人工注气及生物产气对孔隙介质中DNAPL运移影响

重非水相液体(DNAPLs)的污染和治理问题是国内外研究热点,由地下水曝气技术注入的人工气体或生物作用等产生的气体必然对DNAPL在地下水系统中的运移及修复产生影响.采用CCD实时监测系统,以TCE为目标污染物,通过3个二维砂箱试验,以饱水条件下DNAPL的运移为对照,研究了人工注气及生物产气对DNAPL在孔隙介质中运移的影响.结果表明:(1)基于CCD相机的透射光监测系统是一种研究二维孔隙介质中多相流迁移规律的有效非侵入式监测方法,应用于实时监测水/NAPL,水/气,水/NAPL/气多相系统中流体渗流过程.(2)人工注气和生物产气两种条件下,气体在多孔介质中的分布特征有差异,前一条件下气体连续分布,后一条件下则以非连续分布的气泡为主.(3)在水/气两相系统中,气体的存在使得DNAPL污染羽的整体形状更加不规则;同时缩短了TCE污染羽前缘整体平均垂向下迁距离;也导致迁移路径上孔隙中TCE的截留量变小.DNAPL的入渗过程受重力影响以垂向渗流为主,垂向渗流时易于驱替孔隙中的水分,然而水平渗流时优先驱替孔隙中的空气.     

太阳跟踪聚光高加速老化试验系统特性研究

目的对自主研制的基于"冷光"反射镜户外高加速光老化系统特性展开研究。方法利用大气环境条件监测技术获得系统样机关键性能数据。结果"冷光"反射镜在295～700 nm波长范围内的反射率达到90%以上,增强了系统样机在该波长范围内的反射太阳光谱,在310nm波段处获得约3.5倍太阳直射辐照强度。聚光太阳辐照分布均匀,靶板处平均辐照强度最大可达0.655 W/(m2·nm),标准偏差为2.6%。白天样品表面温度不超过直接暴露样品表面温度10℃,样品周围空气湿度与大气相对湿度接近,并可通过喷淋系统控制样品周围空气的相对湿度,以模拟多种自然气候环境。结论经过对比系统太阳光谱、辐照强度及温湿度等特性数据,系统增强了紫外辐照强度,并有效控制了试验样品的温度和湿度,可为系统自然加速试验老化机理及相关性研究提供数据支持。     

纳米铁酸镍的制备及可见光催化性能研究

利用水热法制备了纳米铁酸镍,表征了其微观结构和光谱性能,并以罗丹明B溶液作为目标污染物,研究了铁酸镍催化剂的可见光催化性能。结果表明:所制备铁酸镍的微观形貌为由直径200-300 nm左右的类似球形小颗粒组成的大颗粒,平均粒径为95.60 nm,在紫外-可见光谱区均有较强的光吸收。光催化过程中催化剂的适宜用量为0.05 g,少量H2O2的加入有助于提高罗丹明B溶液的降解率。催化剂用量为0.05 g,加入0.4 mL 30%的H2O2,降解50 mL 20 mg/L罗丹明B溶液,模拟太阳光照射240 min后降解率能够达到99.2%。在实际太阳光照射下,240 min后罗丹明B溶液的降解率可以达到85.2%。     

沸石负载介孔TiO_2的制备及其可见光催化性能研究

以人工沸石为载体,采用溶胶-凝胶法,制备出了沸石负载介孔改性TiO2光催化剂。以亚甲基蓝为目标污染物,研究了不同掺杂金属及介孔薄膜制备方法对纳米TiO2可见光催化性能的影响。用扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等手段研究了掺杂改性前后TiO2的变化。研究发现,N-Fe掺杂可使催化剂的光吸收谱带红移。当掺杂Fe的比为0.2%,焙烧温度为500℃时制备的TiO2效果最好,在可见光照射2 h后,亚甲基蓝的去除率可达90%。研究表明经十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂修饰后的TiO2催化效果有明显提高,通过将经过萃取去除模板剂的共掺TiO2和直接高温焙烧的TiO2对比后发现,前者比后者降解亚甲基蓝的效果要好,原因在于,高温直接焙烧去除模板剂很容易使模板剂形成的骨架塌陷,减小了比表面积,从而影响了其光催化性能。     

活性污泥絮体的分形结构分析

通过小角光散射(small-angle light scattering,SALS)实验确定出活性污泥絮体的分形区域,对絮体粒径分布进行了拟合分析,采用原子力显微镜(AFM)和激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)对絮体在不同尺度下的形貌进行了观测.结果显示,污泥絮体是由一系列的絮团结合而成,絮体表面凹凸不平,有各种"孔洞","缝隙",絮体内部存在一系列的孔隙.较大尺度的絮体同时存在多种孔道结构,构成絮体中营养物和水流的运输通道;污泥絮体在0.5～50μm之间具有明显的分形结构,表明活性污泥絮体在较小的粒径时已经具有一定的分形特征,活性污泥的粒度分布属于Gamma分布方式,证明污泥絮体的成长过程是一种絮团-絮团的凝聚过程.     

LIDAR技术在内陆水系监测管理中应用综述

机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LIDAR)测距系统是20世纪90年代发展起来的高新技术,该系统是集激光、全球定位系统和惯性导航系统3种技术于一体的测量系统,能够快速、精确的获取物体三维数据。文章简要说明了LIDAR技术的基本原理。介绍了国外LIDAR技术在内陆河流监测中的应用,如河网测绘、河漫滩的监测管理、河岸侵蚀监测、洪水监测管理等内陆水系监测管理实例。通过对流域范围的LIDAR点云数据进行滤波与分类,建立数字高程模型,或结合使用地理信息系统、遥感影像、全球定位系统采集的数据,来实现上述实例。简要评述了LIDAR技术在内陆水域监测管理方面的优势,以及当前我国内陆水系监测管理的技术现状。通过国外典型案例说明LIDAR技术在我国内陆水系监测管理中广阔的应用前景。     

LNAPLs污染物在层状非均质多孔介质中的运移试验研究

文章通过室内试验研究层状非均质多孔介质中轻非水相液体(Light Non-Aqueous Phase Liquid,LNAPL)的运移机制与分布特性。首先,在二维砂槽上进行LNAPL的入渗试验,试验过程中用数码相机进行拍照,把LANPL的扩散过程以图像的形式记录下来;然后,用AutoCAD对图片进行分析处理,得出不同时刻LNAPL的入渗锋面变化图。结果发现,介质结构突变面改变了LNAPL的迁移模式。在LNAPL由中砂进入细砂层后,由于受到毛细作用的增强,其运移速度加快;而由中砂进入粗砂,受粗砂介质阻滞作用增强的影响,LNAPL运移速度变小。当LNAPL由干砂进入湿润砂体时,由于孔隙水浮托力增大,LNAPL先产生纵向运移,随后以横向迁移的形式在地下水位上部聚积。当达到一定厚度后,LNAPL的压头足以克服浮托力,驱替孔隙水进入砂土孔隙。另外,LNAPL的厚度足够大时,方可克服饱水层受到的浮托力,在地下水位上形成LNAPL池,并因孔隙水向周围砂体排泄,LNAPL池周围的水位上升。     

可见光助三维电极/电Fenton处理罗丹明B废水的研究

提出了以多孔TiO2薄膜(Porous-TiO2)板为阳极,活性炭负载Fe-Ni共掺P25颗粒(Fe-Ni-P25/AC)为粒子电极的可见光助三维电极/电Fenton(Vis-3D/EF)降解有机废水的新方法.同时,考察了该体系对罗丹明B溶液的去除效果和影响因素,探讨了降解过程的反应动力学,并与常规阳极和粒子电极组成的体系处理能耗进行了对比,探讨了Vis-3D/EF体系各个作用对去除率的贡献及对罗丹明B的降解机理.实验结果表明,在电源电压20 V、溶液pH=3、Fe2+离子投加量0.5 mmol·L-1、曝气量1.5 L·min-1、反应时间60 min时,20 mg·L-1罗丹明B的降解率为96.84%,处理过程更符合二级反应动力学.在此条件下,Porous-TiO2阳极板和Fe-Ni-P25/AC粒子电极组成的体系,降解过程具有明显的协同催化特点,协同因子达1.22,且处理能耗仅为常规石墨(Gr)阳极、活性炭(AC)粒子电极组成体系的1/85.5.Vis-3D/EF降解过程中电催化氧化作用、Fenton氧化作用、可见光催化作用及可见光下的协同作用对去除率的贡献分别为43.88%、20.21%、15.26%和17.49%.同时,通过叔丁醇捕获实验发现,·OH对去除率的贡献为75.58%,表明·OH是该体系中产生的主要活性物质.     

快速城市化时期中国城市建成区植被状况的时空分异特征

基于植被变化视角,以中国656 个建制城市的建成区为研究对象,选择1992、2000 和2010 年DMSP/OLS 夜间灯光数据和植被数据,选用城市建成区内归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）的均值反映建成区植被的状况;用建成区内NDVI均值和背景区内NDVI均值的比值（NDVI比值）衡量人为因素对城市建成区植被的影响情况。结果表明：①同一年份,城市规模越大,建成区植被越差;近20 a 来,除小城市植被变差外,其他等级城市植被总体在变好。②同一年份,规模小的城市人为因素产生的不利影响相对较小。近20 a 来,人为因素对特大城市和大城市植被产生的不利影响在减小,而中等城市基本不变,小城市则变大。③同一年份,从湿润半湿润森林带、半干旱草原带到干旱荒漠带的城市建成区内的植被逐渐变差;近20 a 来,干旱荒漠带的建成区植被状况略微变差,其余植被带内建成区植被变好。④同一年份,从湿润半湿润森林带、半干旱草原带到干旱荒漠带人为因素对建成区植被的不利影响逐渐减小;近20 a 来,湿润半湿润森林带内人为因素对建成区植被的不利影响在减小,而其他植被带内,人为因素的不利影响在增加。     

太湖梅梁湾水体中可见光的衰减、吸收及散射

对太湖梅梁湾沿岸带和敞水区的水体进行了光学特性研究。结果发现，沿岸带的水下光辐射衰减系数(Kd)值较敞水区小；400nm与500nm向上辐照度比值(Eu440／Eu550),沿岸带在1m左右最小,敞水区在0．5m左右最小;沿岸带的水面下向上辐照度与向下辐照度的比值(R)低于敞水区：440、550、670nm的后向散射与吸收的比值(b／a),在沿岸带的1m处最大,敞水区在0．5m处最大。这些结果说明,相对于敞水区而言,沿岸带的光衰减较弱,无机悬浮颗粒的含量较少,最大叶绿素a分布较深。