环境科学研究

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2016, 29(7).

摘要(135) PDF(33)

摘要:

北京市1990—2030年加油站汽油VOCs排放清单

黄玉虎, 常耀卿, 任碧琪, 刘明宇, 肖宇, 潘涛

2016, 29(7): 945-951.

摘要(2605) PDF(1809)

摘要:
加油站汽油销售量随机动车保有量同步快速增长,并已成为北京市VOCs主要来源之一. 为准确估算加油站VOCs排放,在比较国内外加油站VOCs排放因子的基础上,结合北京市加油站油气治理过程,估算北京市1990—2014年加油站VOCs排放清单,并预测2015—2030年排放清单. 结果表明:①中国、US EPA(美国国家环境保护局)和EEA(欧洲环境署)的加油站VOCs未控制排放因子分别是CARB(美国加州空气资源委员会)排放因子的1.78、1.38和0.85倍；②根据CARB排放因子和北京本地油气治理措施计算得到北京市2003年、2008年和2030年VOCs加权排放因子,分别为2 103、263和80 mg/L,2008年和2030年控制效率分别为2003年的88%和96%；③2003年加油站VOCs排放量达到峰值(5 134 t/a),在北京市实施DB 11/208—2003《加油站油气排放控制和限值》后,2008年VOCs排放量减至1 195 t/a,城六区排放量约占全市的60%；④《北京市2013—2017年清洁空气行动计划》实施后,预测2017年、2022年和2030年的VOCs排放量分别为1 252、976和531 t/a,2030年汽油消费量是1990年的8.8倍,但VOCs排放量仅为1990年的34%. 研究显示,北京市加油站油气回收工作为加油站VOCs减排做出了巨大贡献.

东南亚生物质燃烧对我国春季PM_2.5质量浓度影响的数值模拟

张玉洽, 杨迎春, 李杰, 王媛林, 王自发

2016, 29(7): 952-962.

摘要(2497) PDF(1152)

摘要:
为研究东南亚生物质燃烧对我国的影响,利用NAQPMS(嵌套网格空气质量预报模式系统)模拟分析了2013年3月我国及东南亚污染物质量浓度分布,以及东南亚国家生物质燃烧对我国ρ(PM_2.5)的贡献. 结果表明:NAQPMS模式可较好地再现ρ(PM_2.5)的时空演变规律. 在我国西南部分地区,东南亚生物质燃烧贡献与当地人为源相当,并且在ρ(PM_2.5)较高时尤为明显. 东南亚生物质燃烧对我国的影响主要有两个路径:第一个路径是缅甸向云南等地的输送,对云南ρ(PM_2.5)的月均贡献达到20 μg/m³(贡献率为30%),是云南本地生物质燃烧贡献的2倍左右,日均贡献甚至可达到34 μg/m³(贡献率为43%),高于我国人为源贡献(28 μg/m³)和贡献率(36%)；第二个路径是老挝和越南向云南与广西交界的输送, 对南宁ρ(PM_2.5)的月均贡献为10 μg/m³,日均贡献高值区间为20～40 μg/m³. 我国人为源对东南亚的影响较小,对ρ(PM_2.5)月均贡献率在10%以内,主要集中在越南和东南亚南部沿海城市. 东南亚人为源对我国的影响也较小,ρ(PM_2.5)月均贡献在2 μg/m³以下. 研究显示,东南亚生物质燃烧对我国特别是西南地区产生的影响不可忽视.

水稻成熟衰老期叶际及根际氮氧化物排放的光控机制

徐胜光, 林丽, 余磊, 陈泽斌, 刘佳妮, 王定康, 耿开友

2016, 29(7): 963-971.

摘要(1548) PDF(1171)

摘要:
为研究水稻成熟衰老期叶际及根际NOGs(nitrogen oxides gases, 氮氧化物)排放的光控机制,在同步测定条件下,采用密闭箱法,研究了不同光质(黄、绿、白、红、蓝光)、光强〔0.00、(50.00±2.35)(75.00±2.32)(100.00±3.89) μmol/(m²·s)〕对水稻成熟衰老期叶际及根际NOGs排放的影响. 结果表明:在相同氮源〔NH₄NO₃-N,ρ(N)为90 mg/L〕下,日间光强为(75.00±2.32) μmol/(m²·s)时,水稻成熟衰老期叶际N₂O和NO的平均排放速率分别为18.09、0.39 μg/(pot·h),二者排放量分别占各自总排放量的28.88%、30.78%；在(100.00±3.89)μmol/(m²·s)光强条件下,叶际N₂O和NO的平均排放速率则分别为23.27、0.50 μg/(pot·h),二者排放量分别占各自总排放量的36.74%、27.92%. 在0.00～(100.00±3.89)μmol/(m²·s)日间光强下,水稻叶际及根际N₂O和NO排放随随光强增加而增强,但不同光照条件下水稻叶际及根际均无明显的NO₂净排放作用. 在光强一致〔(20.00±0.48)μmol/(m²·s)〕条件下,同期黄、绿、白、红、蓝光处理的水稻叶际N₂O平均排放速率分别为24.90、15.46、13.85、16.40和19.77 μg/(pot·h),红、蓝光在抑制水稻叶际N₂O及根际NO排放的同时,也促进了水稻根际N₂O的排放. 研究显示,水稻成熟衰老期叶际及根际NOGs排放均以N₂O为主,叶际N₂O的排放可以反映根际N₂O的排放情况. 光照越强,NOGs排放就越明显. 适度控制日间光强并增加红、蓝光比例,可抑制N₂O和NO排放.

成都市PM₁₀对大气辐射环境的影响

谢志辉, 刘春琼, 史凯

2016, 29(7): 972-977.

摘要(1639) PDF(1278)

摘要:
为研究城市PM₁₀对大气辐射环境的影响,利用2013年6月1日—2014年5月31日成都市ρ(PM₁₀)和空气吸收剂量率的逐日监测数据,采用DCCA(去趋势互相关分析)法对二者的相关性进行分析. 结果表明:在1 a的时间尺度上,成都市ρ(PM₁₀)与空气吸收剂量率之间存在显著的正相关性(标度指数为0.928),并且这种正相关性具有长期、持续的特征,但相关性的强度却随时间以幂函数形式缓慢衰减. 冬夏两季ρ(PM₁₀)与空气吸收剂量率的相关性存在显著差异. 在冬季重度灰霾期间,二者DCCA标度指数为0.968,说明高ρ(PM₁₀)已对城市大气辐射环境产生了影响；而夏季二者的DCCA曲线分为两段,标度指数分别为0.579、1.519,折点位置对应的特征时间尺度约为2个月,推测这与当地夏季降雨的时间分布模式有关. 研究表明,在当前灰霾日益频发的背景下,需要重视城市重度灰霾对城市大气辐射环境造成的影响.

胜坨油田原油温室气体排放特征及其影响因素

杨爽, 陈国俊, 杨巍, 房嬛, 仲佳爱, 吕成福, 薛莲花

2016, 29(7): 978-984.

摘要(1594) PDF(1252)

摘要:
为研究油田开发过程中原油在大气条件下的碳排放特征,完善油气系统潜在温室气体排放清单,以胜利油田典型区块——胜坨油田原油为研究对象,通过改进的静态室-气相色谱及质谱法对原油在大气条件下的自然脱气(排放)过程进行模拟试验研究. 结果表明:CH₄和CO₂是胜坨油田原油溶解气中的两种主要温室气体；将模拟时间(48 h)均分为4个时段,CH₄、CO₂的主要排放阶段为0~12 h,并且其排放量远高于>12~24、>24~36和>36~48 h,其中,不同温度下CH₄、CO₂的最大排放率均出现在0~2 h. 原油在空气中暴露时间的长短及所处大气温度的高低直接影响温室气体的累积排放,CH₄、CO₂的累积排放量均随模拟试验的进行而递增；原油所处环境温度越高,累积排放量越大,3 ℃时CH₄、CO₂的累积排放量分别为12.498、15.071 g/m³,13 ℃时为20.626、21.004 g/m³,27 ℃时为31.353、26.954 g/m³. CH₄、CO₂在不同温度下的相对排放量存在差异,表现为低温(3、13 ℃)条件下CH₄排放量低于CO₂,相对高温(27 ℃)条件下表现相反. 研究显示,原油所处大气环境的温度及暴露时间是影响原油温室气体排放的重要因素.

小兴凯湖浮游植物功能群特征及其影响因子

安睿, 王凤友, 于洪贤, 马成学

2016, 29(7): 985-994.

摘要(2138) PDF(1385)

摘要:
为分析北方寒冷地区浑浊型富营养化湖泊湿地浮游植物功能群时空变化特征及其影响因子,分别于2014年春季(5月)、夏季(7月)和秋季(9月)对小兴凯湖12个采样点进行了浮游植物采样,系统分析了浮游植物功能群的组成特征. 结果表明:小兴凯湖浮游植物共划分为21个功能群,其中重要功能群为H1、MP、D、C、Y、X2、J和W1,春季以功能群X2和D占优势,分别占49.02%和24.32%；夏季以功能群X2、C和H1占优势,分别占28.86%、16.11%和14.16%；秋季以功能群X2和C占优势,分别占46.97%和27.66%. 浮游植物功能群随季节变化表现为X2+D→X2+C+H1→X2+C的特点,反映至水体环境,春季为低温、高营养、中度浑浊水体,夏季为高温、富营养、高度浑浊、低光照水体,秋季为低温、富营养、高度浑浊、低光照水体. Pearson线性相关性分析表明,重要功能群功能群H1同ρ(TP)极显著正相关；功能群D同透明度、ρ(BOD₅)极显著正相关,同ρ(COD_Cr)显著正相关,同浊度和ρ(TIC)显著负相关；功能群X2同透明度极显著正相关,同ρ(TP)显著正相关,同浊度极显著负相关. RDA多元统计分析表明,ρ(TP)、浊度、透明度是小兴凯湖浮游植物功能群的主要影响因子,ρ(TC)、ρ(TOC)同大多数小兴凯湖浮游植物功能群正相关,但不是主要影响因子,ρ(TIC)与小兴凯湖浮游植物功能群无相关性. 小兴凯湖虽然整体营养盐水平很高,但较高的浊度抑制了浮游植物的生长.

丹江口水库水体氮的时空分布及入库通量

王书航, 王雯雯, 姜霞, 赵丽, 张博, 吴德文, 常乐

2016, 29(7): 995-1005.

摘要(2023) PDF(1301)

摘要:
为解析丹江口水库水体氮的时空分布特征及主要污染来源,以丹江口库区及主要入库河流为研究对象,分析了水体氮的空间分布、季节及年际变化；利用回归分析,解析了氮污染驱动因素；并估算了入库河流氮通量及对库区氮污染负荷的贡献率. 结果表明:研究区水体ρ(TN)、ρ(NH₄⁺-N)分别在0.07~16.73和0.01~10.65 mg/L之间,年均值分别为2.34和0.71 mg/L,空间分布呈入库河流高于库区的趋势；季节特征表现为春季、冬季>秋季>夏季. 2005—2014年库区水体ρ(TN)整体呈先升后降的趋势,其中取水口陶岔断面ρ(TN)上升较快,2012年较2007年增加了1.5倍,2013年开始ρ(TN)有所下降,但仍然维持在较高水平. 近10年来库区水体ρ(NH₄⁺-N)始终维持在较低水平. 神定河、犟河、泗河、剑河等环库支流河口氮污染最严重,城镇化是造成流域水体氮污染的主要驱动力. 汉江TN入库量贡献最大,占63.0%,其中境外来水TN入库量占总量的59.2%,为达到丹江口水库生态环境保护要求的Ⅲ类水质(GB 3838—2002《地表水环境质量标准》)目标,汉江TN需削减量为16 715.0 t/a. 境内河流中,环库河流的TN入库量最大,其中泗河、老灌河、神定河、金钱河、犟河和天河等TN入库量较大,TN需削减量分别为 2 286.7、2 197.7、1 493.6、1 106.9、979.1和728.9 t/a.

山美水库沉积物重金属污染状况及风险评价

张文慧, 许秋瑾, 胡小贞, 耿荣妹, 邱祖凯, 姚程

2016, 29(7): 1006-1013.

摘要(1676) PDF(1388)

摘要:
为了解泉州市山美水库沉积物重金属空间分布及污染水平,采用电离子耦合法(ICP-MS)测定了库区20个采样点不同分层的67个沉积物样品的w(As)、w(Zn)、w(Cd)、w(Pb)、w(Cu)、w(Cr),并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法进行了库区重金属污染程度及生态风险的评价. 结果表明,Cd是山美水库最主要的重金属污染物,不同分区分层w(Cd)平均值为0.24~0.49 mg/kg,受人为活动影响较大.不同分区w(Cd)存在差异,污染层的Ⅰ区、Ⅱ区显著高于Ⅲ区(P<0.05). Pb和Cu虽有累积但污染情况较轻. 重金属污染来源主要为入库河流承接的沿程生活、工业及农业污染物,部分来源为周边村庄的生活及农业污染物. 地累积指数法评价结果显示,山美水库各重金属元素的平均污染程度由强到弱依次为Cd(轻度污染)>Cu(清洁)>Pb(清洁)>As(清洁)>Zn(清洁)>Cr(清洁). 潜在生态风险结果显示,6种元素中,Cd的生态风险为“强”,其他重金属则是低或无生态风险. 研究显示,在开展底泥疏浚工作中,疏浚深度的确定应综合考虑沉积物氮、磷及重金属污染状况,并需在底泥堆场采取防渗措施避免重金属对土壤及地下水产生二次污染.

退牧还草前后鄂尔多斯市生物资源产品消费的生态影响

胡洁, 甄霖, 匡文慧, 王超, 杜秉贞, 盛文萍, 刘文超

2016, 29(7): 1014-1022.

摘要(1793) PDF(980)

摘要:
为了明晰退牧还草工程前后生物资源产品消费结构变化对生态环境的影响差异,以内蒙古自治区鄂尔多斯市为例,通过对传统生态足迹计算中的“全球公顷”进行本地化处理,采用“省公顷”生态足迹法分析该地区1995年(退牧还草前)、2012年(退牧还草后)生物资源产品消费特点及其生态影响. 结果表明:与1995年相比,2012年鄂尔多斯市生物资源产品消费结构呈现多元化特征,由以粮食油料和肉蛋奶为主向多种食物种类转变,化石能源的大量使用使薪柴消费量相对减少；与此同时,2012年鄂尔多斯市粮食油料和薪柴消费的生态足迹消耗量均呈降低趋势(降幅分别为53.23%和86.49%),而蔬菜瓜果和肉蛋奶的生态足迹均有所增加(其中蔬菜瓜果增幅达到44.97%). 各种生物资源产品的消费主要是对耕地生态足迹的消耗,粮食油料对耕地生态足迹消耗量的贡献率由1995年的40.17%降至2012年的21.74%,而蔬菜瓜果和部分肉蛋奶的贡献率均有所增加. 2012年鄂尔多斯市生态赤字(2.738 4 hm²/人)低于1995年(3.438 2 hm²/人),生态效率亦明显较高,表明人类活动对自然资源的扰动、占用和对生态环境的影响均有所缓解,并且资源环境利用效率得到显著提升. 但该市生态赤字率仍然很高,伴随着外来人口的迁入,还需548.83×10⁴ hm²的生物生产性土地面积才能满足2012年鄂尔多斯市常住人口对生物资源产品消费生态足迹的总需求. 研究显示,鄂尔多斯市生物资源产品消费结构的多元化转变在一定程度上可有效缓解其所产生的生态压力,生态效率的提高有助于进一步调解人地关系、改善生态环境.

三江源植被保持土壤能力的时空变化

王雅琼, 刘彦, 阿彦, 张建军, 张岩, 张守红, 张艳婷

2016, 29(7): 1023-1031.

摘要(2044) PDF(1126)

摘要:
为深入了解三江源区植被保持土壤的能力,以RS和GIS为技术支撑,在对三江源区植被覆盖度动态变化特征分析的基础上,利用SL190—2007《土壤侵蚀分类分级标准》推荐的中国土壤侵蚀模型CSLE(Chinese soil loss equation)估算了2000—2010年三江源区植被的土壤保持能力,并分析其时空动态变化特征. 结果表明:①2000—2010年三江源区年均植被覆盖度为43%~50%；植被平均土壤保持量为849~955 t/km²,并且空间差异很大,总体上呈自西北向东南增加的空间分布格局. ②2000—2010年植被的土壤保持能力呈逐渐增加趋势,其中2000—2005年各流域的土壤保持能力平均增加了约29 t/km²,并以大夏河与洮河流域土壤保持能力的增幅(约700 t/km²)最大,其次为玛曲至龙羊峡(约300 t/km²),羌塘高原区植被的土壤保持能力增幅(仅2.08 t/km²)最小；2005—2010年各流域的土壤保持能力呈现轻微增长,平均增加了约9 t/km²,其中增幅较大的是柴达木盆地东和直门达至石鼓流域(约16 t/km²),增幅最小的是羌塘高原区(仅3.90 t/km²). ③三江源植被土壤保持能力随植被覆盖度的增加呈非线性增长,可通过指数或幂函数形式表达. 研究显示,增加植被覆盖度有助于提高三江源区的土壤保持能力、控制区域土壤侵蚀.

施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配的调控

张世浩, 蔡昆争, 王维, 黄飞, 蔡一霞

2016, 29(7): 1032-1040.

摘要(2076) PDF(1146)

摘要:
为了评估施硅处理对Cd在水稻(Oryza sativa. L)体内迁移的影响,通过外源添加Cd(CdCl₂)制成w(Cd)为50、100 mg/kg的污染土壤,采用盆栽试验研究不同施硅量〔w(Si)分别为0、28、56 mg/kg〕对Cd污染土壤中水稻(以华航丝苗和黄华占为例)植株中Cd积累与分配的影响. 结果表明:施硅处理可明显影响水稻根部w(Cd),表现为增加华航丝苗根部w(Cd)、降低黄花占根部w(Cd),但两个品种根部Cd累积量均呈增加趋势. 施硅处理后华航丝苗和黄华占的叶、谷壳、糊粉层及精米中w(Cd)、Cd累积量均呈降低趋势,并且在施硅量为56 mg/kg时显著降低；施硅处理显著降低了华航丝苗和黄华占茎中w(Cd)以及华航丝苗茎中Cd累积量,同时增加了黄花占茎中Cd累积量. 施硅可显著降低精米中w(Cd),在w(Cd)为50和100 mg/kg的Cd污染水平下,华航丝苗和黄华占精米中w(Cd)较未施硅处理下的最大降幅分别达到32.49%、53.77%和24.73%、20.67%. 施硅对水稻植株各器官的Cd富集系数、转移系数和分配系数都有一定影响,施硅处理下水稻植株地上部各器官的Cd富集系数和转移系数均呈降低趋势,根部Cd分配比例显著增加. 研究显示,施硅对高浓度Cd污染土壤中水稻植株Cd积累与分配有一定调节作用,并因土壤中w(Cd)、施硅量、水稻品种及稻株器官的不同而存在差异.

新疆巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸对水分条件的响应

胡保安, 贾宏涛, 朱新萍, 胡毅, 韩东亮, 王宁宁

2016, 29(7): 1041-1049.

摘要(2102) PDF(1099)

摘要:
为了揭示干旱半干旱区高寒湿地不同水分梯度对土壤呼吸规律的影响,以及土壤温度与含水量对土壤呼吸影响的差异性,以新疆巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究对象,在2014年植物生长季利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统对不同水分条件(常年积水区、季节性积水区、常年干燥区)下的土壤呼吸速率进行测定,分析土壤呼吸日变化、季节性变化特征及其与土壤温度、土壤体积含水量的关系. 结果表明:①不同水分条件下巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸速率日变化均呈明显的单峰曲线,常年积水区、季节性积水区、常年干燥区土壤呼吸速率最大值分别为1.97、7.39、8.83 μmol/(m²·s),均出现在13:00—15:00；土壤CO₂日累积排放量季节性变化明显,差异性达到极显著水平(P<0.01),三者的最大值分别为0.12、0.45、0.40 mol/m²,地表积水显著抑制了土壤呼吸,提高了土壤碳稳定性. ②不同水分条件下土壤呼吸速率与土壤温度、土壤体积含水量之间均呈极显著正相关(P<0.01),常年积水区、季节性积水区和常年干燥区的Q₁₀(土壤呼吸温度敏感性)差异性极显著(P<0.01),其大小表现为常年干燥区(1.54)<常年积水区(2.22)<季节性积水区(3.36),各水分区域6月典型日的Q₁₀最大,表现为常年干燥区(2.56)<季节性积水区(4.30)<常年积水区(4.75),说明水分条件显著影响Q₁₀. ③巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸受地下5 cm处土壤温度(T)与0~5 cm土壤体积含水量(W)的综合影响,季节性积水区土壤呼吸速率与二者之间满足最佳拟合模型R_s=-1.113+0.041W-0.366T+0.008WT,常年干燥区则满足最佳拟合模型R_s=1.470+0.023W-0.027T+0.002WT.

1981—2010年内蒙古草地土壤有机碳时空变化及其气候敏感性

郭灵辉, 高江波, 吴绍洪, 郝成元, 赵东升

2016, 29(7): 1050-1058.

摘要(1428) PDF(1144)

摘要:
草地土壤有机碳储量巨大,其较小幅度的波动即可能显著反馈于气候变化. 基于1981—2010年内蒙古自治区境内及其周边共计92个气象台站气候要素插值数据,采用空间化的生物地球化学模型——CENTURY 4.5,模拟分析近30年来内蒙古草地表层(0~20 cm)土壤有机碳的空间格局与动态变化特征,并通过构建气候变化情景探讨其对主要气候要素的敏感性. 结果表明:近30年内蒙古草地表层土壤有机碳密度平均值约为1.99 kg/m²(以C计),在空间上呈由东北向西南逐渐减少的分布特征. 近30年来内蒙古草地表层土壤有机碳密度略有增加,年均增幅约0.22%,其中草甸草原的增速〔14.25 g/(m²·a)〕最大,荒漠草原的增速〔1.36 g/(m²·a)〕最小. 草地表层土壤有机碳密度年际变化差异明显,1980s至1990s的增加较为缓慢,1990s至2000s的增幅约为前者的2倍,其中草甸草原和典型草原土壤有机碳增幅较大. 气候敏感性分析结果显示,区域降水量变化可能是近30年内蒙古草地表层土壤有机碳密度变化的主要影响因素,但不同草地类型表层土壤有机碳密度对气候变化的敏感性存在较大差异；典型草原与草甸草原表层土壤有机碳变化主要受控于降水量变化,荒漠草原则主要受控于温度变化.

土壤地下水环境损害因果关系判定方法及应用

赵丹, 徐伟攀, 朱文英, 张衍燊, 於方

2016, 29(7): 1059-1066.

摘要(1862) PDF(1414)

摘要:
因果关系判定是环境损害鉴定评估的关键环节. 为了应对我国日益增加的土壤、地下水环境损害事件和诉讼需求,开展土壤与地下水环境损害因果关系判定技术方法研究十分必要. 环境损害因果关系判定主要是通过构建污染源到受体的途径,来确定污染源与损害之间的关联性. 基于该原则,结合土壤地下水调查评估实践,构建了土壤和地下水环境损害鉴定评估过程中因果关系判定的技术框架,包括源和受体中污染物的同源性分析、污染物在污染源与受体之间传输载体和介质的识别、传输污染物的载体的运动方向和污染物浓度梯度方向的确定、污染物在源和受体之间迁移途径的连续性和完整性分析4个步骤. 同源性利用指纹图谱、多元统计、同位素等方法进行分析,载体和介质基于地质和水文地质调查、污染调查等手段识别,载体和污染物迁移方向判断以及迁移途径连续性和完整性分析通过空间模拟等技术实现. 将所构建的技术框架和方法在某企业与下游池塘污染事件案例中进行应用,指纹图谱分析结果显示,污染源(企业)和受损资源(池塘水体)中污染物主要为Zn,具有同源性；通过地质和水文地质调查识别出污染物传输的载体和介质为土壤和地下水；运用取样分析和空间模拟方法判断载体的运动方向为污染源向载体的方向,但地下水Zn污染羽在该方向上不连续；进一步结合影像分析、地质条件分析、人员访谈等,证实迁移途径不连续的原因为存在优势通道,最终判定污染源(企业)与下游池塘污染之间确实存在因果关系. 案例应用也证实了该研究所提出的技术框架的合理性与可行性.

零价铝还原处理偶氮染料活性蓝222废水

袁超, 李磊, 孙应龙, 王邦达, 徐辉, 王毅

2016, 29(7): 1067-1074.

摘要(2103) PDF(1133)

摘要:
为有效处理难生物降解的碱性偶氮染料废水,以典型偶氮染料RB222(活性蓝222)为处理对象,在碱性条件下直接采用零价铝进行还原处理,并系统评价了溶液pH、反应温度以及零价铝粉投加量等因素对偶氮染料分子降解效果的影响. 结果表明:随着pH从7.00增至12.00,脱色率从62.6%升至98.4%；零价铝粉投加量从5 g/L增至50 g/L,脱色率从90.8%升至98.8%. 零价铝还原处理偶氮染料最优条件:温度为60~80 ℃,零价铝粉投加量为10~25 g/L,体系pH为11. 在该条件下,经过2 h处理,脱色率超过99%,溶液可生化性〔ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)〕从0.169升至0.386,易于后续生化处理. 电喷雾电离质谱(ESI-MS)和傅立叶变换红外线光谱分析仪(FTIR)分析表明,偶氮染料中—NN—(偶氮键)被破坏,还原产物中有苯胺类小分子. 根据试验结果推测偶氮染料的还原路径:水中的质子接受零价铝表面的电子生成活性氢,活性氢攻击—NN—,将偶氮化合物还原裂解成易于生物降解的苯胺类小分子物质. 通过处理江苏某地所取得的实际印染废水,废水的可生化性从0.126升至0.388,提高明显.

功能分区型人工湿地处理养殖废水厌氧消化液的性能

苗莹, 沈志强, 周岳溪, 刘珊

2016, 29(7): 1075-1082.

摘要(1707) PDF(1475)

摘要:
针对养猪废水厌氧消化液高ρ(NH₄⁺-N)的特点,构建了上层填充沸石强化硝化、下层填充砖渣强化反硝化的功能分区型人工湿地,考察其启动阶段运行性能、硝化区及反硝化区污染物去除性能. 结果表明,湿地以间歇方式运行(饱和液位无变化),启动后NO₃^--N的产生速率为0.014 6 kg/(m³·d),湿地底部出水的ρ(NO₃^--N)平均值为14.94 mg/L,明显低于沸石层的21.77 mg/L. COD_Cr主要在湿地上层硝化区被去除,平均去除率为64.82%. 随着湿地启动,下层由于反硝化作用消耗的有机物增至56.67 mg/L. 在进水期的前15 min,COD_Cr、NH₄⁺-N、TP的去除率最大,NO₃^--N溶出量(以ρ计)最高,达42.30 mg/L. 沸石层10、20和30 cm处硝化速率基本稳定,沸石层的E_h均在400 mV以上. 与间歇方式相比,湿地以潮汐流方式(进水期与落干期时间比为1 h∶23 h)运行时,COD_Cr和TN去除率分别由78.45%和41.99%升至82.62%和53.41%. 研究显示,功能分区型人工湿地通过上层硝化、下层反硝化方式可有效去除养殖废水厌氧消化液中的NH₄⁺-N.

改性聚氨酯海绵的合成及其油水分离性能

徐从斌, 马乐宽, 赵越, 杨文杰

2016, 29(7): 1083-1088.

摘要(1923) PDF(1174)

摘要:
以膨胀石墨与氧化锌为原料,采用复合改性法改性聚氨酯海绵,在硅烷偶联剂的作用下,用月桂酸的醇溶液表面修饰后制备出改性聚氨酯海绵. 通过扫描电子显微镜(SEM)与接触角测定仪进行表征,对改性聚氨酯海绵的吸油、吸水及循环使用性能进行了测定,并试验获得了最佳的油水分离条件. 结果表明:改性聚氨酯海绵具有良好的疏水超亲油性,在膨胀石墨分散液与氧化锌胶体溶液体积比为1∶1时,对于质量浓度为20 g/L的机油水溶液,饱和单位吸油量最高可达17.7 g/g,对机油的选择性吸附系数为10.41,油水分离效果最佳；在选择吸附过程中,15 min以内油水分离效率就能达到78.41%；改性聚氨酯海绵每次循环利用后,单位吸油量的减幅均低于7.3%,循环使用性能良好. 研究显示,该种改性聚氨酯海绵对油水体系中的油类具有很好的选择性,吸附完成后,经过简单的挤压将油回收后即可循环利用,具有便捷、高效、循环、无二次污染的特性.

Pd/TiO₂光催化苯甲酸水溶液产氢性能研究

李福颖, 牛玉, 王仁章

2016, 29(7): 1089-1095.

摘要(1818) PDF(1436)

摘要:
为了探讨在光催化分解水(下称光解水)制氢反应中含苯有机废水作为牺牲剂的可行性,以光沉积法制备了Pd/TiO₂〔w(Pd)为0.5%〕模型催化剂,并且通过XRD(X射线衍射)、BET(N₂物理吸附)、TEM(透射电镜)、XPS(X射线光电子能谱)和UV-vis DRS(紫外-可见漫反射吸收光谱)等表征手段考察了催化剂的微观结构及性质, 使用泊菲莱Labsolar-Ⅲ AG系统评价了苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯三甲酸作为牺牲剂的光催化性能. 结果表明:引入的Pd以Pb⁰和Pb²⁺高度分散在TiO₂基底表面,未改变TiO₂的晶体结构；与TiO₂相比,Pd/TiO₂具有更大的比表面积、更小的孔径和更强的光吸收性能. 苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯三甲酸光解水产氢速率分别为4.264、6.429和5.400 mmol/(g·h),分别为空白处理〔无牺牲剂,0.733 mmol/(g·h)〕的5.8、8.8、7.4倍. 依据乙酸和三氟乙酸的光解水产氢速率数据及结构特征,初步探讨了苯甲酸参与价带空穴氧化反应的机理,发现光解水产氢速率的大小与苯甲酸牺牲剂的还原性强弱、羧基个数以及空间位阻有关,表现为牺牲剂发生photo-Kolbe脱羧反应越容易、羰基数目越多、空间位阻越小,其光解水产氢速率越高. 未来应进一步探寻高效、稳定的模型牺牲剂,以应用于氢能源生产研究.

电厂烟气注入采空区封存的可行性

高飞, 邓存宝, 王雪峰, 武司苑

2016, 29(7): 1096-1100.

摘要(1450) PDF(987)

摘要:
为了考察将电厂烟气注入采空区实现防火与气体封存的可行性,采用自制的煤大样量吸附装置测定了常温、常压条件下塔山烟煤对各种烟气成分的饱和吸附量,并对烟煤在空气和烟气氛围下对氧气的吸附行为进行了研究. 结果表明:将电厂烟气注入井下采空区,每t煤可封存约1.20 m³的CO₂,烟气中SO₂和NO₂可全部被烟煤封存；在物理吸附阶段,烟煤对CO₂的吸附量分别为对N₂吸附量的13倍,对O₂吸附量的41倍；在常温、常压条件下,烟煤对N₂和CO₂的吸附为物理吸附,12 h已基本达到饱和状态,但烟煤对O₂的吸附随着时间的增加逐渐由物理吸附转变为化学吸附,因此在较长时间内未能达到平衡状态. 通过不同气体氛围下烟煤吸附氧气量的数据分析发现,将电厂烟气注入到采空区,因烟煤对氧气的吸附量降低了29%,可有效抑制其自燃反应的进行. 研究显示,电厂烟气注入采空区可实现节能减排和灾害治理的统一.

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2016年第29卷第7期

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