催化剂表面电荷调控与有机污染物水质风险控制研究进展

当前环境问题日渐突出,各种具有化学持久性、生物毒性和生物蓄积性的有机污染物在城市污水和地表水中被广泛发现.因此,开发和应用具有成本效益的水净化技术非常重要.在催化剂表面构筑不同缺陷,使电荷分布不均匀,形成的强静电力可改变特定反应物的吸附/解析行为,促进被吸附反应物的电子离域,从而可以被较低的氧化电势捕获,降低反应能耗,这受到了各个研究领域的广泛关注,特别是在环境领域.本文综述了以催化剂表面静电力为基础的反应体系在去除水中有机污染物的应用研究,包括协助微生物、溶解氧、痕量过氧化氢和光催化等过程.旨在使研究人员对基于表面静电力的催化体系有更深入的了解,并鼓励其在环境应用中的进一步发展.     

城镇燃气管道数据对齐方法及应用研究

城镇燃气管道由于改线、内检测装备检测误差等问题,会造成多轮次内检测数据无法对齐、检测数据价值挖掘不充分等问题,通过建立针对城镇管道的数据对齐方法、开发燃气管道数据对齐系统等手段,实现了存在改线段燃气线路的多轮次内检测数据自动对齐及改线段的自动判别;在内检测数据自动对齐基础上提出了针对金属损失、凹陷、焊缝缺陷点的匹配方法,以获取金属损失点及凹陷的增长情况;依据缺陷匹配情况,提出燃气管线的剩余寿命预测方法;最后以某段60km的燃气管道为例,对该方法进行验证。实地验证结果表明：该方法能够快速识别和定位误检、漏检及改线段位置,自动对齐效率在98%以上,并完成93.6%的缺陷点的自动匹配工作,证明该方法具有较高的可行性及适用性。     

平原圩区城镇雨洪淹没模拟与调控策略——以昆山市淀山湖镇为例

模拟与评价雨洪淹没特征是科学评估暴雨洪涝灾害风险与优化雨洪调控措施的基础。以长三角典型平原圩区城镇淀山湖镇的8个圩区为例,基于地形、气象、雨水管网等数据,通过构建多重现期的降雨情景,采用一维SWMM模型模拟了雨水管网的溢流特征,耦合二维CADDIES模型识别了管网溢流在地表形成的雨洪淹没区域,定量评估了雨洪淹没特征的主要影响因素,并阐明提升泵站排涝能力与增加水面面积2种雨洪调控情景的优化效果。结果表明：(1)溢流点数量受圩区地表属性和降雨特征的共同影响,淹没面积与降雨特征显著相关,降雨重现期大于0.63 a且逐渐增大时,淹没面积亦随之显著增加;(2)在强降雨情景下,淀山湖镇雨水管网负荷较高且不能有效应对超过50 a的强降雨事件;(3)提升泵站排水能力能有效减少淹没面积,但未能减少溢流河道以及雨水管网溢流点数量;(4)增加水面面积能显著提升圩区雨洪调控能力,当新兴圩、永胜圩和红旗圩水面率分别达到6.03%、10.87%和8.83%时,可有效抵御100 a降雨事件所导致的河道溢流状况。研究结果可为长三角地区平原圩区的雨洪灾害风险评估与雨洪调控措施优化提供决策参考。     

氧缺陷针状钨酸锌光催化剂高效净化含Cr(Ⅵ)废水

近年来,在全球工业飞速发展、经济迅速提升的同时,环境污染问题也日趋严峻,解决重金属离子污染问题迫在眉睫。在众多环境污染治理技术中,光催化技术作为一种高效、无二次污染的技术被研究者们广泛关注。该文利用硼氢化钠作为刻蚀剂制备了系列氧缺陷改性的ZnWO₄光催化剂。以重铬酸钾溶液模拟含Cr(Ⅵ)废水,探究了氧空位缺陷对ZnWO₄光催化还原Cr(Ⅵ)性能的影响。利用X射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、N₂-物理吸附、紫外可见漫反射、瞬态光电流密度和电化学阻抗等技术手段对催化剂进行表征。实验结果表明,硼氢化钠刻蚀能改变ZnWO₄的形貌结构,增大ZnWO₄的比表面积;特别是硼氢化钠刻蚀诱导的氧空位缺陷能拓宽其可见光吸收范围和降低光生载流子的复合概率,显著提高ZnWO₄对Cr(Ⅵ)还原的光催化活性。     

焦化废水缓冲体系的存在证明与集水调节池中水质结构调控

采用FeSO4对焦化废水原水进行pH调节,发现焦化废水原水中存在酸碱缓冲体系,具有很强的酸碱缓冲能力.焦化废水原水pH值约为9.6时,HCO3-、CN-、HS-、S2-、NH3、C6H5O-和胺类等以共轭碱的形式存在,对应的缓冲容量较高;随着pH的降低,共轭碱所占比例逐渐减少,对应的弱酸分布分数逐渐增多,缓冲容量逐渐减小;当pH调节至中性时,pH与pKa值接近,共轭碱与弱酸的分布分数近似相等,废水的缓冲容量有升高的趋势.在调节pH的过程中,由于FeSO4的水解、沉淀与络合作用,在投加量为2.0 g.L-1,反应时间15 min时,焦化废水中的氰化物、硫化物、油分及COD的去除量分别为1.5 mg CN-.g-1、27.3 mg S2-.g-1、15 mg总油.g-1及504 mg COD.g-1,pH影响各种污染物的形态分布而实现水质结构的调控.     

苏云金芽胞杆菌YBT-1520中SigL及其增强子结合蛋白的结构与功能分析

为揭示SigL及其增强子结合蛋白(EBPs)在苏云金芽胞杆菌(Bt)中的调控功能,在全基因组测序的基础上,采用生物信息学方法,对YBT-1520菌株的SigL及其EBPs的结构和功能进行深入分析.结果表明,YBT-1520基因组中存在1个SigL和6个EBPs,而且EBPs在结构上具有丰富的多样性,包含了EBPs的所有可能的结构域组织类型.SigL所调控的基因涉及11个假定的COG代谢途径,其中包括能量代谢、氨基酸代谢、翻译与细胞周期等.根据EBPs在基因组的位置推测,YBT-1520的EBPs参与γ-氨基丁酸代谢途径、精氨酸代谢途径、支链脂肪酸降解途径、多糖分解代谢等代谢途径的调控.本研究将为揭示Bt杀虫晶体蛋白大量表达的调控机制提供新的思路.     

石油烃降解酶及其基因的结构、功能和表达调控

研究烃降解酶及其基因是进行石油微生物分子检测和工程菌构建的重要基础.本文对目前烃降解酶及其基因的结构、功能和调控机制的最新研究进展进行了总结.催化烷烃好氧降解的起始酶有几类加氧酶,膜整合甲烷单加氧酶、萘-1,2-双加氧酶和异丙苯双加氧酶的晶体结构已经被解析.烷基或芳基琥珀酸合酶催化烃厌氧代谢的主要起始反应,而Azoarcus sp.乙苯厌氧代谢起始反应由乙苯脱氢酶催化.在细菌中,烃代谢相关基因主要通过形成操纵子进行表达调控,基因转录受烃或类似物诱导,并受细胞全局调控.一些微生物由于存在多种烃代谢途径而可能具有复杂的基因调控机制.此外,生态学研究表明,环境中烃降解基因的诱导动态与实验室内纯培养分析不同.在分析石油降解工程菌构建有待解决问题的基础上,提出了烃代谢综合调控和环境中相关酶及基因诱导研究的重要性,并对未来烃降解酶及其基因在有毒物降解理论研究和生物修复上的应用进行了展望.     

植被对黄土高原坡沟系统重力侵蚀调控机理研究

采用有限差分软件FLAC^3D对黄土高原坡沟系统及植被覆盖下重力侵蚀机理进行探索,对有无植被的坡沟系统应力场、 位移场和塑性区分布进行数值模拟,阐明了植被根系措施减缓重力侵蚀作用机制。结果表明,坡沟系统上部位移以"沉降"模式为主,下部位移以"剪切"模式为主,沟头溯源区是坡沟系统重力侵蚀最为强烈的部位;剪切塑性区域主要分布于坡面和沟坡大部分区域,张拉塑性区域主要分布于梁峁顶和梁峁坡上部;有植被覆盖时,根系加固作用改善了坡面浅层土体应力,有效降低了坡面土体的应力集中;减小了坡沟系统坡面浅层土体位移,使水平位移减少15%,铅垂位移减少2.5%;并减少了塑性屈服区体积,使剪切塑性区减少11.48%,张拉塑性区减少83.99%;减轻了重力侵蚀的破坏程度,但并未改变坡沟系统以剪切破坏为主的屈服模式。该研究为更好理解植被根系调控重力侵蚀研究提供了新的技术方法。     

城市水域生态系统的调控机理及评估模型

城市水域是人类赖以生存的重要生命支持系统之一,城市水域生态系统的调控机理对维护城市水资源及环境的健康、持续、稳定发展具有重要意义。论文从城市水域问题的生态学实质出发,基于五律协同原理,研究城市水域生态系统的调控机理及模型。研究表明,城市水域生态系统的"六位一体"调控具有时空层次性、综合性、阶段性特征,灰色评估模型可定量评估城市水域生态系统的健康、持续程度,随着城市水域生态系统的结构和功能不断完善,其六位一体度亦随之增高。选取我国著名水域北京颐和园昆明湖、杭州西湖、南京玄武湖、济南大明湖进行案例比较研究,为我国城市水域生态建设提供借鉴和参考。     

基于FBG的电缆XLPE绝缘局部放电检测研究

光纤布拉格光栅(fiber bragg grating, FBG)的波长编码特性适用于电力电缆中间接头局部放电的准分布式检测。但是电缆主绝缘材料交联聚乙烯(XLPE)的弹性模量很低,利用FBG检测其局部放电声信号还存在可行性及灵敏度等问题。以XLPE为研究对象,对比了XLPE中尖刺-气隙放电和油中针-板放电所产生的声信号强度,分析了FBG传感器检测XLPE中尖刺-气隙放电声信号的灵敏度及衰减特性。实验表明:XLPE中尖刺-气隙放电产生的声信号强度远小于油中针-板放电;FBG传感器可测得最小300 pC的放电信号;XLPE中声信号衰减严重,FBG传感器测得的局部放电声信号幅值符合一阶指数衰减规律,衰减系数为0.07 Np/mm。