长江流域主要污染物总量减排及水质响应的时空特征

从流域尺度评估污染物减排与水质响应成为我国水环境质量管理的重要内容,以长江流域为研究对象,分析了“十二五”期间长江10个子流域的主要污染物(化学需氧量和氨氮)减排效果及水质响应的时空差异。结果表明,环保投资大幅度增加促进了长江流域主要污染物的减排,然而不合理的环保投资结构导致流域水污染治理效率并不高。不同流域污染负荷差异显著,长江中下游负荷量约为源头区的4倍。不同污染物的水体质量浓度与流域负荷量之间的响应机制存在明显差异,其中,长江各流域水体氨氮质量浓度对流域的氨氮负荷量变化表现出积极的响应关系,相比之下,长江各流域水体高锰酸盐指数的年平均质量浓度变化趋势与流域化学需氧量负荷的变化并不一致。建议调整长江流域污染治理的环保投资结构,提高生活源污染的治理效率,同时在分析流域总量减排与水质响应不确定性基础上,优化和调整流域污染物管理方案.     

人工湿地型微生物燃料电池研究进展述评

湿地型微生物燃料电池(Constructed Wetland-Microbial Fuel Cell,CW-MFC)由人工湿地和微生物燃料电池耦合而成,因其具有丰富的微生物种群和较强的电极催化活性,在水质净化和生物产电领域有着良好的应用前景。从CWMFC反应器结构、电极材料及电极布置、填充材料、湿地植物、微生物和运行参数等几个方面对其研究和应用现状进行述评。总体上,大多数CW-MFC系统的产电效果并不理想,普遍净能量回收率小于0.050(kW·h)/kg COD,但在污染物处理去除方面效果显著,COD去除率基本可以达到80%以上。目前,上流式的垂直流运行模式是最合理且常用的运行模式,颗粒状的石墨或者活性炭与金属集电器的组合则是理想的电极材料,较小电极间距、多电极和扩大阴极的电极布置可有效提高系统产电性能,脱水明矾污泥是最具有研究价值的填料。此外,湿地植物会明显提高CW-MFC产电性能,其影响因素包括根际微生物活性、根际分泌物、根际沉积物、径向泌氧、光合作用;湿地植物和电系统还会促进微生物种群增长从而提高系统性能。CW-MFC中的污染物负荷、HRT(大多为3 d)、运行温度(20~40℃)和pH值(7~9)也是提高系统性能的关键因素。总结了未来CW-MFC所面临的挑战及研究方向,包括如何提高产电效率补充能源消耗、新兴污染物的降解及降解机理的研究,以及与其他工艺的联合应用。     

β-环糊精强化微生物修复石油烃污染土壤的试验研究

石油烃污染物的生物可利用性是土壤微生物修复的限制因素,为了提高污染物的生物可利用性和降解效率,引入环境友好的β-环糊精作为污染物增溶剂,并与表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)作对比。结果表明,当β-环糊精的投加浓度为其在水中饱和溶解度的90%、SDS的投加浓度为其临界胶束浓度时,β-环糊精和SDS对土壤中石油烃污染物的增溶效果达到最大,分别为84.42%和89.63%。虽然两者都具有相近的增溶效果,但SDS具有一定的生物毒性,抑制了微生物的生长及其对石油烃污染物的降解,而β-环糊精可以促进微生物生长并有效提高微生物对污染物的去除效率。投加β-环糊精的微生物修复组在15 d内的降解率达到19.5%,比单独微生物修复组的降解率提高了70%以上。     

UiO-66-(COOH)2对水溶液中In(Ⅲ)的吸附性能

以水作溶剂,采用简单的回流法合成了一种稳定的金属有机骨架材料UiO-66-(COOH)2,并首次将其用于In(Ⅲ)离子的吸附分离。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、N2吸附-脱附和X射线衍射(XRD)等手段对材料进行了表征。通过静态吸附试验,探讨了pH值、接触时间和溶液初始质量浓度等因素对材料吸附In(Ⅲ)离子性能的影响。结果表明,在pH值为3.0、温度为303 K的条件下,UiO-66-(COOH)2对In(Ⅲ)的最大饱和吸附容量可达84.29 mg/g,优于大多数文献的报道值;整个吸附过程在90 min左右完成,且符合Langmuir等温吸附方程,而吸附动力学可以用准二级动力学模型进行描述。其可能的吸附机理是UiO-66-(COOH)2中的羧基与In(Ⅲ)离子的配位作用。此外,该材料能够实现重复使用,且在Na(Ⅰ)、K(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等竞争性金属离子的存在下,对In(Ⅲ)仍具备较好的吸附选择性。研究结果为含铟废水的处理提供了一种有效的新途径,也进一步拓展了MOFs材料的实际应用。     

我国现代煤矿安全管理分析与对策

分析了我国煤矿的安全现状,指出了煤矿安全生产管理中存在的主要问题,并提出了提升现代煤矿安全管理水平的3个关键对策：危险源、生产数据的信息系统动态实时监控;建立基于射频识别技术（RFID）的煤矿安全职能监控系统和基于虹膜技术的煤矿人井人员安全监测管理信息系统的电子监控体系;人机工程学原理和方法在煤矿安全生产中的应用,体现“以人为本”的管理理念。     

液体石蜡乳化液的制备及对甲苯废气的吸收性能研究

以液体石蜡和水制备乳化液,以制备的乳化液吸收甲苯废气。考察了制备乳化液时油水质量比、乳化剂的质量分数、HLB值(亲水亲油平衡值)、乳化时间、乳化温度的选择及Tween 80、正辛醇、NaCl、Na2SO4对甲苯吸收效果的影响。结果表明,室温下油水质量比为7∶3,乳化剂质量分数为7%,HLB值为10,乳化时间为0.5 h时制备的乳化液稳定性最好。试验条件下乳化液对甲苯的初始吸收率可达96.53%,增加Tween 80的量和添加正辛醇能提高乳化液的吸收效果,添加NaCl和Na2SO4则降低乳化液对甲苯的吸收能力。     

SWAT模型在三峡库区流域非点源污染模拟的适用性研究

将SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型应用于库区大尺度流域的污染模拟研究,对其进行适用性评价及模拟应用分析。模型校验采用的是2002—2008年的水文月数据及水质水期数据,径流模拟效果最好,评价指标ENS(Nash-Suttclife Efficiency)均在0.9以上;泥沙模拟评价指标ENS在0.46~0.9;营养盐模拟评价指标ENS个别出现了<0.36的情况,但总体模拟效果满足要求。应用SWAT模型对库区降水与地表产流、产沙、营养盐负荷进行了研究。结果表明:库区地表产流与降水的相关性趋势最好;地表产沙与产流、降水的总体趋势一致,但偶尔出现4、5月份地表产沙先于产流出现峰值的情况,这可能是由于春耕对地表扰动后又逢较强降水引起的水土流失;营养盐污染负荷尤其是TP的峰值趋势与地表产流相比,更接近地表产沙趋势。本文还对库区不同土地利用类型的污染负荷做了分析,得到各类土地利用类型的年均污染负荷总量排序及单位面积污染负荷,再次验证了SWAT模型在三峡库区流域的适用性。根据分析结果,库区耕地为非点源污染产出的主要源头,可将耕地耕种措施转变及土地利用类型转换作为库区非点源污染削减的重要手段。     

航海技术专业安全管理素质培养方案研究

比较分析了海运物流业的风险程度,指出航海技术专业是隐性的安全工程专业。针对海运物流业对高级船员的“安全管理素质”、“驾驶台安全素质”、“应急反应素质”新需求,指出需用高等工程教育模式替代传统的职业教育模式,采用国际上“回归工程”理念来培养安全管理素质。因而提出了由3个课群构成的安全管理课系,阐述“综合安全管理素质”课群的设计思想,重点给出关键课程《海运安全科学基础》的内容组织和教学要求。研究成果为造就具有自组织自适应能力的海运安全管理素质的高级船员奠定了课系基础和培养机制。     

响应面法优化超声吹脱处理香兰素生产废水中的氨氮工艺研究

为了提高废水中氨氮处理效率,采用响应面分析法对超声吹脱处理香兰素生产废水中的氨氮工艺条件进行优化,建立了吹脱时间、pH值、超声波功率及气液比4个关键因素与氨氮去除率之间的回归模型。结果表明,各影响因素对氨氮去除率影响程度由大到小依次为超声波功率、气液比、pH值、吹脱时间。确定对氨氮去除的最佳工艺条件为在超声功率90 W,超声吹脱时间90 min,pH值12、气液比600∶1的条件下,氨氮的去除率达到91.60%,与预测值接近,表明拟合度好。试验模型可以用来指导超声吹脱法处理废水中的氨氮。     

不同埋管形式能量桩换热性能与承载性能的对比研究

目前对能量桩热-力学特性的研究大多数针对U形埋管桩基,对螺旋形埋管能量桩的研究多集中在换热性能方面。为探究不同埋管形式导致的能量桩热-力学效应的差异,首先建立了并联双螺旋形、双螺旋形及W形埋管能量桩的三维数值仿真模型,以数值仿真软件COMSOL Multiphysics对现场试验的仿真复现验证了模型的可靠性。之后,对3种埋管形式能量桩吸放热过程中的热、力学行为进行了模拟,分析了其换热性能(出口水温、单位管长换热量)、桩心温度变化及附加温度荷载、轴力及桩身位移等。结果表明:双螺旋形埋管换热效果较好,有利于提高热泵系统性能;W形埋管能量桩桩体温度、附加温度荷载较其他两种大。