喷氨同时脱除NO和N_2O过程的化学动力学模拟

本文采用化学动力学模拟的方法,对广泛应用于燃煤锅炉的喷氨脱硝技术进行了研究,首次发现在燃煤锅炉的烟气中喷入氨气不仅可以降低NO_x的排放量.而且可以同时降低N_2O的排放量.文中还就喷氨初期的烟气温度、烟气中的含氧量和水份、NO和N_2O的初始浓度、烟气中的CO含量以及喷氨量对喷氨同时脱除NO和N_2O效果的影响进行了计算分析,确定了喷氨同时脱除NO和N_2O的最佳条件.对喷氨过程的化学反应机理进行的分析表明,该过程之所以能同时脱除NO和N_2O,是因为在NH_3的分解和NO的还原过程中产生了一定浓度的H和OH离子,从而加速了N_2O的热分解过程.     

化肥减量配施生物炭对紫色土坡耕地磷流失的影响

磷是农作物生长所必需的营养元素,但过量磷的投入是造成水体富营养化问题的重要原因.探究实际生产中施肥方式与磷素流失之间的关系,为科学施肥和合理减施化肥提供理论依据.本试验采用野外径流小区对紫色土坡耕地2017～2018年度多次降雨产流产沙进行定点监测,研究了不施肥处理、常规施肥处理、优化施肥处理和减量施肥配施生物炭4种不同方案对紫色土坡耕地壤中流、地表径流和泥沙磷素流失的影响.结果表明:①各处理的产流总量表现为:优化(20 737.23 L)常规(18 513.17 L)CK(18 134.58 L)生物炭(13 594.85 L),各处理的产沙总量表现为:CK(1998kg·hm~(-2))生物炭(1 884 kg·hm~(-2))优化(1 681kg·hm~(-2))常规(910kg·hm~(-2)).壤中流是紫色土坡耕地雨季产流的主要类型,占到总产流量的60.14%～87.34%,各处理的产沙总量除常规外,其他处理不存在显著性差异(P0.05).②各处理的全磷流失通量均表现为泥沙地表径流壤中流.通过壤中流流失的磷素最少,只占全磷流失通量的2.63%～12.91%,而泥沙磷素流失通量占比可达63.74%～78.74%,是紫色土坡耕地土壤磷素流失的主要输出途经.③配施生物炭可以有效减少紫色土坡耕地土壤的壤中流产流量,以及壤中流的正磷酸盐的流失通量,较常规处理分别减少49.94%和56.45%.但是对地表径流的截留效果不佳,对颗粒态磷的流失通量无明显影响,同时增加了地表径流与泥沙中的全磷流失通量,较常规处理显著增加73.28%和123.53%(P0.05).因此,为控制西南地区紫色土坡耕地磷的流失,应着重减少土壤泥沙流失的发生.而生物碳在农业生产实际应用中也应进一步优化与化肥磷素投入配比.     

三峡库区石盘丘小流域氮磷输出形态及流失通量

小流域作为三峡库区非点源污染源头,是缓解水体水质恶化的重点防控对象.在三峡库区选取具有多种土地利用类型的石盘丘小流域为研究对象,对流域出水口断面水量水质进行连续监测,分析了小流域氮、磷污染物随降雨径流流失的浓度及形态变化特征,并计算小流域的污染物流失通量,分析影响氮、磷养分流失的主要人为和自然因素,对农业非点源污染特别是三峡库区的农业非点源污染研究具有相当重要的现实意义.结果表明,流域降雨量随季节变化明显,降雨多分布在4～6月,为小流域氮、磷流失的主要输出时期,占全年总氮、总磷负荷的58.94%和67.60%.石盘丘小流域年径流总量为8.02×10~4 m~3,总氮年流失通量为5.04 kg·hm~(-2),其中以硝态氮(2.54 kg·hm~(-2))为流失主体;输出总磷为0.534 kg·hm~(-2),可溶性总磷(0.422kg·hm~(-2))占总磷流失通量的79.00%.因此,对于石盘丘小流域来说,需要注意防范施肥和降雨期重合时水田氮磷流失.     

气象干旱对甘肃省榆中县乡村社会—生态系统的影响

干旱影响研究是干旱及半干旱地区人地关系研究的重要内容,社会—生态系统的视角为西北地区生态脆弱—贫困区的可持续性研究提供了新的思路。选取甘肃省榆中县为研究区,运用标准化降水指数、干旱经济损失估算模型和GIS分析工具,分析干旱对粮食产量、经济发展和农户家庭的影响,归纳干旱对乡村社会—生态系统的影响机制。研究结果表明：（1）1960-2015年,榆中县气象干旱程度较强,且与粮食产量呈显著正相关,尤其对榆中县南、北部山区的粮食产量影响显著;（2）气象干旱造成的经济损失具有频率高和空间分布广的特征,经济损失严重区集中在榆中县南、北部山区;（3）农户家庭受灾面积较大,农作物减产和家庭收入损失明显,气象干旱造成的粮食安全问题严重,且“纯农型”家庭收入损失和粮食安全问题尤为突出;（4）水资源利用环、产量环、收入环—生计环和经济环为干旱影响社会—生态系统运行机制的关键环节。     

UASB反应器对晚期渗滤液的碳氮协同削减效应

为了强化UASB反应器对厌氧+好氧反应器末端出水的生物处理过程,采用厌氧+好氧反应器+UASB反应器工艺,通过生物处理方法实现了难降解有机物与氮的协同削减.结果表明:①通过控制UASB反应器中ρ（NO_x--N）,优化微环境中最佳ORP范围,当ORP为（-300±10）mV时,ρ（COD_Cr）（此时主要以胡敏酸和富里酸等难降解的腐殖性有机物为主）由313.00 mg/L降至106.00 mg/L,ρ（TN）由139.60 mg/L降至60.30 mg/L,去除率分别达66.13%、56.81%.②傅里叶红外光谱分析结果显示,出水中含羧基、羟基、醌基、酰胺、苯环取代基等相关官能团的有机物减少,含脂肪族官能团的有机物增多.③16S rRNA结果显示,厌氧+好氧反应器+UASB反应器中的优势菌属分别为VadinHA17、Clostridium（梭菌属）、Anaerolineaceae（厌氧绳菌属）、Denitratisoma,其丰度占比分别为3.29%、35.17%、8.60%、2.84%.VadinHA17通过降解UASB反应器中的多种复杂有机物,为反硝化过程提供碳源;Clostridium利用UASB反应器中丰富的硝酸盐激活Clostridium胞外氧化酶,强化Clostridium对难降解复杂有机物的降解能力,将自身的胞内电子通过细胞膜上的细胞色素传递到胞外电子受体上,使NO_x--N得到电子还原为氨,降低氮含量;Anaerolineaceae与Denitratisoma则分别作用于UASB反应器的厌氧消化过程及生物脱氮过程.研究显示,UASB反应器中由于VadinHA17、Clostridium、Anaerolineaceae与Denitratisoma的作用,COD_Cr和TN去除率分别为66.13%、56.81%,实现了晚期渗滤液中难降解有机物与TN的协同削减.      

控制流域氮流失的最佳管理措施配置及效率评估

以潮河流域为研究对象,分别进行流域整体单一措施配置和氮流失分区综合措施配置,既采用负荷去除法从污染负荷削减率的角度对BMPs配置效率进行评价,也采用R-R-V （Reliability-Resilience-Vulnerability）指数法从可靠性、可修复性和脆弱性等角度对流域水质改善效果进行评价.结果表明,分区进行氮流失综合措施配置效果更为理想,研究年内流域出口总氮削减率为14.35%~31.65%,年平均削减率为24.98%,在地表水Ⅱ类评估标准下,年平均总氮R-R-V指数为0.37、0.24、95.78,而多项单一措施的年平均削减率为17.48%,月尺度平均总氮R-R-V指数为0.36、0.24、112.96.R-R-V指数法从可靠性、可修复性和脆弱性等角度反映消减效率,无论单一措施配置或分区综合措施配置,可靠性指数与脆弱性指数的改善效率较高（大于14%）,而可修复性指数的改善效率较低.多数情况下可靠性指数与脆弱性指数的改善效率高于总氮削减率,可修复性指数的改善效率低于总氮削减率,表明流域总氮负荷虽然得到一定程度的削减且短期低于标准负荷,但其生态修复难度依旧较大.营养物标准负荷所对应浓度的设定是评估流域R-R-V指数改善效果的关键,且评估标准越严格,待评估营养物的R-R-V指数越趋于稳定.     

2013~2019年臭氧污染导致的江苏稻麦产量损失评估

基于2013~2019年江苏省115个监测站点的逐时臭氧观测数据和97个县级行政区的农作物年产量,利用AOT40的暴露响应关系,结合空间分析等方法,评估了臭氧污染导致的冬小麦和水稻两种农作物的产量损失.结果表明,2013~2019年,冬小麦和水稻的AOT40分别为（2.76~17.05）×10^-6h和（0.15~31.69）×10^-6,分别在2018年和2016年达到峰值.苏南地区水稻生长期的AOT40高值分布较多,苏北地区近3年两种农作物生长期的AOT40都有明显增势.2013~2019年,冬小麦年相对产量损失为17.7%~31.0%,年绝对产量损失达（1.94~3.75）×10⁶t.年产量损失最高的地级市是盐城和徐州,损失最低的是南京和无锡.2013~2019年,水稻年相对产量损失为8.6%~15.6%,绝对产量损失为（3.03~6.04）×10⁶t.年产量损失最高的地级市是盐城和淮安,损失最低的是无锡和常州.江苏省每年由于臭氧污染导致的农作物产量损失约相当于5000多万人一年的粮食消费量,臭氧污染对粮食生产安全造成了较为严重的威胁,应当采取有效的政策和措施控制臭氧污染,保证粮食生产稳定.     

活性污泥体系中C/N/S对硝酸盐还原过程的影响

采用序批式活性污泥反应器（ASBR）,通过调整进水C/N和S/N,在活性污泥体系中探究电子受体有限的条件下,不同电子供体（有机物或者S^2-）对反硝化和硝酸盐氮异化还原成铵（DNRA）过程的影响.结果表明：较高的C/N进水条件,有利于反硝化过程的进行;而较高的S/N进水条件,更有利于DNRA过程的发生;DNRA过程的特征产物NH₄⁺-N,在C/N/S=2：2：3、2：2：4条件下的出水中较明显,其中C/N/S=2：2：4条件下,NH₄⁺-N浓度达到最高为10.65mg/L.说明在电子受体有限时,过量的电子供体可促使反硝化向DNRA过程转变.采用16SrRNA分子生物学技术对不同C/N/S下的微生物菌群结构进行分析,发现与氮还原相关的Proteobacteria、Anaerolineae、Bacteroidia、Actinobacteria等菌群丰度较高,且Actinobacteria菌与DNRA过程相关.不同电子供体环境下氮转移途径的研究可为污水处理过程中碳,氮,硫的同步去除提供指导.     

可生物降解螯合剂GLDA强化三叶草修复镉污染土壤

螯合剂可增加重金属的生物可利用性,强化植物的富集作用.以三叶草为研究对象,通过盆栽试验考察不同浓度可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)对三叶草修复重金属Cd污染土壤的影响机制.结果表明,低剂量GLDA能显著促进三叶草的生长,其中以2. 5 mmol·kg~(-1)的处理浓度三叶草生物量最高,达到对照组的1. 30倍;不同浓度GLDA均能提高三叶草各部分的Cd含量,总体而言,5 mmol·kg~(-1)GLDA的处理效果最为理想,根部、地上部分和整株Cd含量分别为对照组的3. 57、4. 69和4. 67倍; GLDA能显著增加土壤有效态Cd含量,促进三叶草根部对其直接吸收,并较好地转运至地上部分;通过拟合土壤理化性质、GLDA与三叶草Cd含量的线性关系得出的预测模型,可为今后土壤-三叶草富集效果的研究提供参考.研究表明,在强化植物修复重金属Cd污染土壤方面,生物可降解螯合剂GLDA具有潜在应用前景.     

AgInS2/g-C3N4复合材料光催化降解邻二氯苯性能

以g-C₃N₄纳米片为模板,通过水热法原位合成高催化活性的AgInS₂/g-C₃N₄复合光催化材料,采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）,X射线光电子能谱（XPS）,荧光光谱（PL）和表面光电压（SPV）等表征手段对材料物理、化学性能进行表征,并以邻二氯苯（o-DCB）为目标污染物研究其光催化性能.结果表明：AgInS₂成功负载到g-C₃N₄纳米片上,其组成的复合材料拓宽了光吸收范围,提高了光生电子-空穴迁移效率且降低了复合率;在可见光照射8h后气相o-DCB的光催化降解效率达到62.7%,动力学参数分别是g-C₃N₄纳米片和AgInS₂的2.13倍和1.76倍.利用原位红外光谱技术和ESR技术推导其反应机理,发现降解过程中产生了超氧自由基活性氧物种,降解的最终产物是二氧化碳、水等.