基于地下电学特征变化监测场地污染的研究

地球物理的方法是检测环境污染场地的主要手段之一,但该类方法存在检测灵活性差、时间间隔长、检测效果差等缺点。论文研发了一种新型的分布式电法系统来检测环境污染场地。从分布式电法系统原理入手,通过硬件设计及实现,同时结合现有成熟软件,对设备系统进行研发及试验。该新型分布式电法系统采取全通道、多极距的数据采集方法,通过三维数据采集、管理、反演及解释精确反映出污染场地污染范围。通过模型试验结果表明:新型分布式电法对污染导电模型电势反应灵敏,三维观测法可从不同角度、方位和距离观测污染渗漏带,保证无论污染渗透发生在何处,都能获得多个最佳观测值,且一次供电所有电极进行数据采集,可有效避免电源不一致性问题;野外试验结果表明:该新型分布式电法采集系统可快速、直观、准确地反映出试验浇灌电极点,反演结果能有效突出地质体电阻率变化情况,异常体位置明显。反演结果是复杂地表和地下三维构造体的综合反映对复杂地表条件适应性更强;观测数据能准确地反映地下介质三维空间电阻率分布,提取到的信息完整、真实准确,成像结果更有利于三维地质构造体的准确定位,利用三维数据体可任意切片提取重点区域的电阻率信息。通过多次检测可实现对环境污染变化情况进行动态监测,为环境岩土污染调查及检测提供了有效的参考依据。     

化工企业储运系统恒功率电伴热带的应用及风险控制

通过不同类型电伴热带的特性比较,分析化工储运的生产特点和对电伴热适应性要求,找出储运系统电伴热应用过程存在的主要风险因素,从风险控制的角度提出恒功率电伴热带的方案设计、安装、运行管理、故障排除、应急管理5个方面的优化措施,以提高恒功率电伴热系统的安全性、稳定性。     

海军某型飞机典型电连接器失效分析

目的分析得出电连接器失效的主要原因。方法以海军某型飞机三个型号典型电连接器插孔端为主要研究对象,对电连接器宏观形貌进行目视检查分析,并采用扫描电子显微镜进行微观形貌观察,采用能谱分析仪进行微观成分分析,研究壳体表面和插孔接触面的化学成分组成。结果腐蚀和磨损是外场电连接器失效的主要诱因,电连接器有一定程度的局部腐蚀,表面积聚的灰尘和海盐颗粒对腐蚀有较明显的促进作用。插拔不当造成的插针与插孔间同心度的偏差,与微动磨损共同作用加速了局部腐蚀。结论插拔不当、微振磨损与局部腐蚀是导致电连接器性能下降乃至失效的三大主要因素。     

海洋环境金属材料腐蚀与防护仿真研究进展

总结了国内外海洋金属腐蚀与防护仿真文献,分析归纳了电偶腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀仿真的研究现状,仿真结果的准确性和可靠性均得到了验证。然后从涂层、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、表面处理和改性等方面简要叙述了海洋装备腐蚀保护的研究进展,详细介绍了海洋装备阴极保护仿真的研究进展。最后展望了数值仿真技术在海洋腐蚀与防护领域发展前景,提出了重点发展任务和发展方向。     

单根加热管原位加热土壤过程中温度变化规律

原位热传导技术在有机污染场地修复中的应用逐年增加,但国内对加热半径、升温和冷却速率等关键参数的研究仍处于起步阶段。结合土壤理化性质,研究单根加热管升温和降温过程中周围土壤的温度变化情况。结果表明:经过813 h的加热升温过程,相隔25 cm不同位置的4个温度监测井的平均温度分别为166.3,89.3,68.7,47.8℃,总耗电量为1438.7 kW·h。随后经过145 h的持续冷却,4个监测井的平均温度基本持平。监测井温度变化规律可为污染场地的原位热修复工程提供技术及工艺参数参考。     

京津冀地区居民采暖"煤改电"的大气污染物减排潜力与健康效益评估

散煤燃烧等低矮面源的排放对京津冀等地区采暖季ρ（PM_2.5）贡献较大,是重污染天气形成的重要原因之一.针对京津冀地区居民采暖“煤改电”治理工程,以2025年为目标年,以不做任何散煤治理工作为基准情景,同时设计2种不同的控制情景（控制情景1、控制情景2）,评估不同控制情景下“煤改电”带来的健康效益.通过综合考量民用散煤占燃煤消费量的比例、散煤PM_2.5排放强度,结合京津冀地区各城市PM_2.5源解析结果,确定民用散煤对大气环境ρ（PM_2.5）的贡献系数,计算空气质量改善情况.在此基础上,综合流行病学相关研究成果,运用环境健康风险评估方法,预测不同控制情景中京津冀地区居民采暖“煤改电”带来的健康效益.结果表明:①京津冀地区在控制情景1中ρ（PM_2.5）年均值分别下降4.9、4.9和1.1 μg/m3,在控制情景2中分别下降5.4、5.6和2.0 μg/m3;②在控制情景1、控制情景2中京津冀地区居民采暖“煤改电”带来的健康效益分别为266.55×108和352.34×108元,分别约占京津冀地区2015年GDP的0.38%和0.51%.研究显示,通过实施”煤改电”,京津冀地区可实现的健康效益相当可观,其中,北京市获得的健康效益最大,其次是河北省和天津市.      

大气污染防治综合科学决策支持平台的开发及应用

大气污染防治和环境治理的紧迫性和复杂性需要科学有效的决策,而以费效评估为标志的综合决策评估模型是支撑环境决策和管理的重要工具.当前以ABaCAS（Air Pollution Control Cost-Benefit and Attainment Assessment System,空气污染控制成本效益与达标评估系统）为代表的综合决策评估模型可以实现对特定减排方案的费效评估,然而无法支持开展基于费效的达标路径优化,以及对应不同环境目标下减排策略的优化制定.针对上述问题,建立了大气污染防治综合科学决策支持平台.该平台以ABaCAS的4个核心模块为基础,建立了新的基于环境目标的反算技术（LE-CO）及优化集成运行模式（ABaCAS-OE）,实现了对不同环境目标要求的减排量反算,并对优化的减排策略下的空气质量改善效果、目标可达性、控制成本及健康收益进行快速估算.将大气污染防治综合科学决策支持平台应用到京津冀及周边地区"2+26"城市,反算了2035年达标要求下的减排情景,以及对应减排方案的费用与效益.结果表明,相较于2015年,预测了2035年京津冀及周边地区的PM_2.5、SO₂、NO_x、VOCs、NH₃排放量需分别减排70%~87%、49%~85%、66%~74%、51%~66%、0~40%才可达标,并且该情景可以带来可观的效益,费用-效益比达3.7.未来大气污染防治综合科学决策支持平台的研究将进一步面向多目标、多行业、多组分、多区域的精细化调控技术,实现经济、能源、排放、浓度、成本、健康、生态、气候一体化的综合决策,以全面支撑我国大气污染防治的综合科学决策.      

石墨烯掺杂聚苯胺阳极提高微生物燃料电池性能

微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）技术可分解代谢污染物质并同步输出电能,在环境及能源领域吸引了越来越多的关注.但是,输出功率密度较低、成本较高、底物降解率低等特点限制了其实际应用,其中阳极是主要限制因素之一.本研究选取具有优异导电性、大比表面积的石墨烯和生物相容性较好的聚苯胺（polyaniline,PANI）,并优化二者比例关系,制备得到石墨烯掺杂PANI复合材料.将复合材料涂覆在玻碳电极表面分析电化学性能,循环伏安（cyclic voltammetry,CV）和线性伏安扫描（linear sweep voltammetry,LSV）测试结果均显示石墨烯含量占比20%的复合电极（20%石墨烯）电化学性能最好.将复合材料修饰在碳布表面作为MFC阳极时以石墨烯含量占比5%的复合电极（5%石墨烯）生物电化学性能最佳,LSV得到最大输出功率密度为（831±45）mW·m^-2,分别是20%石墨烯、1%石墨烯、石墨烯、PANI、碳布阳极的1.2、1.3、1.3、1.5、1.8倍.最大输出电压、开路电压、化学需氧量去除率、库仑效率、生物量密度均以5%石墨烯电极最高.电化学阻抗分析表明5%石墨烯电极极化内阻仅为（24±2）Ω,是碳布电极的19.8%.电化学和生物电化学性能并不完全一致,说明电极材料的生物相容性是影响MFC性能的主要因素之一.5%石墨烯阳极充分发挥了石墨烯和聚苯胺的优点,提高了MFC的产电性能.     

一株产脲酶菌株的分离及其对Cd2+的去除研究

微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)技术是目前镉污染治理的研究热点.本研究从土壤中分离出了一株高效产脲酶菌株,培养44 h后,该菌株对尿素的水解率达90.5%,培养液pH高达9.15.该菌株能诱导Cd~(2+)形成碳酸盐,对0.1 g·L~(-1)的模拟镉污染污水中游离态Cd~(2+)的固化去除率达70.5%.XRD和FTIR结果显示,固化产物为碳酸镉;SEM结果显示,固化产物粒径为10~100μm,主要以椭圆形颗粒包裹在细菌表面.固化产物可耐受pH为3.5,预示该菌株在治理镉污染方面具有应用潜能.     

汲取液对正渗透微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的影响

以垃圾渗滤液为阳极液,系统研究了汲取液种类和浓度对正渗透微生物燃料电池(OsMFC)工艺处理垃圾渗滤液性能的影响.结果表明,在汲取液为氯化钠的情况下,OsMFC工艺的最大功率密度可达0.44 W·m~(-2),表观内阻为236.75Ω,水通量为0.98 L·m~(-2)·h~(-1),TOC、NH_4~+-N、TN和TP的去除率分别达到89.51%、93.27%、94.01%和96.95%,均好于碳酸氢钠和碳酸氢铵作为汲取液时的处理效果.此外,氯化钠汲取液浓度越大,产电性能越好,表观内阻越小,水通量越大.产电性能随汲取液浓度的增大变化不大,在汲取液浓度为1 mol·L~(-1)的情况下,水通量和盐返混量的比值最大,处理效果最好.