长沙市冬季人行道PM2.5污染特征及影响因素

了解不同气象条件下城市人行道细颗粒物(PM_2.5)时空分布特征对于指导城市环境评价及街道空间规划布局具有重要意义。选取长沙市车流量及人流量较大的4条道路旁0、5、10 m处的人行道,在冬季晴天、阴天和大风天开展PM_2.5质量浓度、风速、温度及相对湿度监测,探讨PM_2.5分布特征与气象因子的关系。结果表明:冬季晴天、阴天及大风天的人行道PM_2.5质量浓度变化呈现双峰双谷特征,峰值均出现在06:00—08:00,其次为18:00—20:00,谷值出现在14:00—16:00及22:00—24:00;距离机动车道10m处的人行道PM_2.5含量低于机动车道旁(即距离机动车道0 m)的人行道PM_2.5含量,这种差异在大风天气下更为显著;人行道PM_2.5质量浓度与温度、风速呈显著负相关关系,与空气湿度呈显著正相关关系,低温不利于PM_2.5扩散,但在大风天温度对PM_2.5的影响极小,风对PM_2.5含量的变化影响极大,在远离机动车道的人行道更为显著,而高湿度天气有利于PM_2.5的凝结。低温、高湿天气下06:00—08:00、18:00—20:00人行道PM_2.5质量浓度较高,大风对PM_2.5质量浓度具有一定削减作用,早晚高峰减少人行道洒水以降低空气湿度,有利于PM_2.5质量浓度的降低,减少PM_2.5积累。     

河道藻源胞内有机质光化学-生物降解机制

藻细胞破裂后会向水体释放大量的胞内有机质 (intracellular dissolved organic matter, I-DOM) 。I-DOM在河道中将经历复杂的光降解和生物降解过程,影响其在河道中的迁移转化和环境效应。为了探明光照和微生物对I-DOM的降解机制,开展了光降解、生物降解和光-生物降解实验。结果表明,I-DOM经7 d光降解和生物降解后,溶解性有机碳 (dissolved organic carbon, DOC) 的去除率分别为70%和81%;虽然光照1 d能去除38%的DOC,但后续生物降解 (光-生物降解) 与无光照生物降解对DOC的去除效率一致。进一步的研究表明,生物降解过程中的呼吸商 (respiratory quotient, RQ) 低于光-生物降解过程,说明相比于生物降解过程,光-生物降解过程中经光照后生物呼吸时所利用I-DOM的性质发生了改变,进而影响了生物呼吸时O₂的消耗和CO₂的产生。生物降解过程中微生物主要利用原始的I-DOM分子;而在光-生物降解过程中,生物降解过程的微生物主要利用经光降解转化后的I-DOM分子。光-生物降解过程中,光照消耗了I-DOM中可生物降解的脂质、蛋白质和木质素类组分,导致I-DOM的生物降解效率降低;同时,光照将I-DOM中的大分子物质分解成高O/C的小分子物质,使微生物代谢需要的O₂减少,小分子物质则更易被生物降解矿化生成CO₂,导致RQ升高。本研究结果可为河道水质调控提供参考。     

通辽露天煤矿排土场恢复初期土壤碳组分变化及影响因素

通过研究露天煤矿排土场植被恢复初期土壤碳的变化规律及相关的影响因素,可为矿区排土场生态恢复提供科学依据和决策支持。为此,以内蒙古通辽高寒露天煤矿排土场土壤为研究对象,分别在2018、2019和2020年植物复垦土壤以及2021年未复垦土壤进行调查取样,探究了恢复初期土壤全碳、有机质、颗粒有机碳(POC)、矿物结合态有机物 (MAOC)和土壤微生物量碳(MBC)变化规律及影响因素。结果表明：植被复垦后土壤碳组分显著高于对照土壤,并随着排土场植被恢复时间的增加,土壤活性有机质中的POC、MAOC组分以及MBC的含量显著增加,但土壤全碳含量的差异不显著。土壤pH显著影响土壤全碳和MAOC含量,而土壤铵态氮与土壤碳累积呈负相关。随着植被恢复时间的增加,土壤pH降低,并与土壤全碳和MAOC的含量显著增加显著相关。因此,植被恢复对于排土场土壤碳累积具有重要的意义,同时在排土场生态恢复的过程中应重视土壤盐碱化治理。     

冻融-碳化耦合环境下自燃煤矸石混凝土耐久性实验研究

为研究冻融-碳化耦合环境下自燃煤矸石混凝土耐久性能,通过冻融-碳化与碳化-冻融2种耦合环境实验,分析其质量、动弹性模量、抗压强度及碳化深度等损失特性,揭示冻融-碳化耦合环境作用机理。结果表明:冻融-碳化环境下质量、相对动弹性模量损失率均与循环次数、水灰比呈正相关;小于63次,碳化-冻融环境劣化其质量能力强于冻融-碳化环境;超过63次,冻融-碳化环境劣化能力强于碳化-冻融环境;冻融-碳化环境劣化动弹性模量能力高于碳化-冻融环境。初期碳化反应在一定程度上能促进强度增长,但冻融100次且碳化14 d后,冻融-碳化环境下强度损失率与水灰比呈正相关。冻融-碳化环境下碳化深度与时间、水灰比呈正相关,冻融环境是加速其碳化腐蚀的催化剂,碳化-冻融环境劣化碳化深度强于冻融-碳化环境,2种耦合环境碳化差值0.87~2.10 mm。为深入研究煤矸石混凝土在复杂环境中的耐久性提供参考。     

采用可再生胺法脱除烟气中SO2

为加快可再生胺法脱硫工艺的工业化进程,开发了一套撬装式脱硫再生中试装置,通过SO2连续吸收解吸实验验证装置性能。分别考察吸收剂质量分数、pH、液气比（L/G）、解吸温度、SO2进口含量对吸收和解吸效率的影响,结果表明：随吸收剂质量分数、pH、液气比的增大吸收率升高,而解吸率下降;解吸温度升高,吸收率变化不大,解吸率增速较快;SO2进口浓度增大,吸收率和解吸率迅速降低。确定适宜工艺条件为：吸收剂质量分数30%,pH=6~8,吸收温度30℃,解吸温度（90±5）℃,液气比L/G=5.0 L·m-3。通过微分法导出体积总传质系数KGa的计算公式,并与相关工艺参数进行关联拟合,回归出填料吸收塔KGa经验模型：KGa=0.081（L/G）0.232 0（8.91 w0.107 3pH0.248e-0.32yA-1）。     

燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂再生反应特性的动力学分析

采用热重分析的方法对吸收剂的再生反应进行研究,说明了燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂的制备方法,探讨了在不同升温速率下燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂和纯KHCO3的再生反应特性。结果表明: 燃煤飞灰负载吸收剂的峰值失重速率为0.13~0.73 mg?min-1,在升温速率为20 ℃?min-1时,反应温度区间最小,为94.34 ℃;采用多种分析方法对吸收剂的受热分解反应进行动力学分析,纯KHCO3的反应活化能为85.7~92.0 kJ·mol-1;燃煤飞灰负载钾基CO2吸收剂的反应活化能为66.2~69.4 kJ·mol-1,随着转化率上升,2种样品的活化能均先减小后增大。燃煤飞灰负载钾基吸收剂再生反应的活化能小于纯KHCO3的活化能,说明将KHCO3负载于燃煤飞灰上有利于再生反应的进行。     

流化床中煤与稻秆混烧污染物排放特性

在自主设计的流化床上开展煤与稻秆混烧的实验。通过对燃烧过程中烟气成分及飞灰含碳量的分析,研究了质量掺混比、燃烧温度、流化风速及二次风率对混烧的影响。实验结果表明,掺混稻秆有效改善了煤的燃烧特性,随着质量掺混比的增加,NOx、SO2及CO的排放浓度降低,飞灰含碳量降低。当掺混比由0%增加至30%、温度为850 ℃时,NOx排放浓度由506.25 mg·m-3降低至404.33 mg·m-3,SO2排放浓度由762.86 mg·m-3降低至522.86 mg·m-3。随着燃烧温度的增加,NOx与SO2排放浓度增加,而CO排放浓度和飞灰含碳量降低。随着流化速度的增加,NOx与SO2排放浓度增加,CO排放浓度和飞灰含碳量先降低后增加,并分别在流化速度0.234 m·s-1和0.26 m·s-1时达到最低。随着二次风率的增加,SO2排放浓度与飞灰含碳量降低,NOx排放浓度与CO排放浓度先减小后增加,均在20%二次风率时达到最低。     

RDF与煤粉混合燃烧特性及动力学分析

为了研究RDF掺混入煤粉内进行燃烧时对煤粉产生的影响,利用热重分析,采用分布活化能模型（DAEM）对RDF与煤粉混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究。结果表明：随着RDF在煤粉中的掺混比例的增大,燃烧反应的进行过程中热能与气氛条件的分配比煤粉单独燃烧更加合理;在400~550℃与650~750℃范围之间,RDF的掺入对于煤粉的燃烧反应起到了一定的促进作用,在550~650℃之间则起抑制作用;通过精确的动力学计算以及合理的RDF与煤粉协同作用分析可知,当RDF在煤粉中的掺混比例为50%时,RDF对煤粉燃烧促进作用最佳,且能保证较高的燃料替代率。     

中型污水处理厂中药物和个人护理品的分布与去除

为了解15种药物及个人护理用品(PPCPs)在中小型污水处理厂中的分布及其去除效果,采用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术对3座A2/O工艺的污水处理厂水样进行分析研究。结果显示,除普萘洛尔、吉非罗平和吲哚美辛在3座中小型污水处理厂各个工艺单元中均未被检出外,其余12种目标化合物的检出频率在90%~100%之间。进水水样中PPCPs的平均检出浓度为2 285.4 ng/L,其中咖啡因(CF)的平均检出浓度最高为973.3 ng/L,酮洛芬(KP)的平均检出浓度次之为844.7 ng/L,两者之和占进水水样中PPCPs平均含量的79.5%,表明污水处理厂的主要污染物为CF和KP。3座污水处理厂对CF的去除效果最为显著,平均去除率为95.3%,对15种PPCPs总去除效率在39.3%~82.8%之间。     

高效液相色谱-串联质谱法同时检测地表水中13种药物及个人护理品

采用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)检测,建立了地表水中13种药物及个人护理品的测定方法。水样用盐酸与氢氧化钠溶液调pH值至7.0左右,过固相萃取小柱进行富集,用14 mL甲醇洗脱。以C18柱为分离柱,0.01%甲酸的甲醇-0.01%甲酸水溶液为流动相,目标物在10 min内分离,在0.50~250 μg/L范围内,13种化合物峰面积与内标物质峰面积之比与质量浓度的线性关系良好(>0.99),检出限在0.05~0.5 ng/L范围内。基质加标实验结果表明,13种化合物在水中的回收率分别在56.2%~123.2%之间(加标水平5 ng/mL)和58.0%~107.8%(加标水平50 ng/mL),相对标准偏差在1.60%~19.9%(n=6)之间。应用该方法测定了从2条纳污河流采集的10份水样,结果表明,除美托诺尔和普洛萘尔未被检出外,其余11药物的检出频率在30%~100%之间。在13种目标物质中,咖啡因的检测浓度最高达287.5 ng/L,舒必利次之,为277.5 ng/L。本方法快速、准确,适用于地表水中PPCPs类的快速测定。