石笋有机质碳同位素组成研究的进展与挑战

洞穴石笋因其精准的定年和蕴含的多种代用指标,已成为古气候和古环境变化研究的重要载体之一。在石笋研究的多种代用指标中,碳酸盐碳同位素由于受到多重因素的影响,应用其重建过去环境变化历史一直局限在少数几个研究地点。洞穴上覆土壤有机质是洞穴石笋中有机质的重要来源,除此之外,洞穴原位产生的微生物及基岩中的有机质也有贡献。由于主要继承了地表植被和土壤有机质的同位素组成,石笋有机质碳同位素组成的时间序列能够很好地指示地表植被的演变及土壤过程的变化。本文对石笋有机质碳同位素组成的研究现状进行了综述,介绍了最新建立的石笋有机质碳同位素组成分析方法,并指出应用这一指标研究环境变化需要解决的关键问题和未来面临的挑战。     

2021年青岛市一次PM_(2.5)和沙尘混合空气污染过程分析

以2021年3月青岛市空气自动站监测数据为依据,借助环境气象激光雷达、气溶胶激光雷达、在线离子色谱仪等技术手段,并利用后向轨迹模式(HYSPLIT)对青岛市一次PM_(2.5)和沙尘混合空气污染过程、气象条件、颗粒物组成以及传输路径等进行了综合分析。结果表明:静小风、湿度大、垂直方向逆温以及高空多次向近地面的污染物输送是第1阶段PM_(2.5)污染的主要原因,NO^(-)_(3)、SO^(2-)_(4)、NH^(+)_(4)浓度分别占水溶性离子浓度总和的51.7%,24.8%,22.4%,三者之和占ρ(PM_(2.5))的52.3%,机动车源、工业源和燃烧源贡献较大,其中尤以机动车源影响最显著;第2阶段各子站颗粒物浓度变化呈现明显的传输特征,PM_(2.5)中Ca^(2+)浓度升至第1阶段的6倍,沙尘源影响显著,污染气团主要来自蒙古国和我国内蒙古,前期由西北地区直接到达青岛,后期是经渤海湾、烟台到达青岛东南海域,最后回流至青岛;冷高压强度较弱导致近地面水平扩散条件不利,ρ(PM_(10))长时间维持在较高水平。     

广州市灰霾期PM10的化学组成对能见度的影响

采集广州市大气可吸入颗粒物(PM10)样品,并分别对冬、夏两季灰霾和非灰霾期PM10中有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性离子进行分析。广州市灰霾期大气PM10中的主要化学成分按质量浓度大小排序为OC>NO3->SO24->NH4+>EC(非灰霾期则依次为OC>SO24->EC>NH4+>NO3-),其质量浓度分别为非灰霾期的4.7、12.5、3.7、3.2和2.3倍。相关性分析表明,灰霾期总碳[TC(OC+EC)]及NO3-的质量浓度对大气能见度的降低起主要作用,而非灰霾期则主要是TC和SO24-。     

农村生活垃圾产生特征及分类收集模式

以南京市高淳县的一个村为研究对象,依托新建的农村生活垃圾分类收集系统,对该区域生活垃圾的产生量、组成成分及其动态变化进行了调查研究,从垃圾分类收集模式的运行效果和经济可行性对其进行了分析。结果表明,该地区农村人均垃圾产生量为0.4 kg/d ,但随季节有一定的波动,这主要是由食品类消费的季节性变动而引起。垃圾组成以有机垃圾为主,约占55%,可回收垃圾、其他垃圾和有害垃圾所占比例分别为30.5%、14.2%和0.34%。通过认真的宣传和指导,村民在较短的时间内基本都可以做到正确分类;垃圾分类收集系统的户均建设成本为21元,运行费用比分类收集前每户每月增加3.2元 。     

生物反应器填埋条件下垃圾生物质组分的初期降解规律

在经甲烷化填埋层渗滤后的渗滤液循环回灌的新鲜垃圾填埋层内,以生物质分类表征为基础,分析了新鲜垃圾填埋层内固相各生物质组分（总糖、蛋白质、脂肪、纤维素和木质素）的初期降解规律.结果表明,垃圾中原有总糖组分和蛋白质的快速水解发酵是新鲜垃圾填埋后产生高有机质浓度渗滤液的主要机制;脂肪和纤维素的降解产物不是填埋初期高有机质浓度渗滤液的主要来源;纤维素是填埋层稳定产甲烷阶段的主要碳源,其水解速率可能是甲烷化过程的限速步骤;纤维素/木质素之质量比可作为指示填埋垃圾稳定化的指标.各生物质组分的初期降解速率常数均在0.01至0.1之间,而填埋气体中甲烷体积分数在60d内达到45%.食品垃圾组分富集的生活垃圾,应用生物反应器填埋技术时,必须具备足够的降解容量以代谢填埋初期固相中总糖和蛋白质快速水解产生的酸性液相产物.     

2015～2017年上海郊区大气新粒子生成特征

本研究利用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)对上海郊区2015～2017年期间大气新粒子生成进行长期连续观测,结合气象要素、气态污染物和PM_(2.5)化学组分等数据,分析上海郊区新粒子生成特征.结果表明,上海郊区新粒子生成天(NPF)为172 d,占有效天数(942 d)的18. 3%;其中典型新粒子生成天(Event)和新粒子增长-缩小天(Shrinkage)分别为150 d和32 d;NPF天占比春、夏季最高,秋季次之,冬季最低.高温低湿、太阳辐射强、风速大和降雨量少的气象条件有利于新粒子生成;南风、西南风和西风期间Event天占比高,气团主要来自环太湖流域植被覆盖和农业种植区,而Non-NPF和Shrinkage天主导风向为东北、东到东南风.与非新粒子生成天(Non-NPF)相比,Event天各季度SO_2和O_3均高,表明气态硫酸和光化学反应为新粒子生成的关键因素; PM_(2.5)浓度并不均低于Non-NPF天,但PM_(10)值均更高,可能与多相光催化反应有关.Shrinkage天除O_3外,其他污染物浓度均最低,较低的气态前体物导致新粒子增长程度有限.PM_(2.5)化学组分显示,Event天NH_4~+、SO_4~(2-)和NO_3~-无机组分秋季平均浓度高于Non-NPF天,其他季节则相反;有机碳各季节平均浓度均高于Non-NPF天; Shrinkage天各组分浓度最低,但春、夏、冬季有机碳占比均高于Non-NPF天;因此有机物在上海郊区新粒子生成及增长过程中有重要贡献.     

氟喹诺酮对垂直流人工湿地性能及微生物群落的影响

为研究多种氟喹诺酮对人工湿地净化能力和微生物群落的影响,在人工湿地进水中添加两个月氧氟沙星、诺氟沙星和环丙沙星,监测水质变化和微生物群落变化.结果表明,进水中添加抗生素后,COD去除率逐渐降低,最低达到70.94%,但其可随着时间的延长逐步恢复.TP去除率在添加抗生素后也出现下降并有较大波动.氨氮去除率维持稳定状态.可见,氟喹诺酮对人工湿地的COD和TP净化能力有较大影响,对氨氮去除无显著影响.微生物群落方面,抗生素添加前后的Shannon指数和Shannoneven指数无显著变化,但Chao1指数显著增加.对比前和后两组的群落构成发现,Proteobacteria的相对丰度明显减小(从44.90%降低至34.12%),但其仍是优势种群,Firmicutes的相对丰度明显增加(从2.55%增加至10.55%).纲水平上,β-Proteobacteria相对丰度从17.03%降低至8.36%,Clostridia、Bacilli、Bacteroidia相对丰度分别从0.50%、1.85%、0.10%增加至4.21%、4.64%、2.56%.在属的分类水平上,Dechloromonas和Pseudarthrobacter的相对丰度明显下降,分别从8.56%、5.10%下降至3.16%、1.53%,Trichococcus、Tessaracoccus和Desulfovibrio的相对丰度则分别从0.66%、0.03%、0.02%增加到了3.84%、3.83%、2.06%.因此,氟喹诺酮使人工湿地中的微生物群落发生了转变.     

XDLVO理论解析不同离子条件下海藻酸钠微滤膜污染

应用extended Derjaguin-Laudau-Verwey-Overbeek(XDLVO)理论定量解析海藻酸钠微滤膜污染中界面微距作用力,探讨不同离子条件对膜污染影响的主控机制.结果表明,对于亲水性膜表面,范德华力促进膜污染,极性作用力阻碍膜污染;而对于疏水性膜表面,范德华力减缓膜污染,极性作用力加速膜污染.海藻酸钠与微滤膜接触时双电层作用力对膜污染贡献相对微弱.离子强度及钙离子对海藻酸钠微滤膜污染的影响主要是通过改变极性作用力来实现的.较高的离子强度会降低极性作用力的排斥性或升高极性作用力的吸引性,从而加重海藻酸钠微滤膜污染.虽然钙离子使出水通量急速下降,但钙离子的存在使得物理清洗效率提高.不同离子条件下初始阶段及后期阶段污染趋势K分别与膜-海藻酸钠粘附自由能及海藻酸钠-海藻酸钠粘聚自由能具有良好的线性相关性,表明XDLVO理论适用于描述不同离子条件下海藻酸钠微滤膜污染行为.     

温度两级厌氧反应系统对精对苯二甲酸废水的处理

通过分别提高精对苯二甲酸(PTA)生产废水中不同组分的含量,考察了高温-中温两级厌氧系统对4种PTA废水水质的适应情况。研究结果表明,当苯甲酸、乙酸以及对苯二甲酸含量增加时,废水经过温度两级厌氧系统处理,有机物依然能得到高效稳定的去除,且处理后的出水COD含量低于100 mg·L-1,COD去除率则稳定在95%以上。而对甲基苯甲酸含量的提升则对系统的运行效果影响显著,经过两级厌氧处理,依然有约25%的对甲基苯甲酸未被降解。说明在PTA废水的厌氧处理中,对甲基苯甲酸的降解是提升系统总有机物去除效率的关键,也是我们今后研究工作的重点。     

垃圾衍生燃料(RDF)的燃烧过程

垃圾衍生燃料技术是目前解决生活垃圾问题有效途径,然而RDF应用仍存在一定问题,如因对RDF燃烧产物未知,使RDF在应用中可能对热设备造成不良影响,因此需对RDF的燃烧过程及产物进行研究。采用热重分析仪对RDF的燃烧特性、燃烧动力学进行了研究,并同时采用热红联用技术与热质联用技术对RDF的燃烧气体成分进行了研究。研究结果表明：与煤比较,RDF灰分、挥发分含量高,而固定碳含量少,因此RDF着火点、最大燃烧速度对应温度及燃尽温度低,但最大燃烧速度小。RDF的燃烧分为3个阶段：挥发分析出与燃烧,伴随着羧酸、CO2、H2O、NH3、NO2、HCl、SO2及Cl2气体的释放,活化能约为24 kJ·mol-1;挥发分的析出与燃烧,但伴随有部分固定碳燃烧,有CO2、H2O、NH3、NO2、HCl及Cl2气体释放,活化能约为27 kJ·mol-1;RDF碳化后的固定碳燃烧,放出较大量CO2,活化能约为92 kJ·mol-1。