Response of bioaerosol cells to photocatalytic inactivation with ZnO and TiO2 impregnated onto Perlite and Poraver carriers

•ZnO/Perlite inactivated 72% of bioaerosols in continuous gas phase. •TiO₂ triggered the highest level of cytotoxicity with 95% dead cells onto Poraver. •Inactivation mechanism occurred by membrane damage, morphological changes and lysis. •ZnO/Poraver showed null inactivation of bioaerosols. •Catalysts losses at the outlet of the photoreactor for all systems were negligible. Bioaerosols are airborne microorganisms that cause infectious sickness, respiratory and chronic health issues. They have become a latent threat, particularly in indoor environment. Photocatalysis is a promising process to inactivate completely bioaerosols from air. However, in systems treating a continuous air flow, catalysts can be partially lost in the gaseous effluent. To avoid such phenomenon, supporting materials can be used to fix catalysts. In the present work, four photocatalytic systems using Perlite or Poraver glass beads impregnated with ZnO or TiO₂ were tested. The inactivation mechanism of bioaerosols and the cytotoxic effect of the catalysts to bioaerosols were studied. The plug flow photocatalytic reactor treated a bioaerosol flow of 460×1 0⁶ cells/m³_air with a residence time of 5.7 s. Flow Cytometry (FC) was used to quantify and characterize bioaerosols in terms of dead, injured and live cells. The most efficient system was ZnO/Perlite with 72% inactivation of bioaerosols, maintaining such inactivation during 7.5 h due to the higher water retention capacity of Perlite (2.8 mL/g_Perlite) in comparison with Poraver (1.5 mL/g_Perlite). However, a global balance showed that TiO₂/Poraver system triggered the highest level of cytotoxicity to bioaerosols retained on the support after 96 h with 95% of dead cells. SEM and FC analyses showed that the mechanism of inactivation with ZnO was based on membrane damage, morphological cell changes and cell lysis; whereas only membrane damage and cell lysis were involved with TiO₂. Overall, results highlighted that photocatalytic technologies can completely inactivate bioaerosols in indoor environments.     

铁碳微电解及沸石组合人工湿地的废水处理效果

铁碳微电解填料和沸石由于对废水中污染物具有良好的处理效果,因而被作为基质逐渐运用于人工湿地中.本研究构建了铁碳微电解填料+砾石（湿地A）、铁碳微电解填料+沸石（湿地B）、沸石（湿地C）以及砾石（湿地D）为基质的4组人工湿地,并利用间歇曝气对湿地系统进行增氧,探究不同填料对人工湿地废水处理效果的影响.结果表明,与湿地D相比,铁碳微电解填料显著提高了湿地出水的溶解氧含量（DO）（P<0.05）和pH（P<0.05）;4组人工湿地对有机物的去除率均达到95%以上,且各组间不存在显著性差异（P>0.05）;对TN而言,湿地A、B和C的平均去除率分别比湿地D提高了7.94%（P<0.05）、9.29%（P<0.05）和3.63%（P<0.05）,铁碳微电解填料和沸石对提升人工湿地TN去除效果的贡献率分别为73.55%和26.45%;各组湿地对NH₄⁺的平均去除率为67.93%~76.90%,与湿地D相比,其它3组湿地均明显改善了NH₄⁺的去除效果（P<0.05）;铁碳微电解填料对湿地NO₃^-的去除效果极佳,去除率高达99%以上,显著高于不添加铁碳微电解的人工湿地系统（P<0.05）.综合对碳氮污染物的处理效果来看,湿地B在间歇曝气的条件下对人工湿地中污染物去除效率最高.     

城镇居民食物消费的生态足迹及生态文明程度评价

城镇居民食品账户生态足迹核算一直面临着消费项目不完善与消费-土地利用矩阵信息匮乏的问题。研究通过改进自下而上生态足迹模型,较好地解决了上述问题;并构建了食物消费的生态文明度概念与分类层次体系,在生态影响“数量”评估的基础上开展了“质量”评估。论文对2005—2012年中国及各省城镇居民食物消费的生态影响及生态文明度进行了实证研究,结果表明：1）城镇居民部门食物账户的生态影响变动主要驱动力为在外就餐;2）全国及大陆省份中除山西、江西和青海外的28个省份城镇居民食物消费的生态文明度发生了不同程度的下降。中国如果忽略城镇市场倒逼机制对生态文明的巨大作用,规模扩大与食谱增富的城镇化可能将整个中国带入生态环境脆弱性增强的境地。     

煤矸石在新型动态循环淋溶装置中的淋溶特性

采用新型循环淋溶装置对煤矸石进行连续240h的淋溶实验,研究了煤矸石中重金属在淋溶过程中的溶出规律,通过向淋溶液中添加聚丙烯酰胺（CPAM）考察了固体颗粒物的沉降特性.结果表明： 随着淋溶反应时间延长,煤矸石中碱金属Na元素溶于水,形成碱性溶液,这两种因素导致淋溶反应初期淋溶液pH值升高.As、Zn离子浓度在淋溶时间为1~24h时呈上升趋势,而在24~72h,离子浓度呈下降趋势.淋溶液中Cr、Pb、Ba离子浓度在120h内均呈现上升趋势,而在120~240h,对于Cr离子来说,淋溶液的碱性环境促使Cr离子溶出率增大,但取样次数的增多也对Cr离子的浓度降低起到促进作用;淋溶液稀释和Ba离子的沉淀化合物形成,导致淋溶液中Ba离子浓度降低.120~240h,淋溶液中有机物被微生物的生化作用分解以及取样后外加塌陷区水体对淋溶液中COD和BOD起到稀释作用,使COD和BOD降低.在淋溶反应24h内,淋溶液中TON和NH₃-N出现波浪式变化,淋溶时间大于24h时,TON和NH₃-N总体呈升高趋势.随着淋溶时间延长,淋溶液中的固体颗粒物沉降速度逐渐变慢,延长了沉降时间.煤矸石中一些含氮化合物溶解于水中,使淋溶液中电离出 NH₄⁺离子,形成碱性环境.     

脉冲式流量波动对厌氧氨氧化UASB反应器的影响

通过试验模拟不同幅度、不同频率的脉冲式进水流量波动,研究脉冲式流量波动对已稳定运行的厌氧氨氧化UASB反应器性能的冲击影响.结果表明,在脉冲波动幅度小于60mL/min（上升流速1.33cm/min）范围内,厌氧氨氧化UASB反应器表现出良好的适应性和承受力,甚至对于高频率的波动冲击,出水也可达到一级A标准,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率都基本维持在80%以上,总氮去除率维持在70%以上.而当脉冲的波动幅度为100mL/min（上升流速2.22cm/min）时,则UASB反应器的出水水质波动性大,随着波动频率的增大,反应器的适应时间增长,一直到波动频率为1.5h时,反应器出水NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度难以稳定在5mg/L以下.随着波动幅度由40mL/min增大到60,100mL/min,反应器内污泥中厌氧氨氧化菌的丰度值和厌氧氨氧化菌占全细菌的百分含量均呈现先增多后减少的趋势,在波动幅度为60mL/min时均为最大,可能是由于此时污泥和基质的混合与接触更为高效,氮去除效率高,更有利于厌氧氨氧化菌的生长.     

“U+L”型通风综采面合理挡风帘长度确定

合理长度的挡风帘可以有效减少工作面漏风量,避免瓦斯超限、爆炸等事故发生,保证工作面安全生产。模拟了有无挡风帘时和不同挡风帘长度时“U+L”型通风综采面采空区流场、瓦斯分布及上隅角等地瓦斯情况,验证了数学模型和参数的适用性,分析了挡风帘对采空区压力分布及瓦斯分布的影响,确定了“U+L”型通风综采面合理挡风帘长度。研究表明:挡风帘对采空区压力及瓦斯分布都有重要影响,挡风帘可以使采空区内特别是挡风帘遮挡区域采空区压力下降、瓦斯浓度升高; 随着挡风帘长度的增加,上隅角瓦斯浓度变化不大,采煤机机尾瓦斯浓度逐渐降低,滞后横川瓦斯浓度呈增大趋势;综合分析确定该采面合理挡风帘长度为120 m。     

溧阳电站整流锥支撑系统施工安全影响因素识别研究

溧阳电站整流锥施工难度大,支撑系统安全性的高低直接关系整流锥浇筑安全。为实施安全重点监控,基于人员操作、工作环境、设备设施、现场管理等四个方面,系统分析整流锥支撑系统施工安全影响因素;综合运用二元语义基本理论,集结专家语言评价信息,结合DEMATEL(传统决策试验和评价实验法)核心思路,提出一种考虑因素间关联性的影响因素识别方法;辨析溧阳电站整流锥支撑系统施工安全影响因素重要程度与因果关系。结果表明:现场监督是影响其施工安全最重要的外部因素,基本素质是最易影响其他因素的原因因素,验收管理是最易受其他因素影响的结果因素。     

大型铁路客运站大客流预警及应对方案设计 ——以北京西站为例

铁路客运站作为旅客集散地,出入站客流量会因为节假日、大规模列车晚点或停运等突发事件出现大规模聚集。当车站出现高密度客流时,若未能及时采取有效的应对措施,极易出现踩踏等事故。为应对车站大客流情况,首先制定了黄、橙、红三级预警机制。其中黄、橙预警用于应对车站高密度客流情况,而红色等级预警则用于应对短时间内车站需迅速疏散客流的紧急情形和大量客流长时间无法乘车离开的情形。最后重点研究了基于不同等级预警的应对方案。所提出的大型客运站大客流预警与应对方案实际应用于北京西站,经过多次春运和暑运检测,起到了良好的效果。     

水平井油基钻井液气侵溶解气膨胀运移规律研究

天然气进入井筒并溶解于油基钻井液会对钻井安全产生潜在威胁,溶解气随钻井液运移到井口附近突然发生析出 并膨胀,使气侵早期监测及预警的难度显著增加。为了降低井喷发生概率和钻井作业风险,针对水平井油基钻井液溶解 气运移规律进行了研究。采用气液两相流模型,模拟了不同初始气侵速率情况下甲烷溶解气和游离气随钻井液在水平段 和垂直段的运移过程,得到环空中钻井液的流速变化、甲烷析出过程、井筒环空气液两相流流型变化、泥浆池增量随时 间变化和截面含气率沿程分布等规律。模拟结果表明,油基钻井液发生气侵时的初始进气率存在临界值;在小气侵速率 情况下,侵入环空的甲烷将以溶解气的形式运移到井口,在井口分离释放,对钻井安全构成的威胁较小;而当气侵量超 过临界值时,在环空上部发生气体分离,分离点迅速下移,如不及时控制,在极短时间内便可演化为井喷,危险性极大 。     

北京2009~2010年冬、春季PM2.5污染特征

针对北京地区冬季和春季PM_2.5污染特征进行研究.于2009年12月～2010年5月在城市点采集24h 大气颗粒物样品,进行颗粒物主要化学组分分析.冬季和春季颗粒物的平均质量浓度分别为（84.97±68.98）μg/m³和（65.25±45.76）μg/m³.冬季和春季颗粒物中二次组分（SNA+SOA）有重要贡献,二次组分分别占颗粒物质量浓度的49%和47%.冬春季重污染时期较强的源排放和低温、低风速、高相对湿度等不利的气象特征使得颗粒物中二次无机离子SNA（NH₄⁺、NO₃^-、SO₄^2-）的比重较干净天明显上升,其中硝酸盐贡献的增强最为显著.同时冬春季有机物中二次有机组分贡献显著.而受一次源的影响,冬春季重污染时期一次有机物的增强.