Removal of dispersant-stabilized carbon nanotubes by regular coagulants

Coagulation followed by sedimentation, as a conventional technique in the water treatment plant, can be the first line of defense against exposures of carbon nanotubes (CNTs) to aquatic organisms and human beings, which has been rarely documented. This study investigated the removal of dispersant-stabilized CNT suspensions by poly aluminum chloride (PACl) and KAl(SO₄)₂. 12H₂O (alum), with a focus on the effects of dispersant type, coagulant type and dosage. PACl performed better than alum in the removal of tannic acid-, humic acid-, and sodium dodecyl benzenesulfonate-stabilized CNTs, but worse for polyethylene glycol octylphenyl ether (TX100)-stabilized CNTs. Neither coagulant could effectively precipitate cetyltrimethyl ammonium bromide-stabilized CNTs. The removal by PACl first increased up to a plateau and then decreased with the continued increase of coagulant dosage. However, the removal rates leveled off but did not decrease after achieving their highest level with the continued addition of alum. The coagulation and flocculation of the CNT suspensions by PACl could be regulated mainly by the mechanism of adsorption charge neutralization, whereas the coagulation by alum mainly involved electrical double-layer compression.     

Selection of magnetic anion exchange resins for the removal of dissolved organic and inorganic matters

Four magnetic anion exchange resins (MAERs) were used as adsorbents to purify drinking water. The effect of water quality (pH, temperature, ionic strength, etc.) on the performance of MAER for the removal of dissolved organic matter (DOM) was also investigated. Among the four studied MAERs, the strong base resin named NDMP-1 with high water content and enhanced exchange capacity exhibited the highest removal rate of dissolved organic carbon (DOC) (48.9% removal rate) and UV-absorbing substances (82.4% removal rate) with a resin dose of 10 mL/L after 30 min of contact time. The MAERs could also effectively remove inorganic matter such as sulfate, nitrate and fluoride. Because of the higher specific UV absorbance (SUVA) value, the DOM in the raw water was found to be removed more effectively than that in the clarified water by NDMP resin. The temperature showed a weak influence on the removal of DOC from 6 to 26℃, while a relatively strong one at 36℃. The removal of DOM by NDMP was also affected to some extent by the pH value. Moreover, increasing the sulfate concentration in the raw water could decrease the removal rates of DOC and UV-absorbing substances.     

矿物质对污水污泥微波热解过程中NOx前驱物的影响研究

以酸洗脱灰污泥、原污泥及添加矿物质的污泥作为研究对象,考察了污泥中内在矿物质和添加矿物质对污水污泥微波热解过程中形成的NOx前驱物(NH3、HCN)释放的影响。结果表明:污水污泥中的内在矿物质和添加物在污水污泥微波热解过程中,对NH3和HCN的释放均有抑制作用:添加Fe2O3对NH3的抑制平均值为45%,添加CaO对HCN的抑制平均值可达79%。     

基于QAA算法的巢湖悬浮物浓度反演研究

QAA(quasi-analytical algorithm)算法基于辐射传输原理,估算水体后向散射系数,是目前较为成熟的半分析模型方法.2009年6月对巢湖水体进行野外实测,在获得遥感反射率、吸收衰减系数、悬浮物浓度(cTSM)等数据的基础上,构建了巢湖水体cTSM的近红外双波段反演模型,并将QAA算法计算得到的后向散射概率作为输入,以期提高cTSM的反演精度.结果表明,①对巢湖水体而言,807 nm和834 nm是构建近红外双波段模型的最佳波段,807 nm处的单位散射系数为0.411 m2.g-1,834 nm处的单位散射系数为0.395 m2.g-1;②利用QAA算法计算得到的巢湖水体的后向散射概率为0.029,将该值输入反演模型后,cTSM的反演精度与输入其他经验值相比得到明显提高,反演值与实测值的均方根误差RMSE和平均相对误差绝对值MAPE分别达到12.143 mg.L-1和24.378%;③在cTSM较高的站点(近似高于30 mg.L-1),利用近红外双波段模型反演的悬浮物浓度结果更为稳定和可靠.     

堆肥过程水溶性有机物组成和结构演化研究

基于Leenheer的分组方法,用XAD-8树脂将鸡粪不同堆肥阶段样品提取出的水溶性有机物(DOM)按极性和电荷特性分为疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)、疏水中性组分(HON)、酸不溶组分(AIM)及亲水性组分(HIM),采用元素分析、核磁共振(~1H-NMR)及红外光谱(FTIR),对各组分的组成和结构特征进行了研究.结果表明,堆肥DOM中HIM和HOA组分的含量分别为32%~44%和35%~47%,而HOB、AIM及HON组分之和不到25%,经堆肥后HIM组分含量下降,而疏水性组分含量增加.元素分析显示,堆肥过程N、C、S含量呈增加趋势,经堆肥后有机质H/C比降低,腐殖化率提高;~1H-NMR分析表明:HIM组分中烷基链烃的含量最少,支链最短,分支较多,碳水化合物含量高,而HON组分的组成恰好与之相反,AIM组分结构类似胡敏酸,HOB富含含氮化合物.FTIR分析表明,HOA和HOB组分富含羧基、酯基和醇羟基官能团,而AIM和HIM除上述官能团外,还含有大量苯环官能团,HON组分富含脂肪族官能团,该组分官能团种类最多,经堆肥后,脂族官能团含量降低,苯环官能团增加.     

机动车制动磨损颗粒物及挥发性有机物的组分特征

利用制动惯性实验台测试了6套制动系统,分别采集了制动磨损颗粒物（BWPs）和制动过程中排放的挥发性有机物（VOCs）样品,提取并检测了颗粒物中39种元素、12种水溶性离子、7种碳组分和18种多环芳烃（PAHs）的含量,分析了气体样品中74种VOCs的浓度.含量较高的12种无机元素（即Sb、Mg、Cu、Zn、Ti、Ca、Si、Zr、K、Ba、Al和Fe）在PM_2.5和PM₁₀中的质量分数平均值分别为43.4%和40.3%,其中Fe的质量分数最高,在PM_2.5和PM₁₀中分别为16.6%和13.1%.元素的粒径分布与BWPs质量分布一致.12种水溶性离子在PM_2.5和PM₁₀中的质量分数平均值分别为16.5%和12.6%,其中NO₃^-、SO₄^2-和Ca²⁺的质量分数平均值较高.总碳（TC）在PM_2.5和PM₁₀中的质量分数平均值分别为21.9%和18.1%,有机碳（OC）的质量分数平均值是元素碳（EC）的5倍左右.检出率大于50%的PAHs共有6种,其中萘（Nap）含量最为丰富.74种VOCs的浓度平均值为316.04 μg ·m^-3,其中芳香烃的浓度最高.6套制动系统排放的BWPs组分和VOCs构成的差异较大,主要是由刹车片的品牌和制造使用的材料决定的.     

合流制管网溢流污染过程中溶解性有机污染物演替特征分析

合流制管网溢流（Combined Sewer Overflows,CSOs）是我国城镇地表水环境日益突出的瞬时污染源,明确其重要污染物溶解性有机质（Dissolved Organic Matter,DOM）的组分和来源对CSOs污染控制具有导向性意义.本研究以北运河上游沙河水库流域为对象,连续采集CSOs过程的样品,通过峰值法、特征参数法和平行因子法等解析CSOs中DOM的三维荧光光谱特征,发现CSOs中DOM主要有类色氨酸（S、T）、类富里酸（A）和类酪氨酸（D）,代表内源输入的类色氨酸（S、T）和类酪氨酸（D）占比超过4/5.特征参数法和平行因子法的结果均表明DOM的腐殖化程度较低,生物活性较强,主要为微生物降解生成的和沉积物自身在冲刷和水力输运作用下释放的内源污染,建议CSOs污染控制主要应从内源输入的角度进行,着重控制管道沉积物中污染物的释放.     

白洋淀多种生境沉积物有机质来源解析及其演变

沉积物有机质来源及其演变的解析对富营养化湖泊的防治及生态修复具有重要的意义.白洋淀是华北地区最大的淡水湖泊,由于受人类活动的影响,其生境逐渐破碎化且不同生境的有机质来源及演变过程尚不清楚.通过对白洋淀河道、湖面、鱼塘、荷塘4种不同生境沉积物岩芯正构烷烃含量与组成特征的分析,结合主成分分析-多元线性回归(PCA-MLR)模型,以解析其有机质的来源及演变.结果表明：由于受不同人类活动的影响,不同生境沉积物的有机质来源不同.鱼塘和荷塘沉积物有机质来源以藻类等水生低等生物为主,分别达到78.3%、72.7%;河道沉积物有机质来源则以陆生高等植物为主,占比为63.8%;开阔湖面沉积物中不同有机质来源所占比例分别为水生低等生物33.0%,水生高等植物26.2%,陆生高等植物40.8%.该结果与白洋淀地区人类活动变化与经济社会发展历程相对应.值得注意的是,尽管随着雄安新区一系列环境治理措施和环保工程的实施,白洋淀水质恶化趋势得到遏制,藻类等水生低等生物在河道和湖面的沉积物有机质来源占比开始缓慢降低,但是由于水体富营养化程度较深且藻类死亡后仍大量沉积于沉积物中,鱼塘和荷塘沉积物有机质来源中水生低等生物...     

不同分子量草源DOM与重金属的相互作用

将采集自徒骇河聊城河段沉水植被生长区的DOM分为3个分子量级别：<0.7 μm DOM、<500 kDa DOM、<100 kDa DOM,通过三维荧光结合平行因子分析（EEM-PARAFAC）和荧光滴定法探讨水体中不同分子量DOM的荧光特征及其与重金属（Cu²⁺和Pb²⁺）的络合作用.结果表明：草源DOM的有机碳主要储存在分子量<100 kDa组分中.PARAFAC分析得出4个荧光组分,分别为类色氨酸组分C2、C4,以及酪氨酸组分C1和类腐殖质组分C3.草源DOM主要以分子量<100 kDa的类色氨酸组分C2和酪氨酸组分C1为主.二维相关光谱（2D-COS）表明,与类腐殖物质相比,类蛋白物质优先与Cu²⁺与Pb²⁺发生猝灭,DOM中不同分子量组分与Cu²⁺与Pb²⁺的猝灭顺序未发生改变.在与Cu²⁺结合的过程中,不同 分子量中类腐殖质组分C3的络合常数（logK_a）大于类蛋白组分C1、C2,表明类腐殖质组分的金属结合能力强于类蛋白质组分;随着分子量级别的降低,组分C3的logK_a值逐渐增大（3.47<3.59<3.73）,表明低分子量（<100 kDa）中的类腐殖质与Cu²⁺具有更高的结合能力.不同分子量DOM中,类蛋白组分C1、C2、C4在分子量<0.7 μm DOM中的logK_a值均最高,表明高分子量（<0.7 μm）的类蛋白质更容易与Cu²⁺结合,而Pb²⁺与各组分结合出现了荧光增强或猝灭的现象.DOM-Cu²⁺与DOM-Pb²⁺结合表现出不同的结合规律,反映出金属种类与DOM结合的异质性与复杂性.     

太湖氧化亚氮(N2O)排放特征及潜在驱动因素

氧化亚氮（N₂O）是《京都议定书》规定的6种温室气体之一,其百年增温趋势是CO₂的298倍,大气N₂O浓度在持续快速增长中.浅水湖泊是大气N₂O的重要来源,为探讨富营养湖泊太湖N₂O排放的时空变化及潜在驱动因素,于2月（冬）和8月（夏）不同季节下在太湖进行野外观测,采用扩散系数-顶空瓶法观测表层水体N₂O浓度［c（N₂O）］和排放通量［F（N₂O）］,并讨论分析N₂O排放的潜在驱动因素.由于溶解性有机物（DOM）光谱是溶解性有机碳（DOC）及溶解性有机氮（DON）来源组成的有效示踪指标,其迁移转化过程亦会释放大量无机氮,改变水体氧化还原电位,因而也能影响N₂O排放.结果表明,太湖表层水体N₂O的浓度和排放通量表现出的时间变化及空间变化强烈受到季节（水温）差异和营养水平的共同影响,其表层水体c（ČN₂O）均值为（19.7±2.7） nmol·L^-1,F（N₂O）均值为（41.1±1.8）μmol·（m²·d）^-1,两者均表现为夏季高于冬季（t-test,P<0.01）;DOM和DOC等有机质的输入累积能够提高水体N₂O的产生和排放潜力,其中N₂O排放通量与水体类腐殖质组分C1显著正相关,表征陆源输入的荧光峰积分比值I_C ：I_T及芳香性指标S_275-295都表明西北入湖河口区积累了大量陆源类腐殖酸,其转化降解对N₂O的产生及排放有较大的贡献.结果显示水温、DOM组成来源和营养水平等均是影响太湖水体N₂O排放的重要因素.长期连续观测能更好地全面评估各种因素对水体N₂O产生及排放的影响并科学合理地制定减排方案.