Emission factors of gaseous carbonaceous species from residential combustion of coal and crop residue briquettes

Experiments were performed to measure the emission factors (EFs) of gaseous carbonaceous species, such as CO₂, CO, CH₄, and non-methane volatile organic compounds (NMVOCs), from the combustion of five types of coal of varying organic maturity and two types of biomass briquettes under residential burning conditions. Samples were collected in stainless steel canisters and 2,4-dinitrophenylhydrazine (DNPH) cartridges and were analyzed by GC-FID/MS and HPLC, respectively. The EFs from crop residue briquette burning were generally higher than those from coals, with the exception of CO₂. The dominant NMVOC species identified in coal smoke were carbonyls (41.7%), followed by C2 unsaturated hydrocarbons (29.1%) and aromatics (12.1%), while C2 unsaturated hydrocarbons were the dominant species (68.9%) emitted from the combustion of crop residue briquettes, followed by aromatics (14.4%). A comparison of burning normal crop residues in stoves and the open field indicated that briquettes emitted a larger proportion of ethene and acetylene. Both combustion efficiency and coal organic maturity had a significant impact on NMVOC EFs from burning coal: NMVOC emissions increased with increasing coal organic maturity but decreased as the combustion efficiency improved. Emissions from the combustion of crop residue briquettes from stoves occurred mainly during the smoldering process, with low combustion efficiency. Therefore, an improved stove design to allow higher combustion efficiency would be beneficial for reducing emissions of carbonaceous air pollutants.     

基于熵信息扩散理论的中国农业水旱灾害风险评估

农业水旱灾害是制约中国农业生产的重要因素。针对信息扩散理论模型存在的不足,论文构建了评估中国农业水旱灾害风险的熵信息扩散理论模型,依据1985-2013年数据资料,运用熵信息扩散理论模型对中国大陆30个省、市、自治区（重庆包含在四川中计算）的农业水旱灾害进行了风险评估,根据农业水旱灾害风险评估结果对中国农业水旱灾害风险进行了综合对比分析。评估和分析结果表明：中国面临着较大的农业水旱灾害风险压力;中国农业旱灾风险明显大于农业水灾风险;农业水旱灾害空间风险特征明显;农业水灾高中风险区域主要集中在长江中下游地区和东北地区,农业旱灾高风险区域主要集中在中国北部地区和东北地区,总体上看,中国农业水旱灾害的空间分布格局是南方地区易出现水灾,而北部地区易出现旱灾,东北地区面临水旱灾害重叠的双重压力。     

白洋淀夏季入淀区沉积物间隙水-上覆水水质特征及交换通量分析

为揭示白洋淀夏季入淀区上覆水-间隙水氮磷营养盐相互作用,本研究于2019年7月对白洋淀主要6条入淀河流取样,通过分析上覆水、间隙水水质特征以及营养盐在沉积物-水界面的扩散通量,评估了营养盐扩散对沉积物与上覆水的影响.结果表明白洋淀水质呈弱碱性;溶解氧（DO）含量较低,为沉积物内源污染物的释放提供了厌氧环境;氨氮（NH₄⁺-N）浓度在0.35~1.76mg·L^-1,作为主要给水来源的潴龙河淀区最高;硝氮（NO₃^--N）浓度在0.75~1.97mg·L^-1;溶解性总氮（TDN）浓度在0.99~2.70mg·L^-1,位于自然区的S2瀑河含量最高;溶解性总磷（TDP）浓度在0.03~0.15mg·L^-1,靠近居民区的白沟引河含量最高.间隙水氨氮浓度在5.24~10.64mg·L^-1,是上覆水体的10倍,内源污染严重;硝氮浓度在0.36~0.79mg·L^-1;溶解性总氮浓度在5.36~12.02mg·L^-1,是上覆水体的5倍;溶解性总磷浓度在0.03~0.3mg·L^-1.应用综合污染指数法对水质进行评价发现间隙水污染程度远高于上覆水,各采样点呈现出严重污染状态.对NH₄⁺-N、TDN和TDP进行交换通量分析显示,NH₄⁺-N的扩散通量在1.71~7.43mg·（m²·d）^-1,作为保定市纳污河流的府河采样点内源氨氮向上覆水扩散速率最快;TDN的扩散通量除白沟引河较低,其余5个采样点均值达到9.11mg·（m²·d）^-1,夏季水体中溶解氧含量较低且沉积物-水界面TDN浓度差较大,导致沉积物中含氮营养盐在厌氧条件下大量释放到上覆水中,对水质造成严重污染;萍河采样点TDP的扩散通量是负值表示上覆水体的磷污染物向沉积物聚集的状态,剩余5个采样点的扩散通量范围在0.03~0.16mg·（m²·d）^-1,表现出磷营养盐向上覆水释放的状态.扩散通量显示内源污染物是上覆水污染物的重要来源,为有效治理入淀区水质,沉积物氮磷营养盐的清淤处理迫在眉睫.     

Biosorption of Cr(III) from aqueous solution by freeze-dried activated sludge: Equilibrium,kinetic and thermodynamic studies

Batch biosorption experiments were conducted to remove Cr(III) from aqueous solutions using activated sludge from a sewage treatment plant. An investigation was conducted on the effects of the initial pH, contact time, temperature, and initial Cr(III) concentration in the biosorption process. The results revealed that the activated sludge exhibited the highest Cr(III) uptake capacity (120 mg·g⁻¹) at 45°C, initial pH of 4, and initial Cr(III) concentration of 100 mg·L⁻¹. The biosorption results obtained at various temperatures showed that the biosorption pattern accurately followed the Langmuir model. The calculated thermodynamic parameters, ΔG^o (−0.8– −4.58 kJ·mol⁻¹), ΔH^o (15.6–44.4 kJ·mol⁻¹), and ΔS^o (0.06–0.15 kJ·mol⁻¹·K⁻¹) clearly indicated that the biosorption process was feasible, spontaneous, endothermic, and physical. The pseudo first-order and second-order kinetic models were adopted to describe the experimental data, which revealed that the Cr(III) biosorption process conformed to the second-order rate expression and the biosorption rate constants decreased with increasing Cr(III) concentration. The analysis of the values of biosorption activation energy (E_a = −7 kJ·mol⁻¹) and the intra-particle diffusion model demonstrated that Cr(III) biosorption was film-diffusion-controlled.     

考虑非线性吸附时溶质在有限厚度粘土中的一维扩散解

在采用非线性分段式吸附等温模式的基础上,建立了溶质在粘土中的一维扩散模型,在考虑有限厚度边界及土中溶质背景浓度的条件下得到了相应的解.模型引入了移动边界以说明当溶质在粘土孔隙水中的浓度达到某一较高值后,阻滞因子将发生显著变化.算例分析表明,该模型和考虑经典非线性吸附等温线得到的结果相差不大,这进一步说明了该模型的合理性.考虑非线性吸附效应对溶质迁移有重要影响.在较高溶质浓度下采用线性吸附等温模式会得到偏不安全的结果.该解相对较简单,并可用于验证各种数值模型、拟合试验数据等.     

基于技术扩散的全社会能源效率空间条件收敛分析

我国各地区能源效率存在明显的差距,如何缩小地区能源效率差距成为了能源经济领域的热点问题.本文依据2000-2010年中国30省面板数据,运用空间误差条件β收敛模型分析了技术扩散对全社会能源效率收敛的影响,研究结果表明:①2000-2010年间,全社会能源效率呈现2000-2002、2002-2005和2005-2010的三阶段特征,经历上升、下降、再上升的变化过程,其中,2005-2010年提升速度最快,其经验值得借鉴;②全社会能源效率的绝对β收敛呈现由收敛至发散的三阶段变化过程;③全社会能源效率存在显著的空间滞后现象,其增长率的空间相依性不显著,但空间因素对全社会能源效率β收敛的正面影响有加强的趋势;④技术扩散从总体上使全社会能源效率的收敛速度提高1.8倍以上,且影响程度逐渐增强;⑤外商直接投资有助于提升全社会能源效率及其收敛速度;⑥不同时段的技术扩散对全社会能源效率的影响不同,且技术引进和国内技术市场技术流入对收敛的作用不显著.因此,引进外资是缩小地区间全社会能源效率差距的重要措施.     

MTBE装置潜在危险性分析及物料泄漏扩散后果模拟研究

MTBE装置处理的物料（混合C4、甲醇）具有易燃易爆性,若发生物料泄漏,将导致装置发生火灾爆炸。为了确保装置安全平稳、长周期运行,基于MTBE装置工艺技术特点,全面系统分析了装置的潜在危险性,总结出导致装置发生火灾爆炸事故的主要因素-物料泄漏;在此基础上,采用挪威DNV公司的SAFETI定量风险评价软件,建立混合C4、甲醇泄漏扩散模型,对物料泄漏导致的主要事故类型（喷射火、池火等）进行模拟,得出泄漏扩散引发火灾爆炸事故的危害范围。结果表明：该模拟研究能够反映出泄漏扩散过程和破坏范围,取得了较真实的事故影响范围曲线图,可以为设计人员更加详细了解MTBE装置发生事故的危害性及企业加强重点部位监控、制定防范措施、编制事故应急预案提供重要参考依据。     

基于非恒定流的污染物迁移扩散随机模拟

针对目前大部分河流都受到不同程度污染的现状,研究了基于非恒定流的污染物迁移扩散随机模拟方法。通过一维非恒定流数值计算和流场模拟,得到了水库开闸放水后下游各个断面的水位、流量、流速等数据,并以此为基础,利用蒙特卡洛法对水库开闸放水前后下游典型断面的COD和NH3-N等进行污染物迁移扩散随机模拟,并将模型应用于文峪河下游。结果表明,文峪河水库开闸放水后,COD和NH3-N的污染带长度和宽度均有不同程度的减小,污染带向排污一侧岸边集中。研究成果可为解决河流污染现状与水库调度提供参考。     

填埋场内温度场下渗滤液饱和带内硫酸盐还原行为表征

填埋场内渗滤液饱和带是物质交换和生化反应的活跃区域,也是含硫恶臭的主要发生源.本研究探究了填埋场内温度场下渗滤液饱和带内硫酸盐还原行为特征,结果表明,在25～55℃逐步升温的温度场下,渗滤液饱和带内的硫酸盐还原行为逐步增强且差异显著.渗滤液饱和带纵向SO42-和DOC迁移转化规律各异但趋势相同.硫酸盐还原行为主要发生在固液交界区和固相区,且固液交界区的电子供、受体呈特定化学计量关系.电子供体是引起硫酸盐还原行为差异的主要原因.本研究揭示的温度场下渗滤液饱和带内硫酸盐还原行为可为填埋场精准除臭提供重要依据.     

夏秋季宁波市气态元素汞(GEM)污染特征及潜在源区贡献分析

气态元素汞(gaseous elemental mercury,GEM)是普遍存在于大气中的对生物体有害的重金属元素其化学性质稳定,在大气中停留时间长,可随气团长距离输送属于全球性污染物.本研究于2017年夏秋季对宁波市大气GEM、常规污染物和气象参数进行综合观测,研究沿海地区GEM受人为源和自然源共同作用下的迁移转化规律及潜在源贡献来源.结果表明:①观测期间大气GEM的平均质量浓度为(2.32±0.90) ng·m~(-3),变化范围为0.97～10.95 ng·m~(-3),且夏季低于秋季.②GEM、O_3和GOM在夏季、秋季、晴天和阴雨天的日内浓度变化表明,高浓度的O_3和强烈的光照可加速GEM发生光化学反应,GEM在晴天的光化学氧化强度高于阴雨天.③相关性分析表明,GEM与PM_(2.5)(R=0.65,P0.01)、PM_(10)(R=0.47,P0.01)、NO_2(R=0.46,P0.01)和CO(R=0.57,P0.01)呈显著正相关关系,其来源与化石燃料等物质燃烧有关.④O_3等光化学氧化剂的浓度、GEM在颗粒物上的气粒分配及PM_(2.5)、水汽和NO_2的消光效应,可对GEM光化学氧化速率产生重要影响.⑤潜在源贡献分析(potential source contribution function analysis,PSCF)结果表明夏季浙江省北部(包含宁波市)、西北部,安徽省南部和江西省大部分地区构成一个三角形区域是NBUEORS大气GEM的潜在源贡献区域,且本地源、区域源和长距离源输送对GEM污染均具有重要影响.秋季的潜在源贡献区域主要为浙江省北部区域,范围小于夏季.GEM主要来自本地源和区域源输送影响.因此,针对大气GEM污染的控制,需要跨省的区域联防联控,综合治理,方可有效减轻大气汞的污染.