苯硝化工艺HAZOP分析的定量化研究

为提高危险化工工艺过程风险评估的准确性,通过工艺仿真模拟,研究工艺参数波动对生产装置安全性能的影响。以苯硝化工艺为例,采用危险与可操作性分析对该过程进行定性的风险评估;同时利用Aspen Plus建立苯硝化装置的模拟流程。结合HAZOP分析中偏差与模拟中硝化釜的流程变量之间的联系,以进料混酸的流量和1号硝化釜热负荷及出口温度为量化指标,观察混酸流量在正常操作点17.6 m3/h的±100%范围波动下1号硝化釜热负荷及出口温度的变化。研究结果表明,保持1号硝化釜温度为正常值,随着混酸流量的增大,硝化釜热负荷先增大后减小;保持硝化釜热负荷不变,随着混酸流量的增大,硝化釜温度先增大后减小。其中混酸流量值超过22.95 m3/h时,温度超过报警阈值60℃。     

Effect of air supply on the performance of an active direct methanol fuel cell (DMFC) fed with neat methanol

Unlike the situation in the direct methanol fuel cell (DMFC) fed with dilute liquid methanol solution, the required water in anode for a DMFC fed with neat methanol is entirely transported from cathode. In this study, the water concentration in anode catalyst layer of such a DMFC operating with fully active mode is theoretically analyzed, followed by the experimental investigations on the effects of air flow rate and operating temperature on cell performance. The results revealed that the air flow rate has a strong impact on cell performance, especially at larger current density. Overmuch air causes rapid decline of cell performance, which results from the dehydration of membrane and lack of water in the anode reaction sites. Raising temperature induces faster reaction kinetics, while undesired stronger water dissipation from the DMFC. In practice, the stable cell resistance can be used as a criterion to help the DMFC to achieve a high and sustainable performance by finely combining the air flow rate and operating temperature.     

改良UCT分段进水工艺处理生活污水性能优化研究

在某大型污水处理厂采用中试规模的改良UCT分段进水脱氮除磷工艺处理低COD/N生活污水,重点研究了流量分配比和原水营养元素比（COD/N、COD/P和TN/P）对工艺脱氮除磷性能的影响,目的是分析探索工艺对有机物和氮磷去除机制和污泥特性.连续运行试验表明,该工艺取得稳定高效的去除性能.在进水COD负荷为0.79～0.9...     

Magnetic molecularly imprinted polymer prepared by microwave heating for confirmatory determination of chloramphenicol in chicken feed using high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry

Abstract

A magnetic molecularly imprinted polymer (MMIP) for chloramphenicol was prepared using a surface-imprinted and microwave-heating-induced polymerization method. The surfaces of the magnetic particles were first double-bond functionalized with 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (γ-MPS), followed by the copolymerization of 4-vinyl pyridine (4-VP) and trimethylolpropane trimethacrylate (TRIM) in the presence of chloramphenicol as a template and 1,1-azobis(cyclohexane-carbonitrile) (ABCN) as an initiator in a mixture of dimethyl sulfoxide and water with microwave heating at 80°C. The magnetic polymer possesses supraparamagnetic properties and was used to concentrate and cleanup chicken feed extract, followed by chromatographic separation using a Lichrospher®100 RP C8 column and detection with two multi-reaction monitoring transitions at m/z 321→ 152 and m/z 321→ 257. The mean recoveries obtained at two spiking levels were in the range of 94.6–100% The relative intra- and inter-day standard deviations were in the range of 1.4–2.6% and 5.1–5.7%, respectively. The detection limit of the method was 0.12 µg kg^?1. This confirmatory method was successfully applied to determine chloramphenicol in chicken feed samples.     

“熟人社会”农村与“原子化”农村中的生猪养殖废弃物能源化利用——博弈、仿真与现实检验

以生猪粪便制沼气为例,应用博弈论和仿真方法,探究了“熟人社会”农村和“原子化”农村中养猪户的行为演化规律和稳定策略。进而以规模养猪户微观数据为基础,应用计量经济学研究方法,对博弈和仿真结果进行了检验。研究表明：“地方性共识”引致的隐性激励是维系“熟人社会”农村生猪养殖废弃物能源化利用集体行动的重要机制。而在“原子化”农村中,由于人情机制与礼俗机制的衰弱,“地方性共识”近乎消失殆尽,养猪户倾向于成为严格的机会主义者,从而导致生猪养殖废弃物能源化利用集体行动举步维艰。据此,在强化法律法规、政策方针等正式制度建设的同时,还应推动“地方性共识”建设,以乡村文化振兴助推乡村生态振兴。     

猪粪溶解性有机物对紫色土中抗生素迁移的影响

以川中丘陵区广泛分布的石灰性紫色土（坡耕地与果园土）为研究对象,通过批量平衡与填装土柱实验研究了猪粪溶解性有机物（DOM）对氟苯尼考（FFC）与诺氟沙星（NOR）在土壤中吸附-解吸和淋溶特性的影响.结果表明：FFC在紫色土中吸附较弱（K_f =0.34L/kg（坡耕地）和0.85L/kg（果园土））且存在解吸负迟滞现象.当它随猪粪DOM（50~200mg C/L）同时进入土壤时,FFC在两种土壤中的吸附都显著增加（P<0.05）,而猪粪DOM（200mg C/L）预先与土壤发生作用的情况对FFC的吸附促进作用则明显减弱,表明两者对土壤吸附点位存在竞争的同时,猪粪DOM主要以共吸附机制促进FFC在土壤中的吸附;NOR吸附性很强（K_f =405.4L/kg（坡耕地）和516.7L/kg（果园土））,猪粪DOM也能促进NOR在坡耕地土壤中的吸附,而对果园土壤的影响不显著.在20mm/h模拟降雨强度下获得的土柱淋溶穿透曲线表明,FFC极易迁移,在坡耕地土柱中与水流示踪剂Br^-几乎同时穿透,其淋溶总量比果园高11.03%~23.39%;NOR未发生穿透,且96.2%~98.6%残留集中分布在0~3cm表层土壤中.与批量平衡实验结果一致,猪粪DOM使FFC穿透时间延迟0.07~0.13孔隙体积,土柱中残留量增加15.21%~25.96%,而对NOR的淋溶没有影响.FTIR与三维荧光光谱分析表明,猪粪DOM主要由酪氨酸和色氨酸组成,在水相中易与FFC形成复合物.综上,对于弱疏水型抗生素,粪源DOM可通过共吸附机制增加抗生素在土壤中的持留,从而减少其淋溶迁移,而对于强吸附性疏水型抗生素则影响不显著.     

环丙沙星胁迫猪粪生物转化中抗性基因微生物响应分析

抗性基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）是一种新兴污染物,持续累积会引发环境健康风险,也可通过水平转移诱导耐药细菌产生,从而危害人类健康与国家生物安全.当前关于ARGs的研究多集中于水、土壤、大气等环境介质,固体废弃物领域ARGs研究尚局限于其丰度变化与影响因素方面,对抗生素-ARGs剂量-效应关系、导致ARGs丰度变化的微生物响应机制仍有待深入研究.基于此,开展了不同浓度水平环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）胁迫下猪粪堆肥试验,环丙沙星添加量分别为25 mg/kg（A25）、50 mg/kg（A50）、100 mg/kg（A100）,同时设置空白对照0 mg/kg（CK）.采用分子生物学手段、网络分析、统计学分析等方法,解析了不同浓度环丙沙星胁迫猪粪好氧堆肥过程中喹诺酮类ARGs丰度变化的微生物响应关系,并重点探讨了潜在宿主菌中致病菌的分布及其与ARGs的相关性.结果表明:①经堆肥处理,CK、A25和A100堆体中喹诺酮类ARGs总丰度均受到不同程度削减,A50堆体中ARGs总丰度未被削减（升高2.73倍）.而高温期除CK外,3个处理组中ARGs丰度均显著降低（P < 0.05）,表明堆肥高温期或是削减ARGs的关键阶段.②狭义梭菌属（Clostridium_sensu_stricto_1）、水微菌属（Aquamicrobium）、乳杆菌属（Lactobacillus）及交替赤杆菌属（Altererythrobacter）既是堆肥环境中优势菌属,也是喹诺酮类ARGs潜在宿主微生物,主要分布在厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）.③丰度较高的致病菌Clostridium_sensu_stricto_1和链球菌（Streptococcus）是喹诺酮类ARGs的潜在宿主菌,且至堆肥腐熟期,仍有部分致病菌均未被完全去除,可见猪粪堆肥过程中存在ARGs向致病菌转移的环境健康风险.研究显示,加强高温期干预调控,是有效阻控ARGs环境污染行为的关键节点,研究可为固废资源化过程中ARGs环境健康风险防控提供参考.      

粪肥和有机肥施用对稻田土壤微生物群落多样性影响

为探究典型粪肥施用对稻田土壤微生物的影响,开展崇明岛稻田粪肥施用现场实验.采用高通量测序技术分析对照组(CK)和鸡粪(CM)、猪粪(PM)和有机肥(OF)施用稻田土壤微生物群落组成及多样性.结果表明,与CK相比,施用有机肥可提高土壤有机质(SOM),施用鸡粪可显著提高土壤氨氮(NH~+_4-N)和总氮(TN)含量(P0.05).PM组土壤微生物多样性显著高于CK组(P0.05),OF组土壤微生物群落丰富度显著高于CM组(P0.05).pH值、总磷(TP)、总氮和Pb是影响稻田土壤微生物群落组成的重要因素,CM组微生物群落结构与其他3组差异较大.与CK相比,OF组增加了硝化螺菌属(Nitrospira)的相对丰度,CM组显著降低了反硝化细菌Ignavibacteriae的相对丰度(P0.01),达40.56%,但显著增加了硝化细菌陶厄氏菌属(Thauera)的相对丰度(P0.05),达203.00%; PM组显著增加了氨化细菌Armatimonadetes的相对丰度(P0.05),达57.51%,还增加了厌氧绳菌属(Anaerolinea)的相对丰度,达102.00%.施用鸡粪和猪粪分别显著增加致病菌假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavisolibacter)的相对丰度(P0.05),而有机肥施用则降低了黄杆菌属的相对丰度.粪肥的施用增加了参与稻田土壤氮循环过程细菌的丰度,对调节稻田土壤氮平衡起着正向作用,然而鸡粪和猪粪的直接施用会导致病原菌增多,对稻田土壤健康有一定的胁迫.     

中国农田畜禽粪尿氮负荷量及其还田潜力

为准确掌握中国各省区畜禽粪尿及氮负荷量,以及还田利用潜力,本研究基于统计数据和已有资料,利用猪粪当量(N)估算了1978年以来中国畜禽粪尿量的变化规律,以及各类畜禽粪尿的构成比例,分析和评价了2016各省份畜禽粪尿、纯氮负荷量的空间分布和污染风险,并估算了各省份畜禽粪尿的还田潜力.结果表明,中国畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量总体上呈"快速增加(1978~2005年)-保持稳定(2006~2016年)"的变化态势,到2016年,分别达到366 822.01×10~4t和2 024.10×10~4t,均增长了105.78%,94.03%~98.34%的粪尿量来源于家禽、羊、猪和牛.畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量最大的区域是华北地区,其中河南省为最,分别占全国的22.25%和8.81%.其次是四川,占8.14%.按耕地、作物播种面积和农用地面积分别计算单位面积上的畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量,并进行r值分级和环境风险评价.如果承载场所为耕地,负荷量较大的是西南和东南地区,污染风险较严重的是华北地区,为Ⅳ级;若按农作物种植面积,西北和西南地区负荷量较大,西北和华北地区为Ⅲ级有污染风险;若按农用地计算,华北和东南地区负荷量较大,华北地区Ⅲ级有污染风险,湖南负荷量最大,北京、山东和河南为Ⅳ级较严重污染风险.全国畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分还田量分别为113 480.75×10~4t和626.15×10~4t,按单位农用地面积分别相当于3.07 t·hm~(-2)和16.92 kg·hm~(-2),华北地区最大,为8.27t·hm~(-2)和45.62 kg·hm~(-2).若按50%的粪尿N养分环境容量(85 kg·hm~(-2))计算,全国可增加粪尿N养分还田量为2 520.21×10~4t,粮食主产区黑龙江还田潜力最大,其次是四川.