大气生物气溶胶的源排放与源解析研究进展

2019年新冠肺炎(COVID-19)的全球爆发引起了公众对生物气溶胶的广泛关注。生物气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分。生物气溶胶由于具有普通气溶胶的理化性质和本身特有的生物学特性,在全球生态系统、气候变化、空气质量和公共卫生等领域均扮演十分重要的角色。然而,目前学术界对生物气溶胶的研究主要集中在采样监测、消杀防护以及其环境与健康效应等方面,关于源特性研究相对滞后。基于此,聚焦大气中微生物的来源现状,综述了最近20年来生物气溶胶的自然源和人为源排放特性研究进展,并阐述了影响源排放和输送过程的主要因素(如生物地理区域、土地利用类型和环境因素等),探讨了当前生物气溶胶的各种源解析方法。最后,给出了生物气溶胶来源下一步的研究展望,以期为深入理解生物气溶胶的来源、输送与变化机理,更好地评估大气微生物污染水平与监控病原体的气溶胶传播提供参考。     

金沙江下游梯级水库汛期分期及汛限水位合理性研究

汛期分期以及分期汛限水位的合理确定,能够较好地协调水库防洪效益与发电效益之间的矛盾,对充分发挥水库的防洪、发电能力,以及提高汛期洪水资源利用率具有重要意义。基于改进的模糊集分析方法并依据金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个梯级水库入库洪水对其汛期进行分期,通过隶属度与防洪库容的映射关系确定梯级水库分期汛限水位,提出利用跨期选样法对分期结果及汛限水位进行修正。研究结果表明:金沙江下游梯级水库前汛期为6月1日—7月14日,主汛期为7月15日—9月16日,后汛期为9月17日—10月24日,4个梯级水库合理汛限水位分别为962,800,575,374 m。通过不同典型洪水放大的洪水过程检验了分期汛限水位的合理性。研究得到的金沙江下游梯级分期结果及各库分期汛限水位,均能够在满足防洪安全的前提下提高水库发电等经济效益,在一定程度上提高了汛期洪水资源的利用率。     

硫磺/石灰石自养反硝化系统脱氮性能及N_2O排放规律研究

为了考察硫磺/石灰石自养反硝化系统的脱氮性能,并探究系统N_2O的产生和排放规律,采用均匀填充的上流式硫磺/石灰石生物滤池反应器,研究了2组HRT下,不同进水NO_3~--N浓度对系统脱氮效果的影响及N_2O的排放规律。结果表明,进水NO_3~--N浓度为(54.46±1.15)mg/L、HRT为2.5 h时,反应器容积负荷最大且对NO_3~--N去除率最高,可达99.93%,系统无NO_2~--N累积,出水N_2O低于0.86 mg/L;另外,研究发现NO_3~--N浓度随反应器高度增加而逐渐降低,N_2O浓度随着反应器下部NO_2~--N的富集逐渐增加,并随上部NO_2~--N的还原而逐渐减小;进水NO_3~--N浓度增大,N_2O累积量峰值点沿反应器高度逐渐上移,因此该系统仅能处理较低浓度NO_3~--N废水。     

面向生态的矿区地下水位阈限研究

分布在干旱半干旱地区的植被,由于降水不足以维持其长期生存,需要地下水提供部分或全部水源,因而对地下水有一定的依赖性。煤层开采破坏含水层后地下水位会大幅降落,这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫,进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征,提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。研究表明,植物根系与地下水毛细上升带保持接触时,植物就可以吸收利用地下水,因此本文将最大毛细上升高度与根系长度之和作为植被利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下,以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式,并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7～2.0 m,进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0 m。在此基础上,以2016年地下水流场基准,以水位埋深4.0 m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0 m的区域植被对地下水依赖程度高,属于生态约束区,煤层开采造成地下水位下降极易使植被遭受水分胁迫,因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件,为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。     

金属酞菁光复合催化剂的制备及光催化性能研究

采用固相熔融法制备了不同中心金属的酞菁配合物MPc(M=Mn2+、Co2+、Ni2+)光复合催化剂,研究MPc对亚甲基蓝的催化降解效果。结果表明,可见光照射下,MPc对亚甲基蓝的降解效率Ni Pc> MnPc> Co Pc,最佳反应条件为:空气通入量120 m L/min,催化剂Ni Pc的加入量1. 0 g/L,反应150 min时,10 mg/L亚甲基蓝的降解率达97. 5%。降解反应符合一级动力学议程。     

Ag/g-C_3N_4/ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

合成了一种新型的三项的异质结光催化剂Ag/g-C_3N_4/ZnO,银离子在光照下沉积在g-C_3N_4/ZnO的异质结上,通过Ag的表面离子共振,不仅提高了可见光的吸收,同时也作为一种很好的电子受体促进光生电子的转移。在g-C3N4和ZnO的界面,光生电子从g-C3N4的导带转移到ZnO的导带上,阻止了光生电子空穴对的复合。因此三项异质结的Ag/g-C_3N_4/ZnO复合材料显示出了最高的光催化活性。     

剩余污泥衰减系数取值范围探讨

剩余污泥量是污水处理厂设计和运行的重要参数。我国《室外排水设计标准》(GB50014—2021)中给出了按污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算污水处理厂剩余污泥量的公式,但该公式中的污泥衰减系数(K_d)取值范围(0.04～0.075 d^-1)不能适应进水中含有较高浓度不可生物降解悬浮物在长污泥龄下的情况。基于污泥龄的概念,通过理论推导给出了该计算公式中K_d的表达式,说明了K_d的实质含义和影响因素,指出K_d并不是一个常数,其值随污泥龄和不可生物降解悬浮物在反应池中的累积浓度占混合液挥发性悬浮固体浓度的比例不同而不同。可由污泥龄和进水中不可生物降解悬浮物浓度与可生物降解有机污染物浓度比值判断K_d的取值。所列举的工程实例的适宜K_d值为0.03 d^-1。可为改进和拓宽该剩余污泥量计算公式的应用范围提供有益帮助。     

能源微藻表面特性对其气浮采收效率的影响

选取小球藻与鱼腥藻为代表藻种,结合微藻的表面特性与XDLVO理论,研究了影响微藻浮选采收的关键因素,根据微藻表面的电负性,用阳离子表面活性剂C16TAB浮选两种藻.结果表明,pH为4~10时,两种藻的Zeta电位在-6.72~-15.01 m V之间,均显电负性;小球藻的黏附自由能为1.21 m J/m2,显亲水性,鱼腥藻的黏附自由能为-55.85 m J/m2,显疏水性.相同条件下,疏水性的鱼腥藻回收率始终高于亲水性的小球藻.小球藻和鱼腥藻在Zeta电位最大的pH处(分别为7和8)富集比最高(分别为12.45和1.3),而回收率在pH=10时最高,表明由于液膜的排液行为,回收率和富集比无法同时达到最大值.C16TAB对微藻表面疏水性有修饰作用,加入80 mg/L C16TAB后,小球藻疏水率从19%提高到64%,回收率提高了67.38%.     

湿地系统中植物和基质对重金属去除贡献的研究现状

我国重金属离子污染问题突出,其为污水中难降解物质,采用传统方式无法有效去除。国内外研究成果表明人工湿地在对重金属离子污染去除技术中有着不可替代的作用,具有净化能力强、抗逆性、运行费用低等优势,在处理重金属污染中具有很大的发展潜力。主要介绍了人工湿地去除重金属污染的机理;阐述了国内外有关人工湿地去除重金属的研究现状,主要介绍湿地中基质和植物对重金属去除的贡献研究以及各因素的相关性研究;最后简单介绍了人工湿地处理含重金属废水的发展前景。     

石川河河谷区地下水人工补给潜力与补给方式

为实现石川河地下水位的有效回升进而维持采补平衡,需在该区实施地下水人工补给工程,并确定合理的补给位置及有效的补给方式。选取地下水埋深、坡度、含水层厚度、含水层渗透系数、与环境敏感区距离和给水度6个指标,运用空间分析技术对人工补给地下水地点适宜性进行评价;在此基础上建立三维地质模型分析典型人工补给潜力区的地层结构,探索可行的地下水人工补给方式。结果表明：适宜进行人工补给的高潜力和较高潜力区域主要分布在研究区中部及东南部,面积达48.01 km²,占研究区总面积的32.0%。建议：在石川河河道中上游高潜力和较高潜力区域的北部修建地表入渗池或渗坑;在河道中上游高潜力和较高潜力区域南部和河道中下游的较高潜力区域布设反滤回灌井群;可沿石川河河道中上游高潜力与较高潜力区域之间布置一条长约4.5 km的渗渠,利用河道进行入渗补给。研究结果可为地下水库的修建提供参考。