基于多通道原位红外光谱技术的环氧涂层恒温固化反应研究

目的 拓展多通道原位红外光谱技术的应用,探究环氧树脂在固化行为中的分子结构变化以及不同固化深度下的动力学参数与恒温固化模型。方法 采用多通道原位红外光谱的表征方法,对N,N,O-三缩水甘油基对氨基苯酚(环氧树脂AFG-90)与甲基纳迪克酸酐(MNA)的环氧涂层的固化过程进行30、40、50、60、70 ℃等5个温度下的原位红外光谱监测,基于特征官能团吸光度的变化,研究恒温固化模型。结果 通过特征官能团吸光度与温度、时间的关系,计算得出AFG-90与MNA的环氧树脂固化体系在不同温度下的固化模型、达到不同固化度下的固化时间,求解得在不同固化深度下的活化能Ea主要在58~74 kJ/mol变化,且其均值为69.43 kJ/mol。结论 获得了AFG-90与MNA的环氧树脂固化体系在固化过程中动力学参数和模型,同时试验结果表明,多通道原位红外光谱技术是研究高分子材料固化反应动力学的有效表征方法。     

Phosphorus removal from sediments by Potamogeton crispus: New high-resolution in-situ evidence for rhizosphere assimilation and oxidization-induced retention

Macrophytes are usually chosen for phytoremediation tools to remove P in eutrophic aquatic ecosystems, but the lack of test methods hinders the understanding of removal mechanism and application. In this study, we used the novel technologies combined of Diffusive gradients in thin films (DGT), Planar optode (PO), and Non-invasive micro-test technology (NMT) to explore P dynamics in water-sediment continuum and rhizosphere of Potamogeton crispus over time. Results of the high-resolution in situ measurement showed that labile P(LP_DGT) fluxes at the surficial sediment significantly decreased from approximate 120, 140, and 200 pg/ (cm²?sec) via 30 days incubation period to 17, 40, and 56 pg/(cm²?sec) via that of 15 days. Obvious synchronous increase of LP_DGT was not detected in overlying water, suggesting the intense assimilation of dissolve reactive P via root over time. PO measurement indicated that O₂ concentration around the rhizosphere remarkably increased and radially diffused into deeper sediment until 100% saturation along with the root stretch downwards. NMT detection of roots showed the obvious O₂ inflow into root tissue with the uppermost flux of 30 pmol/(cm²?sec) from surroundings via aerenchyma on different treatment conditions. Different from previous reports, gradually saturating O₂ concentrations around the rhizosphere was principally driven by O₂ penetration through interspace attributing to root stretch downward rather than root O₂ leakage. Increased O₂ concentrations in deep sediment over time finally induced the oxidization of labile Fe(II) into Fe(III) bound P and local P immobilization.     

水泥炉窑中低温催化脱硝技术中试性能

利用中低温SCR脱硝技术路线对水泥窑炉进行深度脱硝,设计建设了烟气处理量为10000m³/h的SCR中试实验装置,考察了在SNCR装置后烟气中未能反应的NH₃进一步在SCR（selective catalytic reduction）装置的脱硝效果,并分析了不同入口NO_x浓度对脱硝率的影响.结果表明,所研究的水泥厂仅采用SNCR（selective non-catalytic reduction）和低氮燃烧技术,能够将烟气中的NO_x控制在100~135mg/Nm³,在不喷氨的状态下SCR系统的脱硝效率可达到50%以上,说明SNCR反应存在着一定懂得氨逃逸;在SCR系统补充喷射氨气后,SCR脱硝效率有显著的提升,可提到至80%以上.通过低氮燃烧、SNCR与SCR等脱硝技术的联合使用,可将水泥炉窑烟气中NO_x的排放浓度控制在50mg/Nm³以内,满足超低排放要求;将经过较长时间稳定运行后催化剂从系统中取出,进行成分、孔径分布和脱硝活性对比,结果表明催化剂内部微孔会被部分堵塞,导致比表面积降低,但经吹扫处理催化剂的脱硝效率可恢复,说明催化剂在水泥窑炉烟气条件下长期运行未出现中毒现象.     

西北生态脆弱区城市生活垃圾处理厂适用性评价

针对西北生态脆弱区城市生活垃圾处理技术选择、处理厂选址和工程设计中存在的主观性较强、科学性和客观性不足的问题,将生命周期评价法与层次分析法相耦合,综合考虑环境影响、处置技术、地理气候与实际工程4个方面因素建立综合评价体系,并以兰州市城市生活垃圾处理现状为例,分别对9个生活垃圾处理厂进行技术适用性综合评价.结果表明：①兰州市城市生活垃圾处理厂适用性综合得分前3名分别为餐厨垃圾资源化堆肥厂（73.91分）、韩家咀村生活垃圾填埋场（72.93分）、中铺子垃圾焚烧厂（72.44分）;②城市生活垃圾处理技术评价体系中,各影响因素权重排序为环境影响因素（0.347）>实际工程因素（0.309）>处置技术因素（0.228）>地理气候因素（0.116）;③3种处理技术的环境影响潜值比较结果为：垃圾卫生填埋（0.3872）>垃圾焚烧（0.0330）>垃圾堆肥（0.0242）.     

Ca2+在饮用水铜绿微囊藻控制中的应用

为改善饮用水藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻为研究对象,考察了单独投加Ca²⁺、Ca²⁺与PAC联用、Ca²⁺与CO₃^2-原位结晶三种方法的除藻效果,并对Ca²⁺和结晶产物CaCO₃的除藻机制进行探讨.结果表明,单独采用Ca²⁺时,Ca²⁺在低浓度下对藻细胞具有吸附电中和作用,高浓度时同时还有架桥作用,但两者均无法实现对铜绿微囊藻的去除.Ca²⁺与PAC联用,Ca²⁺可以通过吸附电中和显著提高PAC的除藻效果,最大去除率可达98.0%,同时Ca²⁺与溶解性藻源有机物（dAOM）的络合可将残余铝降低50%以上.含藻水中原位CaCO₃结晶对铜绿微囊藻的去除率最高可达83.5%,其产物为带正电荷、粒径2~4 μm左右的球型球霰石.球霰石对藻细胞的去除机制包括球霰石与藻细胞的互絮凝,以及球霰石团聚物对藻细胞的卷扫絮凝,同时球霰石还可以作为加重剂促进藻晶产物沉降分离.自来水厂采用CaCO₃原位结晶与PAC联用除藻,可望降低PAC投加量和残余铝风险,并解决CaCO₃原位结晶导致的浊度和pH偏高问题.研究成果为饮用水除藻提供了新思路.     

对外开放背景下中国粮食安全形势研判与战略选择

中美地缘政治竞争加剧,新冠肺炎疫情、极端天气气候等不确定性事件频发,依托两种资源两个市场的国家粮食安全策略面临新的挑战。结合统计数据与文献观点,分析了新时期中国粮食安全面临的主要问题,研究了农业开放保障粮食安全的主要效用,探索了扩大对外开放背景下我国粮食安全的保障思路。结果表明：（1）中国粮食安全取得了显著成就,但也存在粮食供应的经济与资源环境代价巨大、粮食稳定供应与获取的风险加大等问题,需要在开放条件下创新粮食安全实现路径。（2）农业对外开放可影响粮食供应、获取、利用与稳定性,当前对外开放促进了国家粮食供应,但尚未实现稳定的食物安全、有竞争力的食物安全。农业对外开放仍有广泛的互惠共赢基础,同时也面临更大的不确定性,考验我国粮食领域应对全球化“危”“机”的治理能力。（3）国家粮食安全治理对于保障粮食安全至关重要,建议采取凸显产能的粮食自给战略、全产业链的食物安全战略与高水平的农业对外开放战略,确保粮食安全落实落地。     

经济集聚对中国三大城市群土地利用生态效率的影响

基于非期望产出的超效率EBM模型,测算2005—2016年京津冀、长三角和珠三角等中国三大城市群土地利用生态效率,采用核密度函数对其演变特征进行分析,并运用面板门槛回归模型和面板向量自回归模型,从产业和人口两个角度分析经济集聚对城市群土地利用生态效率的非线性影响和直接冲击。结果表明：（1）2005—2016年间中国三大城市群土地利用生态效率总体呈现先收敛后分化的演化特征,不同城市群之间的土地利用生态效率时空演变具有显著差异;（2）第三产业集聚水平和人口集聚水平对城市群土地利用生态效率表现出单门槛效应,表明适度产业集聚和人口集聚对城市群土地利用生态效率具有正向促进作用,反之则会导致促进作用下降甚至出现负向影响;（3）第三产业集聚水平和土地利用生态效率自身对土地利用生态效率的直接冲击都是从开始就达到顶峰而后收敛为0,而第二产业集聚水平和人口集聚水平则是先负向冲击后持续正向冲击。城市群在制定经济发展政策和土地利用政策时,既要充分发挥经济集聚的正面环境效应,也要重视不同经济集聚的适度性和动态性。     

中国水泥生命周期粉煤灰替代的CO2减排研究

采用中国水泥企业温室气体排放核算方法及政府间气候变化专门委员会的能源使用CO₂排放计算方法,将不同粉煤灰替代率下原料及能源使用引起的CO₂减排进行核算.结果表明,与燃煤电厂产业共生可减排92.676kgCO₂/t水泥.而粉煤灰替代熟料是中国水泥CO₂减排的主要部分,与替代生料结合可产生最大CO₂减排373.303kg/t水泥.另外,粉煤灰替代部分水泥形成混凝土的碳化作用,到2050年可吸收192.015kgCO₂/t水泥.粉煤灰替代后,对余热发电变化及外购清洁电力使用比例增加引起的减排进行预测,发现此项举措可有效促进水泥行业“双碳”目标达成.     

绿色金融改革政策的碳减排效应

以绿色金融改革创新试验区政策为例,基于2013~2019年间我国280个地级市的面板数据,运用双重差分法识别绿色金融改革政策是否具有碳减排效应以及其作用机制.研究发现,绿色金融改革政策具有显著碳减排效应（平均值为-0.375）,且呈现逐年递增.机制分析发现,绿色金融改革政策主要通过降低能源消耗强度、提升绿色技术创新水平发挥碳减排效应.此外,绿色金融改革政策具有正向溢出效应,绿色金融改革政策的碳减排效应会辐射到试点区域的周边地区.但绿色金融改革政策并未发挥多污染物减排协同效应.基于此,本文提出了扩大改革试验区范围、加大对绿色金融主体的激励和引导以及发挥绿色金融政策协同效应等政策建议.     

Diffusive gradients in thin films (DGT) probe for effectively sampling of per- and polyfluoroalkyl substances in waters and sediments

The passive sampling technique, diffusive gradients in thin films (DGT) has attracted increasing interests as an in-situ sampler for organic contaminants including per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS). However, its effectiveness has been questioned because of the small effective sampling area (3.1 cm²). In this study, we developed a DGT probe for rapid sampling of eight PFAS in waters and applied it to a water-sediment system. It has a much larger sampling area (27 cm²) and as a result lower method quantification limits (0.15 – 0.21 ng/L for one-day deployment and 0.02 – 0.03 ng/L for one-week deployment) and much higher (by > 10 factors) sampling rate (100 mL/day) compared to the standard DGT (piston configuration). The sampler could linearly accumulate PFAS from wastewater, was sensitive enough even for a 24 hr deployment with performance comparable to grab sampling (500 mL). The DGT probe provided homogeneous sampling performance along the large exposure area. The use of the probe to investigate distributions of dissolved PFAS around the sediment-water interface was demonstrated. This work, for the first time, demonstrated that the DGT probe is a promising monitoring tool for trace levels of PFAS and a research tool for studying their distribution, migration, and fate in aquatic environments including the sediment-water interface.