重庆市芙蓉洞空气环境变化特征与影响因素分析

为探索岩溶洞穴环境变化特征以及洞穴pCO_2与洞穴内外环境的关系,选取重庆市芙蓉洞2012～2016年洞穴内、外环境监测数据进行分析。结果显示:(1)位于洞穴深部的"辉煌大厅"的气温稳定在16.4±0.4℃,而距离洞口约150 m处"莲花观音"受"通风效应"影响,月均温变化幅度约为5℃,其年均温为19.1±1.0℃;(2)"辉煌大厅"的相对湿度常年保持在95%～100%,"莲花观音"的相对湿度平均值为94%,呈现"夏季低,冬季高"的特征,与洞穴外部大气相对湿度季节变化特征相似;(3)芙蓉洞内pCO_2呈现"秋季最高,冬季最低"的季节变化特征,其最大值常出现在10～11月,比土壤pCO_2最大值出现滞后1～2个月,大气降水量和上覆基岩厚度是影响洞穴pCO_2滞后于土壤pCO_2的主要因素;(4)上覆土壤pCO_2、洞穴温度和相对湿度对洞穴不同区域pCO_2的影响存在差异,其原因是由于洞穴空间形态、结构以及游客活动强度具有空间差异性。因此,在洞穴监测和探讨洞穴pCO_2的主要影响因素的过程中,需要重视洞穴各区域空间结构的影响。     

非点源污染最佳管理措施之研究热点综述

最佳管理措施(BMPs)被证明是最有效的非点源污染治理方法之一,迄今为止已有广泛的研究与应用。目前,BMPs研究热点主要集中于成本—效益分析与优化配置等。BMPs也可依靠模型测算来进行成本—效益分析,目前评价BMPs环境效益的常用模型包括水土评估模型(SWAT模型)、暴雨洪水管理模型(SWMM模型)等。在实际应用中,特别是在社区、城区甚至整个城市尺度下,非点源污染控制需要进行多种BMPs的优化组合。BMPs的优化配置可基于经验和模型计算进行。近年来,优化算法被引入到BMPs优化配置中,其中遗传算法(GA)的应用广泛,可通过目标函数的引导,进化出最优的BMPs规划方案。但是,中国BMPs成本—效益分析及优化配置中仍存在问题,如模型研究领域缺少与实际监测数据的结合、国内BMPs数据库建设发展缓慢等。     

武汉市PM2.5中二元羧酸的污染特征及来源解析

在武汉市工业区和交通区展开了PM_(2.5)样品采集,研究了PM_(2.5)中二元羧酸的化学组成、污染水平及来源。二元羧酸在工业区为103.1～2 219.2ng/m~3,年平均值为958.4ng/m~3;在交通区为66.9～2 176.8ng/m~3,年平均值为749.7ng/m~3。丙二酸/丁二酸(C_3/C_4,质量比,下同)表明,武汉市二元羧酸主要来自机动车尾气排放;己二酸/壬二酸(C_6/C_9)表明,二元羧酸的人为源贡献大于自然源。正定矩阵因子分解(PMF)模型解析结果显示,工业区中二次源占13.7%,建筑扬尘占23.1%,机动车尾气排放占37.0%,生物质燃烧占26.2%;交通区中二次源占8.9%,建筑扬尘占24.9%,机动车尾气排放占51.8%,生物质燃烧占14.4%。潜在源区贡献因子(PSCF)分析得出,武汉市夏季二元羧酸主要受到南部季风的影响,冬季主要受到西部冷空气的影响。     

CeO2负载过渡金属催化氧化甲苯

采用浸渍法制备了一系列过渡金属/CeO_2催化剂,通过催化活性评价和催化表征等方法考察了过渡金属/CeO_2催化剂催化氧化甲苯的活性。研究表明:过渡金属/CeO_2催化剂活性为Mn/CeO_2Co/CeO_2Cr/CeO_2Fe/CeO_2CeO_2。Mn/CeO_2催化剂具有最低的起燃温度,甲苯转化率达到50%时的温度(T50)为180℃,其在215℃下甲苯的转化效率可稳定在80%。过渡金属/CeO_2催化剂的活性主要由过渡金属活性组分决定。Mn/CeO_2、Co/CeO_2、Cr/CeO_2和Fe/CeO_2催化剂中活性组分分别为Mn_3O_4、Co_3O_4、Cr_2O_3和Fe_2O_3,其中Mn_3O_4的催化活性最强,Co_3O_4次之。此外,催化剂活性与催化剂的物化结构及活性氧物种有一定的关系。Mn/CeO_2具有最大的比表面积、孔体积和Ce(Ⅳ)的3d94f2 O_2p4形式比例及合适的活性氧物种比值(晶格氧、表面氧摩尔比为3.8)。     

2017年广东省台风期间O3污染过程特征及影响因素分析

2017年7月25日至8月2日台风"纳沙"和"海棠"影响期间,广东省出现大范围O_3污染过程,分析了其变化特征和影响因素。结果表明,台风登陆前城市O_3污染逐渐加重,而台风登陆后O_3污染逐渐缓解,污染较重城市集中分布在广东省中部,主要是广州市、佛山市、江门市、东莞市、中山市、汕尾市和清远市。造成台风期间O_3污染的主要原因是:(1)双台风影响期间,广东省总体受海平面高压控制,以高温晴热天气为主,太阳辐射强、气温高、降水少,相对湿度较低,有利于本地光化学反应进行;(2)受台风外围下沉气流影响,垂直方向扩散条件不利,而平流层O_3有可能向下运输;(3)台风登陆阶段,近地面风向以偏北风为主导,且风速小,导致O_3浓度出现明显的上升。     

异化铁还原细菌Klebsiella sp.KB52还原重金属Cr(Ⅵ)

以分离自海洋沉积物中异化铁还原细菌Klebsiella sp. KB52为研究对象,分析微生物异化铁还原过程对还原Cr(Ⅵ)的影响。菌株KB52是一株非典型耐铬细菌,在Cr(Ⅵ)浓度10～50 mg·L~(-1)范围内,该菌株生长受到明显抑制。当将Fe(OH)~3添加至培养体系,菌株KB52能够良好生长并具有铁还原性质,同时提高了Cr(Ⅵ)还原效率。Fe(OH)~3浓度为300 mg·L~(-1)时,菌株KB52细胞生长指标OD600和累积产生Fe(Ⅱ)浓度最高,分别是1.4760±0.04和(39.79±1.45)mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)还原率(42%)是对照组的5.25倍。当柠檬酸铁作为电子受体,菌株KB52还原Fe(Ⅲ)效率最高,Fe(Ⅱ)累积浓度达到(109.87±1.27)mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)还原率提高至67%。上述结果表明,菌株KB52能够利用可溶性和不可溶性Fe(Ⅲ)作为电子受体进行生长,同时其异化铁还原过程偶联Cr(Ⅵ)还原。研究结果可为利用异化铁还原细菌还原Cr(Ⅵ)提供理论依据,拓宽微生物治理重金属污染的应用范围。     

沈阳市黑臭水体表层水DOM紫外光谱特征分析

为识别黑臭水体中DOM组成、结构及腐殖化水平,运用UV-vis(紫外-可见吸收光谱)与多元统计相结合的方式,对沈阳市5条黑臭水体的27个表层水样中DOM的UV-vis特征及9个紫外光谱指数进行研究。研究表明:27个表层水样中DOM的UV-vis吸收系数的变异系数在30%～80%之间,轻度黑臭水体相对于重度黑臭水体的紫外吸收峰在356、487、657 nm处分别发生了1、2、2 nm的蓝移;轻度黑臭水体紫外光谱指数SUVA_(254)、S_(275～295)、S_(350～400)、A_2/A_1、A_3/A_1、A_3/A_2均高于重度黑臭水体,而E_2/E_3、E_4/E_6、E_2/E_4低于重度黑臭水体,轻度黑臭水体的腐殖化水平与腐殖化趋势高于重度黑臭水体。进一步分析得出:苯酚基(木质素和奎宁基团)决定了黑臭水体中DOM腐殖化进程,不同黑臭水体DOM的组分存在明显差异;轻度黑臭水体中DOM的腐殖化水平、芳香化程度、木质素与其他物质在腐殖化开始的比例、分子质量等均高于重度黑臭水体。多元统计与UV-vis技术对黑臭水体中DOM的组成及结构进行了定性,为黑臭水体的溯源和整治工作提供理论基础。     

二沉池出水有机物表征及膜污染机理分析

采用树脂分级将二沉池出水有机物(effluent organic matter, EfOM)根据官能团分类,采用红外光谱、荧光光谱、排阻色谱等多种表征方式对EfOM及其分级组成的化学组成进行分析。考察了EfOM及其分级组成的膜通量随时间的变化曲线,研究了二沉池出水主要的膜污染组分以及膜污染模型机理。结果表明,憎水性有机物组分(hydrophobic, HPO)主要为芳香烃类有机酸,胶体有机物组分(organic colloidal, OC)主要为蛋白质类有机物,过渡亲水性有机物组分(transphilic,TPI)主要是有机酸和多糖。膜污染严重程度依次为OCEfOMHPOTPI,在过滤初期,OC和EfOM中的大分子有机物会快速堵塞膜孔并引起膜通量的剧烈下降。另外,OC和TPI组分会与膜表面发生相互作用,导致不可逆膜污染偏高。对于实际水体EfOM及其各分级组分,滤饼层过滤是超滤后期主要膜污染机理,超滤实验初期的膜污染可能是多种膜污染机理共同作用的结果。研究识别了EfOM的主要污染成分和主要膜污染机理,为超滤工艺深度处理二沉池出水提供了理论指导。     

纳米零价铁-聚乳酸-生物炭复合材料协同微生物去除水中1,1,1-三氯乙烷

针对地下水1, 1, 1-三氯乙烷污染问题,通过溶液插层和液相还原法制备了纳米零价铁-聚乳酸-生物炭复合材料;采用扫描电镜观察、热重分析、傅里叶变换红外光谱分析和X射线衍射分析等手段对复合材料进行了表征;研究了复合材料在厌氧条件下协同胞外呼吸菌(Shewanella oneidensis MR-1)去除水中1, 1, 1-三氯乙烷的效果;确定了材料的最佳使用条件;探讨了协同体系中污染物的去除机理。结果表明:复合材料中纳米零价铁和聚乳酸颗粒较为均匀地分散于生物炭表面;材料中生物炭、聚乳酸和纳米零价铁的最佳质量比为7∶1∶2,材料最佳投加量为1.0%,且其对不同浓度污染物均有明显去除效果;在最佳条件下,培养360 h后协同体系中1, 1, 1-三氯乙烷的最大去除率为94.61%;复合材料促进胞外呼吸菌的异化铁还原脱氯是协同体系去除污染物的主要机理。该铁基生物炭复合材料能够有效协同胞外呼吸菌提高水中1, 1, 1-三氯乙烷的去除率,且具有良好的缓释长效性。     

磁性金属有机骨架Fe3O4@ZIF-8的制备及对偶氮染料刚果红的高效吸附

采用常温搅拌法,在聚苯乙烯磺酸钠(PSS)处理过的Fe_3O_4表面诱导生长ZIF-8壳层,成功合成了磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8,并对其吸附去除偶氮染料刚果红的性能进行了探究,考察了刚果红初始浓度和接触时间、Fe_3O_4@ZIF-8投加量以及pH对刚果红去除的影响。SEM、TEM、XRD、FT-IR及VSM表征结果证明,ZIF-8纳米颗粒已成功负载于Fe_3O_4表面,形成了典型的核壳结构,并且具有优异的磁学性能。吸附实验结果表明,反应最佳pH为6,吸附剂投加量为500 mg·L~(-1);当反应时间达到180 min时,吸附达到平衡。吸附反应的吸附动力学和吸附等温线分析表明,刚果红染料在Fe_3O_4@ZIF-8上的吸附动力学符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型。Fe_3O_4@ZIF-8吸附剂对刚果红具有高效的选择吸附性能并且在循环吸附中展现出良好的循环吸附性能。因此,磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8作为吸附剂在去除刚果红染料方面有着广阔的应用前景。