秦皇岛市大气PM2.5中一元羧酸的污染特征及来源分析

大气细颗粒物中有机物含量占20%~80%,部分有机物除具有较强的毒性外,还具有较强吸湿性,影响大气环境质量.因此,为充分研究细颗粒物中一元羧酸的来源及其对大气环境的影响,于2020年在秦皇岛市区（海港区站点）和工业园区（昌黎站点）采集细颗粒物,经预处理的样品用三氟化硼-甲醇（BF₃-CH₃OH）衍生化试剂衍生后,采用气相色谱质谱联用（GC-MS）的方法对PM_2.5中的一元羧酸进行测定,一共检测到17种一元羧酸（碳数分布在10~24之间）.结果表明:①PM_2.5浓度的季节性变化呈冬季>秋季>春季>夏季的特征,且工业园区（昌黎站点）PM_2.5浓度为21.40~112.41 μg/m3,高于市区（海港区站点为9.01~104.88 μg/m3）.②两个采样点一元羧酸浓度的季节性变化特征并不明显,海港区站点、昌黎站点一元羧酸的年均浓度分别为873.91、895.22 ng/m3.③两个站点碳数小于22的一元羧酸浓度均表现出明显的偶数碳优势,海港区站点、昌黎站点浓度最高的一元羧酸均为棕榈酸（C₁₆）,年均浓度分别为512.86、514.34 ng/m3;其次是硬脂酸（C₁₈）,年均浓度分别为270.06、268.17 ng/m3.两站点各季节C₁₆和C₁₈分别占一元羧酸总浓度的48.83%~66.40%和22.81%~36.96%.一元羧酸的碳优势指数（CPI）与植物贡献的一元羧酸（碳数≥ 22）总浓度呈负相关.④根据碳数分布规律、∑C _{≥ 22}/∑C _{< 22}（碳数大于等于22的一元羧酸与碳数小于22的一元羧酸浓度的比值）、C₁₈/C₁₆（硬脂酸和棕榈酸浓度的比值）、CPI值以及C_18:1/C₁₈（油酸与硬脂酸浓度的比值）来初步判断一元羧酸的来源及其对大气环境的影响,发现秦皇岛市两个站点夏季大气氧化性最强（市区大气氧化性较工业园区强）,春、秋两季大气氧化性较弱,尤其是工业园区春季大气氧化性最弱,其一元羧酸主要来自本地源;燃煤、机动车尾气排放、道路扬尘以及肉类烹饪是大气PM_2.5中一元羧酸的主要来源;植物源对一元羧酸浓度的贡献较小.研究显示,秦皇岛市两个站点一元羧酸浓度的季节性变化并不显著,燃煤、机动车排放、道路扬尘及肉类烹饪对一元羧酸贡献较大.      

NC-PC锚定微量Fe活化PMS降解水中2,4-二氯苯氧乙酸

采用分步热分解法制备了NC-PC（三维多孔碳材料）锚定的微量Fe基催化剂,用于活化过一硫酸盐（PMS）氧化降解水中2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）.采用透射电子显微镜（TEM）、高精度比表面积仪（BET）、X射线光电子能谱分析（XPS）和电感耦合等离子体发射光谱分析（ICP）对催化剂进行表征.考察了不同金属、制备方法、催化剂投加量、PMS投加量、初始pH值以及水中不同阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）对2,4-D降解的影响.结果表明,通过热分解法合成的Fe-NC-PC对2,4-D具有更好的降解效果,当2,4-D初始浓度为0.1mmol/L,初始pH=3.4,催化剂投加量0.15g/L,PMS浓度0.7mmol/L时,反应20min内2,4-D的去除率可达91%.随着催化剂投加量、PMS投加量的提高,2,4-D的降解效果提高;随着初始pH值的提高,2,4-D的降解效率逐渐降低;水中不同阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）和腐殖酸（HA）对2,4-D的降解有轻微的抑制作用.通过自由基淬灭实验、EPR测试以及XPS分析了反应的主要活性物种和反应机理,发现材料制备过程中形成的Fe-N_x是主要的反应活性位,能够有效的活化PMS降解水中2,4-D,¹O₂在2,4-D的降解过程中起到主要作用.     

多活性位点的磁性氮掺杂石墨烯活化过一硫酸盐研究

通过简单的一锅法制备Fe₂O₃、Fe₃N、单原子Fe（SA-Fe）和N掺杂的磁性石墨烯材料（Fe-MNG）应用于催化活化过一硫酸盐（PMS）.结果表明,Fe-MNG/PMS体系可在宽的pH范围（3-10）氧化降解磺胺异恶唑（SIZ）,降解率均达到99%以上.经过五次循环使用其对SIZ的降解率仍保持在95%以上.Fe-MNG中的SA-Fe、N等活性位点可高效催化活化PMS产生各种活性氧物种（ROS）.淬灭实验和电子顺磁共振波谱分析表明Fe-MNG/PMS体系中产生多种ROS,包括硫酸根自由基（SO₄·^-）、羟基自由基（HO·）和单线态氧（¹O₂）,证明存在自由基和非自由基两种氧化过程.此外,Fe-MNG具有大的比表面积（446.18m²/g）,能将水中有机微污染物吸附富集到材料表面,同时在Fe-MNG表面催化PMS产生大量ROS,实现对有机微污染物的原位、高效氧化去除.Fe-MNG还具有磁性,易于分离和回收,具有潜在的应用前景.     

基于“三线一单”流域开发规划替代方案环评研究

针对我国流域规划环评中替代方案不足的问题,提出基于“三线一单”环境管理要求建立评价指标体系,并采用快速影响评价矩阵（RIAM）实施规划替代方案综合评估.针对福建晋江流域开发规划环评的研究结果显示,采用研究建立的评价指标和方法可以有效地对6个规划替代方案的主要生态环境影响进行综合评价,其中方案Ⅱ在优化水资源配置、保障下游生态用水、严控小水电开发等方面更具优势,可作为推荐方案并进入详评阶段.本研究建立的替代方案评价指标和方法,对于在流域开发规划环评中落实“三线一单”管理要求、促进规划编制与环评过程互动和提高评价效率具有有利作用.     

硫自养反硝化系统运行效能和微生物群落结构研究

启动了单质硫自养反硝化反应器并研究其脱氮性能,通过血清瓶批式实验测定了污泥的反硝化活性,并采用扫描电镜和高通量测序手段揭示了系统内微生物群落结构特征.结果表明,SBR反应器进水NO₃^--N浓度为80mg/L,随水力停留时间由12h逐渐缩短为6h,反应器的自养脱氮性能逐渐增强,稳定期反应器的总无机氮去除率达99.1%,总无机氮去除负荷平均值为0.158kg N/（m³·d）;SBR周期内NO₂^--N浓度最大值为13.3mg/L,NO₃^--N还原为NO₂^--N过程pH值由7.38降低至6.94,NO₂^--N还原为N₂过程pH值基本不变;批式实验结果表明,硫自养反硝化和异养反硝化NO₃^--N去除速率分别为0.515,0.196kg N/（kg VSS·d）,硫自养反硝化污泥NO₂^--N降解速率为0.117kg N/（kg VSS·d）,污泥同时具有自养反硝化和异养反硝化活性;扫描电镜显示,污泥中存在大量的杆状细菌和球状菌;污泥中主要的硫反硝化细菌分别为Thiobacillus、Sulfurimonas和Thermomonas属,其相对丰度分别为14.5%、7.6%和6.0%.     

基于"多规合一"空间规划的环境管控机制研究

本文通过分析新形势下我国空间规划和环境管控的任务和要求变化,探讨空间规划中环境管控的最新要求,分析"生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线、生态环境准入清单"(简称"三线一单")与"城镇空间、农业空间、生态空间、生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界"(简称"三区三线")的关系,并在此基础上研究"三线一单"的管控要求在空间规划体系中的约束机制和相关技术要求,提出空间规划中环境管控的落地措施。     

黄海中南部越冬鳀空间格局的年际变化

探索式空间数据分析（ESDA）方法能揭示复杂的空间现象,诊断鱼类种群的动态空间模式,是深入了解和把握黄海中南部越冬鳀空间格局和演化规律的有效手段之一。本文基于ESDA方法,结合GIS技术,利用2002~2015年的底拖网调查数据和遥感海表温度,分析了冬季黄海中南部鳀的空间格局及动态变化,并探讨了其空间格局与水温的关系。结果表明,2002~2015年,大多数年份鳀资源密度水平相似的站位呈空间集聚分布,但空间集聚程度无年间变动规律;资源密度的高值聚集区主要分布在调查区域的中东部水域,而低值聚集区则主要分布在西部沿岸区域和北部区域。与水温关系研究表明,鳀资源密度高值聚集区分布在黄海暖流暖水舌及以东区域,而低值聚集区主要分布在冷暖水交汇区域;高高类型聚集区资源密度重心纬度与适宜等温线平均纬度变化趋势基本一致,表明高高类型聚集区在纬度方向上的移动受海水温度变化的影响。     

SO32-/HSO5-体系去除印染生化尾水溶解性有机污染物

印染废水常规生化处理尾水中仍残余一定浓度的溶解性有机污染物（DOM）和新标准严格管控的苯胺.采用亚硫酸钠活化过硫酸氢钾复合盐（SO₃^2-/HSO₅^-）产硫酸根自由基（SO₄^-·）高级氧化体系对尾水进行深度处理,并基于响应面法优化初始pH值、反应温度、SO₃^2-/HSO₅^-物质的量比和HSO₅^-投加量对COD和苯胺去除效果的单独及交互影响.结果表明该体系对苯胺具有非常显著的去除效果,同时对COD亦有一定的降解能力.影响因子对COD和苯胺降解效果贡献排序分别为：温度>n（SO₃^2-）/n（HSO₅^-）>n（HSO₅^-）>初始pH值和n（HSO₅^-）>n（SO₃^2-）/n（HSO₅^-）/初始pH值>温度.在实验优化后得到的最佳条件下（pH=6.8,温度为53℃,SO₃^2-/HSO₅^-物质的量比为1.6,HSO₅^-投加量为37.1mmol/L）反应10min,出水的COD和苯胺去除率分别达到33%和90%.进一步分析了印染生化尾水处理前后DOM的荧光和分子特性,三维荧光光谱（3DEEMs）发现芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢产物是原尾水中DOM的主要组分,经不同氧化条件下出水中DOM的荧光强度明显降低且性质发生改变,荧光区域标准体积削减了42.03%~77.67%;同时观察到氧化出水中类色氨酸（Ex/Em=230~225nm/340~330nm）峰值发生了5~10nm的蓝移,推测尾水中稠环芳烃分解为小分子,共轭基团和芳香环数量减少;凝胶渗透色谱（GPC）结果表明DOM中大分子（0.45 μm~100kDa）物质比例为41%,中等分子（12~100kDa）物质的比例为48.9%,峰值分子量（Mp）为56.324kDa,Mw/Mn=2.168,处理后的出水Mp主要分布在12.28~17.56kDa范围内,小分子物质数量增多,结构和种类发生变化;气相色谱质谱（GC-MS）进一步揭示氧化出水中的烷烃类物质含量明显降低,主要副产物为一些酯类、醇类和脂肪酸物质,为后续进一步生化处理创造了条件.     

城镇污水处理厂“准Ⅳ类”标准提标改造技术简析

通过对现有污水处理技术综合分析,梳理适用于"准Ⅳ类"污水排放标准的技术工艺,为污水处理工程技术选择提供支持。首先梳理了我国城镇污水排放标准的发展沿革,搜集整理了几个重点区域及流域新近颁布的"准Ⅳ类"标准,结合部分代表性污水处理厂的实际运行效果,提出本次提标改造的核心问题为COD和TN的深度去除。由此,分别从一级处理、二级处理和深度处理3个方面全面梳理了适用于"准Ⅳ类"标准的提标改造技术,并提出应该充分考虑污水处理各工艺的特点和对污染物的处理能力,将各工艺段进行有机结合,最终出水达标排放。     

纯氧曝气活性污泥的EPS和SMP的规律研究

研究了两种典型负荷下(低负荷:F/M为0.05 kg/kg(以每kg污泥中有机物的质量计,下同),高负荷:F/M为0.25 kg/kg)纯氧曝气序批式活性污泥法处理废水时活性污泥胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)的变化情况,结果表明:控制曝气量为15 L/h,当F/M为0.05 kg/kg时,纯氧曝气使得出水SMP低于空气曝气。与空气曝气相比,纯氧曝气可减少EPS的产生。SMP随着EPS含量的增加而增加,两者呈显著的正相关(r=0.947)。