两相分配生物反应器治理高浓度有机污染研究进展

高浓度有机污染物难以进行生物降解的主要原因之一是其会对微生物产生较大毒害作用而抑制微生物生长以及降解过程,而两相分配生物反应器(Two-phase partitioning bioreactor,TPPB)可以有效解决污染物毒性的问题,因而在高浓度有机污染治理中具有较大的应用潜力.本文系统介绍了TPPB类型以及各自的工作原理,即TPPB通过非水相的引入可以溶解系统内大部分有机污染物,减少水相中污染物的浓度,降低其对微生物的毒性,并通过微生物的代谢活动实现污染物的降解,随着降解过程的进行污染物在两相间的分配平衡不断被打破,污染物又不断从非水相进入到水相之中,使得微生物的降解过程持续进行.同时分析了反应过程中的各种影响因素,如传质速率、微生物影响等,进而阐述了该技术在水体、土壤、大气污染治理中的应用,最后根据目前的研究进展,对TPPB技术的工程应用前景进行了展望.     

定费用时尿素热解脱硝系统的可靠性研究

针对费用最小化理论在可靠性分配中的局限性,建立更切合实际的固定费用下可靠度极大化思想。将该思想运用到尿素热解脱硝系统中,针对系统结构功能特征及运行特点,深入分析各系统间逻辑功能关系,提出了完整的尿素热解脱硝系统可靠性分配模型。并引入可靠性成本预估函数,以固定费用为约束,建立数学模型,实现了系统可靠性指标的最优化分配。最后以脱硝系统为例,获得具有实际意义的数值解,证明了该方法的可用性及正确性。     

高山草地环山样带异质坡向上3种植物的株高、叶片性状与生物量分配北大核心CSCD

为了解坡向异质性生境对植物生长发育的影响机制,在位于青藏高原东缘的岷江源区的研究样地内,沿山脊划分出东南、西南和东北3个坡向,每个坡向上选择珠芽蓼（Polygonum viviparum）、盘花垂头菊（Cremanthodium discoideum Maxim.）和滨发草（Deschampsia littoralis）3种常见物种作为研究对象,对比其株高、叶片性状和生物量分配的变化,并测定不同坡向土壤环境因子.结果显示：不同坡向间土壤环境差异明显;珠芽蓼和滨发草的株高在不同坡向上无显著差异,而盘花垂头菊株高依次为西南坡〉东南坡〉东北坡,3种植物比叶面积（SLA）均有显著变化且变化趋势均不同,在东北坡上珠芽蓼（161.30±5.44 cm2/g）和盘花垂头菊（151.26±3.36 cm2/g）具有最小的SLA,而滨发草（212.97±11.39 cm2/g）最大;珠芽蓼的地下生物量高于地上生物量,而盘花垂头菊和滨发草地下-地上生物量分配格局则相反,3种植物的地下生物量比例在温度最低的东北坡均达到最高;珠芽蓼的地上-地下生物量分配在不同坡向皆为等速生长,而其余两种植物在个别坡向上呈现异速生长,且均为地下生物量积累速率大于地上部分.因此,高山草地生态系统的不同坡向生境对植物的生长发育产生了显著影响,上述3种植物的株高及叶片性状对不同坡向的响应具有特异性,而在温度较低的坡向上3种植物均偏向把更多的生物量分配给地下部分.     

基于TLSER和QSPR关系预测PAHs和PCBs的LDPE膜-空气分配系数

有机污染物在被动采样材料与环境介质之间的平衡分配系数(K_P),是测定环境中有机污染物浓度的重要参数,但K_P值大部分都需要经过繁琐的实验测定获取,无法逐个测定数量繁多的污染物,因此需开发一种预测K_P值的方法。为此,搜集整理了一些多环芳香烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)的低密度聚乙烯(LDPE)-空气分配系数(K_PA)的实测值,基于理论线性溶解能(TLSER)和定量结构性质关系(QSPR),利用逐步多元线性回归(MLR)分别构建了预测K_PA值的模型。模型的决定系数R2adj分别为0.927和0.956,交叉验证系数Q2LOO分别为0.915和0.946,外部系数Q2ext分别为0.913和0.960。结果表明,2种模型具有良好的拟合优度、稳健性和预测能力,并解释了模型的机理。所构建的2种模型均可用来预测应用域内有机污染物的LDPE膜-空气分配系数。     

3种氨基糖苷类抗生素对水生生物的时间依赖联合毒性作用比较

以3种氨基糖苷类(AG)抗生素:硫酸安普霉素(APR)、双氢链霉素(DIH)和硫酸链霉素(STS)为研究对象,以生态系统中2类重要的水生生物分解者如青海弧菌(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67,Q67)和生产者蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa,CP)为受试生物,运用均匀设计射线法设计抗生素三元混合物体系,共5条具有不同浓度配比的射线,应用已建立的分别基于Q67和CP的时间毒性微板分析法系统测试抗生素及其三元混合物射线对Q67和CP在不同暴露时间的毒性。对于Q67和CP,暴露时间分别为0.25、2、4、8、12 h和12、24、48、72、96 h。应用浓度加和(CA)模型分析混合物在不同暴露时间的毒性相互作用。结果表明:APR、DIH和STS及其5条混合物射线对2种指示生物的毒性均具有明显的时间依赖性,且Q67对AG抗生素及其混合物射线的响应比CP的灵敏;以半数效应浓度的负对数p EC50值为毒性大小指标,3种抗生素对2种指示生物的毒性大小顺序随暴露时间的变化而变化,3种AG抗生素对Q67和CP分别在12 h和96 h的毒性大小顺序均为STSDIHAPR;5条具有不同浓度配比的混合物射线对Q67在不同暴露时间的毒性均呈加和作用,但对CP的毒性既有加和作用也有拮抗作用,且拮抗作用随暴露时间和组分浓度配比的变化而变化,表明AG抗生素毒性的联合毒性作用与暴露生物、暴露时间以及混合物组分的浓度配比等有关。     

基于监测数据对邻苯二甲酸酯在室内PM2.5-空气和灰尘-空气间分配状态的研究

邻苯二甲酸酯(PAEs)是室内环境中广泛存在的内分泌干扰物之一.过去认为气相媒介传输机制主导包括PAEs在内的SVOCs在室内环境中分配的观点近年来已受到质疑.为探究PAEs在真实室内环境中的分配状态,本文利用监测数据计算PAEs在PM2.5-空气和灰尘-空气之间的分配系数(分别为Kp和Kd),并与平衡状态下的分配系数(Kp*和Kd*)比较.夏季和冬季DiBP、DnBP和DEHP在PM2.5-空气间的Kp中位值(m3·μg-1)分别为0.053和0.011、0.010和0.004、0.021和0.025.与Kp*的比较表明整体而言DEHP的分配在两季均无法达到平衡,其在PM2.5中的浓度低于与气相平衡时的浓度;DiBP和DnBP的分配在两个季节均可能趋于平衡.夏季和冬季DiBP、DnBP和DEHP在灰尘-空气间的Kd中位值(m3·mg-1)分别为0.13和0.06、0.02和0.018、5.62和0.76.与Kd*的比较表明整体上3种PAEs在两个季节都偏离平衡状态:夏季3种PAEs灰尘中的浓度均显著高于与气相平衡时的浓度,而冬季则相反.通过分析可以得到:1)PAEs可从源材料直接传输至灰尘;2)空气湿度和PM2.5的有机成分亦可能对PAEs在空气和PM2.5间的分配状态产生影响.     

基于GC-QTOF/MS的大气中有机污染物的非靶标筛查及半定量分析

本文借助气相色谱-四极杆飞行时间质谱仪(GC-QTOF/MS)开展了大气中有机污染物的非靶标筛查,并对识别出的特征污染物进行半定量分析.基于高分辨质谱数据库和NIST质谱数据库的匹配,样品中共识别出139种污染物,主要以多环芳烃(PAHs)及其衍生物、邻苯二甲酸酯(PAEs)为主;除此之外,还识别出多种尚未受到监管的杂环类化合物,例如苯并噻唑、四甲基哌啶酮、1-甲基-2吡咯烷酮、氧杂蒽等.识别出的有机污染物半定量浓度为288 ng·m-3,其中大气常规监测的16种PAHs的浓度是18.1 ng·m-3,仅占总浓度的6.28％.PAEs的浓度为44.6 ng·m-3,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的浓度最高(14.8 ng·m-3).以含氮、氧、硫为主的杂环化合物浓度是47.9 ng·m-3,其中苯并噻唑浓度最高,为9.51 ng·m-3;其次是1-甲基-2吡咯烷酮、四甲基哌啶酮、尼古丁和二苯并呋喃,浓度分别为9.22、8.78、5.11、4.15 ng·m-3.本研究展示了高分辨质谱技术在未知物识别中的优势,并对识别出的特征污染物进行了半定量分析,其结果能够为后期污染物的风险评估提供借鉴意义.     

煤矿瓦斯涌出时序预测的自组织数据挖掘方法

为分析煤矿瓦斯涌出复杂系统时间序列预测方法,提出自组织数据挖掘(SODM)与相空间重构(PSR)相结合的预测建模方法。首先应用C-C方法计算时间序列的最佳嵌入维数和延迟时间后进行PSR;然后以二元二次方程为传递函数,以嵌入维数变量为自变量,以延迟时间后的时间序列为因变量,通过内准则确定传递函数系数和外准则选择最优传递函数,并以最优传递函数的输出为下层迭代传递函数的输入,最后获得最优复杂度预测模型。算例结果表明:该方法对煤矿瓦斯涌出量预测的相对误差为-5.751 7% ~6.049 3%,平均相对误差2.145 7%,预测结果能满足煤矿安全生产实际工程应用要求。     

我国北方典型地区居民呼吸暴露参数研究

呼吸暴露参数是准确估算人体对污染物的暴露剂量和健康风险评估的重要参数之一,而我国目前对于该项工作的调查研究较少.采用问卷调查的方式对我国北方典型地区——太原的2 860名受试者进行了时间-活动模式的研究,结合人体能量估算模型,计算出适合该地区居民的呼吸速率参数,并与国内外情况进行对比分析.结果表明:该地区居民室内日平均活动时间为16.1～18.4 h;不同性别、不同年龄组的城市和农村居民从事各种强度活动的时间有很大差异;同时得出,该市城市居民长期暴露的呼吸速率参数为10.72～14.53 m3/d,农村居民为15.61～22.59 m3/d.与我国相关文献数据和美国环境保护署(US EPA)的数据相比,如果直接引用US EPA的数据,将会给健康风险带来30%～50%的偏差.      

基于电力大数据的钢铁企业大气污染物排放核算模型构建及应用

近年来,各级生态环境部门与国家电网公司积极签署战略合作协议,促进电力大数据在生态环境管理信息化平台的应用.本研究通过梳理电力大数据在大气污染防治中的应用,以唐山市钢铁行业为例构建基于电力大数据的大气污染物高时间精度排放核算模型,进一步挖掘电力大数据在大气污染排放控制中的应用潜力.结果表明：(1)模型核算的2019年唐山市17家钢铁企业的大气污染物排放量与2019年唐山市大气污染物排放清单(简称“城市清单”)结果一致性较好,SO₂、NO_x和PM_2.5排放量分别为1 017.90、2 047.75、1 141.81 t,误差介于-0.46%～4.27%之间.(2)基于工序而言,以PM_2.5为例,模型预测结果与城市清单结果的相对误差在-17.34%～10.60%之间.(3)唐山某钢铁企业2022年SO₂、NO_x、PM_2.5月排放量受钢铁市场价格影响较大,1月和6月分别为最高和最低污染物排放月,而其日排放受行业特征影响较为平稳,小时排放可能受...