Nitrous oxide emissions from tundra soil and snowpack in the maritime Antarctic

The nitrous oxide emissions were measured at three tundra sites and one snowpack on the Fildes Peninsula in the maritime Antarctic in the summertime of 2002. The average fluxes at two normal tundra sites were 1.1 ± 2.2 and 0.6 ± 1.7 μg N₂O m⁻² h⁻¹, respectively. The average flux from tundra soil site with penguin dropping addition was 3.7 ± 2.0 μg N₂O m⁻² h⁻¹, 3–6 times those from the normal tundra soils, suggesting that the deposition of fresh droppings enhanced N₂O emissions during penguin breeding period. The summer precipitation had an important effect on N₂O emissions; the flux decreased when heavy precipitation occurred. The diurnal cycle of the N₂O fluxes from Antarctic tundra soils was not obtained due to local fluky weather conditions. The N₂O fluxes through four snowpack sites were obtained by the vertical N₂O concentration gradient and their average fluxes were 0.94, 1.36, 0.81 and 0.85 μg N₂O m⁻² h⁻¹, respectively. The tundra soils under snowpack emitted N₂O in the maritime Antarctic and increased local atmospheric N₂O concentrations; therefore these fluxes could constitute an important part of the annual N₂O budget for Antarctic tundra ecosystem.     

不锈钢纤维毡改性材料的制备及在微生物燃料电池中的应用

为制备一种导电性高、生物相容性良好且耐腐蚀的阳极材料,提高微生物燃料电池(MFC)的产电性能,以不锈钢纤维毡(SSFF)为基底,采用水热反应法制备了还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(RGO/SSFF),并进一步采用粉体烧结法将纳米二氧化钛(TiO₂)负载至RGO/SSFF,制备了二氧化钛/还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(TiO₂/RGO/SSFF),将SSFF(对照)、RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF分别作为MFC的阳极(对应的MFC分别命名为MFC-CK、MFC-RG和MFC-TRG)以探究改性材料对MFC去除水体中耗氧有机物和产电性能的影响。结果表明：与SSFF相比,RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF具有更大的电容(Q为413.9 mF和446.9 mF),更小的界面转移电阻(R_ct为19.65 Ω和18.16 Ω),更高的交换电流密度(i₀为1.56×10⁻⁵ mA和2.07×10⁻⁴ mA);MFC-TRG对水体COD去除速率最高可达929.62 mg·(L·d)⁻¹;MFC-RG和MFC-TRG稳定输出电压分别为245 mV和280 mV,比MFC-CK提高了88.5%和115.4%;MFC-RG和MFC-TRG的功率密度输出分别为 337.50 mW·m⁻²和472.03 mW·m⁻²,比MFC-CK提高了163.9%和233.9%。由此可知,改性后的RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF阳极成功提高了MFC的产电性能。该研究结果可为后续MFC阳极改性研究提供参考。     

基于响应曲面法优化的臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的降解

为有效去除水中结晶紫,利用臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的氧化效果进行研究,设计单因素实验探索臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和pH对结晶紫降解的影响,依据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)实验设计原理,探究臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和反应时间对降解效果的影响,并优化工艺参数;使用SEM-EDS、FT-IR和Raman表征了反应前后的四氧化三铁,并用EPR技术直接鉴定出工艺过程中的活性氧。结果表明：此工艺在较宽的pH区间(3~11)都具有较高的结晶紫降解能力,臭氧流量、过硫酸盐浓度和四氧化三铁浓度与结晶紫的降解率成正比;臭氧流量1.000 L·min⁻¹,过硫酸盐浓度0.968 mmol·L⁻¹,四氧化三铁浓度2.158 mmol·L⁻¹,反应时间41.702 min为预测的最佳工艺条件;在最佳工艺条件下得到的实际降解率与预测降解率相对偏差仅为−1.12%;催化反应后Fe₃O₄粒径减小,表面变得更加光滑;反应后的Fe₃O₄的铁元素质量分数由48.24％降至35.31%,而氧和硫元素质量分数由34.05%和0.39%分别增至37.59%和1.09%;臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺过程中存在SO₄^·–和·OH。由此可知,BBD优化模型预测与实际处理效果基本一致。该研究成果为可为难降解的结晶紫废水的深度处理提供参考。     

二氧化钛载银抗菌剂的研究进展

介绍了二氧化钛系和银系无机抗菌剂在国内外的研究现状、杀菌机理以及存在的问题,论述了二氧化钛载银改性杀菌材料的最新进展,并就其研究开发亟需解决的关键问题提出了可行性建议。     

仲钨酸铵生产中钨渣的污染特性分析

采集了14家仲钨酸铵（APT）生产企业生产过程中产生的钨渣,分别采用HJ/T299—2007《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》和GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》附录S推荐的方法分析了钨渣中重金属的浓度及浸出浓度,并研究了钨渣的污染特征。结果表明,钨渣中重金属浓度服从正态分布,浓度较高的重金属为Cu、Zn和类金属As,其最大值分别为6 260、25 000和26 900 mg/kg,平均值分别为3 510、4 560和5 640 mg/kg;浸出浓度较大的是Pb、As和Hg,其最大值分别为33.6、26.2和0.85 mg/L,超出GB 5085.3—2007中规定的相应限值的6.72、5.24和8.5倍,超标率分别为14.3%、21.4%和42.9%;钨渣中As、Mo和Hg是特征污染物,应作为危险废物进行管理。     

电厂低负荷下V-W/TiO2基NH3-SCR催化剂的低温改性

在不改变工业催化剂制备工艺的基础上,通过改性提高工业V-W/TiO2催化剂的低温活性。实验采用浸渍法,通过添加磷酸以及氧化铈来改性工业V-W/TiO2催化剂,探讨了新型低温SCR催化剂的脱硝活性。并通过比表面积测试（BET）,X射线衍射实验（XRD）,吡啶红外实验,程序升温还原（H2-TPR）等技术对催化剂理化性能进行表征。研究结果表明,1%磷酸添加量使催化剂表面的B酸以及弱酸含量大量增加,使催化剂向低温端降低了30 ℃;同时,在添加1%磷酸的基础上,添加不同含量氧化铈,提高催化剂的氧化还原性,发现添加8%氧化铈,使催化剂氧化还原性能显著增强,转化温度向低温再次降低了40 ℃。通过添加磷酸和氧化铈,使V-W/TiO2催化剂80%转化温度从280 ℃降至220 ℃,同时具备了高抗硫抗水性。     

基于高通量测序的OMS-2对序批式反应器系统微生物群落的影响

随着纳米材料的广泛应用,越来越多的纳米材料随着废水进入污水处理厂,纳米材料对污水生物处理系统的潜在影响越来越受到重视。探讨了氧化锰八面体分子筛(manganese oxide octahedral molecular sieve, OMS-2)纳米颗粒对序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中活性污泥微生物群落结构的影响;以活性艳红X-3B溶液模拟印染废水,将不同浓度的OMS-2混入稳定运行的SBR中,采用Illumina MiSeq高通量测序分析技术,对不同SBR中微生物分布规律进行了研究。结果表明：SBR添加0.25 g·L⁻¹的OMS-2后,其COD去除率和脱色率分别提升了6%和13.6%;Illumina MiSeq高通量测序显示,在混入0.25 g·L⁻¹的OMS-2后,SBR内污泥菌群中拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)的微生物DNA序列操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)分别增加了16.8%和96.4%,这2类菌种可能提升了SBR降解有机污染物的能力;不同浓度的OMS-2改变了菌群的多样性和结构,低浓度的OMS-2可以提升微生物菌群的多样性和改变菌群的结构。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,OMS-2在SBR中存在锰(Ⅳ)/锰(Ⅲ)转变为锰(Ⅱ)的氧化还原反应,该过程可能影响了菌群的组成。研究为纳米材料的实际应用和环境风险提供了参考。     

高氨废水自养半亚硝化过程N2O释放特性

接种普通活性污泥,以人工配制高氨废水为基质。在SBR中通过逐步提高进水氨氮浓度并控制低溶解氧的方法,经过58 d连续运行使出水NO2--N/NH4+-N维持在0.88~1.25,成功实现了半亚硝化的启动。通过对典型周期内氮素转化及N2O释放特性的考察表明:周期内DO浓度基本维持在0.4 mg/L以下,NH4+-N浓度由410.46 mg/L下降至257.26 mg/L。NO2--N浓度由162.90 mg/L升高至295.80 mg/L,NO3--N浓度由27.01 mg/L逐渐升高至50.16 mg/L。pH先由7.94升高到8.01后缓慢降至7.96,溶解性N2O浓度基本维持在0.07 mg/L。初期(0~20 min)气态N2O浓度由0.13 mg/L迅速升至1.13 mg/L后急剧下降到0.34 mg/L,随后缓慢升至0.54 mg/L。初期N2O的平均释放速率高达0.84 mg/min,这主要是上周期沉淀阶段产生并附着在污泥中的N2O受曝气吹脱所致。     

氧化石墨烯-氧化锌净化铅离子废水

利用改性Hummers法制备氧化石墨,并成功地将氧化锌负载到氧化石墨上催化降解铅离子。利用SEM、XRD、FTIR等对氧化石墨烯-氧化锌的形貌进行表征,并用以净化铅离子废水。通过实验分析得知废水净化的原因有两方面:光催化效应和吸附理论,然后考察其影响净化过程的因素。结果表明,氧化石墨烯-氧化锌对溶液中铅离子在紫外光下有较强的吸附和催化降解能力,在t=4 h,pH=7条件下,其最大净化量可达到184 mg/g。     

聚乙烯醇/氧化石墨插层纳米复合材料的结构和热分析

制备了聚乙烯醇/氧化石墨插层纳米复合材料,并用X-射线衍射仪和高分辨电镜对其结构进行了表征.X-射线衍射仪和高分辨电镜的试验结果表明,氧化石墨和聚乙烯醇插层氧化石墨的层间距分别为0.89 nm和1.4nm.该纳米复合材料的热分析和热失重图说明,氧化石墨的加入有利于提高聚乙烯醇/氧化石墨纳米复合材料的玻璃化转变温度和氧化温度,同时也降低了其热释放速率.