数值模拟减压集流式可渗透反应墙技术修复地下水

使用可渗透反应墙（PRB）技术修复受污染地下水,当地下水污染羽宽度和深度过大时,PRB的开挖、填料与安装成本较高.为打破PRB技术这一局限性,开发了减压集流式可渗透反应墙技术,通过集流井、输水管道和布水廊道的共同作用缩小污染羽范围并将受污染地下水输送至PRB,通过非完整井减压吸水方式捕获较深的受污染地下水.首先采用地下水井流公式计算减压集流井的关键初始参数,随后进行数值模拟优化参数并确定其它重要参数.在MODFLOW中通过改变减压集流井的井径、井数量、井间距及井与PRB的距离等参数,探究不同参数变化对减压集流效果的影响规律.模拟结果表明在合理的减压集流参数设置下,该设施可有效调控PRB上游的地下水流场,缩小污染羽的范围,在设定条件下受污染地下水断面减小了约50%.该技术显著降低了PRB的规模,拓宽了PRB的应用范围,使其可以处理污染羽范围较大、污染深度大的地下水.     

牡蛎壳负载壳聚糖去除水中活性红152

以牡蛎壳(OS)为原料制备一种新型牡蛎壳负载壳聚糖(CCOS)吸附剂,并利用电镜扫描(SEM)、红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)及热重(TG)分析等方法对吸附剂样品进行表征.同时,研究了吸附剂对活性红152(RR152)的吸附性能,考察了壳聚糖与牡蛎壳质量比、溶液pH值、吸附剂用量、活性红152起始浓度、吸附时间和温度对吸附的影响.结果表明,壳聚糖与牡蛎壳质量比为0.08,pH值为2时,活性红152的去除率达最大值;活性红152的去除率随着吸附剂用量的增加而增大,当吸附剂用量为0.3g时,活性红152的去除率达83.3%.吸附容量也随着起始浓度的增加而增大,并在150min达到吸附平衡.运用3种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明,吸附过程可以很好地用准二级动力学方程描述.吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果优于Freundlich和Tempkin方程,最大吸附容量在298.15、303.15、308.15和318.15K下分别为135.14、142.86、144.92、149.25mg·g-1.在热力学研究中,ΔG0<0、ΔH0>0、ΔS0>0,表明此吸附过程是自发、吸热和熵增加的过程.解吸实验表明,吸附剂用碱液处理再生后,可循环使用4次.     

Cr(Ⅵ)污染地下水修复的PRB填料实验研究

Fe0与Cr(Ⅵ)发生表层反应使Fe0-渗透反应墙(PRB)利用率极低且易板结、堵塞.针对Fe0利用率低,易板结、堵塞问题,研究了不同高分子材料包裹铁粉对受污染地下水中Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,海藻酸钠(SA)作为包裹材料效果最好.FEI电镜扫描及EDX能谱分析结果表明,SA跟2价金属阳离子Ca2+交联形成孔隙结构,不仅为零价铁的附着提供了大量的吸附点位,还可使Cr(Ⅵ)进入到内部与铁粉反应.考察了SA包裹零价铸铁粉(SAC)和包裹还原铁粉(SAR)对Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,SAC除铬性能是SAR的2倍.SAC填料工艺参数优化后,符合一级反应动力学;采用SAC填料进行动态实验,反应完全后铬/铁比高达32.25 mg.g-1,且填料仍然保持较高的渗透系数(2.38 cm.s-1);对SAC填料进行成本分析发现,SAC填料具有明显的价格优势,相比零价铸铁粉混砂填料节约成本76.56%.采用SAC填料治理Cr(Ⅵ)污染地下水是可行的.     

针对C3H8／空气扩散火焰的PCA简化机理构筑

C3H8是液化石油气（LPG）的主要成分,其火焰结构的数值预测对于消防等相关行业具有重要意义。单步或总包反应过于简单,不能描述碳氢燃料的氧化机制,而耦合燃料详细机理的燃烧模拟计算量大,且描述反应的数学系统具有极强的“刚性”,限制了反应机理的实际应用,而去除冗余反应和组分的简化机理具有描述燃烧的全面性优点,且降低了数学系统的“刚性”,因此耦合简化机理的火焰结构数值预测具有优势。本文采用基于矩阵分析的主成分（PCA）分析技术,分析研究了wang等发展的469步C3H8详细反应动力学机理,获得了组分的重要性排序,基于此分别构筑了320步和214步两个简化机理,针对典型扩散火焰的计算,表明建立的两个简化机理具有较高的模拟可靠性,同时也提供了一种框架简化机理的构筑方法。     

What have we known so far for fluorescence staining and quantification of microplastics: A tutorial review

• Fluorescence staining provides a fast and easy method to quantify microplastics. • Factors that influence staining are summarized to obtain an optimum staining effect. • Natural organic matter can be stained by dye and interfere with quantification. • Fluorescence staining is applied in both field and laboratory studies. • Future work involves developing new dyes and automated image-analysis methods. Understanding the fate and toxicity of microplastics (MPs,<5 mm plastic particles) is limited by quantification methods. This paper summarizes the methods in use and presents new ones. First, sampling and pretreatment processes of MPs, including sample collection, digestion, density separation, and quality control are reviewed. Then the promising and convenient staining procedures and quantification methods for MPs using fluorescence dyes are reviewed. The factors that influence the staining of MPs, including their physicochemical properties, are summarized to provide an optimal operation procedure. In general, the digestion step is crucial to eliminate natural organic matter (NOM) to avoid interference in quantification. Chloroform was reported to be the most appropriate solvent, and 10–20 μg/mL are recommended as optimal dye concentrations. In addition, a heating and cooling procedure is recommended to maintain the fluorescence intensity of MPs for two months. After staining, a fluorescence microscope is usually used to characterize the morphology, mass, or number of MPs, but compositional analysis cannot be determined with it. These fluorescence staining methods have been implemented to study MP abundance, transport, and toxicity and have been combined with other chemical characterization techniques, such as Fourier transform infrared spectroscopy and Raman spectroscopy. More studies are needed to focus on the synthesis of novel dyes to avoid NOM’s interference. They need to be combined with other spectroscopic techniques to characterize plastic composition and to develop image-analysis methods. The stability of stained MPs needs to be improved.     

基于QSPR方法的活性化合物热稳定性预测研究

为形成安全、可靠、便捷的活性化合物热稳定性预测方法,快速获取活性化合物热稳定性参数,采用定量结构-性质相关性(QSPR)方法,针对38种有机过氧化物和104种硝基化合物的起始放热温度和分解热,结合遗传函数算法(GFA)和“断点原则”筛选出的分子描述符,利用遗传算法(GA)优化的BP神经网络,建立活性化合物的热稳定性GA-BP预测模型,验证分析模型的性能和应用域。研究结果表明:所建立的GA-BP模型具有良好的拟合能力、稳定性和预测能力,优于线性模型,说明活性化合物热稳定性与分子结构之间存在非线性关系;同时,得出影响活性化合物热稳定性参数的主要结构因素。     

磁性壳聚糖衍生物对阴离子染料的吸附行为

以自制的阳离子磁性壳聚糖季铵盐(CS/EPTAC/Fe3O4)为吸附剂,采用静态法研究了其对酸性红1、二甲酚橙的吸附行为.结果表明,在25℃,p H=3.0的条件下,两种酸性染料的吸附等温线由Langmiur方程拟合的吸附量分别为781.55 mg·g-1和537.40 mg·g-1;由Frendlich方程得到的n值分别为1.71和1.92,说明染料吸附为优惠吸附;Temkin方程说明吸附剂的非均匀表面为主要吸附位.两种染料的吸附动力学符合拟二级动力学模型,说明吸附过程以化学吸附为主.与粉末活性炭相比,CS/EPTAC/Fe3O4体现出吸附性能优良,快速分离和容易再生的优点.     

一种大批量测定沉积物微量间隙水样品中溶解态磷和铁含量的方法

利用384微孔板微量比色分析方法,建立了一种大批量分析微量溶液样品中溶解态反应磷(DRP)和溶解态铁(Ⅱ)含量的方法,确定了方法的最佳参数和条件.利用Epoch微孔板分光光度计,对溶液中磷和铁分别采用磷钼蓝和邻菲啰啉比色法进行分析,所需溶液样品体积(稀释后)为20~50μL,磷和铁的检出限分别为0.006 mg·L-1和0.010 mg·L-1,精密度控制在5%以内.在此基础上,采用高分辨间隙水扩散平衡装置(HR-Peeper,垂向分辨率2 mm)获取了太湖沉积物间隙水样品,利用本方法同步分析了微量间隙水样品中DRP和溶解态铁(Ⅱ)的含量,发现两者含量同步升高的现象.     

花生壳和核桃壳对活性艳蓝KN-R的吸附特性

以花生壳和核桃壳为原料,制备了两种吸附剂。研究了它们对活性艳蓝KN-R的吸附特性,并与活性炭进行对比。结果表明,这两种吸附剂在p H值为2时吸附效果最好,吸附率分别为84%和58.4%。这两种吸附剂适用于处理低浓度的KN-R废水,处理时间90 min为宜。     

全氟辛酸对大肠杆菌的氧化胁迫和膜损伤

全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)因其具有极高的化学稳定性和良好的疏水疏油性而在工业生产中广泛使用,但近年来被认为是一种在环境中广泛分布的持久性有机污染物.利用流式细胞术等检测技术,研究了PFOA对大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)的氧化胁迫和膜损伤,并对其毒性作用机制进行了初步的探索.结果表明,在PFOA胁迫下,大肠杆菌胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量增加,膜脂肪酸不饱和度降低,丙二醛(malondialdehyde,MDA)浓度升高、细胞膜通透性增大、跨膜电位降低,而细胞膜上的Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性随时间的延长代偿性地先上升后降低.由此说明,在PFOA胁迫下,大肠杆菌细胞内升高的ROS与细胞膜不饱和脂肪酸发生过氧化反应,降低膜脂肪酸的饱和度,使得MDA在细胞内积累,进一步引起细胞膜损伤及其上相关ATPase活性降低,最终导致大肠杆菌细胞失活或死亡.实验结果对研究PFOA胁迫下环境生态毒理提供更多依据.