2017年春季常州 HONO观测及对大气氧化能力影响的评估

本研究于2017年4月在江苏省常州市环境监测中心使用一套基于湿化学法的仪器对大气中的HONO进行了实时在线观测,HONO浓度范围在0.2～13.9μg·m^-3之间,平均值为(2.9±2.3)μg·m^-3;同时,对O₃、 HCHO、 VOCs、光解频率以及气象参数进行了同步监测.利用MCM箱体模式模拟得到白天·OH浓度最大值范围在1.0×10⁶～1.4×10⁷个·cm^-3之间.同时结合观测结果与模式模拟结果计算了HONO、 O₃、 HCHO和H₂O₂的光解以及烯烃臭氧化反应对·OH的生成速率,定量表征大气氧化性,揭示了这5种来源对大气氧化能力的影响:整体上O₃光解(46.4%)>HONO光解(41.1%)>烯烃臭氧化反应(10.9%)>HCHO光解(1.5%)>H₂O₂光解(0.1%);清晨时HONO光解...     

钴铁镍三元水滑石催化PMS降解水中刚果红

采用化学共沉淀法制备由过渡金属钴、铁、镍组成的磁性三元水滑石CoFeNi-LDH,催化过硫酸氢钾（PMS）产生SO4-·自由基,降解水中偶氮染料刚果红（CR）,系统地考察了初始pH、催化剂投加量、PMS投加量对降解CR的影响。实验结果表明：在pH=4.0~10.0范围内,CoFeNi-LDH/PMS催化体系对CR的降解速率均较高;随着CoFeNi-LDH和PMS投加量的增加,CR的降解速率也逐渐加快。3次循环再生实验后,CoFeNi-LDH对CR的降解率在20 min内依然保持在88%左右。实验结果表明,这种新型磁性三元水滑石不仅具有高效的催化效果而且易于从水中分离,在有机染料废水的处理方面,有着良好的前景。     

光合产氢-膜曝气生物膜反应器耦合系统产氢与底物降解特性

为提高光合产氢反应器性能,构建了一种采用沼泽红假单胞菌CQK01接种的光生物产氢-膜曝气生物膜反应器（PBR-MABR）耦合系统。实验表明,在序批培养条件下,由于产氢过程中有机酸和氢离子不断积累,使得PBR系统的产氢速率远低于PBR-MABR系统,其产氢速率为0.49 mmol·（L·h）-1;而PBR-MABR、PBR-2MABRs和PBR-3MABRs的产氢速率则分别可达到0.61、0.76和0.85 mmol·（L·h）-1。这主要是由于有机酸被MABR中的透气膜上生长的生物膜不断降解所致。有机酸的降解不仅提高了耦合系统内pH值并在一定程度上缓解了体系中的产物抑制。     

电极改性对电极生物膜反硝化反应器硝酸盐氮去除性能的影响

探究在碳纤维毡电极上利用恒电压电化学聚合聚吡咯(PPy)的聚合效果,并利用傅里叶变换红外线(FTIR)及扫描电镜(SEM)对其进行表征;将聚吡咯覆膜改性后的碳纤维毡电极应用到自养反硝化的电极生物膜反应器(BER)中,考察电极改性对自养反硝化电极生物膜反应器的硝酸盐氮去除性能影响,并研究电极改性对生物膜附着量及生物膜微生物群落的影响。结果表明,恒电压电化学聚合能够在碳纤维电极表面形成均匀稳定的聚吡咯膜,从而实现聚吡咯在炭纤维毡电极上的覆膜改性。改性后的电极应用到自养反硝化电极生物膜反应器中,可使反应器对NO3--N的去除效率由对照反应器的67.3%增加到83.9%,处理效果提高了24.7%。对反应器内电极生物膜进行生物量测定和扫描电镜分析,可以看到R2反应器中改性电极生物膜附着量明显多于R1反应器中未改性电极生物膜的附着量,说明电极改性有利于生物膜的附着。电极生物膜微生物16S rDNA分析中R1反应器电极生物膜菌落组成中优势菌属为Dechloromonas sp.,而R2反应器电极生物膜的优势菌为Hydrogenophaga sp.(噬氢菌属)和Thauera sp.(陶厄氏菌属),两者有明显差别,并且R2反应器比R1反应器生物膜的菌落组成更多样化,这说明电极材料的改性对电极生物膜微生物群落的组成产生了影响。     

天然气全氧燃烧尾气生活垃圾气化热力学分析

基于Aspen Plus模拟平台,运用吉布斯能最小化原理,以天然气全氧燃烧尾气（后续称为烟气）作为气化剂,选取反应温度和烟气流量与生活垃圾量比（E/M）作为影响因素,气化炉温度变化范围为400~1 500℃,E/M范围0~3.0,对几种典型生活垃圾（木屑、纸屑、塑料、橡胶和厨余）气化进行模拟计算。模拟结果表明,以烟气作为生活垃圾气化剂,可制备富氢产品气,产品气为中热值燃气。温度在800℃左右时,H2的体积分数达到峰值46.75%,反应温度大于800℃时,反应温度的增加对提升产品气的热值、CO的含量有一定作用,但H2的含量和产品气产率有所下降,反应温度过高增加气化的能源投入,反应温度应控制在800~1 000℃范围。高温烟气的过量导致产品气热值和品质下降,E/M宜控制在0.4~1.0区间范围。     

新兴污染物对剩余污泥厌氧发酵产氢的影响研究

厌氧发酵产氢是污泥资源化利用的一种重要途径,然而污水处理过程中新兴污染会通过各种途径转移至污泥中,影响污泥的后续处理。总结了抗生素、表面活性剂、工业添加剂、溴系阻燃剂(BFR) 4种新兴污染物在污泥中的污染现状,阐述了新兴污染物对污泥发酵产氢的影响,并揭示了相关作用机制。同时,分析了新兴污染物在污泥发酵体系的降解转化规律。最后,对今后污泥中新兴污染物的研究做了展望,以利于污泥的资源化利用。     

铁氧化物促进微生物直接种间电子传递的机理及其研究现状

厌氧消化常作为高负荷污水和固体废物处理的手段,经济高效,有良好的应用前景.该过程由不同的微生物群体介导,微生物之间形成共生关系,从而克服代谢过程的热力学障碍.在共生关系中,微生物种间电子传递过程极其重要,有机物氧化菌与产甲烷菌一般通过种间氢或甲酸传递进行种间间接电子传递.随着研究进行,人们发现了电子传递效率更高的直接种间电子传递,可实现微生物之间直接电子交换,而不需要如氢气、甲酸等作为电子传递载体.目前研究已表明具有导电性质的材料如某些碳材料以及铁氧化物能够促进直接种间电子传递.为加深对种间电子传递的理解以期提高厌氧消化效率,本文陈述了厌氧消化种间氢传递和直接种间电子传递的机理以及非铁氧化物促进直接种间电子传递的研究现状,着重介绍了铁氧化物促进直接种间电子传递的研究进展,并分别从热力学、动力学、理化性质三个方面进行了分析,最后对铁氧化物促进直接种间电子传递的研究进行了展望.     

氢燃料电池汽车动力系统生命周期评价及关键参数对比

发展氢燃料电池汽车被认为是解决能源安全和环境污染问题的理想解决方案之一,为量化探究氢燃料电池汽车动力系统的化石能源消耗和排放情况,运用GaBi软件建模,以新能源汽车相关技术路线为参考,构建我国氢燃料电池汽车动力系统的数据清单并对其全生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值情况进行定量评价计算和预测分析,对不同类型的双极板、不同能量控制策略和不同制氢方式对环境的影响分别进行了对比研究,并对关键数据进行了不确定分析.结果表明,预计到2030年我国每台氢燃料电池汽车动力系统生命周期的化石能源消耗量（ADP_f）、全球变暖潜值（GWP,以CO₂ eq计）和酸化潜值（AP,以SO₂ eq计）分别为1.35×10⁵ MJ、9108 kg和15.79 kg.动力系统生产制造阶段的化石能源消耗和全球变暖潜值均高于使用阶段,主要原因是燃料电池堆栈和储氢罐的制造过程.金属双极板、石墨复合双极板和石墨双极板的制造工艺中石墨复合双极板的综合环境效益最好.能量控制策略的优化会使得氢能消耗降低,当氢能消耗降低22.8%时,动力系统的生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值分别降低10.4%和8.3%.相比于甲烷蒸气重整制氢,基于混合电网电解水制氢的动力系统生命周期全球变暖潜值高出53.7%[KG-*6],而基于水电电解水制氢降低39.6%.降低动力系统生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值的措施包括优化能量控制策略降低氢能消耗、规模化发展可再生能源发电电解水制氢产业和聚焦突破燃料电池堆栈关键技术实现性能提升.     

复合铁添加物对混合有机固废厌氧产氢的影响

将城镇污水处理厂的城市污泥与餐厨垃圾混合后,经厌氧消化处理后可产生能源气体氢气,从而达到资源化利用的目的。废铁屑是机械加工厂的固体废弃物,将其处理后可得到一种新型复合铁材料(FE/FEO)。将城市污泥和餐厨垃圾预处理后按体积比1∶1比例混合,分别等分放入2个反应器中,一个投加FE/FEO粉末作为为FE/FEO组,另一个不加FE/FEO作为对照组,考察了FE/FEO对上述混合有机固废厌氧产氢的影响。结果表明,在厌氧反应的24 h内,FE/FEO组的最大氢气体积分数为61.4%,比不加FE/FEO的对照组增加了15%;FE/FEO组的累积产氢率和最大产氢率分别为49.0和22.7 L·kg⁻¹(以1 kg挥发性有机固体所能产生的氢气体积计),比对照组分别增加了56 %和59%。FE/FEO组的亚铁离子质量浓度在第24 h达到最大,即109.8 mg·L⁻¹。FE/FEO组产生的挥发性有机酸为2 675 mg·L⁻¹,比对照组提高了15%。FE/FEO粉末中不仅含有零价铁、氧化亚铁,还有针孔状α-FeOOH,其结构松散、比表面积大,可对厌氧发酵系统中的微生物菌群起到支撑骨架作用。本研究结果可为提高有机固废厌氧发酵产氢效率提供参考。     

完全恢复臭氧层至少要近百年——访臭氧层保护研究专家、北京大学环境科学与工程学院教授胡建信

正今年9月16日,是第20个国际臭氧层保护日。在国内对这个重要环境日的反应几乎是悄无声息的气氛中,本刊记者采访了我国臭氧层保护研究专家,北京大学环境科学与工程学院教授胡建信。胡建信是国内最早一批参与臭氧层保护研究的专家。自1990年代初以来,他先后参与了由国务院发布的《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》