北京沙尘暴的干盐湖盐渍土源——单颗粒物分析和XPS表面结构分析

2002年3月20日北京特大沙尘暴565个单颗粒物分析结果表明,S和Cl是唯一呈现显著正相关的一对元素.同时含有S和Cl的单颗粒物检出率高达82.5%,其中S和Cl的含量还高于所有颗粒物平均值.同时含有S、Cl和Na的颗粒物检出率为62.0%,其中Na的含量更比所有颗粒物平均值高出1.4倍.PMF因子分析显示NaCl和Na2SO4是北京沙尘暴S和Cl显著相关的那些单颗粒物的主要成分.沙尘暴样品中SO₄^2-和C^l-浓度呈高度线性相关.X射线光电子谱对气溶胶表面结构分析显示,Na和S在沙尘暴颗粒物表面的百分含量比北京非沙尘暴和内蒙古地区气溶胶样品高.这些同时含有S、Cl和Na,且S和Cl显著正相关,Na相对富集的颗粒物多数来自于沙尘暴途中所经过的其表层土成分富含氯化物和硫酸盐的干盐湖盐渍土地区.证明了北京沙尘暴不仅来自于其源头沙漠,沙尘暴所经过的包括干盐湖盐渍土的大范围干旱、半干旱地区的表层土也是其主要来源.     

石墨烯三维电极-电Fenton系统降解甲基橙

将三维电极和电Fenton系统结合电催化氧化降解甲基橙废水.制备了Fe₃O₄负载的氧化石墨烯粒子电极GO@Fe₃O₄（GF）和球形凝胶结构SA/GO@Fe₃O₄（SGF）粒子电极,对两种粒子电极进行了表征,探讨了三维电极-电Fenton（3D-EF）系统电催化氧化性能的影响因素,并进行了反应动力学分析,结合Box-Benhnken中心复合响应面设计建立响应面二次多元回归方程模型;采用紫外可见光谱和GC-MS技术研究甲基橙降解过程.结果表明,SGF粒子电极表面形成三维网络状褶皱结构.在初始pH=5,粒子电极投加量3.0g/L,反应时间90min,电流密度30mA/cm²,外加电压7V的反应条件下,SGF粒子电极体系的甲基橙色度和COD去除率分别是98.8%和87.5%,均高于GF粒子电极体系的甲基橙色度去除率87.2%和COD去除率71.2%.响应面模型预测的反应条件和甲基橙色度去除率和实验结果吻合.推测甲基橙降解过程分为3个阶段：断键氧化过程、开环过程和完全氧化过程.     

民用燃煤排放分级颗粒物中重金属排放因子

基于室内模拟燃烧和稀释通道采样,采用FA-3型9级撞击采样器采集了3种蜂窝煤（考虑明烧和闷烧）和4种块煤燃烧排放的不同粒径颗粒物,并分析其中V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb和Pb等11种重金属含量,计算得到分级颗粒中重金属的排放因子.结果如下：①Zn和Pb是民用煤燃烧排放颗粒物中主要的重金属成分,4种块煤燃烧排放Zn和Pb共占重金属总量的53.16%~65.76%;3蜂窝煤明烧排放Zn和Pb所占重金属含量最高可达96.08%（0.43 μm）;蜂窝煤闷烧使得Ni排放因子大幅度增加,Ni成为主要成分之一,共占重金属总量30.70%~52.36%.因此燃烧方式影响颗粒物中重金属组分含量.②蜂窝煤明烧与块煤重金属排放因子最高的粒径段都分布在1.1 μm以下,而蜂窝煤闷烧排放的重金属则主要分布在5.8~10 μm粒径段,因此在低温闷烧燃烧方式下,重金属多富集于粗颗粒物上,而在高温明烧状态下重金属多富集于细颗粒物上.③根据重金属富集粒径段的不同,可以将11种重金属分为三类,各自对应的峰值粒径段分别为5.8~10 μm（As和V）,1.1~2.1 μm（Cr、Mn、Cu、Ni和Co）和 ≤ 0.43 μm（Pb、Sb、Cd和Zn）,其中第二类元素均属于第四周期过渡金属元素,表现出相似的燃烧释放特征.④蜂窝煤使用会降低颗粒物的排放,但添加剂、氧化剂、黏合剂等的使用,在不同燃烧条件下,使颗粒物富集不同有毒物质,因此蜂窝煤可能不利于某些重金属的减排,蜂窝煤对多污染物的减排效果（尤其重金属）有待系统评估.     

浅水富营养化湖泊蓝藻垂向分布特征及其动力机制研究——以太湖为例

蓝藻垂向运动的表征对于理解浅水富营养化湖泊中蓝藻水华的形成过程至关重要.本研究以太湖为研究区,通过野外实验观测,分析蓝藻生物量及颗粒物粒径分布的垂向变化特征,结合一维蓝藻平流运动模型,研究在不同扰动强度和群体粒径下的蓝藻垂向运动规律.结果表明,在低风速条件下(风速小于3 m·s^-1),太湖水体中蓝藻生物量在垂向上分布不均匀,其垂直分布剖线在水表或水柱某一深度形成峰值.当水华发生时,直径> 75μm的蓝藻群体主要聚集在水表,其剖线在水下形成不明显的峰值;在水华未发生时,75～175μm直径范围内的蓝藻群体主要聚集在水深1.2 m处,175～250μm直径范围内的大粒径蓝藻群体仍聚集在水表.垂向运动模拟表明,直径> 100μm的蓝藻群体随光照变化在水柱中进行周期性上浮下沉运动,直径<100μm的蓝藻群体,由于垂向迁移速度较小,在弱扰动条件下聚集在真光层深度附近.不同粒径蓝藻群体的垂向运动规律不同,导致蓝藻生物量垂直剖线在水表和水下形成两类特征峰.     

大气气溶胶粒径分布特征与呼吸系统暴露评估研究进展

近年来气溶胶污染被社会各界密切关注.大气气溶胶的粒径分布和污染物组成特征研究是探究大气气溶胶污染成因的基础,同时也是准确评估人体暴露于气溶胶污染导致的健康风险的关键.多级采样器可分粒径采集大气气溶胶,通过模拟人体呼吸系统进而准确量化大气气溶胶组分被吸入后在人体的沉积部位和沉积量,从而被应用至大气气溶胶粒径分布特征和人体健康风险评估的研究中.本文介绍了大气气溶胶粒径分级方法,探讨了应用多级采样器在气溶胶粒径分布研究中存在的主要问题及解决方案,并综述了大气气溶胶粒径分布特征和人体呼吸系统暴露评估的研究进展,最后结合当前的研究现状对大气气溶胶在粒径分级和人体健康风险研究领域的未来发展方向进行了展望.     

液体节煤固硫添加剂对锅炉排污的影响研究

通过对在同一种原煤上使用液体节煤固硫添加剂前、后锅炉废气的对比测试,分析了加入添加剂后锅炉排放废气中烟尘粒径、烟尘浓度、二氧化硫、氮氧化物浓度等变化的原因及趋势。结果表明,在使用液体节煤固硫添加剂后,锅炉排放废气中烟尘、二氧化硫浓度均有显著降低,氮氧化物浓度基本不变,排放烟尘粒径呈现由较大向较小转化的趋势。     

改进的粒子群算法及其在土坡临界滑动面搜索中的应用

首先,提出了一种新型的模拟任意滑动面的方法,该法能自动产生运动许可的滑动面。同时,针对基本粒子群优化算法存在计算量大的缺点,提出了一种改进的,即不连续飞行粒子群优化算法。利用Spencer法计算滑动面的安全系数,对几个复杂土坡的最小安全系数及其对应的滑动面进行了分析,并与国内外已有结果进行了比较,证明了改进粒子群优化算法和模拟滑动面的新方法是合理、有效的,可用于复杂优化问题的研究。     

堆石料双轴试验数值模拟研究

颗粒形状对堆石料的力学特性有着明显的影响。采用二维颗粒流程序建立5种不同形状特征的颗粒簇,开展了不同围压下堆石料的双轴试验的数值模拟研究,分析了不同形状特征对堆石料的破碎特性及其宏观力学性质的影响。分析过程中考虑堆石料的颗粒破碎特征,对布拉斯谢克形状系数s进行修正,提出了考虑颗粒形状特征的修正系数s′。研究结果表明:堆石料的破碎率随着修正后的形状系数s′值的增加而减少,其规律接近于反比例函数线;数值模拟过程中,5种试样随着轴向应变的增加呈先剪胀后剪缩的趋势,且越圆润的颗粒峰值体应变越大;材料的峰值强度随着s值的增大而增大。     

Effect of Cu-ZSM-5 catalysts with different CuO particle size on selective catalytic oxidation of N,N-Dimethylformamide

● A series of Cu-ZSM-5 catalysts were tested for DMF selective catalytic oxidation. ● Cu-6 nm samples showed the best catalytic activity and N₂ selectivity. ● Redox properties and chemisorbed oxygen impact on DMF catalytic oxidation. ● Isolated Cu²⁺ species and weak acidity have effects on the generation of N₂. N, N-Dimethylformamide (DMF), a nitrogen-containing volatile organic compound (NVOC) with high emissions from the spray industry, has attracted increasing attention. In this study, Cu-ZSM-5 catalysts with different CuO particle sizes of 3, 6, 9 and 12 nm were synthesized and tested for DMF selective catalytic oxidation. The crystal structure and physicochemical properties of the catalyst were studied by various characterization methods. The catalytic activity increases with increasing CuO particle size, and complete conversion can be achieved at 300–350 °C. The Cu-12 nm catalyst has the highest catalytic activity and can achieve complete conversion at 300 °C. The Cu-6 nm sample has the highest N₂ selectivity at lower temperatures, reaching 95% at 300 °C. The activity of the catalysts is determined by the surface CuO cluster species, the bulk CuO species and the chemisorbed surface oxygen species. The high N₂ selectivity of the catalyst is attributed to the ratio of isolated Cu²⁺ and bulk CuO species, and weak acidity is beneficial to the formation of N₂. The results in this work will provide a new design of NVOC catalytic oxidation catalysts.     

在线超声作用下流化床膜生物反应器的膜污染机制

在流化床膜生物反应器中引用在线超声技术来控制膜污染,考察了在线超声对污泥混合液特性的影响,探讨了在线超声作用下的膜污染机制。结果表明：在线超声流化床膜生物反应器的跨膜压差（TMP）增长速度明显慢于普通流化床膜生物反应器,可延长膜清洗周期约51％。在线超声作用下,污泥平均粒径降低约70μm,污泥胞外聚合物（EPS）含量增加（14±5）mg／g,混合液溶解性微生物产物（SMP）有所降低;同时,在线超声使得污泥浓度和混合液粘度降低,从而改善了混合液的过滤性,有助于膜污染的控制。分析表明,在线超声能够减少膜表面不可逆污染的发生,膜的主要污染机制为泥饼层污染。