基于SD-CA-GIS的环境累积效应时空分析模型及应用

环境累积效应分析强调环境变化的时空放大作用,突出环境要素之间的时空交互作用,从而对环境分析方法的能力提出了挑战.因此,本文在对传统环境分析方法归纳、分析和总结的基础上,以地理信息系统(GIS)为基础平台,集成系统动力学(SD)和元胞自动机(CA)的优点,建立了能够分析时间累积、空间累积效应的SD-CA-GIS模型.以山西潞安矿区作为研究区域,在分析矿区社会、经济、工程和环境等因子之间时空交互作用的基础上,构建了SD-CA-GlS模型.考虑到矿区土地利用变化的特殊性,从影响矿区土地利用变化的驱动因子出发,预测和模拟了矿区2006-2030年土地利用变化的累积状况.结果发现,由于煤炭资源开采等人类干扰活动的影响,研究区在研究时段内,工矿用地、居民用地和交通用地呈现累积性增加,其它土地利用类型累积性减少.同时,由于不同阶段人类活动干扰的种类和强度变化,使得不同土地利用类型的空间扩展变化存在一定的差异.上述研究表明,该模型能够同时考虑时间累积效应和空间累积效应的动态变化,能为环境累积效应的分析和评价提供有效的帮助.     

A pilot-scale study of cryolite precipitation from high fluoride-containing wastewater in a reaction-separation integrated reactor

Fluoride removal by traditional precipitation generates huge amounts of a water-rich sludge with low quality, which has no commercial or industrial value. The present study evaluated the feasibility of recovering fluoride as low water content cryolite from industrial fluoride-containing wastewater. A novel pilot-scale reaction-separation integrated reactor was designed. The results showed that the seed retention time in the reactor was prolonged to strengthen the induced crystallization process. The particle size of cryolite increased with increasing seed retention time, which decreased the water content. The recovery rate of cryolite was above 75% under an influent fluoride concentration of 3500 mg/L, a reaction temperature of 50℃, and an influent flow of 40 L/hr. The cryolite products that precipitated from the reactor were small in volume, large in particle size, low in water content, high in crystal purity, and recyclable.     

Soil microbial community structure and function responses to successive planting of Eucalyptus

Many studies have shown soil degradation after the conversion of native forests to exotic Eucalyptus plantations. However, few studies have investigated the long-term impacts of short-rotation forestry practices on soil microorganisms. The impacts of Eucalyptus successive rotations on soil microbial communities were evaluated by comparing phospholipid fatty acid （PLFA） abundances, compositions, and enzyme activities of native Pinus massoniana plantations and adjacent 1st, 2nd, 3rd, 4th generation Eucalyptus plantations. The conversion from P. massoniana to Eucalyptus plantations significantly decreased soil microbial community size and enzyme activities, and increased microbial physiological stress. However, the PLFA abundances formed ＂U＂ shaped quadratic functions with Eucalyptus plantation age. Alternatively, physiological stress biomarkers, the ratios of monounsaturated to saturated fatty acid and Gram＋ to Gram- bacteria, formed ＂∩＂ shaped quadratic functions, and the ratio of cy17：0 to 16： 1ω7c decreased with plantation age. The activities of phenol oxidase, peroxidase, and acid phosphatase increased with Eucalyptus plantation age, while the cellobiobydrolase activity formed ＂U＂ shaped quadratic functions. Soil N：P, alkaline hydrolytic nitrogen, soil organic carbon, and understory cover largely explained the variation in PLFA profiles while soil N：P, alkaline hydrolytic nitrogen, and understory cover explained most of the variability in enzyme activity. In conclusion, soil microbial structure and function under Eucalyptus plantations were strongly impacted by plantation age. Most of the changes could be explained by altered soil resource availability and understory cover associated with successive planting of Eucalyptus. Our results highlight the importance of plantation age for assessing the impacts of plantation conversion as well as the importance of reducing disturbance for plantation management.     

潜流人工湿地处理农村生活污水动力学研究

考察潜流人工湿地处理农村生活污水的运行效果,并探寻一级动力学常数的空间变化情况,采用"厌氧调节池+二级串联潜流式人工湿地"工艺处理农村生活污水。结果表明,经过3个月运行后人工湿地对污水中COD、TP、TN和NH3-N的去除率分别达到了79.13%,71.54%,57.26%和60.01%。通过湿地原位检测显示以上各类污染物在生物床内都有较明显的沿程下降趋势,在床体的前半部分污染物的降解较快,后半部分相对缓慢。农村生活污水中污染物去除动力学符合一级动力学模型,一级生物床中COD、TP、TN和NH3-N的去除,Kv均值分别为3.048、2.469、1.625和1.695;二级生物床中Kv均值分别为2.542、1.946、1.383和1.453。生物床Kv呈现出减小的趋势说明生物床前端对各类污染物的降解速率比后端快。生物床间的跌水池的复氧,增加了二级生物床前端的Kv,提高了对污染物的降解速率。     

钢渣湿法捕获CO_2反应机制研究

以炼钢过程中排放的固体废弃物钢渣为碳捕获剂,进行了钢渣湿法捕获烟气CO2工艺的实验研究。通过分析钢渣的组成成份及反应机理,研究液固比、反应温度、反应时间、pH值及反应产物等主要参数对钢渣湿法碳捕获状况的影响。实验证明,通过合理的设计和适当的操作,可使钢渣湿法碳捕获效率达60%以上,具有一定的应用价值。     

过氧化氢与过硫酸钠去除有机污染物的进展

原位化学氧化在去除一些难以生物降解的污染物(如三氯乙烯)方面有着简单、快捷、彻底的优点,文章综述了2种环境友好的氧化剂过氧化氢和过硫酸钠在修复地下水污染的进展。主要从2方面进行文献的追溯跟踪,总结归纳:一方面是过氧化氢和过硫酸钠催化活化产生自由基的机理;另一方面是影响这2种氧化剂去除地下水氯代烃等有机污染的主要因素。最后提出了这2种氧化剂联合氧化的机理研究及应用上存在的问题和展望,为今后的研究工作提供了切入点和参考。     

水中脲类除草剂Chlortoluron氯化产物鉴定、降解途径探究

对不同pH下Chlortoluron氯化后生成的非挥发性中间产物和挥发性产物进行了研究。对Chlortoluron氯化后的非挥发性中间产物的UPLC-ESI-MS鉴定发现了m/z为213、229、263、281、和247的离子,分析表明它们分别是Chlortoluron及其一羟基、一氯羟基、二氯和一氯衍生物。对Chlortoluron氯化后的挥发性产物采用吹扫补集-GC-MS进行分析鉴定发现了三氯甲烷(CF)、二氯硝基甲烷(DCNM)、二氯乙腈(DCAN)、1,1-2-二氯丙酮(1,1-DCP)、三氯硝基甲烷(TCNM)和1,1,1-2-三氯丙酮(1,1,1-TCP)六种消毒副产物。根据本研究中的实验结果分析和推测,在Chlortoluron的氯化过程中,苯环上和脲基链上都经历了羟基化、氧化和取代反应,接着苯环被打破,随后生成了更为有害的副产物,基于此,本文推断了Chlortoluron的氯化降解途径。     

厌氧氨氧化工艺脱氮及其污泥形态的研究

为研究厌氧氨氧化工艺对高浓度含氮废水的脱氮性能,在以聚乙烯海绵作为填料的上流式厌氧固定床反应器中利用人工配置高浓度含氮废水进行了实验研究.实验中通过添加充足无机碳源,实现了厌氧氨氧化反应器在总氮浓度900～1 210 mg/L长期稳定的运行,脱氮效率在80％以上,最高氮负荷为5.9 kg/m3·d.结果表明:充足的无机碳源在一定程度上可有效地降低高浓度亚硝氮对厌氧氨氧化菌的抑制作用.通过对污泥性状的研究,明确寻找出污泥上浮的原因所在.通过Stover-Kincannon模型确定系统动力学参数KB和Umax分别为30.2 g/L·d和2L2g/L·d,这将有助于对该厌氧氨氧化系统各控制条件的有效调节和准确设定,也为日后应用于实际工程中提供重要的理论依据.     

生物过滤塔净化甲醛废气的动力学研究

选用榛子壳作为反应器的填料,利用沈阳北部污水处理厂的活性污泥对填料进行挂膜,由低到高通入甲醛气体进行驯化。在系统稳定后进行了生物过滤塔净化甲醛气体的实验研究,并建立了生物过滤塔降解甲醛气体的动力学模型。结果表明,入口气体浓度在低于25mg/m3时,甲醛废气的净化效率可保持在97％以上,超过此浓度值时,效率明显下降。随着进口气体流量的增加,净化率逐渐下降,由入口流量为0．2m3／h时的97．25％下降到入口流量为0．8m弧时的57．2％。根据现有动力学模型及本实验得出数据所建立的生物过滤塔净化甲醛气体的动力学模型,可以较好地模拟系统处理甲醛废气的实验结果,验证了模型的正确性。     

六种有机物在亚/超临界水中氧化的反应动力学研究

为了给超临界水氧化设备工业化应用提供指导思路,本文设计制作了一套连续化的超临界水氧化仿工业化装置(压力为24MPa,H2O2过氧量倍数为3倍),选取甲基红、靛红、苯磺酸、对氨基苯磺酸、对二甲氨基苯甲醛、2,4-二硝基苯肼6种芳香烃化合物进行了从亚临界过渡到超临界状态下的水氧化试验,并以总有机碳(TOC)为表征研究了6种化合物的去除效果,以幂指数方程描述了6种化合物从亚临界到超临界的反应动力学参数。结果表明:6种有机物在亚临界至超临界点时间段内,反应物TOC的浓度随时间的变化呈现良好的线性下降趋势,且在亚临界状态下,足够的反应停留时间就能取得较好的TOC去除效果,而在超临界状态下,反应过程十分迅速,在较短的反应时间内也会取得较好的TOC去除效果,但随着反应时间的增加,在几分钟之内,TOC的去除率随时间的变化还是较为明显;6种有机物的反应活化能介于26.2～54.341kJ/mol之间,表明不同结构化合物SCWO反应的温度升高效应不同。