微波诱导催化技术在环境治理中的应用研究

微波诱导催化技术以其快速、高效和无二次污染等特点,日益受到环保研究者的重视。目前,微波诱导催化技术已在大气污染控制、水污染控制及固体废弃物处理与处置等环境治理领域取得了显著效果。阐述了微波诱导催化技术的基本原理、催化反应的催化剂和载体及催化反应的机制,归纳了微波诱导催化技术在环境治理中的应用现况及实例,分析了微波诱导催化技术在实际应用中存在的问题,并提出相应的解决措施,最后对微波诱导催化技术在环境治理领域中的进一步应用进行了展望。     

The chemical exploitation of nickel phytoextraction: An environmental, ecologic and economic opportunity for New Caledonia

Herein, we explore the outlines of an innovative method based on the chemical recovery of metal-rich biomass produced in phytoextraction technologies. Taking advantage of the adaptive capacity of some New Caledonian plants to hyperaccumulate Ni²⁺ cations in their aerial parts, this technique is based on the direct use of metals derived from plants as “Lewis acid” catalysts in organic chemistry. Metallic cations contained in New Caledonian nickel hyperaccumulators are recovered through a simple cost-effective process and serve the preparation of heterogeneous catalysts used in synthetic transformations allowing access to molecules with high added-value. The design of all processes is in line with the principles of green chemistry; it is adapted to the new economic constraints; it offers a new relevant outlet for metal-rich biomass; and it represents an alternative to non-renewable mineral materials.     

负载TiO2/Fe3+的玻璃纤维反应器光催化苯酚

以玻璃纤维为载体,将TiO2负载到其表面形成了空间玻璃纤维反应器,引入Fe3+作为掺杂改性离子,形成了负载TiO2/Fe3+的空间玻璃纤维光催化反应器,并以高压汞灯为光源进行了光催化降解水中苯酚的实验研究,考察了影响苯酚光催化降解的因素,确定了在UV365～250 W光源照射下,pH为3～5,O2通入量1.0 L/(min.L),反应器内上升流速为0.7 m/min等实验条件下,初始浓度为30 mg/L的苯酚废水经120 min光催化反应后,降解率可达到85%,矿化率可达80%。     

大气光化学烟雾反应机理比较(Ⅰ)O3和NOx的比较

在相同初始和排放条件下,对四种应用较广的光化学烟雾反应机理(CB4-99,RADM2,RACM,SAPRC99)进行了比较.研究发现对于O3,在低VOCs/NOx时,四种机理模拟结果相关较小,平均相对标准偏差为7%,在高VOCs/NOx时,平均相对标准偏差为26%,差距较大;对于NOx,多数情况下RACM和RADM2的模拟结果较高,CB4-99和SAPRC99的模拟值偏低,其原因主要来源于不同机理中O3的生成对NOx及VOCs的敏感性不同而造成的.在用模式模拟O3和NOx时,应特别注意机理不同而带来的模拟结果差异.     

美国光化学污染监测的经验与启示

针对光化学污染的严峻形势,中国应尽快建立国家层面的光化学监测网络,完善光化学监测的技术体系与质量管理体系,为重点地区光化学污染防治工作提供监测数据支持。研究在总结美国光化学评估监测网络发展历程、运行及其监测目标、技术体系和质量管理体系的基础上,提出了明确光化学监测目标、制定优先监测VOCs名单、完善光化学监测技术体系和质量管理体系、建立光化学监测数据共享平台以及开展VOCs源解析等建设中国光化学监测网络的具体建议。     

街道峡谷内车辆流动对反应性污染物传播特性影响的模拟研究

采用CFD（计算流体力学）数值模拟的研究方法,使用动网格技术,分析简单光化学反应下车辆流动及不同来流风速对双车道三维街道峡谷内污染物传播特性的影响.结果表明,车辆移动改变了峡谷内气流结构,以及背风侧与迎风侧活性污染物浓度分布的相对大小,有利于污染物在峡谷中的传播扩散;来流风使机动车尾气向建筑背风侧汇聚,并随着风速增加而加强,对近迎风侧车道车辆尾气淹没射流的影响比近背风侧车道大.在车辆移动与来流风的综合作用下,污染物的扩散能力得到显著增强.     

北京夏季典型PM2.5与O3相继重污染事件分析

根据北京市环境保护监测中心发布的PM2.5和O3小时质量浓度及气象、卫星遥感数据,分析了2013年7月2日至10日北京典型PM2.5及O3重污染过程的质量浓度特征及在大气边界层过程各个阶段的质量浓度演变.结果表明,北京夏季O3质量浓度先于PM2.5达到峰值,而天气型演变是导致这一现象的主要原因.具体过程为:1)重污染初始阶段,高压天气型利于前体物积累,PM2.5及O3质量浓度升高;2)在反气旋中部,由于各种污染物质量浓度较低,对大气紫外波段辐射的吸收较弱,导致该阶段紫外辐射强,因而加快了O3生成的光化学反应,O3质量浓度最先达到峰值;3)在反气旋后部,随PM2.5质量浓度增加,辐射变弱,因此O3质量浓度增加速度下降,而受高压后部影响,区域内PM2.5经东南风输送通道进入北京,导致北京PM2.5质量浓度相继达到峰值;4)在重污染清除阶段,在北方反气旋前部的冷锋清除作用下,PM2.5及O3质量浓度同时降低至谷值.     

氧氟沙星敏化光解磺胺甲恶唑

抗生素是环境中广泛存在的一类新兴污染物,因其可诱导细菌抗药性及产生抗性基因而备受关注.本研究发现氟喹诺酮类抗生素具有的光化学活性,可能影响共存的磺胺类抗生素（SAs）的转化.系统考察了一种典型的氟喹诺酮类抗生素—氧氟沙星（OFLO）对磺胺甲恶唑（SMX）的光化学转化.结果表明,在365 nm紫外光照条件下,OFLO可以有效敏化光解SMX.激发三重态（³OFLO^*）是促进SMX光解的主要活性物质.密度泛函理论（DFT）计算结合高分辨率质谱（HRMS）分析表明,³OFLO^*将SMX分子中的氨基氮氧化成一个自由基阳离子（R-NH₂^?+）.该自由基阳离子可水解生成羟胺衍生物,并进一步氧化生成亚硝化和硝化产物.此外,它们也可以二聚生成偶氮产物.光反应过程中,敏化剂OFLO也发生了降解.但OFLO的光解产物均保留了核心喹诺酮结构,因此也保留了OFLO分子的光敏活性.该研究有助于进一步了解抗生素复合污染情况下的环境行为,具有重要的环境意义.     

光助芬顿反应催化降解气体中甲苯

以甲苯作为挥发性有机污染物(VOCs)的代表,利用连续进气动态实验装置,研究光助芬顿反应降解气体中甲苯的作用.考察了芬顿试剂溶液初始p H、H2O2浓度、Fe2+浓度以及甲苯初始浓度对降解甲苯的影响,并利用在线质谱和色谱对产物进行了定性、定量分析.结果表明,紫外光照加快了羟基自由基的生成,显著提高了气体中甲苯的去除率;p H=3.0、H2O2浓度为20 mmol·L-1、Fe2+浓度为0.3 mmol·L-1的条件下,甲苯去除率最高;当甲苯初始浓度为260 mg·m-3时,去除率能够达到98%;光助芬顿反应催化降解气体中甲苯实验未检测到CO2之外的中间产物,CO2产率分析表明去除的甲苯全部转化为CO2.     

京津冀城市群冬季二次PM2.5的时空分布特征

二次组分是造成京津冀城市群冬季PM_2.5污染的重要因素.采用CO示踪法,估算2017～2021年冬季京津冀城市群二次PM_2.5浓度,并分析其时空分布特征,探讨区域二次PM_2.5的影响因素.结果表明,2017～2021年冬季京津冀区域PM_2.5浓度下降趋势明显,河北中南部一次PM_2.5下降幅度最大,二次PM_2.5浓度年际波动平稳,北京和天津二次PM_2.5占比明显高于其他城市.随着污染程度加剧,一次PM_2.5和二次PM_2.5质量浓度均有不同程度的增加,二次PM_2.5占比呈显著增大趋势.与直接测量结果相比,CO示踪法获得的结果偏低,与冬季CO浓度较高,一次PM_2.5浓度高估有关,选取合适的一次气溶胶基准值是改进该方法,获取合理估算值的关键.