磷酸根和镉离子在羟基铁改性膨润土表面的协同吸附机制研究

聚合羟基金属-粘土矿物复合物广泛存在于自然环境中,对重金属阳离子和含氧酸根阴离子均有很好的吸附能力,因此对这些化合物的环境迁移过程及污染控制具有重要影响.研究采用FeCl₃和Na₂CO₃共同改性膨润土,制备了羟基铁－膨润土复合物（HyFe-Bent）.XRD和孔结构分析结果发现,HyFe-Bent的d₀₀₁由原土的1.52 nm增加到1.81 nm,比表面积由原土的52.2 m²·g^-1增大到108.4 m²·g^-1.将HyFe-Bent用于同时吸附水中磷酸根（P）和镉离子（Cd）,结果表明,在实验条件下P和Cd在HyFe-Bent上表现出明显的协同吸附效应,溶液pH升高可促进Cd的吸附但降低P的吸附.此外研究了P和Cd吸附次序对它们吸附性能的影响：在先吸附P的体系中两种物质的吸附性能与同时吸附体系相当,而在先吸附Cd的体系中吸附性能则明显低于同时吸附体系.由此提出P和Cd协同吸附的原理是多种吸附机制共存：除了配体交换和离子交换作用,它们在HyFe-Bent表面还发生了表面沉淀作用,可能形成了Fe-P-Cd三元络合产物.论文研究结果可为了解重金属和含氧酸根复合体系的环境行为及污染控制提供新信息.     

川中丘陵区不同下垫面集水区氮磷流失特征

通过对2019~2020年不同下垫面集水区(农田集水区与复合集水区)径流及氮磷浓度的连续逐日定位监测,研究川中丘陵区不同下垫面集水区氮磷径流流失过程与强度,探讨下垫面对集水区氮磷径流流失特征的影响.结果表明:不同集水区的径流过程因下垫面不同而存在明显差异,农田集水区内的水田和坑塘的拦蓄作用滞缓了汇流过程,而复合集水区中居民点、公路等不透水下垫面缩短了汇流时间,使得复合集水区的降雨径流量峰值更高,响应速度较农田集水区快12~25min,年径流深较农田集水区多28.1%;次降雨径流过程中磷浓度变化较氮更剧烈,浓度峰值出现时间较氮早约1.2h,在降雨后期磷浓度下降速度更快,降幅更大;复合集水区的氮磷平均事件浓度(EMC)、峰值浓度均高于农田集水区,且两集水区氮流失形态均以硝酸盐氮为主,占总氮的65.9%;磷流失以颗粒态为主,占总磷的67.5%;复合集水区的氮磷流失负荷分别是农田集水区的3.01和4.03倍,氮磷流失强度分别是农田集水区的1.88和2.51倍.因此,复合集水区内氮磷随径流流失的防控可能是未来川中丘陵区面源污染治理的重点.     

京津冀地区城市臭氧污染趋势及原因探讨

采用Kolmogorov-Zurbenko（KZ）滤波分析了2013~2018年京津冀地区13个城市的臭氧最大日8h滑动平均（O₃-8h）序列,评估污染趋势并探讨原因.KZ滤波分离出的O₃-8h短期、季节和长期等3个分量分别占原始序列总方差的32.7%、63.9%和3.4%,各分量之间相互独立;以滤除了中短期过程影响的长期分量进行比较,京津冀地区远高于柏林、巴黎和伦敦等欧洲城市,与美国洛杉矶20世纪90年代初和最近4年状况相当,普遍低于上海和南京等长三角主要城市.但是,2013~2018年京津冀地区各城市臭氧污染加剧显著,长期分量升高速率达2.31~7.12 μg·（m³·a）^-1,均值为4.97 μg·（m³·a）^-1,快于长三角地区.拟合结果提示,臭氧浓度升高受气象条件影响不大（贡献比均值约为9.6%）,主要由大气污染排放变化造成（90.4%）,将该排放变化拆分为PM_2.5下降和臭氧前体物排放变化两项,其贡献比均值分别是27.3%和63.1%,其中北京-廊坊-天津城市带PM_2.5下降对臭氧升高贡献较大,分别为50.8%、32.5%和36.7%,衡水则达到48.6%.PM_2.5浓度降低已成为北京、衡水等地臭氧升高的最关键因素,这意味着需进一步减少前体物排放,以抵消PM_2.5降低导致臭氧增加的反作用.需要指出,该结果尚待实验和模型模拟验证.     

基于EOS/MODIS数据的近10a青海湖遥感监测

选取青海湖周边地区气候资料及青海湖近10 a MODIS遥感资料,通过分析水体面积和水位、 年均气温和年降水量的变化揭示青海湖面积的变化趋势。对青海湖近10 a遥感监测以及青海湖周边地区气候要素的分析研究结果表明:在2001-2010年10 a来青海湖周边地区年平均气温显著增加,平均每年升温0.12℃,年降水量在波动中呈上升趋势。青海湖水位虽然在近50 a内持续下降,而在2001-2010年呈现逐年增加的趋势,且增加趋势非常明显。从MODIS遥感资料对青海湖10 a来4月和9月的湖水面积监测结果显示,4月和9月青海湖面积在2001-2010年呈现波动上升趋势,且与4月和9月的水位呈极显著相关关系,相关系数分别为0.818和0.875(P<0.05)。近年来由于气候变化导致的青海北部一些地区降水量增多或气候变湿,而暖湿型的气候导致的降水量增多最终可能是水位升高的主要原因,且这种气候变湿的趋势使10 a来青海湖面积增大趋势明显。     

西苕溪流域不同土地类型下磷素随暴雨径流的迁移特征

选择太湖上游西苕溪流域最具代表性的5种土地类型,利用野外人工降雨装置(3m²),模拟天然大暴雨(降雨强度2 nm·min^-1),研究了不同形态磷素随暴雨径流水相及沉积物相的迁移过程,对比了流域内不同土地利用/土地覆被条件下磷素的迁移特征并估算流失速率.3次平行实验结果表明,在相同的降雨条件下,地表径流中总磷的流失量桑林最大,高出水田和松林的5倍.地表径流水相中的悬浮颗粒态磷占水相总磷的绝大部分,溶解态磷的流失量菜地和桑林接近,高于松林,且远大于水田和竹林;地表径流水相溶解态磷主要以溶解态无机磷的形式流失,松林的流失量和流失速率远高于其他4种土地类型.各土地类型的地表径流沉积物相总磷流失量都随时间段的推移呈近似线性的下降趋势,桑林、菜地和竹林的流失量相对较大,松林最小.单位面积、表层10cm土壤的总磷流失量界于2.57～4.89g·m^-2.地表径流水相总磷流失速率为0.45～4.11mg·(m²·min)^-1,沉积物相高达72.82～135.96 mg·(m²·min)^-1,桑林流失速率最大,松林最小.     

Investigation on Fe, Mn, Zn, Cu, Pb and Cd fractions in the natural surface coating samples and surficial sediments in the Songhua River, China

Natural surface coating samples （NSCSs） from the surface of shingles and surficial sediments （SSs） in the Songhua River, China were employed to investigate the relationship between NSCSs and SSs in fractions of heavy metals （Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, and Cd） using the modified sequential extraction procedure （MSEP）. The results show that the differences between NSCSs and SSs in Fe fi＇actions were insignificant and Fe was dominantly present as residual phase （76.22% for NSCSs and 80.88% for SSs） and Fe-oxides phase （20.33% for NSCSs and 16.15% for SSs）. Significant variation of Mn distribution patterns between NSCSs and SSs was observed with Mn in NSCSs mainly present in Mn-oxides phase （48.27%） and that in SSs present as residual phase （45.44%）. Zn, Cu, Pb and Cd were found dominantly in residual fractions （〉48%）, and next in solid oxides/hydroxides for Zn, Pb and Cd and in easily oxidizable solids/compounds form for Cu, respectively. The heavy metal distribution patterns implied that Fe/Mn oxides both in NSCSs and SSs were more important sinks for binding and adsorption of Zn, Pb and Cd than organic matter （OM）, and inversely, higher affinity of Cu to OM than Fe/Mn oxides in NSCSs and SSs was obtained. Meanwhile, it was found that the distributions of heavy metals in NSCSs and SSs were similar to each other and the pseudo-total concentrations of Zn, Cu, Pb and Cd in NSCSs were greater than those in SSs, highlighting the more importance for NSCSs than SSs in controlling behaviours of heavy metals in aquatic environments.     

基于计算模拟与响应面分析漆酶对己烯雌酚的降解作用

己烯雌酚（Diethylstilbestrol,DES）作为水环境中最具雌激素活性的合成化合物之一,其给生物体和环境带来的危害已经引起人们的关注.本研究首先通过分子对接与分子动力学模拟从理论上分析漆酶与DES的相互作用;其次通过实验分析其降解动力学模型及不同反应条件和介质对漆酶催化转化DES的影响;最后使用响应面分析方法优化漆酶-ABTS系统催化转化DES的最佳条件.计算结果表明,漆酶与DES的反应能够自发进行且它们之间主要存在氢键和疏水作用力.实验结果表明,反应6 h左右,50 mg·L^-1的DES的降解率达到93%以上;根据Michaelis-Menten模型得到的动力学参数K_m和V_max分别为36.18 mg·L^-1和45.98 mg·L^-1·h^-1,模型的R²为0.99.漆酶催化降解DES的最佳pH为6,最佳温度为55℃.几种介质中,ABTS对漆酶催化降解DES的作用最强.通过响应面分析发现,在pH=5.5、55.98℃、1.52 mmol·L^-1 ABTS、31.52 mg·L^-1 DES的条件下,反应0.5 h后ABTS-漆酶系统可将DES完全降解.本研究可为漆酶催化转化DES提供理论基础和实验方法.     

我国东部沿海热带气旋演化特征研究

我国是遭受热带气旋灾害最为严重的国家之一.其年际年代际演化特征仍不清晰.采用中国气象局公布的1949?—?2018年的最佳路径数据集、登陆热带气旋名录以及HadlSST数据,探讨近70 a以来我国东部沿海热带气旋的时空演化特征及其与海表温度变化的内在关联.结果表明:(1)70 a间,热带气旋生成个数以及登陆我国东部沿海地区的个数略有波动,但超强热带气旋个数生成以及登陆我国的个数呈现明显增加趋势;登陆我国东部沿海地区的热带气旋大多生成于7、8、9月份,但4月以及11月也存在热带气旋生成并登陆现象.(2)登陆我国东部沿海地区的热带气旋主要生成于西北太平洋海域(432个)、南海海域(199个)和东海海域(28个),且主要在我国广东(220个)、海南(153个)、台湾(146个)、福建(47个)登陆.(3)热带气旋生成及登陆我国气旋与全球海表温度具有高度相关性;与西太平洋海温呈正相关,与东太平洋与印度洋海温呈负相关.     

砷在金属氧化物/水界面上的吸附机制Ⅱ.电荷分布多位络合模型模拟

利用电位滴定表征了铁铈氧化物(Fe-Ce)的表面电荷特性,并使用电荷分布多位络合模型(CD MUSIC)进行了模拟,得到Fe-Ce材料的表面位质子结合常数为5.8,位密度为23.2个·nm-2,高于大多数铁氧化物的表面位密度.在Fe-Ce表面特性参数的基础上,进一步使用CDMUSIC模型对系列pH(5～9)下As(Ⅴ)在Fe-Ce表面的等温吸附实验进行了模拟.结果表明,单齿单核单质子化形态≡FeOAsO3H1.5-和双齿双核非质子化形态≡Fe2O2AsO22-共存于吸附后的Fe-Ce表面,它们的结合常数分别为31.5和34.2,电荷分布值(f)分别为0.25和0.50.使用以上模型参数,对pH 3.5～10.5范围内2种表面络合形态分布趋势进行了预测.结果表明,在偏酸性条件下,≡ FeOAsO3H1.5-形态占主导;而≡Fe2O2AsO22-形态主要存在于偏碱性的范围.     

密切值法在地面水环境质量评价中的应用

论述了密切值评价法在环境质量评价中的应用原理和评价的方法与步骤 ,并结合工程项目的地面水环境质量评价 ,详细地计算了环境监测断面中主要污染因子的密切值 ,针对地面水各个断面的水质质量进行了综合评价。指出了该评价方法推广使用的优点与理论价值