纳米金增强SPR铅离子检测器构建

为满足采用简便方法检测痕量铅离子（Pb²⁺）的需求,构建了新型的超灵敏、高特异性表面等离子体共振（SPR）生物传感器,用于水中Pb²⁺检测.以硫醇化GR-5脱氧核酶（DNAzyme）为Pb²⁺特异性识别探针,并自组装到芯片金膜表面,底物官能化的纳米金（S-AuNPs）用于信号增强,并与DNAzyme杂交形成传感薄膜.AuNPs不仅增加了质量变化,其局部表面等离子体共振（LSPR）与芯片表面传播SPR的耦合作用也可产生信号放大的效果.在Pb²⁺离子存在下,DNAzyme催化底物裂解,导致AuNPs的去除并引起SPR信号显著变化.通过X射线光电子能谱和扫描电镜对芯片表面的表征分析验证了传感薄膜构建过程和检测原理.Pb²⁺检测实验结果表明,1 μmol/L DNAzyme修饰的传感器检测效果最好,检测限为80pmol/L,并在100nmol/L范围内与Pb²⁺浓度的对数呈线性关系（R²=0.992）.该传感器对10倍浓度的其他金属离子无明显响应,说明其具有良好的Pb²⁺特异性;检测自来水和地下水中Pb²⁺的结果与ICP-MS方法有良好的一致性.研究建立的Pb²⁺检测方法具有高灵敏度和特异性,且操作简便,具有现场检测的应用前景.     

磁性吸附材料CuFe2O4吸附砷的性能

根据Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)都对砷有较强的亲和性,制备了同时含有Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的、可用磁分离方法进行分离回收的磁性吸附材料CuFe₂O₄,并对其进行了表征及吸附砷的性能研究.结果表明,该吸附剂对砷的吸附能力与溶液pH有关,在弱酸性及中性条件下,吸附砷的能力最强,而对As(V)的吸附能力比对As(Ⅲ)更强些,在平衡浓度为10μg/L时,其吸附容量可达10mg/g左右,可以很容易地将水中浓度为1～20mg/L的As(V)降到10μg/L以下.实验考察了几种无机阴离子对吸附砷的影响,表明较高浓度(砷浓度的20倍)的硫酸盐对As(Ⅲ)和As(V)的吸附均有一定影响,盐酸盐及磷酸盐则影响不明显;负载的As(V)可较容易地用0.1mol/L NaOH洗脱下来,使吸附剂再生,而As(Ⅲ)则难以洗脱,这与2种价态砷的吸附机理不同有关.     

经济新常态下的“十三五”环境压力预测

我国经济已经从高速增长转向中高速增长的新常态阶段,经济发展方式从规模速度型粗放增长转向质量效率型集约增长,产业结构从劳动密集型向资金密集型和知识密集型转换,经济发展动力从要素驱动、投资驱动转向创新驱动。经济新常态下,环境保护将迎来难得的历史机遇,同时也面临严峻的挑战。为了深入理解和准确把握经济新常态下我国"环境态"的发展特征,本文基于中长期环境经济预测模型定量测算了2020年我国社会经济、能源和水资源以及主要污染物排放趋势和特征。结果表明,"十三五"期间,我国能源和水资源消耗总量增长将趋缓,新增消耗量进入涨幅收窄期;产业转型升级加速将从源头上减轻新增污染减排的压力,主要大气和水污染物排放将进入高位平台期,排放强度将呈现高位回落。     

不同类型喷头灭火有效性研究

通过实验研究了不同类型喷头对灭木垛火的影响。实验采用了ZSTX和ZSTP两种类型喷头,在不同的水压力下灭木垛火,通过实验现场观测和测得的烟气温度,烟气组分变化来分析对比灭火的效果和对烟气的影响。通过对比分析实验数据,可知ZSTX喷头在0.2MPa的水压力下可以实现灭火,ZSTP喷头在0.4MPa才可以实现灭火。喷淋实现灭火时产生的CO比只能实现控火产生的CO少。     

二氧化碳转化制取燃料及高值化学品研究进展

二氧化碳(CO₂)的捕集及转化技术可将CO₂转化为清洁燃料和高值化学品,是未来缓解能源问题的有效途径之一。基于CO₂的转化机理,结合近几年CO₂转化技术的发展,重点介绍了催化转化、电化学还原、光化学转化、光电催化转化及生物转化技术制备CH₃OH、HCOOH、C₂H₆O、CH₃COOH等一系列高值化学品的研究进展;基于现有技术,通过进一步开发利用新型催化剂,培育优化具有CO₂转化功能的微生物等手段,将CO₂转化技术与多领域技术相结合发展,可为CO₂转化技术的大规模工业化生产及实际应用打下坚实的基础。     

基于卫星遥感的中国城市NO2月际演变分析及污染控制研究

利用OMI(ozone monitoring instrument)数据,研究了2004—2012年中国地区,以及北京、兰州、上海、重庆、广州等城市的NO₂柱密度月均值演变,发现近８年特别是“十二五”后中国NO₂柱密度月均值仍呈增加趋势。各城市NO₂柱密度月际演变具有明显的周期性特征,分析表明,海平面气压场的月均值变化与污染源排放量和NO₂存在时间具有一致性,是导致区域及城市NO₂柱密度显著增高的主要原因之一。基于各城市的NO₂污染源数据,对比分析了北京、上海、重庆、天津NO₂排放源的行业差异,指出根据天气背景结合NO₂排放源特征是NO₂污染控制的有效途径。     

锰掺杂WO3-TiO2复合光催化剂的制备及其性能研究

溶胶-凝胶和浸渍相结合的方法制备锰掺杂WO3-TiO2复合光催化剂,RXD表征,考察WO3和Mn2+掺入量、焙烧温度、焙烧时间及催化剂用量对光催化降解甲基橙的影响。结果表明,500℃焙烧2h,掺杂量n（Mn2+）∶n（WO3）∶n（TiO2）＝0.8∶1∶100时,光催化活性最高,光催化降解甲基橙溶液,120min后,降解率达90%, 比单纯 TiO2的光催化活性提高81%。     

3种制备方法对Mn-Ce/TiO2催化剂的性能影响及成本分析

制备方法对催化剂的性能和成本有重要影响。选择共沉淀法、浸渍法和溶胶凝胶法制备Mn-Ce/TiO₂催化剂,在90~220 ℃对比测试不同方法制得催化剂样品的低温SCR性能,利用BET、SEM、XRD、FT-IR、H₂-TPR和NH₃-TPD分析样品的物理化学性质,并对3种方法的实验室制备过程进行成本分析。结果表明：共沉淀法和浸渍法制备的催化剂低温SCR性能均较好,在反应温度为150 ℃的条件下,催化剂的脱硝效率达到100%;制备方法不仅会影响催化剂的比表面积、表面形貌,还会对催化剂的氧化还原能力和表面酸性位产生影响;成本由低到高依次为浸渍法、溶胶凝胶法、共沉淀法。3种方法制得同样质量的催化剂时,采用浸渍法所消耗的药剂最少,而且浸渍法制备过程最短,操作最简单。本研究可为锰基低温脱硝催化剂的制备提供参考。     

生物炭负载γ-MnO2纳米复合材料活化过一硫酸盐降解对氯苯酚的性能及机理

采用水热法合成了4种不同晶相结构MnO₂及生物炭负载γ-MnO₂复合纳米材料,并对其活化过硫酸盐(PMS)降解4-CP的性能进行了研究。采用XRD、SEM、EDS以及XRF等手段对不同复合纳米材料进行了表征分析,发现仅有γ-MnO₂成功负载到生物炭材料表面形成γ-MnO₂@BC复合纳米材料。在优化条件下,γ-MnO₂@BC活化PMS体系能在20 min内将10 mg·L⁻¹对氯苯酚完全降解。γ-MnO₂@BC对H₂PO₄⁻之外的阴离子均表现出较强的抗干扰性。采用自由基捕获及电子自旋共振波谱(ESR)、X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了该复合纳米材料活化PMS降解污染物的机理。结果表明,γ-MnO₂@BC活化PMS产生的活性氧物种为单线态氧,并发现Mn(III)与Mn(IV)的比值是影响不同晶相二氧化锰催化性能的主要因素。     

Fuzzy experts on recreational vessels, a risk modelling approach for marine invasions

Understanding risks from the human-mediated spread of non-indigenous species (NIS) is a critical component of marine biosecurity management programmes. Recreational boating is well-recognised as a NIS pathway, especially at a regional scale. Assessment of risks from this pathway is therefore desirable for coastal environments where recreational boating occurs. However, formal or quantitative risk assessment for the recreational vessel pathway is often hampered by lack of data, hence often relies on expert opinion. The use of expert opinion itself is sometimes limited by its inherent vagueness, which can be an important source of uncertainty that reduces the validity and applicability of the assessment. Fuzzy logic, specifically interval type-2 fuzzy logic, is able to model and propagate this type of uncertainty, and is a useful technique in risk assessment where expert opinion is relied upon. The present paper describes the implementation of a NIS fuzzy expert system (FES) for assessing the risk of invasion in marine environments via recreational vessels. The FES was based on expert opinion gathered through systematic elicitation exercises, designed to acknowledge important uncertainty sources (e.g., underspecificity and ambiguity). The FES, using interval type-2 fuzzy logic, calculated an invasion risk value (integrating NIS infection and detection probabilities) for a range of invasion scenarios. These scenarios were defined by all possible combinations of two vessel types (moored and trailered), five vessel components (hull, deck, internal spaces, anchor, fishing gear), two infection modes (fouling, water/sediment retention) and six frequently visited marine habitats (marina, mooring, farm, ramp, wharf, anchorage). Although invasion risk values determined using the FES approach was scenario-specific, general patterns were identified. Moored vessels consistently showed higher invasion risk values than trailered vessels. Invasion risk values were higher for anchorages, moorings and wharves. Similarly, hull-fouling was revealed as the highest infection risk mode after pooling results across all habitats. The NIS fuzzy expert system presented here appears as a valuable prioritising and decision-making tool for NIS research, prevention and control activities. Its easy implementation and wide applicability should encourage the development and application of this type of system as an integral part of biosecurity, and other environmental management plans.