华北地区紫外与可见光辐射在大气中的传输

根据对华北地区2年观测资料的分析以及实际天气条件下紫外辐射(UV)和可见光辐射(VIS)的经验模式,研究了UV、VIS在大气中的传输,得到了大气中物质成分与不同波段太阳辐射相互作用的不同特征和规律.结果表明,对于UV传输,水汽因子的重要性远大于散射因子;对于VIS传输,散射因子的重要性大于水汽因子.受水汽和散射因子衰减的影响,到达地面的UV、VIS表现出一定的地域特色,华北地区到达地面的UV、VIS均以散射因子的贡献为主,在紫外、可见光波段,散射因子的贡献分别为62.55%、95.76%.经水汽因子衰减到达地面的UV大于VIS,经散射因子衰减到达地面的VIS远远大于UV.整体上,华北地区SD/SQ(散射辐射/总辐射)年均值由南到北逐渐降低,地面UV、VIS由南到北逐渐增加.仅受水汽因子影响,华北地区损失于大气中的UV、VIS能量分别为19.30、16.54W.m-2;仅受散射因子影响,华北地区损失于大气中的UV、VIS能量分别为35.31、311.07W.m-2.华北地区UV和VIS的能量损失季节变化明显,并表现出由南到北减小的趋势.UV、VIS在大气中传输时,一部分能量被大气中的物质成分在化学和光化学反应中吸收和利用,这一能量影响到大气中的各种基本过程,在未来研究中应予以高度重视.利用能量方法并结合对测量数据的分析来研究大气中物质与辐射能量的相互作用,特别是能量在大气中的利用、分配、时空变化等是一种有效、客观的方法.UV对水汽的敏感性远大于VIS对水汽的敏感性,UV和VIS对SD/SQ的敏感性大于对水汽的敏感性.     

河北省太阳能产业可持续发展对策研究

针对太阳能产业发展现状,找出河北省太阳能产业发展过程中存在的问题,如产业环节附加值低、产用不平衡、缺乏激励政策、存在技术难题和污染、运维管理跟不上等。借鉴国内外成功经验,从光热和光电平衡发展、加大科技投入、加强政策和机制建设、实施多元化模式、控制产业污染、培养专业的运维队伍等几方面提出河北省太阳能产业可持续发展的对策。     

长江流域蒸发皿蒸发量及影响因素变化趋势

采用MannK-endall非参数检验方法和反距离权重插值法IDW对长江流域近40年来20cm蒸发皿蒸发量及其影响因素进行了时空变化趋势分析,研究结果表明:近40年来,长江流域年平均蒸发皿蒸发量在全流域和不同区域内均呈现显著的下降趋势,且中下游地区(99%的置信度)比上游地区(95%的置信度)下降趋势显著,夏季(99%的置信度)比其它季节下降趋势显著。影响蒸发皿蒸发量的主要气象因子太阳净辐射和风速呈现显著下降趋势,气温表现为显著升高趋势,但中下游地区夏季温度微弱下降,降水微弱增加,但中下游地区夏季降水显著增加。因此,长江流域年平均太阳净辐射和风速的显著下降是年平均蒸发皿蒸发量显著下降的主要原因,而中下游地区夏季气温的微弱下降和降水的显著增加使得中下游地区夏季蒸发皿蒸发量下降趋势尤其显著。     

4种典型PPCPs对蚕豆和大蒜根尖细胞微核率的影响

药物及个人护理品(PPCPs)对生态环境的潜在风险受到世界各国科学家的广泛关注.为评价典型PPCPs对植物细胞遗传物质的损伤程度,该试验以青皮蚕豆和大蒜为试验生物材料,分析强力霉素(DOX)、环丙沙星(CIP)、三氯卡班(TCC)和卡马西平(CBZ)在12.5~100 mg·L-1的浓度范围内对蚕豆和大蒜根尖细胞微核率及微核指数的影响.结果表明:1 DOX、CIP、TCC和CBZ分别作用于蚕豆根尖细胞时,细胞微核率均明显高于对照组(CK1)1.67‰,差异显著(P0.05);微核指数均大于3.5,属于重度损伤;随染毒浓度的增大微核率均呈先增后减的趋势.2 DOX、CIP、TCC和CBZ分别作用于大蒜根尖细胞时,产生微核数量较少,微核率均大于对照组(CK2)0.67‰,部分浓度组与CK2相比差异显著(P0.05),仅当CIP浓度为25、50、100 mg·L-1,TCC和CBZ浓度为25 mg·L-1时微核指数大于3.5;随染毒浓度的增大微核率均呈先增后减的趋势.3供试化合物引起大蒜根尖细胞的微核率均明显低于蚕豆,两组之间差异显著(P0.05).4 4种化合物处理蚕豆和大蒜根尖细胞产生的微核指数整体对比大小均为CIPCBZTCCDOX.研究显示,4种化合物达到一定浓度时均对蚕豆和大蒜根尖细胞造成了遗传损伤,对大蒜造成的损伤程度明显低于蚕豆,4种化合物性质不同对两种植物产生的损伤程度也不同.     

固定化及游离态皮氏伯克霍尔德氏菌(Burkholderia pickettii)降解喹啉的试验研究

从处理焦化废水的A2/O工艺曝气池中筛选、分离得到一株能利用喹啉作为唯一碳源、氮源和能源的细菌，经鉴定为皮氏伯克霍尔德氏菌(Burkholderia pickettii)革兰氏染色阴性，杆状.采用PVA-硼酸-纱布复合载体法包埋固定了该菌，用电镜观察研究了该菌在固定化载体中的分布及形态.固定化细胞降解动力学试验表明，喹啉的降解符合零级反应.比较了固定化细胞与游离态细胞降解喹啉的特性，实验结果表明，游离态细胞利用喹啉的速率较快.     

新型三维多孔光热材料制备及其高盐废水处理应用

高盐废水处理存在处理难度大和能耗成本高等问题.近年来发展的界面光蒸汽水处理技术以绿色、高效和低能耗等特点成为了目前水资源回收利用领域的研究热点.本研究以纤维状结构的碳化氮（h-CN）修饰石墨烯（r-GO）,通过水热反应制备了新型三维多孔石墨烯复合材料（3D h-CN/r-GO）,并以硝基苯和苯酚作为模拟污染物,考察了其光热蒸发处理高盐废水的性能.研究结果表明,所制备的3D h-CN/r-GO材料具备宽光谱吸收范围和多级孔道结构,并呈现出快速热响应的特点.在模拟太阳光照条件下,光蒸汽转化效率可达90.4%.并且在处理过程中可实现硝基苯和苯酚等常见挥发性污染物的吸附,其吸附容量分别为67.6 mg·g^-1和57.5 mg·g^-1.而且,3D h-CN/r-GO可实现长时间稳定的光热水体蒸发回收,且对污染物及盐分截留率高达98%左右,冷凝水体达到污水处理的排放标准.因此,本研究为高盐废水的低能耗和低成本处理提供了一种新的技术.     

固定化细胞流化床处理含酚废水的研究

以改性聚丙烯酰胺为载体对苯酚降解菌进行固定化,采用流化床反应器对模拟含酚废水进行降解实验。考察在不同曝气量、pH和苯酚浓度下,固定化细胞降解苯酚性能的变化。结果表明,在有效容积为6L的反应器内固定化细胞凝胶的投加量为1.4g/L、pH6～8、曝气量为70L/h时,24h内可使浓度为700mg/L的苯酚完全降解。当采用有效容积为5.5L的流化床反应器对模拟含酚废水进行连续降解实验时,在进水苯酚浓度为400mg/L,曝气量为60L/h,进水流量0.6L/h,HRT为9.5h时,出水苯酚浓度可降低到20mg/L以下。连续使用30d后固定化细胞凝胶的机械强度和弹性仍较好。说明固定化细胞有更好的苯酚耐受性、较高的降酚速率和更广泛的pH,且可重复使用。     

硝酸-PPy/AQDS联合处理改善阳极性能的分析表征

阳极性能是影响微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)性能的关键因素之一.通过吡咯聚合、蒽醌-2,6-磺酸钠盐(AQDS)掺杂以及库仑量调控将不同厚度的PPy/AQDS复合薄膜电沉积至硝酸处理的碳毡阳极上,以期整合碳毡阳极的生物亲合性、导电性及电子传递能力,同时强化阳极的这3种性能.结果表明,随着整合强度的加强,阳极性能逐步得到提升,整合阳极在阳极生物量、电导率以及交换电流密度方面优于对照组2.4~3.3倍,其中0.12 C·cm~(-2)的整合阳极表现出最高的峰值电流(2.86 m A)、最大的阳极生物量(0.44 mg·cm-2)、最大的电导率(0.33 S·cm~(-1))、最大的交换电流密度(3.65×10~(-3)A·m~(-2))以及最小的传质阻力,其对应MFC的最大功率密度达1 060.7 m W·m~(-2),是对照组的2.2倍,阳极开路电势接近-0.55V.循环伏安、电化学阻抗谱、扫描电镜和塔菲尔测试进一步揭示了PPy/AQDS复合薄膜在阳极碳纤维之间的联接、架桥作用,使得不同纤维丝之间的接触更加均匀,减小了电子在生物膜与阳极之间、阳极与外回路之间的传递阻力;同时,沉积于碳毡阳极的PPy/AQDS复合薄膜与硝酸处理后阳极表面形成的吡咯氮类官能团之间的协同作用可能是整合阳极性能提升的本质原因所在.     

类芬顿调理污泥用于微生物电解池产氢与磷回收的研究

为提高微生物电解池(MEC)利用剩余污泥产氢气和磷回收的效率,采用Fe~(3+)、原儿茶酸(PCA)和H_2O_2体系预调理污泥,探究中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系的试剂投加量对污泥液相总磷含量和溶解性化学需氧量(SCOD)的影响.在单因素试验的基础上,通过表面响应法(RSM)优化得到Fe~(3+)和H_2O_2投加量分别为12.96 mmol·L~(-1)和0.45 mol·L~(-1),液相总磷含量和SCOD含量实际值分别为(60.14±0.08) mg·L~(-1)和(3357.67±66.37) mg·L~(-1),模拟效果显著.与未处理的剩余污泥MEC反应器出水相比,经过调理后的剩余污泥MEC反应器出水中的总化学需氧量(TCOD)、多糖和蛋白质的去除率分别提高了30.03%、50.16%和97.31%,氢气转化率提升了1.31倍,有效提升了MEC产氢效率.通过鸟粪石结晶回收MEC污泥上清液中的磷,发现在初始pH值为10、Mg~(2+)浓度为0.056 mol·L~(-1)和NH~+_4浓度为0.08 mol·L~(-1)时效果最佳.鸟粪石晶体质量浓度最高可达7.6 g·L~(-1),晶体纯度最大为88.30%,上清液中77.55%的磷以鸟粪石的形式得到回收.在本研究最优化条件下进行中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系调理剩余污泥微生物电解池产氢与磷回收全过程中产出经济价值达到2.36元.实验研究最终表明,经过Fe~(3+)/PCA/H_2O_2体系调理污泥可促进污泥中磷的释放和MEC处理污泥的产氢效率,为探究污泥资源化提供了新的研究思路.     

Temporal and spatial variations of low-molecular-weight organic acids in Dianchi Lake, China

Low-molecular-weight organic acids (LMWOAs) in eutrophic lake water of Dianchi, Southwestern China Plateau were investigated diurnally and vertically using ion chromatography. Two profiles (P1 and P2) were studied due to the difference of hydrochemical features. Lactic, formic, pyruvic and oxalic acid were detected as major components at P1 and P2 which were on average 7.98 and 6.53 mol/L, respectively, corresponding to their proportions of 2.68% and 2.48% relative to DOC. Pyruvic acid was regarded as the uppermost species at P1 and P2, reaching up to 3.82 and 3.35 mol/L and accounting for 47.9% and 51.3%, respectively, in individual TOA. Although humus were of biogenetic production at both sites, the significant negative correlation between diurnal variations of TOAs, fluorescence intensity (FI) of protein-like components and humic-like components at P1 indicated LMWOAs were greatly originated from bacterioplankton excretion and degradation. However, correlations between diurnal variations of humic-like FI and physicochemical parameters demonstrated algal origination of LMWOAs at P2. Although content of humus was high, TOA at P2 was 1.45 mol/L lower than that at P1, due to the co-influence of more intense photo-oxidation and aggregation at P2. Therefore, TOAs exhibited quite opposite diurnal variation trends of increasing-decreasing and decreasing-increasing at P1 and P2, respectively. Except for impact of solar radiation, bacterial decomposition and assimilation rendered shifts of maximal LMWOAs along water column at P1. Covering with massive algae, UV rays penetrated shallower depth that LMWOAs assembled in surface layer water before 18:00 at P2 and represented decreasing profiles.