北京10个常绿树种颗粒物吸附能力研究

大气中颗粒物PM(particulate matter)不仅造成环境污染,还对人体造成严重的危害.城市绿色植物作为大气过滤器,能够有效地提高城市空气质量,保护人体健康.因此了解不同树种对空气颗粒物的吸附滞纳作用是必要的.以北京植物园10种常绿植被为研究对象,应用空气气溶胶再发生器(QRJZFSQ-I)测定了北京市常见6种乔木和4种灌木叶片对空气总悬浮颗粒物(TSP)、PM10、PM2.5和PM1.0的吸附能力.结果表明:1不同树种叶片表面附着颗粒物的能力差异明显,最高的是雪松(Cedrus deodara)和油松(Pinus tabuliformis),吸附量分别是(18.95±0.71)μg·cm-2和(14.61±0.78)μg·cm-2,冷杉(Abies fabri)最小,为(8.02±0.4)μg·cm-2;2不同树种叶片单位面积对不同颗粒物的附着能力也存在差异,附着PM10能力最强的是油松和雪松,附着PM2.5能力最强的是雪松、铺地柏(Juniperus procumbens)、龙柏(Juniperus chinensis cv.kaizuka)和油松,附着PM1.0能力最强的是雪松、铺地柏、冷杉和油松;3不同月份叶片上附着的各粒级颗粒物(PM10、PM2.5)占TSP的比例不同.其中PM10在4~6月之间主要表现两种变化趋势,一是先上升后下降,主要为灌木树种;二是逐渐上升,主要的树种是乔木树种.而PM2.5则没有这种明显的变化趋势.     

基于微滤技术供水厂的臭氧预氧化前置工艺中臭氧投加量的优化

通过臭氧预氧化降解水体中溶解性有机物(DOM)对DOM的氧化效果以及微滤(MF)膜污染的缓和效应进行了研究,并分析了臭氧氧化过程中光谱参数变化的规律,进而提出一种通过多目标优化模型确定最佳臭氧投加量的方法。结果表明,臭氧预氧化技术能够将中等分子质量的芳香类DOM转化为低分子质量的有机化合物,对应的UV₂₅₄去除率最高可达90.34%,从而显著改变了MF进水的光谱特性。此外,臭氧预氧化还显著缓解了DOM造成的膜污染,膜污染指数(FI)最多可降低51.49%。根据上述结果可建立多目标优化模型,并用于确定臭氧预氧化-膜过滤工艺最佳臭氧投加量。根据层次分析法,对SUVA₂₅₄、FI和臭氧利用率3个客观指标分配不同的权重,以满足不同饮用水厂的需求。此外,模型分析中可用光谱斜率作为SUVA₂₅₄的替代参数,特别是S_275~295 (R²=0.979 7),用UV₂₅₄作为FI的替代参数(R²=0.879 9),进而简化模型系数的获取。以上研究结果可为水厂在实际应用中优化臭氧投加量、综合提高水处理效果、缓解膜污染并降低运行成本提供参考。     

On the effect of Fe(III) on proliferation of Microcystis aeruginosa at high nitrate and low chlorophyll condition

The impact of Fe concentrations on the growth of Microcystisaeruginosa in aquatic systems under high nitrate and low chlorophyll conditions was studied. The responses of cell density, total and cell chlorophyll-a intracellular Fe content and organic elemental composition of M. aeruginosa to different concentration gradients of Fe(III) in the solutions were analysed. The results showed that the proliferation speeds of M. aeruginosa were: (1) decelerated when the Fe(III) concentration was lower than 50 μg/L in the solutions, (2) promoted and positively related to the increase of Fe(III) concentration from 100 to 500 μg/L in the solutions over the experimental period, and (3) promoted in the early stage but decelerated in later stages by excess adsorption of Fe by cells when the Fe(III) concentration was higher than 500 μg/L in the solutions. The maximum cell density, total and cell chlorophyll-a were all observed at 500 μg Fe(III)/L concentration. The organic elemental composition of M. aeruginosa was also affected by the concentration of Fe(III) in the solutions, and the molecular formula of M. aeruginosa should be expressed as C_7–7.5H₁₄O_0.8–1.3N_3.5–5 according to the functions for different Fe(III) concentrations. Cell carbon and oxygen content appeared to increase slightly, while cell nitrogen content appeared to decrease as Fe(III) concentrations increased from 100 to 500 μg/L in the solutions. This was attributed to the competition of photosynthesis and nitrogen adsorption under varying cell Fe content.     

Effects of Cu2+ and humic acids on degradation and fate of TBBPA in pure culture of Pseudomonas sp. strain CDT

Soil contamination with tetrabromobisphenol A(TBBPA) has caused great concerns;however, the presence of heavy metals and soil organic matter on the biodegradation of TBBPA is still unclear. We isolated Pseudomonas sp. strain CDT, a TBBPA-degrading bacterium, from activated sludge and incubated it with ~(14)C-labeled TBBPA for 87 days in the absence and presence of Cu~(2+)and humic acids(HA). TBBPA was degraded to organic-solvent extractable(59.4% ± 2.2%) and non-extractable(25.1% ± 1.3%) metabolites,mineralized to CO_2(4.8% ± 0.8%), and assimilated into cells(10.6% ± 0.9%) at the end of incubation. When Cu~(2+)was present, the transformation of extractable metabolites into non-extractable metabolites and mineralization were inhibited, possibly due to the toxicity of Cu~(2+)to cells. HA significantly inhibited both dissipation and mineralization of TBBPA and altered the fate of TBBPA in the culture by formation of HA-bound residues that amounted to 22.1% ± 3.7% of the transformed TBBPA. The inhibition from HA was attributed to adsorption of TBBPA and formation of bound residues with HA via reaction of reactive metabolites with HA molecules, which decreased bioavailability of TBBPA and metabolites in the culture. When Cu~(2+)and HA were both present, Cu~(2+)significantly promoted the HA inhibition on TBBPA dissipation but not on metabolite degradation. The results provide insights into individual and interactive effects of Cu~(2+)and soil organic matter on the biotransformation of TBBPA and indicate that soil organic matter plays an essential role in determining the fate of organic pollutants in soil and mitigating heavy metal toxicity.     

重金属元素在厦门-漳州土壤剖面中的分布特征及其环境意义

利用等离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、X射线光谱法等研究了厦门、漳州两市的9个土壤剖面样品中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、Hg和As共8个重金属元素在剖面上的分布特征,以及Cu、Pb、Zn三种元素的全量与有效态含量在剖面上的变化特征,探讨了重金属元素垂向变化的环境意义。结果表明部分重金属元素在土壤表层有富集现象和相似的迁移和富集规律;Cu、Pb、Zn三元素的有效态与全量的相关性随着深度而变小,这表明Cu、Pb、Zn三元素的全量与有效态含量间的相关性与人类的活动关系较为密切。     

羊草草原和贝加尔针茅草原生态系统呼吸的差异分析

应用静态暗箱-气相色谱法对羊草草原和贝加尔针茅草原的生态系统呼吸CO2通量进行了测算,分析了生态系统呼吸的影响因素,比较了2种草原生态系统呼吸的差异并分析了产生差异的原因.观测期间羊草草原生态系统呼吸CO2通量平均为(12.03±2.10)mg·(m2·min)-1,显著低于贝加尔针茅草原[(20.09±4.41)mg·(m2·min)-1];而羊草草原生物量显著大于贝加尔针茅草原(p0.001).羊草草原和贝加尔针茅草原生态系统呼吸都与温度(箱内气温、5cm和15cm地温)具有显著的指数函数关系.通过偏相关分析发现,在地温作为控制变量时,生态系统呼吸与土壤Eh、pH间不再具有显著的相关性,Eh、pH对CO2通量的影响可能是由地温变化间接引起的,而CO2通量与活体生物量呈现出了一定的相关性,与凋落物生物量无显著相关性.2种草原的CO2通量都可以用温度指数模型进行很好地模拟,基于地温的模拟效果(R2为0.568～0.639)显著好于基于箱内气温的(R2为0.323～0.426).地温是2种草原生态系统呼吸最重要的影响因素,它掩盖了地上部植物体对生态系统呼吸的影响.在该区域,土壤呼吸占生态系统呼吸比例较高,贝加尔针茅草原较高的有机质含量导致了其生态系统呼吸CO2通量较高.     

土壤溶解性有机质荧光特征及其与铜的络合能力

选取4种不同类型土壤和腐熟鸡粪,透析提取溶解性有机质(DOM),通过凝胶色谱、三维荧光光谱测定并分析了DOM的相对分子质量(M_r)分布、化学结构特征及其与铜的结合能力.结果表明,鸡粪DOM相对分子质量积分面积远高于其他样品,表现出其具有较高的有机物含量,泥炭土次之.暗棕壤、褐土和黑土较低,仅为鸡粪积分面积的4.5%~5%.鸡粪在中分子量段积分面积约占总物质的34.1%,低分子量段和高分子量段分别约占41.7%和24.2%.荧光光谱分析表明,各样品均出现类蛋白荧光峰(E_x/E_m=240~270/300~350 nm),在中、高分子量段(M_r500)暗棕壤存在的荧光峰消失.泥炭土出现了较为独特的可见光区类富里酸荧光峰(E_x/E_m=325/420 nm),该荧光峰和黑土的荧光峰在中、高分子量段(M_r500)都产生了红移现象.鸡粪分别出现了和黑土类似的紫外区类富里酸荧光峰,以及和泥炭土类似的可见光区类富里酸荧光峰,以及一类独特的类蛋白荧光峰(E_x/E_m=280/350 nm),但这种类蛋白荧光峰在中分子量段(500M_r12 000)消失.分析表明泥炭土与Cu的络合常数(lg K)为4.13,其他3种土壤与Cu的络合常数较小且差别不大,集中在2.10~3.10之间.鸡粪与Cu的结合能力最大,络合常数达到6.66.     

同源地人工湖水体和底泥中有机物组成及有机结构的分析研究

采用XAD-8大孔吸附树脂对水体和底泥中的有机物进行组分分离,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和三维荧光光谱(3DEEMs)对自然水体和底泥中的疏水酸(腐殖酸、富里酸)、疏水碱、疏水中性物质和亲水物质进行表征和对比.结果表明,水体中有机物含量:亲水物质富里酸腐殖酸疏水碱疏水中性物质,底泥中有机物的含量为:腐殖酸富里酸亲水物质疏水碱疏水中性物质.根据红外、紫外、三维荧光光谱可知底泥中有机物的芳香程度、不饱和程度及分子量大小略高于水体有机物.根据荧光指数(FI)和自生源指标(BIX)可知,底泥和水体的腐殖酸和富里酸主要来源于陆生动植物和土壤有机质,而其余物质主要源于细菌和藻类活动.     

长江河口硅和磷生源要素质量浓度的变化特征

根据近年来长江河口区域内大通水文站的记录和近期在长江入海河口区上海段多个采样点的生源要素质量浓度实测数据,比较水中可溶性硅酸盐和磷酸盐的质量浓度,分析在长江入海河口区水中硅和磷元素含量的主要变化特征.结果表明,长江水中的硅酸盐和磷酸盐从长江入海河口进入大海的过程中,其质量浓度有降低的趋势,它们在长江入海河口的多年的质量浓度变化趋势是相反的.长江入海河口区域上游的磷酸盐质量浓度升高幅度较大,而硅酸盐变化不大,硅酸盐、磷酸盐质量浓度在长江河口区进入海洋的过程中迅速降低.      

基于可拓学石化装置失效后果严重度评估方法研究

石化企业中,石化装置的安全运行对保证企业的安全生产起到关键作用,其一旦失效发生事故,将导致巨大的人员伤亡及财产损失。因此,开展石化装置失效后果严重性的评价研究,对保证石化企业的安全生产具有重要意义。本文根据物元可拓性理论,结合石化装置失效后果的严重性情况,运用可拓评判方法建立石化装置失效后果严重度的综合评判模型,给出了评价步骤,最终确定设备失效后果的严重程度。研究结果表明,该方法可应用于多层次的工程风险评价问题,从而为石化工程项目风险管理提供了一种有效的分析方法。