中国地表水氟化物时空分布特征初步研究

氟是一种常见的化学物质,摄入过多或过少都会造成危害。以2020年国家地表水环境质量监测网监测数据进行分析,氟化物年均浓度介于0.016～4.448mg/L之间,满足地表水Ⅲ类水质标准(<1.0mg/L)断面数占97.7%。淮河流域地表水氟化物平均浓度为0.610mg/L,为各流域中最高;西南诸河地表水氟化物平均浓度为0.190mg/L,为各流域中最低。长江、珠江流域月度波动幅度较小,西北诸河、辽河流域月度波动幅度较大。影响地表水氟化物浓度水平的主要因素包括高氟地质背景、地下水流动补充、有利于氟富集的地形地貌和气候气象等自然条件,以及工农业污染和污染治理设施不完善等人为原因。     

大气沉降对川东北喀斯特河水中Mg、Ca、Sr和Ba的贡献

在受大气粉尘活动强烈影响的岩溶地区,大气输入对岩溶地表河水中的金属元素尤其是溶解态元素的影响还较少评估。选择位于秦岭山地、受大气粉尘活动强烈影响的川东北岩溶地区的诺水河,通过2011年7月至2014年6月河水中Mg、Ca、Sr和Ba等元素含量及其变化,结合当地大气沉降观测结果,分析了河水中这些元素的季节变化与影响因素,特别是大气输入对河水中这些金属元素的贡献。结果显示:(1)河水中Mg、Ca、Sr和Ba四种元素显示出明显的季节变化,大气降水稀释作用导致夏季河水中元素浓度值偏低,冬季稀释作用的减弱和粉尘活动加强可能导致河水中元素浓度值偏高;(2)河水中Mg、Ca、Sr和Ba四种元素来源于大气沉降的比例分别是3.1%、7.2%、21.3%和34.8%。这表明在川东北地区,大气沉降对喀斯特河水中部分金属元素如Sr和Ba存在显著影响。     

随机森林理论及其在水文地质领域的研究进展

随机森林理论是近年来快速发展的一种人工智能集成学习算法,由于其对数据系列中异常值的容忍度较高,且预测结果准确度显著高于其他常用算法,在以水文地质领域为代表的自然科学研究中的应用越来越广泛.本文在介绍随机森林算法理论和应用方法的基础上,结合国外内已有研究成果,分析其在地下水潜力评估、地表水-地下水转化、地下水水质评价和地下水污染预测等水文地质领域的应用效果,对随机森林理论在水文地质领域的应用前景和进一步发展的方向进行了讨论.结果表明,随机森林理论可以有效解决水文地质领域研究中的参数和过程不确定性问题,在水文地质结构精确刻画、水文地质参数准确反演、水文地质过程的描述均具有广阔的应用前景.     

天津独流减河流域不同等级河流沉积物细菌区系及功能辨识

细菌群落对环境变化的敏感性较高,但在相似等级的生态条件下其代谢功能或具有趋同性.为探讨微生物群落的这种环境属性并验证其用于流域功能单元划分方面的可行性,本文以天津市独流减河流域上游汇水段河流表层沉积物为研究对象,从河道干流(MS)、左岸支流(LT)和右岸支流(RT)这3个连续的空间单元入手,研究沉积物中细菌的多样性、结构和功能代谢丰度,并探讨其作为流域功能单元划分关键因子的可行性.结果表明,不同等级河流沉积物之间细菌的Shannon指数和Simpson指数无显著差异(P>0.05),但Chao1、 Ace、 Observed＿species和PD＿whole＿tree指数均呈现支流显著高于干流的现象(P<0.05).细菌优势菌门的相对丰度在不同等级河流沉积物中差异不显著,但其功能代谢丰度则表现为干流显著高于支流(P<0.05),而不同支流之间差异不显著(P>0.05).本研究发现,除可交换态磷和硝态氮之外,其他理化性质在不同河流空间单元之间差异不显著,但pH和铁铝结合态磷显著影响了细菌群落的结构组成,有机质和总氮则与细菌功能代谢密切相关.研究同时发现,基于细菌代...     

基于响应面法SCR脱硝反应器喷氨格栅的优化研究

利用计算流体动力学(CFD)方法,采用k-ε湍流模型和组分运输模型对SCR脱硝反应器的氨浓度场进行了数值模拟,并通过实验验证了反应器内氨浓度场数值模拟的准确性,同时,基于响应面法研究了喷氨格栅各结构参数和系统运行参数对SCR脱硝反应器内氨浓度场的影响.结果表明,喷口密度N,开孔率ψ,喷口角度α及入口风速v对氨浓度分布均...     

高效选择性除铯的PVDF复合膜制备及优化

为实现对放射性核素铯(Cs)的高效去除,本研究基于表面接枝技术利用均苯三甲酰氯(TMC)在羟基化的PVDF微滤/超滤膜表面接枝了一层氨基化SiO2,并通过SiO2表面的氨基基团与Fe3+结合实现亚铁氰化铁(Ferrocyanide,FeCN)的负载,从而制备了FeCN/SiO2/PVDF复合膜.基于膜表面的SEM与XP...     

铜在壳核结构磁性颗粒上的吸附:效能与表面性质的关系

为了揭示吸附剂的吸附效能与其组成、结构及表面性质之间的关系,本研究对两种壳核结构磁性颗粒Fe_3O_4/Mn O2与Fe-Mn/Mn O2的形貌特征、表面性质进行了系统表征,并对铜在磁性颗粒表面的吸附行为与机制进行了详细研究.表征结果表明磁核Fe_3O_4与Fe-Mn具有相似的尖晶石类晶体结构,包覆Mn O2后,晶体结构均未发生明显变化.但Mn的引入,增强了磁核与外壳间的结合作用,Fe-Mn比Fe_3O_4包覆MnO_2的量更多、更均匀,进而使Fe-Mn/Mn O2具有更高的比表面积与更低的等电点.吸附实验结果表明,Fe-Mn的最大铜吸附容量33.7 mg·g-1(pH 5.5)高于Fe_3O_4的17.5 mg·g-1(pH 5.5);包覆MnO_2以后,铜吸附性能显著增强,Fe-Mn/MnO_2最大铜吸附容量升高至58.2 mg·g-1(p H 5.5),为Fe_3O_4/MnO_2的2.6倍,且优于多数文献报道的磁性吸附剂.机制研究表明铜在Fe_3O_4/Mn O2与Fe-Mn/MnO_2的表面发生了特性吸附,形成了内层表面络合物.综上所述,磁性颗粒的吸附效能与其组成成分、形貌结构及表面性质之间具有显著的相关性.     

曝气诱导内波破坏水库水温分层的过程与效果

针对传统的水库破坏分层技术的低效率、高能耗等普遍问题,研制了能模拟基于自然对流而形成水温分层的中试模型水库,研究了曝气诱导形成内波混合破坏水温分层的可行性,过程和效果.扬水曝气产生的周期性出流能作为扰动源,在分层水环境中诱导形成内波.内波频率及波幅与曝气量有关.在曝气量0.07~0.28m3/(m2·h),跃温层温度梯度0.29~0.48℃/m的中试条件下,内波破坏分层过程主要以减小表层和底层水温差别、驱使跃温层下潜、等温层变薄为特征,破坏分层的速度与曝气量正相关、与温度梯度负相关.内波通过垂向振荡和横向传播,促进不同温度的水层之间的热交换.相对传统的循环水流混合,在温度梯度约0.32℃/m和0.46℃/m的条件下,当曝气量从0.07m3/(m2·h)逐渐增加到0.28m3/(m2·h)时,内波混合可分别将破坏分层效率提高25.0%~40.0%和41.2%~60.0%.     

洞庭湖典型水域表层沉积物中重金属空间分布特征及其潜在生态风险评价

基于2007—2012年连续对洞庭湖湘江入湖口至出湖口水域5个采样点——S1(樟树港)、S2(虞公庙)、S3(鹿角)、S4(君山)和S5(洞庭湖出口)表层沉积物中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn 7种重金属质量分数分析,对该典型水域表层沉积物中重金属的空间分布特征进行了探讨,并采用潜在生态危害指数法对其生态风险进行评价. 结果表明:表层沉积物中w(Cd)、w(Hg)、w(As)、w(Cu)、w(Pb)、w(Cr)和w(Zn)分别为0.54~79.90、0.046~0.712、15.2~289.0、29.0~217.0、6.0~246.0、65.4~269.0和41.4~632.0 mg/kg,w(Cd)、w(Hg)、w(As)、w(Cu)、w(Pb)和w(Zn)沿程总体呈下降趋势,w(Cr)沿程变化较小;Cd具有很高生态风险,Hg具有中等生态风险,其余污染物具有低生态风险,不同污染物生态风险的大小顺序为Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn,各采样点的RI(潜在生态危害指数)为115.51~1 000.09,平均值为373.30,研究区域重金属总体具有高生态风险,其中S1采样点具有很高生态风险,不同采样点表层沉积物中重金属生态风险的大小顺序为S1＞S2＞S5＞S4＞S3;除Cr外,Cd、Hg、As、Cu、Pb和Zn主要来源于湘江,Cd和Hg是主要风险污染物,其中Cd为首要污染物,因此湘江重金属污染治理应以Cd为重点.      

响应曲面法在反硝化生物滤池运行参数优化中的应用

为预测反硝化生物滤池深度处理城镇污水处理厂二沉池出水的脱氮效果,优化工艺运行参数,以黏土陶粒反硝化生物滤池作为反应器,以人工合成污水模拟污水处理厂二沉池出水,采用中心组合试验设计,利用响应曲面法研究反应器NO₃--N去除率与HRT(水力停留时间)、进水中ρ(COD_Cr)和ρ(NO₃--N)之间的关系. 统计结果显示,NO₃--N去除模型极显著(P<0.000 1),并且模型预测值与试验值能很好地吻合. 方差分析结果表明,HRT及其与进水中ρ(NO₃--N)和ρ(COD_Cr)的交互作用对反硝化滤池NO₃--N的去除率影响不显著(P>0.05),而进水中ρ(NO₃--N)和ρ(COD_Cr)及其交互作用对反硝化滤池NO₃--N的去除具有显著影响(P＜0.05). 3个因素对NO₃--N去除率影响强弱的顺序为进水ρ(COD_Cr)>进水ρ(NO₃--N)>HRT. 在HRT为2.50 h的条件下,当进水中ρ(NO₃--N)＜11.00 mg/L及ρ(COD_Cr)＞43.00 mg/L时,反硝化滤池NO₃--N的去除率可以达到71.0%以上.