旋风-滤板一体式除尘器性能优化数值研究

为弥补旋风除尘器尤其是大筒径旋风除尘器对微细颗粒除尘效率低的不足,通过在旋风除尘器环形空间内安装金属纤维滤板构造出旋风-滤板一体式除尘器,将离心与过滤两种除尘机理联合以提高微细颗粒的除尘效率。数值模拟研究了旋风-滤板一体式除尘器的滤板宽度W、高度h与个数N等因素对其分离性能的影响,在此基础上采用正交试验对金属纤维滤板的几何结构进行参数优化设计。结果表明：滤板参数对除尘效率显著性排序为N>h>W,滤板参数推荐取值为W=0.05Dc、h=1.5L、N=4,此时一体式除尘器对于2.5?m颗粒的分离效率为80.8%,与旋风除尘器相比分离效率提高22.9%,并使压降降低28.8%。     

高温-动态冲击作用下页岩微纳米孔隙结构演化特征

为阐明甲烷原位燃爆压裂载荷对页岩储层的微观改性特征,开展高温-动载协同作用下页岩微纳米孔隙结构的演化特征研究,选取典型页岩样品,综合应用3D轮廓测量、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD),分析高温-动态冲击作用后的页岩碎块的宏微观粗糙特性、孔裂隙结构及矿物组分随高温的变化特征。结果表明：随温度升高,页岩断面毫米级粗糙度先略有降低后急剧升高。随温度升高,页岩有机质纳米孔减少,石英中出现复杂裂缝,碳酸盐矿物产生气孔,黏土矿物层间结构破坏,页岩体孔隙度由常温的1.488%逐渐上升至700℃的1.997%。不同高温下页岩物性组成差异显著,XRD定量分析结果显示,石英的质量占比升高,方解石和白云石总占比降低,从微纳米尺度说明燃爆载荷对页岩储层有改性效果。     

自吸过滤式口罩的消毒净化及重复使用试验研究

针对突发性飞沫气溶胶传播类病毒疫情导致的口罩短缺及重复使用问题,基于自主构建的个体防病毒口罩仿真模拟测试系统,以粒径为0～200 nm的NaCl气溶胶替代病毒,在15、50、85 L/min的仿人呼吸流量下,分别测试疫情期间常用的5种口罩的穿透率、吸气阻力和品质因数在8 h内的变化;分别采用热水浸泡、酒精喷洒、高压蒸气、紫外线辐射和高温干燥5种消毒手段,处理上述在85 L/min流量下测试8 h后的5种口罩,比较消毒前后各口罩的穿透率、吸气阻力和品质因数。研究结果表明：在8 h内各口罩的穿透率随测试时长线性上升,吸气阻力缓慢升高,8 h后各N95口罩的过滤效率仍大于95%,吸气阻力也远小于300 Pa,具备重复使用的可能。热水浸泡、酒精喷洒和高压蒸气消毒处理会导致口罩的过滤效率大幅下降,无法保持消毒前的防护性能;而紫外线辐射和高温干燥对各口罩过滤效率和吸气阻力无显著影响,可作为口罩重复使用前的消毒净化手段。     

哈尔滨新区不同下垫面悬浮大气微塑料污染特征及潜在生态风险评估

悬浮大气微塑料（Suspended atmospheric microplastics,SAMPs）已被确定为水、土壤等环境单元的重要污染来源之一,并构成一定的潜在生态风险.为了解SAMPs在不同环境中的差异,本研究以哈尔滨新区为研究区,使用便携式大气颗粒物采样器（Airmetrics,USA）对该区域6种不同下垫面的空气进行采集,经过立体显微镜观察和傅里叶红外光谱仪（VERTEX 80）分析后,证实SAMPs广泛存在并得出关于SAMPs丰度分布、类型、粒径、颜色和化学组成成分的数据信息.结果显示,碎片状SAMPs是耕地的优势类型,其他下垫面的优势类型为纤维状SAMPs;不同下垫面SAMPs的粒径组成结构相似,尺寸为1～35μm的SAMPs占总数的80.71%,其中,林地、草地和水域的小粒径SAMPs占比大于其他下垫面,并且未发现粒径大于100μm的SAMPs;透明微塑料是各下垫面SAMPs的主要颜色类型,其中,建设用地和水域SAMPs中彩色微塑料偏多,这与人类活动有直接关系;各下垫面SAMPs的聚合物组成包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（P...     

聚苯乙烯微塑料单独或与镉共同暴露诱导肝细胞铁死亡

微塑料作为一种新型污染物,易吸附并富集环境中的重金属等,广泛存在于大气、土壤和水体环境中,对人体的危害正受到广泛关注.微塑料与其吸附污染物引发的复合毒性效应及机制是目前微塑料环境毒理学评价中亟待解决的科学问题.本研究以聚苯乙烯微塑料和镉为研究对象,考察其对新型细胞死亡方式-铁死亡的诱导作用,发现微塑料和镉暴露诱导肝细胞线粒体形态异常和线粒体嵴减少、GSH水平下降、脂质过氧化损伤以及关键铁死亡调节蛋白GPX4表达量降低,证实微塑料和镉暴露可诱导肝细胞发生铁死亡;同时不同铁死亡抑制剂及毒性检测指标的测定还表明,Cd²⁺主要通过抑制膜脂修复膜GPX4活性,引起脂质过氧化,导致铁死亡发生;聚苯乙烯微塑料主要通过刺激活性氧产生促进铁死亡;二者复合体可同时通过活性氧和抑制酶活等方式促进铁死亡发生,但其发生程度弱于Cd²⁺,可能是由于复合体中Cd²⁺呈吸附态降低其部分毒性所致.本文预期将为深入评价微塑料与镉的复合毒性效应提供数据支撑,同时为微塑料与其它共存的有毒组分的复合毒性效应及机制研究提供一定参考.     

单细胞水平微流体技术筛选北极沉积物中的联苯降解菌

极地环境微生物具有独特而丰富的多样性,是亟待开发的资源宝库.随着人类影响范围的扩大,极地环境中持久性有机污染物与石油 资源开采等造成的环境污染不容忽视,而利用土著微生物进行生物修复是一种理想的方法.为克服传统的基于富集驯化的稀释平板法分离 降解菌存在耗时长、筛选结果单一等缺点,建立了一种单细胞水平微流体筛选（Single-cell Level Isolation with Microfluidics,SLIM）技术.以北极沉积物为菌源,以联苯为底物,利用该技术成功筛选得到9株菌株,分属于4个菌属：Streptomyces、Micrococcus、Dermacoccus和Aspergillus;通过 稀释平板法筛选得到3株菌株,分属于Acidovorax、Chryseobacterium和Nocardia.通过两种方法得到的菌株完全不同.系统发育分析表明,SLIM技术筛选得到的菌株具有更加丰富的微生物多样性.通过对沉积物及各代富集驯化培养物的16S rRNA基因高通量测序发现,并非所有富集的菌属都能被稀释平板法分离,通过SLIM技术筛选得到的菌属在所有样品中的相对丰度都很低.本文建立的SLIM技术从单细胞水平实现了目标菌种的筛选,相比于稀释平板法,具有效率更高的优点,同时避免了菌种间竞争等造成的分离困难.本研究为极地环境中有机污染的生物修复及“微生物暗物质”资源的挖掘提供了新的思路与方法.     

不同粒径微塑料对三氯生在热带爪蛙蝌蚪体内积累分布及其生态毒性的影响

三氯生（TCS）作为药物和个人护理品（PPCPs）中常见的抗菌剂,在水环境中存在与聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）复合污染的生态健康风险.本研究旨在探究0.1、5、20 μm PS-MPs吸附TCS在蝌蚪体内累积情况,以及对蝌蚪毒性的作用.结果表明,PS-MPs吸附TCS在蝌蚪体内的积累能力依次为：TCS+5 μm PS组>TCS+20 μm PS组>TCS+0.1 μm PS组,累积量分别为3.27、1.8 mg·g^-1、无累积效应.值得注意的是,蝌蚪经不同粒径PS-MPs（2 mg·L^-1）、TCS（1 μg·L^-1）单独及复合暴露7 d后,各实验组脂质代谢水平均表现出丙酮酸含量增加（p<0.05）、甘油三酯含量降低（p<0.05）的趋势.复合组中TCS+0.1 μm PS组蝌蚪体内丙酮酸（Pyruvate）含量上升水平最显著（p<0.05）;TCS+20 μm PS组蝌蚪体内甘油三酯（TG）含量下降水平最显著（p<0.05）,这可能与脂代谢调控基因ppar-α、cpt1-β表达水平显著提升有关（p<0.05）.此外,PS-MPs、TCS单一和复合暴露 还会增加蝌蚪体内CAT、SOD酶活性.与脂质代谢结果不同的是,复合组中TCS+5 μm PS组蝌蚪体内CAT、SOD酶活性上升最显著（p<0.05）,这可能与调控基因cat、sod表达水平显著提升有关（p<0.05）.研究表明,复合暴露组对蝌蚪生理水平的影响高于单一暴露组,而不同复合处理组对蝌蚪脂质代谢水平和抗氧化水平影响具有差异,该结果可为评估微塑料（MPs）吸附亲脂性污染物对水生动物的毒性效应和生态风险提供 信息和参考.     

介质阻挡放电等离子体老化微塑料及对Zn (II)吸附的影响

为了在实验中缩短微塑料的老化时间,更真实地模拟自然老化条件,采用介质阻挡放电（DBD）等离子体老化聚乙烯微塑料（PE-MP）和聚丙烯微塑料（PP-MP）,同时研究了老化前后PE-MP和PP-MP对Zn （II）的吸附过程和机理.随着放电时间延长和输入电压升高,微塑料表面出现微小裂纹或孔洞,形成含氧官能团.老化后PE-MP和PP-MP对Zn （II）的吸附容量分别提高了22.7%和14.8%.老化前后微塑料对Zn （II）的吸附均符合准二级动力学模型.颗粒内扩散模型表明,Zn （II）在微塑料上的吸附过程可分为快速吸附,慢速吸附和吸附平衡3个阶段.同时,老化前后微塑料对Zn （II）的吸附均符合Langmuir吸附等温线模型.热力学结果表明,微塑料对Zn （II）的吸附是自发的吸热过程.Ca²⁺、腐殖酸和低pH值不利于微塑料对Zn （II）的吸附.     

建筑室内健康环境中不同过滤单元净化PM2.5特性

针对后疫情时代下建筑室内净化问题,选取6种过滤单元（1号—G4夹碳布,2号—G4涤纶,3号—F7玻纤,4号—F7静电熔喷布,5号—G4涤纶+F7玻纤,6号—微静电荷电模块+G4涤纶）,试验探究其PM_2.5净化性能。试验测试了不同过滤单元的一次过滤效率、PM_2.5净化效率、阻力、洁净空气量（CADR）与净化能效（CEE）。结果表明：1)5号和6号的组合过滤单元可有效提高一次过滤效率和PM_2.5净化效率。2)额定风速下,2号过滤单元阻力最小,5号过滤单元的阻力最大。3)在最大风量工况下,4号过滤单元的CADR和CEE最大,2号过滤单元的CADR和CEE最小,分别约为4号过滤单元的7.13%与6.54%。6号过滤单元相比2号过滤单元的CADR和CEE分别提升约150%与247%,表明微静电荷电模块在不增加过滤单元阻力的情况下,能够提高一次过滤效率和PM_2.5净化效率,有效缩短相同工况下的净化时间。     

光谱表征评价2种不同预处理工程对DOM去除特征

为探究不同类型微污染水源预处理工程对水中溶解性有机物的去除特征,采用光谱表征结合多元统计方法,对盐龙湖预处理工程和通榆河预处理工程夏季各处理单元进出水水质进行研究。结果表明:夏季蟒蛇河及通榆河原水DO含量低于Ⅲ类水标准,蟒蛇河原水中a(254)较高,而通榆河原水中COD_Mn、BOD₅较高。盐龙湖预处理工程与通榆河预处理工程对COD_Mn、BOD₅、a(254)的去除率分别为4.19%、37.50%、1.55%和10.31%、23.49%、24.88%;从分子结构来看,盐龙湖预处理工程的预处理单元与通榆河预处理工程的高密度沉淀单元对DOM的改变最为明显,使DOM的浓度下降、分子量变小、苯环C的聚合程度增加。差异性分析表明:S_R与E₄₆₅/E₆₆₅、A₂/A₁、A₃/A₁呈显著正相关,a(355)与E₂₅₀/E₃₆₅呈显著负相关。该研究结果可为微污染水源预处理工程的优化运行及保障城市饮用水安全提供数据参考。