流域尺度下多城市环境风险网络传递机制及管理政策效果仿真

流域管理机构对流域内城市采取的环境管理政策及实施效果将会在不同程度上影响流域整体的环境状况,并将间接影响流域的社会经济和发展水平。本文从定量模拟以及长时间序列政策模型模拟角度探讨相关流域环境管理政策的动态效果。基于Netlogo建模平台对淮河流域的环境风险传递过程进行了仿真,考虑在不同情况(基本情况、流域管理机构污染治理能力不同、响应态度不同以及采取强制性政策强度不同)下流域整体的环境状况以及流域管理机构对于环境风险传递过程的影响。本研究对当前所施行的"河长制"等相关政策在一定程度上进行评估,研究结果可以检验相关管理措施的环境风险,为现有政策的施行强度及未来政策的进一步改善和推动提供了定量化的效果预测及方向指导。     

基于精细化管理的环境物联网发展趋势

环境物联网运用智能传感器等设备感知生态环境的变化,监测环境质量、监控企业的排污行为,通过环境数据的采集、传输、处理、整合,辅助环境管理决策。近年来环境物联网得到长足发展,但现有的环境物联网体系无法满足多种任务和应用场景的需求,主要问题体现在数据质量和精准度缺乏保证,数据传输能力有限,数据共享还未打通,数据分析应用能力还有待提升。笔者系统分析了环境物联网感知层、传输层和应用层的现状与问题,较全面地研究了物联网与大数据技术的最新进展,提出了环境物联网的发展方向以解决上述问题,为实现精细化管理与科学决策提供科学参考。     

基于响应曲面法优化的臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的降解

为有效去除水中结晶紫,利用臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的氧化效果进行研究,设计单因素实验探索臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和pH对结晶紫降解的影响,依据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)实验设计原理,探究臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和反应时间对降解效果的影响,并优化工艺参数;使用SEM-EDS、FT-IR和Raman表征了反应前后的四氧化三铁,并用EPR技术直接鉴定出工艺过程中的活性氧。结果表明：此工艺在较宽的pH区间(3~11)都具有较高的结晶紫降解能力,臭氧流量、过硫酸盐浓度和四氧化三铁浓度与结晶紫的降解率成正比;臭氧流量1.000 L·min⁻¹,过硫酸盐浓度0.968 mmol·L⁻¹,四氧化三铁浓度2.158 mmol·L⁻¹,反应时间41.702 min为预测的最佳工艺条件;在最佳工艺条件下得到的实际降解率与预测降解率相对偏差仅为−1.12%;催化反应后Fe₃O₄粒径减小,表面变得更加光滑;反应后的Fe₃O₄的铁元素质量分数由48.24％降至35.31%,而氧和硫元素质量分数由34.05%和0.39%分别增至37.59%和1.09%;臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺过程中存在SO₄^·–和·OH。由此可知,BBD优化模型预测与实际处理效果基本一致。该研究成果为可为难降解的结晶紫废水的深度处理提供参考。     

响应面法优化石油降解菌性能的研究

从延长油田石油污染土壤中筛选出4株能以原油为唯一碳源生长的细菌单菌株,鉴定其优势菌株YC-2为枯草芽孢杆菌;利用响应面法进行实验设计,选定培养温度、pH值、氮磷比以及盐度为影响因素,对原油含量为0.5%的培养基进行YC-2菌株降解工艺优化,得到了原油降解率与4种因素之间的非线性回归方程,确定了降解原油的最优工艺条件:培养温度28℃;pH值6.5,氮磷比5.2:1,盐度0.45%。在最优条件下,预测降解率为53.9%,实验验证值为52.5%,结果显示,建立的模型具有较高的精度。     

响应面法分析Fenton氧化处理采油废水的过程

采用Fenton氧化对采油废水进行研究,选取双氧水与二价铁离子的摩尔比、初始pH值和反应时间为自变量,以废水的COD去除率为响应值,通过Box-Behnken设计方法进行实验设计,进行了3因素3水平共15个实验点的实验。使用响应面分析法对实验结果进行模拟及分析,建立了响应值与3个自变量的二次多项式方程模型。Fenton氧化的优化工艺条件:n(H2O2):n(Fe2+)=0.8,pH=3.0以及反应时间60 min。在该优化条件下,废水的COD去除率可达72.8%,经实验验证,实际值与模型预测值拟合性好,偏差仅为0.5%。实验结果证实了该模型分析采油废水处理运行参数的准确性。优化工艺后的处理水质COD值完全满足油田废水达标排放的要求。通过总离子色谱图和质谱检索分析原油中的成分变化情况,证实Fenton方法对原油组分的降解效果。     

白醋废水制备微生物絮凝剂的响应面法优化及其对造纸废水的处理

以选取微生物絮凝剂的廉价培养基为研究目的,从活性污泥中筛选微生物絮凝剂产生菌,选取白醋废水为廉价培养基代替发酵培养基对菌种进行培养,通过单因素培养条件优化,考察了不同体积分数废水、外加碳源、外加氮源、培养时间和pH值对微生物絮凝剂产生菌的絮凝率的影响,通过P-B筛选与响应面分析相结合用于优化白醋培养基培养条件,并对实际造纸废水进行处理研究。实验结果表明,经过预处理灭菌后,单独以白醋废水作为廉价培养基,最适条件为体积分数80%、转速140 r·min-1、培养时间48 h、温度32℃、pH 6.88、磷酸氢二钾4.08 g·L-1、氯化铵2.39 g·L-1,并对造纸废水加以处理,絮凝率达96.77%,COD去除率56.13%,色度去除率95.60%。因此,利用白醋废水作为微生物絮凝剂的替代培养基是完全可行的,并且可以用于实际废水的处理,达到以废治废的目的。     

海洋红球菌SY095产生物表面活性剂发酵培养基的优化

为提高海洋红球菌SY095发酵产生物表面活性剂的能力,研究发酵培养基中碳源及氮源的影响,并通过响应面分析法优化培养基各组分的含量。首先通过单因素实验,确定培养基最佳碳源、氮源分别为大豆油和尿素,在此基础上,利用Plackett-Burman实验设计筛选出2个对表面活性剂产量有显著影响的因子为尿素和K2HPO4,通过最陡爬坡实验和响应面分析法对显著影响因子进行优化,获得海洋红球菌产表面活性剂的最佳培养基配方为：大豆油2%（体积分数）,尿素2.35 g·L-1,K2HPO40.69 g·L-1,KH2PO4 1.0 g·L-1,MgSO4 0.5 g·L-1。使用该优化培养基配方,海洋红球菌发酵液的表面张力为29.254 mN·m-1,与预测值接近,表面张力活性比优化前提高了12.9%。     

微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水

为了提高工业聚集型村镇复合废水处理效率,对微波-均相Fenton技术进行了研究。基于Box-Behnken响应曲面法,重点考察了初始pH值、H2O2/Fe2+摩尔比、H2O2投加量、微波功率及微波辐射时间的单独及交互作用;建立以COD去除率为响应值的二次响应曲面模型并采用方差分析进行验证。结果表明,影响因子显著性排序为：初始pH值 > H2O2投加量 > 微波辐射功率 > H2O2/Fe2+摩尔比 > 微波辐射时间;其中初始pH和H2O2投加量之间交互作用显著;所建数学模型回归性较好,最优组合条件为：初始pH值3.43,H2O2投加量19.2 mmol·L-1,H2O2/Fe2+摩尔比39.42,微波辐射功率597.55 W,微波辐射时间5.12 min,该条件下COD实际去除率为95.3%,与模型预测结果相比偏差为4.7%。采用微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水,出水COD值完全满足《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级排放标准COD≤100 mg·L-1。     

城市道路交通噪声监测技术与方法的现状与展望

日趋严重的道路交通噪声已成为城市的主要噪声源之一。精准高效地监测道路交通噪声是控制交通噪声污染的重要前提,然而噪声测量技术的发展脉络仍未被厘清。通过系统梳理2000—2021年国内外发表的282篇文献,发现当前道路交通噪声监测可分为静态多站点测量、自动监测网络、移动测量和参与式测量4种方法,并应向多源监测数据融合、提升数据时空分辨率、开发低成本且易集成的自动监测网络、建立公众参与式噪声测量规范与数据整合标准、制定以人为本的城市道路交通噪声动态监测体系等方向发展。未来可采取自动监测网络为主,常规静态测量、参与式测量和移动测量等方法为辅的技术体系监测道路交通噪声。该研究可为道路交通噪声监测技术革新及噪声污染防控提供参考。     

响应面法优化黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾饲养条件的研究

研究了黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾的方法。首先在饲养温度、饲料含水量和饲养密度等条件下进行单因素实验,然后,以利用率为指标,运用响应面法优化了黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾的饲养条件,结果表明,最佳饲养条件为饲养温度26.7℃、饲料含水量14.5%、饲养密度4.1头/cm2。在此饲养条件下,黄粉虫对餐厨垃圾利用率理论值为38.72%,实际餐厨垃圾利用率为38.88%,相对误差为0.41%,说明利用黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾具有较好的效果。