人工冻结法的环境污染防治

人工冻结法于1955年引入我国凿井领域,近60年的工程应用,不仅使该技术不断成熟,其与环境的冲突日渐尖锐。如何处理好人工冻结法与环境的关系,有效预防环境污染事故的发生,制定合理有效地应急预案成为制约该技术应用范围继续扩大的一个瓶颈。针对人工冻结法在生产过程中存在的各类环境污染隐患,进行了分析和研究,并针对不同隐患提出相应的解决方案,为今后人工冻结法环境问题的处理提供了有价值的参考。     

多功能矿井风流调控设施的研究与应用

为了解决因行人、运输较频繁或易受爆破冲击波影响等而导致传统风流调控设施使用受制约的难题,通过分别对单、多机阻隔、增阻、引射型矿用空气幕模型进行理论推导与分析,提出应用多功能的空气幕来替代传统风流调控设施。针对某矿山通风系统存在的风流短路、有效风量率低、冬季井筒结冰等问题,拟采用多功能空气幕来建立柔性风门、风窗,并应用矿井通风系统优化软件中风机选型功能,将初步选定的空气幕经数字化处理后,优选出使用效果最佳空气幕型号、布置方式、安装位置,从而有效、可靠的对井下风流进行调控。应用结果表明:井筒结冰与风流短路等现象得到了有效、稳定的控制,通风效果得到了明显的提高,为可持续化安全生产提供了保障。     

UPLC-MS/MS测定地表水中总微囊藻毒素的快速前处理方法探究

为方便地表水中总微囊藻毒素(TMCs)的预警监测,探究提取MC-LR、MC-RR、MC-YR的不同快速前处理方法,建立同时测定3种TMCs的煮沸-过滤-UPLC-MS/MS法.该方法在0.006μg/L～50.0μg/L范围内线性良好,方法检出限为0.006μg/L～0.010μg/L,实际水样3个质量浓度水平的加标回...     

石门揭煤过程中煤与瓦斯延时突出及防治技术研究

在综述煤与瓦斯延时突出机理及其影响因素的基础上,详细地分析石门揭煤过程中煤与瓦斯延时突出时各种因素在延时突出中的作用,并从空间和时间的角度,对石门揭煤过程中巷道煤与瓦斯延时突出整个过程进行详细描述。根据掘进工作面附近暴露煤体的"三区"分布规律及其与延时突出的关系;提出先采用钻孔抽放石门突出煤层瓦斯等措施分阶段释放煤与瓦斯突出动力源;再用注液冻结技术增强揭开煤体的强度、增加集中应力区和卸压区的长度来防止被揭开煤体发生流变而导致延时突出的防突技术;以及在揭煤后采取迅速支护防止空顶和冒落等防治措施。研究成果为开发技术可行、经济合理的快速安全揭煤技术提供理论基础。     

耐冷腐殖酸吸附态PAHs降解菌筛选及其降解特性

为了寻找自然环境中高效PAHs降解菌,并应用于北方寒冷地区PAHs污染土壤修复,从沈抚灌渠冻融土壤中筛选出一株以腐殖酸(HA)吸附态PAHs为碳源和能源且生长良好的耐冷菌株,结合其生理生化特征和16S rDNA序列比对,鉴定此菌株为假单胞菌(Pseudomonas sp.SDR4),并研究了其对冻融土壤中HA吸附态PAHs的降解性能.结果表明:Pseudomonas sp.SDR4对冻融土壤中Phe、Pyr和Ba P均具有一定的降解能力,42 d降解率分别为73.88%、64.88%和49.39%.加入HA能够提高其对Phe、Pyr和Ba P的降解率,42 d降解率分别提高15.9%、13.8%和8.6%;在降解初期加入HA可显著提高Phe、Pyr和Ba P的降解速率,第1周,降解速率分别提高37.8%、28.4%和39.1%,但在后期促进效果减弱.若要在寒冷地区选择Pseudomonas sp.SDR4作为固定化菌株,可添加HA提高其修复效果.本研究为北方寒冷地区PAHs污染土壤修复提供了新的固定化菌种.     

采用厌氧发酵和冷冻微波联合处理剩余污泥并回收氮磷

为了实现从剩余污泥中高品位回收鸟粪石（MAP,MgNH₄PO₄·6H₂O）,本研究考察了厌氧发酵、冷冻+微波两种污泥预处理方式促进污泥中氮、磷的释放及回收效果.试验结果表明：污泥厌氧发酵在温度30℃、pH=12、发酵时间4 d时,PO₄^3--P和HN₄⁺-N的最大释放量分别为224.50 mg·L^-1（即7.24 mmol·L^-1）和278.17 mg·L^-1（即19.87 mmol·L^-1）,PO₄^3--P物质的量浓度远小于HN₄⁺-N物质的量浓度.冷冻+微波联合预处理在冷冻温度-20℃、冷冻时间48 h、微波初始pH=3、微波时间9 min时,PO₄^3--P和HN₄⁺-N的最大释放量分别为1011.84 mg·L^-1（即32.64 mmol·L^-1）和220.82 mg·L^-1（即15.77 mmol·L^-1）,PO₄^3--P物质的量浓度高于HN₄⁺-N物质的量浓度.根据污泥上清液中的氮、磷含量,将厌氧发酵与冷冻+微波两种污泥预处理后的上清液按体积比1：9进行混合,使Mg：N：P物质的量比为1.6：1.4：1时,PO₄^3--P的最高回收率为99.11%,HN₄⁺-N的最高回收率为73.46%.X射线衍射（XRD）结果显示,回收的沉淀物主要为鸟粪石晶体.将两种污泥预处理后的上清液进行混合,有效地解决了污泥上清液中由于氮、磷比例失衡所导致的回收率下降的问题,从而实现以鸟粪石的形式高效回收剩余污泥中的氮、磷.     

季节性冻融期沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放动态

三江平原季节性冻-融时间长达7～8个月,对沼泽湿地温室气体排放有重要影响.采用静态箱/气相色谱法研究了三江平原冻、融期沼泽湿地温室气体排放特征,表明三江平原不同类型沼泽湿地冬季都有明显的CH₄和CO₂排放,且冬季沼泽湿地CH₄排放量在全年CH₄排放中占有重要份额.融冻期沼泽湿地出现明显的CH₄和CO₂排放峰值,季节性积水沼泽化草甸CH₄和CO₂排放量大于常年积水沼泽湿地,而冬季常年积水沼泽湿地CH₄排放通量大于季节性积水沼泽化草甸.融冻期CO₂排放通量与土壤温度(5cm)呈指数相关关系(R²=0.912,p<0.001),沼泽湿地CO₂排放通量与CH₄通量间也呈显著正相关关系(R²=0.751,p<0.001).冬季三江平原沼泽湿地是N₂O的汇,融冻期随着土壤温度升高逐渐成为N₂O的源,且在5月份沼泽湿地表层土壤(0～20cm)融冻期间N₂O排放通量明显增大.三江平原土壤冻、融期间沼泽湿地温室气体的排放特征,反映了冬季微生物活性的存在及融冻作用对土壤碳矿化和氮硝化、反硝化作用有重要影响.     

冻融处理对不同阴极构型MFC产电及有机物降解的影响

为了研究不同阴极构型的微生物燃料电池(MFC)处理剩余污泥时的产电以及有机物降解情况,构建了铁氰化钾双室MFC以及生物阴极双室MFC两套系统,分析了两套系统处理剩余污泥时电压、功率密度以及有机物变化及降解情况.结果表明,处理冻融污泥时,铁氰化钾双室MFC8h达到稳定电压0.726V,运行6d时SCOD达到峰值3771.4mg/L,此时最大功率密度最高为10.3W/m3,周期结束(20d)TCOD去除率为70.3%;生物阴极双室MFC运行3d达到稳定电压0.76V并持续22d后下降,15~20d时SCOD达到峰值4538.0mg/L,并获得最高的最大功率密度13.7W/m3,周期结束(30d)去除80.6%的TCOD.相对于铁氰化钾双室MFC,生物阴极双室MFC能够更为彻底的促进污泥有机物溶出并利用其产电,对溶解性碳水化合物利用以及有机物的降解得更为彻底,同时更利于MFC系统的长期稳定运行.     

反复冻融与高温老化对砷污染土壤固化稳定化效果的影响

通过无侧限抗压强度、渗透系数、浸出浓度以及形态分布测试,分别考察了不同条件下反复冻融和高温老化作用对砷污染土壤固化或稳定化效果的影响,同时利用扫描电镜分析了稳定化土壤的微观形貌变化.结果表明,反复冻融和高温老化处理均会不同程度地削弱固化土壤的抗压强度,并提高其渗透系数.两种处理会增加稳定化土壤中砷的不稳定形态,从而增大其浸出浓度,如反复冻融处理300次后,稳定化土壤中砷的不稳定形态增加了19.81%,浸出浓度由115.5μg·L~(-1)增加至151.5μg·L~(-1),80℃高温老化10 h后,砷的不稳定形态增加了25.1%,浸出浓度增加至164.5μg·L~(-1).反复冻融次数的增加、老化温度的升高以及老化时间的延长,均会分别增大对固化/稳定化效果的影响.稳定化土壤经反复冻融和高温老化处理后,会发生不同程度的碎裂,呈现结构松散状.     

广州大气降水中稳定同位素对2008年初华南地区冰雪灾害期间水汽来源的反映

以5～30 min的时间间隔,收集、分析了2007年4月～2008年6月期间广州市各单次大气降水样品中稳定同位素数据.选取2008年初中国南方冰雪灾害期间(2008年1月10日～2月2日)五场大气降水,分析了极端天气条件下降水中稳定同位素的变化特征及其影响因素.研究发现,在2008年初冰雪灾害期间,广州市大气降水中的δD、δ18O及d-excess发生了明显的下降;d-excess及大气降水线分析指示在此次冰灾过程中水汽来源发生了异常;气团轨迹追踪显示冰灾最盛期降水水汽为内陆和海洋的混合水汽,且远距离的海洋水汽输送占主导.冰雪灾害历次单次降水过程中稳定同位素呈现3种不同的变化形态,即上升型、V型和W型,这些变化可能与水汽来源及降水形成条件导致的再蒸发、再凝结作用及降雨类型有关.