0）×10^-12,最高可达到4535.1×10^-12.较高的N₂O₅反应活性表明夜间化学活动活跃,τ（N₂O₅）^-1平均值在8.3×10^-2s^-1,通过N₂O₅非均相水解反应形成的硝酸盐潜力大.通过对NO、NO₂、O₃和pNO₃^-的同步测量,量化表征了深圳市冬季夜间活性氮的化学行为;此外,通过奇数氧的收支分析发现,夜间HNO₃和pNO₃^-占据了O_x的主要成分且当（HNO₃+ pNO₃^-）系数为1.5时收支闭合,这表明N₂O₅的非均相水解是冬季夜间O_x去除的关键机制.     

上层曝气式生物反应器填埋工艺特性的研究

通过实验室模拟填埋柱,将厌氧生物反应器与上层曝气式生物反应器进行对比研究,以探究好氧预处理-厌氧运行方式下生物反应器内固体垃圾、渗滤液性质以及填埋气回收率的变化特征.结果表明,厌氧生物反应器A1受酸抑制影响,实验过程中几乎无甲烷气体产生,垃圾层沉降高度5.4 cm,且主要归结于垃圾自身重力下的压实作用,渗滤液COD、VFA浓度高达70 000 mg·L-1和30000 mg·L-1,尚未出现降低趋势.好氧预处理则有效缓解了填埋柱内酸抑制现象,垃圾降解速度明显加快,产甲烷环境于曝气60 d内建立.至反应器运行结束,垃圾层沉降高度11.5 cm,渗滤液COD、VFA浓度分别降低至14000mg·L-1和8900 mg·L-1,甲烷累积产量61976 mL,回收利用率高达95%以上.然而,上层曝气式生物反应器操作模式相对比较复杂,其反应器运行效果还受到回灌操作和曝气条件等多方面因素的影响和制约.因此,需调节渗滤液回灌操作与曝气条件以实现反应器的高效运行.     

三江平原典型沼泽湿地养分累积与沉积特征

研究了三江平原两类典型沼泽湿地(毛果苔草沼泽和芦苇沼泽)沉积物剖面有机碳、全氮、全磷和全硫的垂直分布规律,初步分析了三江平原湿地的沉积速率与沉积通量.结果表明,土壤有机碳、全氮、全磷和全硫在垂直方向上具有明显的分层和富聚现象,自上而下,有机碳的含量逐渐降低;全氮含量呈先增加后减少的分布趋势;毛果苔草沼泽全磷含量呈先减少后增加的"V"型分布,芦苇沼泽全磷含量逐渐降低;全硫的分布和有机碳的分布规律一致.相关性分析表明,全氮、全磷和全硫与有机碳之间呈极显著的正相关关系(P<0.01);有机碳与容重之间呈极显著的负相关关系(P<0.01).植被类型是影响沼泽湿地土壤有机碳、全氮、全磷和全硫的空间分布的主要因素之一.应用137Cs、210Pb测定沉积年代,并结合恒定放射性通量(CRS)模式推算年龄的结果表明,三江平原湿地平均沉积速率为0.33 cm·a-1,沉积通量为0.03～0.48 g·(cm2·a)-1,平均为0.29 g·(cm2·a)-1.     

基于GIS和L-THIA模型的深圳市观澜河流域非点源污染负荷变化分析

为探明深圳市观澜河流域在快速城市化过程中伴随土地利用变化的非点源污染负荷变化,基于GIS平台,运用L-THIA模型,通过校正其内设参数,模拟流域1996～2008年非点源污染负荷的空间分布及其变化.结果表明,1996～2008年的城市化过程中,TN、TP、COD这3种污染物的负荷总量都有大幅度的增长,其中TP变化最大,在13 a中增加了62.78%,TN和COD分别增加了59.73%和55.40%,TN、TP和COD等污染物高值区面积的空间分布变化在大趋势上基本一致,都是沿河道和主要交通干线向外围逐步扩张,最后连接成片;而SS的负荷总量却下降了7.59%.建设用地的扩张是非点源污染负荷及空间分布变化的主要因素,SS负荷输出最大的用地类型是水土流失严重的开发用地.以非点源污染负荷空间分布为依据,结合不同土地利用方式,可将观澜河分为4类非点源污染防治区,该结果可为流域非点源污染控制提供科学参考.     

布吉河丰水期总细菌和氨氧化细菌的定性和定量研究

河流中微生物的数量和群落结构能在一定程度上反映水环境状况.氨氧化细菌驱动的硝化作用是氮素转化的主要机制,为了解氮素污染河流中氨氧化细菌的群落组成及数量,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和Real-time PCR技术分析了布吉河丰水期不同断面水样中总细菌和氨氧化细菌的群落结构以及数量变化.结果表明,水样中总细菌(16S rRNA)和氨氧化细菌(16S rRNA)数量变化范围分别为4.73×1010～3.90×1011copies.L-1和5.44×106～5.96×108copies.L-1.冗余度分析表明影响微生物数量和群落结构的水环境因子不同:对于总细菌,与其数量显著相关的环境因子是硝氮(P<0.05),与其群落结构显著相关的环境因子是氮素(三氮)和金属(Mn和Zn)(P<0.05);对于氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB),与其数量显著相关的是氨氮和Zn(P<0.05),与其群落组成显著相关的是氨氮、Mn和Zn(P<0.05).测序结果表明在布吉河水样中微生物属于变形菌门(Proteobacterium)的Epsilon-Proteobacteria、Gamma-Proteobacteria、Beta-Proteobacteria和Delta-Proteobacteria这4个纲,氨氧化细菌与Nitrosomonas sp.和Nitrosospira sp.属的细菌相似度较高,且Nitrosospira sp.为优势菌属.由于污染影响,布吉河上游和下游微生物群落结构明显不同.     

稻田气溶胶NH3和气体NOx排放在线测定研究

气溶胶NH3和气体NOx是大气颗粒物和降水的主要成分,是形成气溶胶的关键物种.田间集约化氮肥施用是气溶胶NH3和气体NOx的一个重要来源,目前该领域的研究鲜有报道.2010年5月～2010年10月,在线监测了稻田施用尿素后气溶胶NH3和气体NOx的排放情况.监测系统的时间分辨率设置为1 h.在4次稻田施肥试验中,施肥后对气溶胶NH3排放和相应的气象因子连续采样20 d.在第4次施肥试验中,施肥后连续采样47 d,进而研究气体NOx的排放规律及其与气象因子的关系.结果表明,气溶胶NH3的排放因子分别为2.6%、5.5%、4.0%和1.6%,相应的排放通量分别为3.97、2.08、1.52和1.22 kg·hm-2.温度(空气温度和土壤温度)是影响稻田施肥气溶胶NH3排放的主要因子,而空气湿度和土壤水分对其排放的影响却不明确.通过分析监测数据可知,稻田施肥后NO2-N排放量与NO-N排放量的比值为9/4,气体NOx的排放因子和排放通量分别为0.14%和0.30 kg·hm-2.气象因子与气体NOx排放通量的关系也进行了初步探讨.     

深圳茅洲河表层沉积物卤代多环芳烃污染研究

利用GC-MS方法分析了卤代多环芳烃(halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons,HPAHs)在深圳茅洲河流域表层沉积物中的含量水平以及空间分布特征.所关注的3种氯代多环芳烃(chlorinated polycyclic aromatic hydrocarbons,ClPAHs)和6种溴代多环芳烃(brominated polycyclic aromatic hydrocarbons,BrPAHs)的含量范围分别是3.00～301 ng.g-1和7.52～285ng.g-1.表层沉积物中HPAHs的主要污染来源包括垃圾焚烧、化石燃料的燃烧、汽车尾气以及农作物秸秆焚烧,它们所占的比例分别是40%、20.5%、11.9%和11.7%.此外,表层沉积物中ClPAHs和BrPAHs的毒性当量(toxic equivalency quotients,TEQs)范围分别是7.95～38.1 pg.g-1和38.1～105 pg.g-1.研究发现,HPAHs的含量与采样点周边土地利用类型有关.随着工业用地密度的增大,表层沉积物中HPAHs的含量呈现出一个先增后减的趋势;而表层沉积物中HPAHs的含量与农业用地密度呈反比关系.     

生物流化床处理生活污水的动力学研究

本研究采用颗粒活性炭（Granule Activated Carbon,GAC）为填料,考察了生物流化床（Biological fluidized Bed,BFB）处理生活污水的动力学.研究结果表明,GAC-BFB内生物膜的表现产率YoA为2.3057gVSS/gCOD,微生物细胞衰减常数Kd为0.3056d-1;基质降解动力学中米氏常数Ks为0.2182mg/L,反应速率常数K为13.09 mg/（l·h）.GAC-BFB的微生物生长动力学拟合方程为1/θc=2.3057q-0.3056,R2=0.9549; GAC-BFB的基质降解动力学拟合方程为1/U =0.2182＊1/S ＋0.0764,R2 =0.9972,该微生物生长动力学拟合方程及基质降解动力学拟合方程能较好的反映GAC-BFB系统的出水水质状况,本研究所获得的动力学关系和动力学参数可作为GAC-BFB系统的设计依据.     

基于热力学模型的微藻固定化材料优选研究

对6种固定微藻的载体材料进行优选研究。运用热力学模型,通过测量微藻与载体的接触角并计算微藻与载体间的吸附自由能,对微藻在载体表面的吸附作用进行分析。结果表明:小球藻和栅藻表面均具有亲水特性,小球藻具有更大的表面能;6种材料疏水性能由强到弱依次为不锈钢聚丙烯尼龙聚碳酸酯有机玻璃钛,表面自由能由小到大顺序为不锈钢聚丙烯尼龙钛有机玻璃聚碳酸酯。通过计算得到的微藻与载体间吸附自由能均为负值,表明吸附作用可以发生;微藻和疏水性较强表面能较小的材料间吸附自由能更大,吸附作用更强。随后进行的吸附实验结果与模型预测一致,即疏水材料表面的微藻吸附密度更大。这表明用热力学方法预测微藻与载体间相互作用具有重要意义。