光催化和吸收组合工艺净化丙酮气体的研究

为了获得"光催化"与"吸收"联合净化VOCs气体的最佳组合工艺,首先以泡沫陶瓷为载体,羧甲基纤维素钠为黏结剂,采用浸渍-黏结法制得TiO2/泡沫陶瓷光催化材料,然后在自制的VOCs气体净化系统中,选择水溶性的丙酮气体为代表性VOCs气体,以水为吸收剂,考察了"光催化"与"吸收"不同组合工艺对丙酮气体的净化性能,并借助GC/MS和LC/MS手段对尾气和吸收液中的产物相进行分析测定。结果表明,纳米TiO2在泡沫陶瓷上的平均负载率为3.5%,且主要集中负载于陶瓷孔隙附近。不同组合工艺对丙酮气体的净化效率由高到低依次为"光催化+吸收""吸收+光催化""吸收""光催化",其中在"光催化+吸收"最佳工艺条件(液气比为5 L/m3、停留时间为6 s、光照强度为60W)下,丙酮气体的最高去除率达93.7%以上。气相和液相产物分析结果表明,丙酮气体经"光催化"处理后会产生O3和CH3COOH中间产物,但CH3COOH的产生量很少,在以"光催化"为末端工序的尾气中难以测出,而在以"吸收"为末端工序的循环吸收液中反而能检出。在此基础上,给出了"光催化+吸收"净化工艺的反应机理方程。研究得出,"光催化+吸收"工艺组合不仅可实现丙酮气体的高效净化,而且可避免"光催化"末端工序带来的O3和CH3COOH二次污染问题。     

人为干扰条件下白洋淀底栖动物群落变化及其主要环境影响因子分析

底栖动物对维持和稳定湖泊生态系统结构与功能具有重要作用.为了探明长期强人为干扰条件下底栖动物群落结构特征及其主要环境影响因子,本研究分别于2009年和2018年的4月和8月采集和分析了白洋淀8个区水体、沉积物和底栖动物样品.根据人为干扰程度的不同,将白洋淀分为重度干扰区（HD）、中度干扰区（MD）和轻度干扰区（LD）,同时分析了3类生境的理化参数和底栖动物群落结构与多样性指数.研究结果表明：1就水体和沉积物理化参数而言,总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺）、硝酸盐（NO₃^-）、磷酸盐（PO₄^3-）和沉积物总氮（TNs）、总磷（TPs）等理化参数在重度干扰区呈最高值;2就底栖动物群落组成而言,在重度干扰区底栖动物群落物种丰度、生物量、密度均最低,且优势种大多以水生昆虫为主;3就底栖动物群落多样性指数而言,2009年,白洋淀底栖动物群落Margalef丰富度指数D值（0.84）和Shannon-Wiener多样性指数H''值（1.13）均在中度干扰区最高,而Pielou均匀度指数J值（0.53）在轻度干扰区最高,这些指数均与沉积物总氮（TNs）呈显著负相关;2018年,D值（2.02）和H''值（2.21）在轻度干扰区中最高,而J值（0.84）在重度干扰区中最高,D值和H''值与水深（Water depth,WD）呈正相关关系,而与硝酸盐（NO₃^-）和总磷（TP）等呈负相关关系;4RDA分析结果表明,白洋淀底栖动物群落组成的主要环境影响因子在2009年为WD和pH,而在2018年为沉积物中总磷（TPs）.2009-2018年,白洋淀底栖动物群落（主要影响因子从WD和pH变为沉积物总磷）和多样性指数（主要影响因子从TNs变为WD、TN、TP、NO₃^-、TNs等）的主要环境影响因子发生了显著变化.因此,针对主要环境影响因子的时间变化,在不同时期底栖动物群落的恢复需采取不同措施,本研究结果可为白洋淀生态修复提供理论和数据基础.     

微气泡曝气生物膜反应器处理低C/N比废水脱氮过程

微气泡曝气生物膜反应器是微气泡曝气技术与好氧生物处理相结合的新型处理工艺.本研究采用微气泡曝气生物膜反应器在低气水比下处理低C/N比废水,考察了生物脱氮过程和性能,并分析了脱氮功能菌群变化.结果表明,通过低气水比(小于1∶2)控制DO浓度并降低进水C/N比,可以实现生物脱氮过程从同步硝化-反硝化向同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程转变,并可获得较高的低C/N比废水生物脱氮性能. DO浓度低于1. 0 mg·L-1、进水C/N比为1∶2. 8时,SNAD过程成为生物脱氮的主要途径,TN平均去除率可达到76. 3%,TN平均去除负荷为1. 42 kg·(m3·d)-1,厌氧氨氧化过程对TN去除的贡献率为86. 0%.随着进水C/N比降低,生物膜中亚硝化菌群和厌氧氨氧化菌群的相对丰度逐渐增加,而硝化菌群和反硝化菌群的相对丰度逐渐降低.生物脱氮功能菌群变化与脱氮过程转变为SNAD过程相一致.     

2-乙基蒽醌修饰石墨毡催化电极电化学降解土霉素废水二级出水

采用自制的2-乙基蒽醌修饰石墨毡阴极,通过SEM、X射线衍射、循环伏安扫描曲线(CV)等方法对其微观形态和催化活性进行表征,并进行电化学降解土霉素废水二级出水实验研究。结果表明,2-乙基蒽醌修饰石墨毡阴极是良好的空气扩散电极,2-乙基蒽醌晶体的存在使石墨毡具有更高的电催化活性;当以钛涂钌铱DSA电极为阳极、2-乙基蒽醌修饰石墨毡为阴极,在电流密度0.06 A/cm2、极板间距4 cm、电解质浓度0.2 mol/L和不调节废水初始pH的条件下,电解60 min,土霉素废水二级出水COD可由258.7~269.2 mg/L降低至105.0~118.6 mg/L,出水水质满足《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008)要求,COD降解动力学符合一级动力学方程。     

光合细菌处理维生素B12废水影响因素的试验研究

利用正交试验设计研究pH值、光照时间和温度等生长因子对光合细菌处理维生素B12废水效果的影响,结果表明,当pH为7.0、昼夜自然光照、温度为30℃时,净化效果最佳,并对不同溶解氧条件下的废水处理效果进行了对比试验。     

六溴环十二烷对映体对玉米的生理和基因损伤研究

采用高效液相色谱法对α-六溴环十二烷(α-HBCD)对映体进行手性拆分,制备获得(+)-和(-)-对映体.以玉米为受试植物,利用水培实验方法,采用不同浓度梯度的(+)α-HBCD、(-)α-HBCD及(rac)α-HBCD溶液对发芽后的玉米幼苗进行暴露,开展α-HBCD对映体对植物生理和基因损伤作用研究.结果表明,不同α-HBCD对映体暴露后玉米根部形态发育异常,(+)α-HBCD处理的玉米根须明显稀疏;植物根部组织、地上部的生物量和长度的相对抑制率与暴露浓度线性相关,其中,(+)α-HBCD对玉米生长的抑制最强;玉米地上部叶绿素含量随α-HBCD暴露浓度的增加而显著降低,且降低量顺序为(+)α-HBCD(rac)α-HBCD(-)α-HBCD;低浓度的(+)α-HBCD显著诱导了玉米根部组织和地上部超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,高浓度时则表现为显著的抑制作用,其中,SOD对α-HBCD胁迫反应更为敏感;组蛋白H2AX的磷酸化(γ-H2AX)水平呈现出不同的变化趋势,其中,(+)α-HBCD诱导γ-H2AX焦点数量增加最为显著.综上,α-HBCD对映体对玉米生理和基因水平均产生了选择性损伤作用,(+)α-HBCD的损伤作用强于(-)和(rac)α-HBCD.本研究可为综合评价手性HBCD的环境行为和生态风险提供重要信息.     

1995-2004年河北省生态足迹分析与生态恢复措施

生态足迹从具体的生物物理量角度研究自然资本消费的空间,为核算地区自然资本利用状况提供简明框架,进而可判断区域可持续发展状态。河北省正大力实施可持续发展战略,但在绿色战略问题上还面临一些难题。文章利用生态足迹模型,对河北省1995—2004年的生态足迹进行了时间序列的测度以及可持续发展的定量测算,根据计算结果进行分析提出相应对策。结果表明,10年间河北省的人均生态足迹增长率达47.9%,赤字增长率达58.5%,人类负荷超过其生态容量,生态承载力严重不能满足生态足迹的需求,区域的经济社会发展处于一种不可持续的发展状。从而加深了对河北省可持续发展状况的认识,对生态建设决策提供科学依据,并提出河北省生态恢复的措施。     

白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌垂向分布特征及群落构建

为了探究白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌群落垂向分布特征、关键物种和群落构建过程,结合好氧反硝化功能基因（napA）高通量测序技术,进行了微生物多样性分析、物种差异分析、关键物种识别和群落构建过程研究.结果表明,该时期白洋淀沉积物高通量测序得到13 845个OTUs,共分为10个门类,其中第一大门类为变形菌门,达到29.03%～94.46%,从表层到底层呈下降趋势;占比前二的纲为β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria;占比前三的属为Cupriavidus、Aeromonas和Thauera.微生物α多样性显示垂向分组间表层沉积物Chao1指数最大为3 327.67±621.28,明显高于底层（2 193.96±455.57）;中层沉积物Simpson指数最大为0.97±0.013,明显高于表层（0.94±0.029）.主成分分析和Venn图显示表层和底层间差异性最显著,Adonis分析表明垂向间存在极其显著差异（P<0.001）;随机森林分析和网络分析的关键物种有交叉相同的物种（Bordetella）,但差异贡献程度最高的物种不同,分别为Ferrimona...     

臭氧微气泡处理酸性大红3R废水特性研究

微气泡技术与臭氧废水处理相结合,有助于促进臭氧气液传质、改善臭氧氧化效果并提高臭氧利用率.本研究采用臭氧微气泡氧化处理酸性大红3R废水,考察了臭氧微气泡的气液传质特性以及对酸性大红3R氧化降解特性,并与臭氧传统气泡进行比较.结果表明,微气泡能够强化臭氧气液传质,相同条件下其臭氧传质系数为传统气泡的3.6倍;同时微气泡系统的臭氧分解系数为传统气泡系统的6.2倍,有利于·OH产生.臭氧微气泡可显著提高酸性大红3R氧化降解速率和矿化效率,其TOC去除率可达78.0%,约为传统气泡的2倍.臭氧微气泡处理酸性大红3R过程中的臭氧利用率显著高于传统气泡:微气泡系统平均臭氧利用率为97.8%;传统气泡系统平均臭氧利用率为69.3%.臭氧微气泡通过促进·OH产生提高臭氧氧化能力,其对降解中间产物的氧化速率更快,其中对小分子有机酸的矿化能力约为传统气泡的1.6倍.     

温度对现场荧光法测定水体中叶绿素a的影响

基于高温条件下叶绿素a易降解的性质,分别以纯品叶绿素a和活体藻为实验对象探讨了温度对荧光法测定叶绿素a的影响程度及影响机理。结果显示,温度升高会提高叶绿素a的降解率,在一定温度范围内叶绿素a的相对荧光强度与温度呈良好的负线性相关;首次计算导出了叶绿素a、斜生栅藻、蛋白核小球藻及铜绿微囊藻的温度系数分别为0.30%、1.09%、1.17%及1.14%;此外,验证了在现场测定中当环境温度为15~35℃时温度对水体叶绿素现场检测仪的影响甚微,测定结果在可接受范围内。