氧气促进纳米零价铁除砷效果及其作用机制

为了探究氧气对纳米零价铁(nZVI)除砷的影响,考察了不同的氧含量(厌氧、低氧、中氧和高氧)条件下nZVI对As(Ⅲ)/As(V)的去除效果,并结合表征结果分析了氧气对nZVI除砷的影响机制。结果表明：氧气存在会显著促进nZVI对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的去除,但不同氧含量对nZVI除砷的促进程度有所不同;随着氧含量的增加,As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的去除率呈现先增大后减小然后再增大的趋势。在初始砷浓度为50 mg·L⁻¹、nZVI投加量为200 mg·L⁻¹、O₂/nZVI摩尔比等于0.5时,砷的去除率达到最大,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)体系中砷的去除率分别为96.27%和51.75%。固相表征结果表明：氧气对nZVI的氧化程度及除砷效果具有较大的影响,在低氧条件下,nZVI被少量氧化为无定型铁矿物进而提高除砷效果;在中氧条件下,nZVI被氧化为大量的溶解态Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ),溶解态铁对砷没有去除效果,从而导致砷的去除率降低;在高氧条件下,nZVI被大量氧化,溶解态Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)进一步被氧化形成新的无定型铁矿物,可增强除砷效果。以上结果可为评估不同氧含量条件下纳米零价铁除砷效果以及人为强化纳米零价铁除砷效果提供参考。     

含铁黏土矿物与电子传递体强化生物还原固定地下水中Cr(Ⅵ)的过程和机理分析

为了提高微生物还原固定Cr(Ⅵ)的速率,实现地下水Cr(Ⅵ)污染物的快速有效去除,采用添加黏土矿物与电子传递体的方法,考察了含铁黏土矿物NAu-2和电子传递体AQDS单独/共存条件下对希瓦氏菌Shewanella oneidensis MR-1还原固定地下水中不同浓度Cr(Ⅵ)(0.1~2.0 mmol·L⁻¹)的影响。结果表明：单独添加NAu-2对不同浓度Cr(Ⅵ)生物还原过程均无促进作用;单独添加AQDS对不同浓度Cr(Ⅵ)(0.2~2.0 mmol·L⁻¹)生物还原过程均产生强化作用,强化系数达到1.33~3.90;同时添加NAu-2和AQDS时,不同浓度Cr(Ⅵ)(0.2~2.0 mmol·L⁻¹)生物还原时的强化作用均得到明显提升,强化系数达到2.02~10.49。此外,对比NAu-2和AQDS共存时对MR-1还原不同浓度Cr(Ⅵ)的协同促进作用,发现在低浓度Cr(Ⅵ)(0.1~0.5 mmol·L⁻¹)体系中未产生协同作用(协同系数<1.0),中、高浓度Cr(Ⅵ)(0.8~2.0 mmol·L⁻¹)体系中产生了明显的协同作用(SF>1.0),且在Cr(Ⅵ)浓度为1.2 mmol·L⁻¹时,协同效果最为明显(协同系数为2.98),说明NAu-2和AQDS对中、高浓度Cr(Ⅵ)(0.8~2.0 mmol·L⁻¹)还原过程的协同促进作用差异较大。通过对不同Cr(Ⅵ)浓度条件下NAu-2、AQDS与MR-1共存的复杂体系中Cr(Ⅵ)迁移转化过程和机理进行研究,可为实际Cr(Ⅵ)污染场地修复提供新的修复思路及参考数据。     

典型地铁站的污染物扩散全尺寸试验研究

为全面了解地铁站内有毒有害气体的扩散发展规律,选取北京某地铁站开展了全尺寸实地扩散试验.利用三维超声波风速仪和多通道风速仪对机械通风工况下的站内流场进行监测,并对其气流组织形式进行分析;采用六氟化硫（SF₆）释放、时序采集和离线检测的方法,研究重气的传输速度和扩散范围等扩散与沉降规律,以期为地铁站内人员疏散路径规划提供数据支撑.结果表明：该地铁站在机械通风工况下,会形成一个较为规律的主流场,将其划分为相对独立的东、西两个区域,污染气体SF₆只能在释放源所处的气流顺向区域内流动,反向区域多个监测点SF₆均未检出;重气在扩散时会出现明显的沉降现象,SF₆浓度由2.5 m处的25 ppm分别升高至1.6 m处的180 ppm和0.5 m处的300ppm,且易于在楼梯、边缘等位置的地面积累从而形成局部高浓度区域,浓度可高达300 ppm以上;少量气体可以通过楼梯进入上层站厅,但浓度总体低于75 ppm,难以进一步由出入口扩散至站外地面;应急处置时,需要尽快将乘客向上层或气流反向区域疏散.     

纳米零价铁颗粒去除As(III)和As(V)的动力学过程及性能研究

本研究系统分析了不同初始砷浓度和不同nZVI投加量等条件下,nZVI去除As（III）和As（V）的动力学过程和除砷性能.结果表明,nZVI可快速有效地去除As（III）和As（V）,除砷过程均符合准二级动力学模型,且As（III）的去除速率明显快于As（V）.在砷浓度为5 mg·L^-1时,As（III）去除速率常数达最大值0.30 g·mg^-1·min^-1,为As（V）去除速率（0.034 g·mg^-1·min^-1）的8.8倍.Weber-Morris粒子内扩散模型拟合结果表明,nZVI除砷速率是由外扩散和颗粒内扩散共同控制的.分析反应平衡时砷浓度测定结果,发现不同砷浓度条件下nZVI对As（III）的去除量为As（V）的1.5~2.6倍,nZVI对砷的去除量随初始砷浓度增加而降低,随nZVI投加量增加而增加.砷浓度为50.0 mg·L^-1时,As（III）和As（V）去除量达到最高,分别为152.14 mg·g^-1和62.02 mg·g^-1,均高于传统（羟基）氧化铁对As（III）和As（V）的去除量.因此,nZVI可高效去除水中As（III）和As（V）,且用于修复以As（III）污染为主的地下水更具有优势.     

岛屿环境下水泥屋顶和水泥路面雨水径流水质特性及其用作饮用水的可行性

以岛屿典型集水面(水泥路面和水泥屋顶)的雨水径流为研究对象,系统分析了雨季和旱季雨水径流的水质历时变化特征,并对岛屿收集雨水用作饮用水的可行性进行了分析。结果表明：雨季由于降雨强度大且降雨集中,水质明显好于旱季;屋顶受环境及人为因素干扰小,水质好于路面。建议收集雨水顺序为雨季屋顶>旱季屋顶>雨季路面,旱季路面水质较差,不建议收集。岛屿不同环境下收集的雨水水质分析结果表明,超出生活饮用水卫生标准的指标主要有色度、浊度、少量金属(铝和铅)、氨氮、有机物和微生物等,且超标指标在降雨初期随降雨时间的增加而迅速降低,之后逐渐趋于稳定。因此,对初期雨水进行弃流可极大改善收集雨水水质。雨水径流饮用水化可行性分析结果表明,根据降雨情况和集水面性质,采取合理的弃流方案并结合过滤和消毒等净化工艺,可实现雨水饮用水化。研究结果可为降雨量丰富的岛屿及东南亚和南亚的“一带一路”沿线国家利用雨水解决饮用水问题提供借鉴。