Influence of particle size on the aggregation behavior of nanoparticles: Role of structural hydration layer

More and more attention has been paid to the aggregation behavior of nanoparticles, but little research has been done on the effect of particle size. Therefore, this study systematically evaluated the aggregation behavior of nano-silica particles with diameter 130–480 nm at different initial particle concentration, pH, ionic strength, and ionic valence of electrolytes. The modified Smoluchowski theory failed to describe the aggregation kinetics for nano-silica particles with diameters less than 190 nm. Besides, ionic strength, cation species and pH all affected fast aggregation rate coefficients of 130 nm nanoparticles. Through incorporating structural hydration force into the modified Smoluchowski theory, it is found that the reason for all the anomalous aggregation behavior was the different structural hydration layer thickness of nanoparticles with various sizes. The thickness decreased with increasing of particle size, and remained basically unchanged for particles larger than 190 nm. Only when the distance at primary minimum was twice the thickness of structural hydration layer, the structural hydration force dominated, leading to the higher stability of nanoparticles. This study clearly clarified the unique aggregation mechanism of nanoparticles with smaller size, which provided reference for predicting transport and fate of nanoparticles and could help facilitate the evaluation of their environment risks.     

微纳米气浮技术用于炼化污水的深度处理

采用作者自行设计制作的混凝-微纳米气浮装置对炼化企业污水处理厂二沉池出水进行深度处理,考察了混凝剂投加量、工作压力、回流比和水力停留时间对气浮效果的影响,结果表明,最佳工艺参数为:混凝剂FeCl3 30 mg/L,工作压力0.2 MPa,回流比为20%,水力停留时间6 min。在此实验条件下,COD去除率为39.13%,SS去除率为51.85%,气浮出水COD<60 mg/L,达到了《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级B标准。     

微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水

为了提高工业聚集型村镇复合废水处理效率,对微波-均相Fenton技术进行了研究。基于Box-Behnken响应曲面法,重点考察了初始pH值、H2O2/Fe2+摩尔比、H2O2投加量、微波功率及微波辐射时间的单独及交互作用;建立以COD去除率为响应值的二次响应曲面模型并采用方差分析进行验证。结果表明,影响因子显著性排序为：初始pH值 > H2O2投加量 > 微波辐射功率 > H2O2/Fe2+摩尔比 > 微波辐射时间;其中初始pH和H2O2投加量之间交互作用显著;所建数学模型回归性较好,最优组合条件为：初始pH值3.43,H2O2投加量19.2 mmol·L-1,H2O2/Fe2+摩尔比39.42,微波辐射功率597.55 W,微波辐射时间5.12 min,该条件下COD实际去除率为95.3%,与模型预测结果相比偏差为4.7%。采用微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水,出水COD值完全满足《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级排放标准COD≤100 mg·L-1。     

城市产业部门CO2排放三层次核算研究

城市是人类生产和生活的中心,超过75%的温室气体从城市产生,其中又以城市产业部门能源消费和工业过程非能源产生的CO2为主。本文基于投入产出模型,评价城市产业部门3个不同层次的CO2排放。以重庆为案例,核算其2002-2008年产业部门三个层次的CO2排放,包括能源消费直接排放、购买电力间接排放和全生命周期排放,并进行多层次对比。结果显示传统能源消耗和购买电力为对象的核算方法低估了产业部门CO2排放水平。2002-2008年,重庆各产业部门排放量逐年增加,碳排放强度整体呈现下降趋势。煤炭开采和洗选业、非金属矿采选业、非金属矿物制品业、电力、热力的生产和供应业,化学工业、金属冶炼及压延加工业、交通运输、仓储及邮电通讯业部门共7大行业是重庆碳排放的重点行业。部门交通设备制造业是重庆的优势产业,排放总量大,但是排放强度却相对较小,因此应大力发展该产业以促进重庆市低碳经济的发展。     

清洁发展机制与中国碳排放交易市场的构建

清洁发展机制是《京都议定书》创设的实现全球碳减排目标的三大灵活机制之一,为我国的可持续发展作出了重大贡献,但其在我国运行中存在的问题也对我国参与国际碳市场和构建国内碳市场带来了风险与障碍.针对于此,本文对中国清洁发展机制项目的类型、数量、注册、签发等情况进行对比,发现我国虽然项目众多,但发展极不平衡.在此基础上,分析了中国清洁发展机制存在的主要问题,包括法律保障机制缺失,项目减排潜力发挥不充分,缺乏对转让技术的科学评估等.然后,通过介绍国际碳排放交易市场发展的不确定性和在2012年“后京都时期”的发展趋势,揭示了中国在这一过程中所承担的项目投资减少、成本增加等市场风险以及“碳泄漏”等环境风险.针对上述问题和风险,本文提出以现有清洁发展机制经验为基础构建中国国内碳排放交易市场的基本思路,即建立以排放交易法律体系为基础,以自愿碳交易市场构建为起点,以完善的监督管理体系为保障的中国碳排放交易机制.     

宁东能源化工基地大气PM2.5中硝基多环芳烃污染特征及呼吸暴露风险

利用大气主动采样技术对宁东能源化工基地大气PM_(2.5)中硝基多环芳烃(NPAHs)的污染特征、一次排放和二次形成源贡献及呼吸暴露风险进行了观测研究.结果表明,宁东能源化工基地大气PM_(2.5)中Σ _(12)NPAHs质量浓度在2. 06～37. 14ng·m~(-3)之间,其中基于能源产业的宝丰采样点冬、夏季采样期Σ _(12)NPAHs的平均质量浓度分别为(25. 57±5. 76) ng·m~(-3)和(6. 22±1. 74) ng·m~(-3).以化工、电力产业为主的英力特采样点冬、夏季Σ _(12)NPAHs平均质量浓度分别为(7. 13±1. 44)ng·m~(-3)和(2. 58±0. 39) ng·m~(-3),两采样点均表现出冬季高于夏季的季节特征,推测为冬季取暖造成较高的NPAHs一次排放所致.宝丰采样点Σ _(12)NPAHs浓度水平明显高于英力特,可能与宝丰的煤炭开采及焦炭生产的能源产业较化工产业造成更高的NPAHs一次排放相关,因而造成了Σ _(12)NPAHs浓度水平的空间差异.两个采样点PM_(2.5)中Σ _(12)NPAHs浓度的夜昼比表明,夏季Σ _(12)NPAHs浓度日间明显高于夜间而冬季则相反,表明夏季日间较夜间存在更活跃的大气光化学反应,较夜间贡献更多二次形成的NPAHs. NPAHs族谱特征的时空差异表现为:宝丰和英力特采样点冬夏季均以一次排放标识物2N-FLO和6N-CHR为主要占比,其中宝丰采样点冬季2N-FLO和6N-CHR总占比为46%,夏季为73%,英力特采样点冬季总占为59%,夏季为55%.但英力特采样点夏季二次形成的标识物3N-PHE浓度占比较宝丰更高,表明基于化工产业的英力特较宝丰存在更高的前体物排放,由此贡献更多二次形成的NPAHs.本研究还借助Σ _(12)NPAHs/Σ _(16)PAHs比值对NPAHs可能的来源贡献进行了分析研究,结果表明宁东能源化工基地夏季较高的温度促进了PAHs的降解以及NPAHs的二次形成,较冬季贡献更多二次形成源的NPAHs.基于BaP等效毒性因子评价法估算了PM_(2.5)中Σ _5NPAHs的呼吸暴露肺癌风险,结果表明,宝丰采样点PM_(2.5)中Σ _5NPAHs的肺癌风险值冬季为(3. 06×10~(-5)±1. 36×10~(-5)),夏季为(1. 79×10~(-5)±0. 80×10~(-5)),英力特采样点冬季为(2. 85×10~(-5)±1. 20×10~(-5)),夏季为(1. 86×10~(-5)±0. 83×10~(-5)).宝丰和英力特肺癌风险值均高于Cal/EPA规定的1. 00×10~(-5)的限值,表明宁东能源化工基地人群存在一定程度的大气PM_(2.5)中NPAHs呼吸暴露肺癌风险.     

川渝地区甲醛柱浓度时空变化及其影响因子的相关性分析

基于Aura-OMI HCHO数据,研究川渝地区2009—2017年甲醛柱浓度变化及影响因素.结果表明:9年间川渝地区甲醛浓度变化总体较为平稳,与全国其他地区相比,浓度均值较低.年变化中,四川省甲醛浓度整体高于重庆市,川渝两地的年均最高值分别出现在2011年和2012年,且2015年重庆出现最大下降速率.整个研究区在最高值变化中,1月、2月及11月出现极高值.9年间甲醛浓度整体先上升后下降,浓度等级二级一级三级其他级别,绝对高值集中分布在康定和雅安交界一带,季节变化呈现春季秋季夏季冬季的规律,与全国其他地区夏季最高有所不同.稳定性方面,研究区中部偏西波动较大,东西两部较为稳定,康定和雅安交界处为高波动区,川西西部、川东平行岭谷和重庆为低波动区,其他地区为中等波动区.地形、气候和风向等自然因素的综合作用对甲醛浓度值的大小及空间分布贡献极大,自然地理条件尤其与极端高值高且集中的特点关系密切.社会经济因素中,生产总值增长速度和能源消费总量增长率与四川省和重庆市两地的甲醛浓度变化正相关关系较强,木材加工及草制品业与之负相关关系较强,而纺织业、化学原料和化学品制造业、石油和核燃料加工业只与四川省甲醛浓度有较强的负相关性,重庆相对较弱.     

基于实测的超低排放燃煤电厂砷、硒、铅迁移与排放特性

选择煤粉炉（PC）和循环流化床（CFB）超低排放燃煤电厂开展实测研究,同步采集烟气净化装置（APCDs）前后烟气样品进行分析;并同时采集分析入炉煤、飞灰、底渣、省煤器（LTE）灰、脱硫浆液和湿式电除尘器（WESP）废水等样品,以揭示砷（As）、硒（Se）和铅（Pb）迁移与排放特性。结果表明：两家电厂APCDs对烟气中As、Se和Pb的总协同脱除率达到96%,净烟气中污染物浓度低,分别为0.13~0.49、1.05~2.15和0.86~3.19 μg/m³;不同APCDs的协同脱除率存在较大差异,其中布袋除尘器（FF）最高（99.56%~99.74%）,静电除尘器（ESP）次之（85.61%~98.44%）,湿法烟气脱硫（WFGD）的脱除率波动较大,WESP脱除率为11.61%~55.08%。燃煤中As、Se和Pb大部分迁移到飞灰中,占比为74.38%~95.24%;CFB底渣占比为3.51%~24.08%;LTE灰占比为5.85%~12.11%;脱硫浆液中均低于6%;WESP废水和出口烟气中占比最低,分别为0.68%和0.62%。相对于煤粉炉,循环流化床电厂底渣中As和Pb富集性更高;而对于Se,则燃烧方式无明显影响,但其在净烟气中占比高于As和Pb。

     

基于DPSIR模型的生态港口指标体系研究

生态港口指标体系的建立是生态港口从理论研究阶段进入可操作的实际应用阶段的重要步骤,建立生态港口指标体系的实质就是确定生态港口的具体建设内容和考核标准体系.在生态港口内涵的分析基础上,提出了建立生态港口指标体系的基本框架、原则和方法,并根据"驱动力-压力-状态-影响-响应"模型框架,以天津生态港口建设为背景,建立了天津生态港口建设与评价指标体系.     

无排泥条件下HRT对膜生物反应器硝化性能的影响及其生物群落结构分析

以无机氨氮废水(NH+4 N,500mg·L-1)为处理对象,在不排泥条件下逐渐缩短膜生物反应器的水力停留时间(HRT,30h～5h),连续运行260d.在反应器内的氨氮容积负荷和污泥负荷分别为1 2kg·(d·L)-1和2 13kg·kg-1·d-1时,氨氮去除率达98 2%以上.当HRT减少至7h时开始出现NH+4 N和NO-2 N的积累.尽管反应器内MLSS随着运行时间的延长在逐步上升,氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)的数量分别从HRT10h和15h起开始下降.16SrDNA聚合酶链式反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR DGGE)的分析发现反应器内生物多样性随着运行时间的延长而增加,测序结果表明进行氨氧化作用的主要是亚硝化单胞菌属(Nitrosomonassp.),进行亚硝酸氧化的主要是硝化螺菌属(Nitrospirasp.).尽管反应器只进行无机氨氮配水,仍存在大量的异养菌,估计其生长是以胞外分泌产物和细胞裂解产物为基质.