Influence of particle size on the aggregation behavior of nanoparticles: Role of structural hydration layer

More and more attention has been paid to the aggregation behavior of nanoparticles, but little research has been done on the effect of particle size. Therefore, this study systematically evaluated the aggregation behavior of nano-silica particles with diameter 130–480 nm at different initial particle concentration, pH, ionic strength, and ionic valence of electrolytes. The modified Smoluchowski theory failed to describe the aggregation kinetics for nano-silica particles with diameters less than 190 nm. Besides, ionic strength, cation species and pH all affected fast aggregation rate coefficients of 130 nm nanoparticles. Through incorporating structural hydration force into the modified Smoluchowski theory, it is found that the reason for all the anomalous aggregation behavior was the different structural hydration layer thickness of nanoparticles with various sizes. The thickness decreased with increasing of particle size, and remained basically unchanged for particles larger than 190 nm. Only when the distance at primary minimum was twice the thickness of structural hydration layer, the structural hydration force dominated, leading to the higher stability of nanoparticles. This study clearly clarified the unique aggregation mechanism of nanoparticles with smaller size, which provided reference for predicting transport and fate of nanoparticles and could help facilitate the evaluation of their environment risks.     

杭州西湖冬、春季水体光学特性比较

于2007年冬、春季对杭州西湖主要湖区的水下光合有效辐射进行了研究,主要从光学角度讨论西湖的水质状况及其影响因素. 选用美国LI-COR公司的水下光量子仪(LI-COR 192SA)分层测定光合有效辐射(PAR),同时测定透明度,叶绿素a,悬浮物(SS),总氮和总磷等理化因子. 通过对不同深度处水下辐照度进行指数回归得到光学衰减系数(K_d). 结果表明,西湖水质和水体光学条件冬季优于春季,ρ(叶绿素a)和ρ(SS)低,透明度和真光层深度高. 水下光合辐射的垂直分布呈指数衰减. 从总体上来看,K_d冬季小于春季,外西湖高于其他湖区,并且由南至北逐渐升高. 冬、春季K_d分别为0.49～2.25和0.59～3.45 m－1. K_d与ρ(叶绿素a)和ρ(SS)呈正相关.浮游植物和悬浮物是影响西湖水下光照的重要因素. 降低浮游植物和悬浮物含量是改善西湖水体光学条件的重要内容.      

太湖梅梁湾水体组分吸收特性季节差异分析

利用2006年8月、11月和2007年3月太湖梅梁湾水样实验室测定的水体组分固有光学特性数据和水质分析数据,分析水体中各组分在不同季节的吸收特性,并讨论不同季节光谱吸收的主导因子.结果表明,各组分在不同季节其吸收特性存在一定的差异,总悬浮吸收系数在夏季最大,在440 nm平均吸收系数为(7.49 4±3.0)m-1,春季最小,440 nm平均吸收系数为(2.86±0.73)m-1,且不同季节其吸收类型不同;非藻类颗粒吸收特性的季节性差异相对较小,其吸收系数和S值的差异主要是由于无机悬浮物含量和组成的不同导致的;由于藻类含量的差异导致浮游藻类吸收系数在夏季最大,675 nm平均吸收系数为(5.49±3.5)m-1,秋季次之675 nm平均吸收系数为(2.03±1.14)m-1,春季最小,675 nm平均吸收系数为(0.62±0.25)m-1;而有色可溶件有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)吸收系数和S值的季节差异性主要是由于其来源的不同,导致其浓度和成分的不同形成的.春、秋季由于无机悬浮物含量较高,非藻类颗粒物对总吸收的贡献大于其他组分,是水体总吸收的主导因子,而夏季由于浮游藻类含量较高,使其成为水下光谱的主要影响因素.     

云南兰坪铅锌矿区优势植物重金属富集特性及应用潜力

为筛选适合云南高原地区重金属污染土壤修复治理以及矿区生态复垦的植物材料,通过实地野外调查,采集云南兰坪铅锌矿区18种优势植物样品及相应根系土壤,测定其Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn含量,计算植物对重金属的富集和转运系数,通过聚类分析方法,综合评估植物的应用潜力.结果表明, 18种优势植物分属18属13科,均为草本植物.植物体内多种重金属含量均高于植物正常含量,其中,延胡索(Corydalis yanhusuo)、旱芹菜(Carum bretschneideri)和毛连菜(Picris hieracioides)地上部Cd含量分别达到62.29、 76.49和85.09 mg·kg^-1,Cd富集系数分别为0.57、 0.58和0.66,转运系数分别为0.89、 0.45和1.48,有着较强的吸收和转移土壤重金属Cd能力,具有修复Cd污染土壤潜力.狼毒(Euphorbia fischeriana)和倒提壶(Cynoglossum amabile)地上部Cd含量分别为0.46 mg·kg^-1和0.23 mg·kg^-1     

CBERS-2B数据提取平原区细小地物系数的方法探讨

利用Landsat TM等中等分辨率影像对区域生态环境进行监测与评价时,由于影像分辨率的局限性,仍有许多地物无法解译出来,如农田中的道路、水渠等,文章主要研究了利用图像融合增强和人机交互式解译等技术方法,对CBERS-2B的CCD影像和HR影像进行处理,提取平原区农田中道路面积比系数,从而将农田中未解译的地物扣除。结果表明,CCD影像与HR影像经过融合增强处理后,可以进行平原地区村级及以上道路的提取。     

稳定剂协同水泥固化/稳定化重金属污染土壤的工程特性

采用稳定剂（SR）协同水泥（PC）固化/稳定化重金属污染土壤,以Pb、Zn浸出毒性和药剂吨处理成本为综合指标确定PC和SR的最优配比,并对固化土体进行无侧限抗压强度、不固结不排水三轴压缩实验和柔性壁渗透实验,探讨固化土体强度以及渗透特性。结果表明,最优配比为SR掺量 2.5%,PC掺量8%;最优配比下固化土体中重金属铅锌的浸出浓度分别降低97.5%和74.5%,均低于固体危险废物浸出标准值。其养护28 d无侧限抗压强度达到1 080 kPa,比未固化土体对应值高9.6倍;随着PC掺量增加,固化体的有效黏聚力及有效内摩擦角均不断增大,其中最优配比固化土体有效黏聚力达到216.9 kPa,有效内摩擦角为34.8°。加入稳定剂SR使固化体渗透系数增大,但随着PC掺量增加,渗透系数急剧降低。其中最优配比固化土体渗透系数相对未固化复合污染土体降低一个数量级至10-6cm·s-1,可有效增强土体的防渗阻隔能力,提高稳定化土壤的安全利用率。     

有机蒸气-空气分子扩散系数实测数据及分析

利用自行研发的气体扩散系数测试装置,测定了烷烃、环烷烃、芳香烃、含氧化合物（酯类、醇类、酮类等）等21种挥发性有机化合物在空气中的分子扩散系数。测定结果表明：互为同系物的有机化合物在相同温度下,分子扩散系数随着分子链的增长而减小,与其沸点呈负相关;互为同分异构体的有机化合物在相同温度下,有支链的分子扩散系数比没有支链的要大。另外,将实验实测值与FSG方程计算值以及文献值进行了对比分析。通过比较实测值与计算值,认为大部分分子结构全部为单键并且不含环状结构的有机化合物的实测值与计算值吻合度比较高,但分子结构中含苯环、碳环和烷烃支链的有机化合物,实测值与计算值吻合度不是很高。建议FSG方程进一步考虑分子结构差异性的影响。     

石家庄市土壤扬尘排放量估算及分布特征

以2013年为基准年,通过卫星遥感影像解译方法估算了石家庄市土壤扬尘源颗粒物排放量,并给出分辨率为3 km×3 km空间分布图。结果表明,石家庄市土壤扬尘源主要包括河滩、荒地、裸岩和耕地4种类型。冬季土壤扬尘源面积为3 918.19 km2,夏季土壤扬尘源面积为1 115.98 km2,仅为冬季的28.6%。对于总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）,石家庄市4种土壤扬尘源类型的排放系数均为荒地 > 河滩 >裸岩 > 耕地。2013年石家庄市土壤扬尘TSP、PM10和PM2.5的排放量分别为12 569、3 771和947 t,与其他季节相比,春季裸地扬尘排放量最大,分别占总排放量的93.9%、93.9%和94.3%。土壤扬尘高排放区主要分布在石家庄市北部的行唐县、灵寿县和平山县区域,3个区域合计占石家庄市土壤扬尘TSP、PM10和PM2.5总排放量的47.5%、47.5%和48.1%。研究结果将为石家庄市颗粒物污染控制方法的建立提供必要的基础数据。     

细微泥沙粒径对活性污泥产率的影响及其计算公式

针对我国城镇污水处理厂进水SS/BOD5值普遍偏高,在取消初沉池后出现泥沙淤积、污泥浓度提高和污泥MLVSS/MLSS(f)值下降等问题,利用实验室SBR研究了不同粒径的细微泥沙对活性污泥产率的影响,并在对国内外现有污泥产率公式进行具体分析的基础上,提出了对于污泥产率公式的优化方法,并借此推导出f值的预测表达式。结果表明:当在进水中分别掺入体积平均粒径为19.8、72和118.6 μm的细微泥沙300 mg/L时,在系统运行36 d后,污泥浓度从启动初期的3 450分别提高至7 898、5 389和3 742 mg/L,MLVSS/MLSS则从0.67分别下降为0.33、0.48和0.59;活性污泥产率由0.498分别提升至1.257、0.813和0.575 kg MLSS/kg BOD5,利用悬浮系数ω对ATV污泥产率公式进行优化修正,计算值与实测值的相对误差分别由修正前的46.1%、125.8%和219.3%降至修正后的8.4%、8.9%和3.5%,所得的产率更贴近实际;通过修正后的ATV产率公式建立f值的预测表达式,计算值与实测值的相对误差分别为18.3%、12.6%和4.4%。     

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）。