面向喷染车间的挥发性有机物质量浓度预测方法及应用研究

以喷染车间挥发性有机物为研究对象,对喷染车间挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)质量浓度预测方法进行研究。首先,使用随机森林(Random Forest, RF)算法对影响喷染车间挥发性有机物质量浓度的特征变量进行权重分析。同时,构建基于长短期记忆神经网络(Long-Term and Short-Term Memory Neural Network, LSTM)的挥发性有机物质量浓度预测模型,并在此基础上引入麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm, SSA)进行参数优化选择。最后,以浙江省杭州市某汽车喷染车间7月29日—10月28日的数据为样本,将温度、相对湿度、室内大气压、室外大气压作为模型输入变量,并与LSTM模型、随机森林-长短期记忆神经网络(Random Forest-Long Short-Term Memory neural network, RF-LSTM)模型、随机森林-反向传播神经网络(Random Forest-BP neural network, RF-BP)模型进行对比试验。结果显示,基于随机森林-麻雀搜索算法-长短期记忆神经网络(Random Forest-Sparrow Search Algorithm-Long Short-Term Memory neural network, RF-SSA-LSTM)模型的预测效果最佳,平均绝对误差、均方根误差和决定系数分别为2.812 2、3.457 4、0.988。同时,为验证RF-SSA-LSTM模型性能,通过不同时间步长实现对喷染车间VOCs质量浓度预测,结果显示预测误差较小,在可接受范围内。RF-SSA-LSTM预测模型提高了挥发性有机物质量浓度的预测精度,为减少挥发性有机物排放提供科学依据。

真空冻干/快速溶剂萃取-气相色谱-质谱法测定土壤中35种不同种类半挥发性有机物

建立了真空冻干/快速溶剂萃取-气相色谱-质谱法(GC-MS)测定土壤中35种不同种类半挥发性有机物(SVOCs)的方法。样品经真空冷冻脱水、快速溶剂萃取、旋转蒸发浓缩以及固相萃取SPE小柱净化后,氮吹定容,采用GC-MS上机测定。结果表明:土壤中35种SVOCs在10~1000μg/L范围内线性相关系数r^(2)≥0.991,方法检出限为0.034~0.40μg/kg,方法定量限为0.14~1.20μg/kg;以空白样品为基体进行加标回收实验,所得加标回收率为71.2%~113%,相对标准偏差(RSDs,n=7)为0.38%~13.3%,替代物荧蒽-D 10回收率为84.0%~92.5%;经实际样品检测验证,该方法灵敏、快速、准确可靠,适用于土壤中35种不同种类SVOCs的分析检测。

2022年6月珠江流域洪水对下游溶解有机物浓度和组成的影响

当前极端气候事件频发,引起了人们广泛的关注。然而,气候变化对中国典型河流溶解有机物(DOM)的影响尚且未得到充分的认识。2021年11月至2022年10月,每月于珠江下游广州段采集河水样品,并分析其中溶解有机碳(DOC)、发色溶解有机物(CDOM)和荧光溶解有机物(FDOM)的浓度和组成。采样期间,2022年6月珠江流域遭遇百年一遇的洪水。结果显示,洪水大幅度降低了河水中的DOC和CDOM浓度,并提高了DOM的芳香化程度。尽管洪水对DOM浓度产生了明显的稀释效应,但通过分析FDOM组成,进一步发现FDOM中不同组分对洪水的响应存在较大差异。FDOM短激发波长(230~235nm)处的类蛋白质组分峰值在洪水期间出现高值;与此同时,长激发波长(280~285nm)的类蛋白质组分和激发波长在345nm处的类腐殖质组分峰值在洪水期间出现最低值。此外,与长江下游相比,珠江下游水体中往往具有较高的DOC和CDOM浓度、DOM芳香化程度以及CDOM分子量。研究将有助于进一步了解珠江等世界大河DOM浓度和组成的变化规律和控制机制,以及揭示极端洪水对大河DOM动态变化产生的影响。

2022年黄河调水调沙对下游有机物和营养盐年内变化的影响

2021年11月至2022年10月,在黄河下游泺口站进行了为期一年、每月一次的采样,测定了河水中溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)、有色溶解有机物(Chromophoric Dissolved Organic Matter,CDOM)、荧光溶解有机物(Fluorescent Dissolved Organic Matter,FDOM)、营养盐,以及悬浮颗粒态(Suspended Particulate Matter,SPM)中颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)占比(POC占SPM的质量百分比,POC%)、δ^(13)C和δ^(15)N等生源要素相关指标。结果表明,调水调沙已经成为控制黄河下游多种生源要素在一年之中变化格局的关键因素,决定着其全年变化范围的上限和下限。在调水调沙的调水阶段,脉冲式激增的径流量通过稀释作用使得DOC浓度、CDOM浓度、FDOM中的类腐殖质组分含量,以及SPM中δ^(13)C和δ^(15)N达到全年的最低值,而CDOM光谱斜率(S_(275-295))达到最高值。在调水调沙的排沙阶段,上述指标则在相反方向上达到全年的极值。最近20年间,在调水调沙、流域生态环境保护、气候变化等一系列措施的影响下,黄河下游营养盐和DOC浓度呈现明显的下降趋势,而POC%的上升迹象也初步显现。黄河下游生源要素浓度、组成、性质、输出通量正经历着复杂而深刻的变化,将直接影响到黄河口的海洋生态环境。本研究有助于进一步理解在人类活动背景下大河生源要素的响应特征和反馈机制及其对邻近海洋生态环境的潜在影响。

桑沟湾春季有色溶解有机物吸收光谱特性及空间分布特征

为探究有色溶解有机物(CDOM)光学性质如何示踪海水中溶解有机物组分的动态信息,实验利用紫外可见吸收光谱手段,分区域测定了桑沟湾春季水体及表层沉积物间隙水中CDOM的吸收光谱特征,探讨了CDOM的来源组成、空间分布特征、迁移转化过程及其与养殖活动的关系。结果显示,(1)波长为355 nm的吸收系数[a(355)]范围为0.23~9.09/m,不同水层空间分布差异显著,表层和底层均从近岸区向贝藻区逐渐降低,在海带区升高后向外海逐渐降低;海带区从表层向底层先降低后升高,高密度、规模化的海带养殖释放了大量的CDOM,各区域沉积物间隙水a(355)是其表层、中层和底层之和的1.3~2.5倍,CDOM在沉积物间隙水中富集并逐渐累积。(2)光谱斜率(S_(275~295))范围为0.013~0.036,外海区和海带区S_(275~295)均值显著高于其他各区,海带区和外海区CDOM中海源有机质占主要成分,而近岸区以陆源有机质为主;近岸区CDOM中的腐殖酸类物质含量从表层到底层逐渐降低,沉积物中积累的富里酸类物质含量较高,海带区和外海区呈相反趋势。(3)比紫外吸光度(SUVA_(254))范围为4.60~14.10 L/(mg·m),贝类区、贝藻区和藻类区SUVA_(254)均呈现出从表层到底层逐渐增大的趋势,CDOM的芳香性逐渐增强并在沉积物间隙水中达到最大;海带区和外海区沉积物间隙水中的SUVA_(254)显著高于其他各区。研究表明,海带区的规模化养殖活动向养殖海区及邻近海域贡献了较多的惰性溶解有机物,暗示着海带养殖活动有较强的碳汇效应,并通过海流作用向外海输送。本研究对桑沟湾海域不同养殖区域的CDOM的吸收特性和空间分布特征进行研究,可为全面了解海水养殖的碳源汇效应提供基础数据。

油田挥发性有机物治理的对象分析及措施

为了适应“十四五”期间大气污染防治形势,有效控制油田挥发性有机物的排放,针对某油田地面生产系统现状、原油生产工艺以及油田挥发性有机物排放点多、排放无规律且组分复杂的特点,按照GB 39728—2020《陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准》要求,通过对油气生产、集输、储存各环节进行分析梳理,确定挥发性有机物治理对象,并研究相应的治理措施,其中挥发性有机液体储存排放控制对象为某采油A厂4座净化油储罐和7座沉降罐(含水油),装卸控制对象为某卸油点的装载系统,甲烷排放治理对象为某站1处拉油点。对于挥发性有机液体的储存排放采用恢复站内密闭生产流程的治理措施;装卸采用法兰快速接头的半密闭装载方式;拉油点甲烷的排放治理,采用集输工艺。通过对以上油田挥发性有机物的治理,确保某油田挥发性有机液体储存和拉油点甲烷的达标排放。

新污染物在含溶解有机物水体中光降解行为研究进展

新污染物(emerging contaminants,ECs)是一类稳定性高、亲水性强的环境污染物,其中大部分物质最终会进入并滞留在自然水域,因其对生态和人类健康的危害而受到广泛关注.光化学降解是ECs在水体中的主要转化过程之一,包括直接光解、间接光解和自敏化光解.溶解有机物(dissolved organic matter,DOM)作为水体中具有优异光化学性质的光敏剂,吸光后产生·OH、1O2、3DOM*等活性反应中间体,对ECs的间接光降解过程有着重要影响.为探究ECs在水体中的迁移转化并评估其生态环境风险,有必要提高对其降解过程的认识.鉴于此,文章在论述DOM环境光化学特性和过程的基础上,重点阐述了DOM类型、来源、荧光组分及环境因素对ECs光降解过程的影响.DOM对ECs间接光降解过程的影响主要包括促进作用和抑制作用.促进作用主要表现在DOM产生的活性反应中间体与ECs反应,抑制作用主要包括光屏蔽作用和猝灭效应.DOM的作用效果与其类型、来源、组分及环境因素密切相关.同时,文章就DOM对ECs光降解影响的研究工作进行展望,这将有助于更全面地了解ECs的光化学行为,对于评估ECs在自然水体中的环境归趋和生态风险具有重要意义.

挥发性有机物检测应用于肺癌筛查的研究进展

肺癌是全世界发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一。呼出气中可挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)作为一类新型肺癌诊断的标识物,是一种无创、便捷的肺癌筛查理想介质。基于VOCs的检测方法已成为无创检测的新手段。本文针对肺癌患者呼出气体中VOCs的主要检测分析方法进行了综述,包括表面增强拉曼(surface enhancement of raman scattering,SERS)检测、电化学检测、质谱检测等方法,并介绍了这些不同检测方法在肺癌诊疗方面的各自特点及应用前景。科学研究发现新标志物的方法应以高精密质谱为主,而床旁检测的应用场景需要以更便携的光谱或小型化质谱为主。

某电子企业职业人群有机物暴露健康风险评估

随着电子行业从业人群在新发职业病例中占比的增加,其健康问题及潜在健康风险已经引起广泛关注.本文基于深圳市某电子企业各工位有机污染物的监测结果,采用半定量和定量健康风险评估的方法,就其健康风险水平进行评价和探讨,结果表明:①调查企业各工位所检测的有机物浓度均低于其相应的职业接触限值,但乙醛、三氯乙烯、二甲苯等污染物的非致癌风险危害商均大于1,仍会产生较高的潜在非致癌健康风险.②健康风险评价结果表明,喷码、丝印、封装和浸锡等工位污染物的危害指数在2.52~129.14之间,导致其从业人员健康风险水平较高.③受到污染物浓度和危害等级的影响,半定量风险评估与定量风险评估结果之间存在差异.④不同评估方法具有其自身的优势和局限性,采用单一的评估方法会造成评估结果的偏差.研究显示:电子企业部分有机污染物低浓度可带来一定的潜在健康风险,应加强有效防护措施;同时,应结合多种评估方法开展健康风险评估,以获得更加全面和客观的评估结果,为实施高效的环境健康管理提供参考.

城市地表径流胶体与溶解性有机物下渗共迁移行为

针对城市地表径流胶体与溶解性有机物(DOM)共存特性,考察下渗柱中径流胶体和DOM的出流浓度,分析进水流速、pH值、离子强度和胶体粒径变化时城市地表径流胶体与DOM的共下渗迁移行为.结果表明,径流胶体与DOM结合后,会显著促进对方向下迁移;进水流速越高,径流胶体对DOM的携带迁移越明显,两者的出流浓度越高;进水流速为10 mL·min^(-1)时,径流胶体和DOM的穿透曲线相对峰值浓度分别比5 mL·min^(-1)时提高了3.5%、8.1%;径流胶体-DOM混合溶液在pH值为6时的下渗共迁移速度最快;Na^(+)存在抑制了径流胶体与DOM的下渗共迁移;共存地表径流胶体粒径越小,DOM的下渗出流时间越早、出流峰值浓度越低.

江苏省13个城市联合观测的大气挥发性有机物污染特征及来源解析

江苏省是长江三角洲的重要组成,近年来以臭氧(O_(3))和细颗粒物(PM_(2.5))为特征的区域复合型污染突出。挥发性有机物(VOCs)是O_(3)和PM_(2.5)的重要前体物。2020年4月、8月和2021年1月在江苏省13个城市开展大气VOCs样品离线同步观测,在此基础上分析了江苏省大气VOCs的浓度水平、化学组成和空间分布。整体来看,全省平均VOCs体积分数为40.3×10^(-9),其中烷烃(41.8%)是主要贡献者,其次为含氧有机物(16.6%)、芳香烃(12.5%)、卤代烃(12.9%)和烯烃(9.6%)。从具体城市来看,VOCs高值区主要集中在苏南及苏中地区,呈现出明显的“南高北低”的区域分布特征,排名前3的城市分别为常州(52.0×10^(-9))、泰州(49.8×10^(-9))和苏州(45.2×10^(-9))。臭氧生成潜势(OFP)表明,芳香烃和烯烃是对江苏省O_(3)生成贡献最大的组分,OFP排名前3的组分均包括间/对二甲苯、甲苯和乙烯。利用正交矩阵因子(PMF)模型对江苏省VOCs进行来源解析,共解析出5个因子。工业排放是主要贡献者(40.1%),之后依次为机动车尾气(33.0%)、溶剂与涂料使用(15.9%)、油气挥发(8.4%)和天然源(2.6%)。对于省内各市而言,VOCs来源结构具有差异。常州、苏州工业排放源相对贡献最高;连云港、徐州、扬州和淮安的机动车尾气相对贡献较高;溶剂与涂料使用和油气挥发对各市VOCs贡献较低。优先控制交通相关排放和工业相关排放能够有效地控制长三角中部地区的大气O_(3)和PM_(2.5)污染问题。

樟木挥发性有机物成分分析及对中国纸质文物材料颜色的影响研究

樟木是中国传统纸质文物在包装和展陈方面的常用材料,其挥发性有机物成分是影响文物保存环境因素之一。本文通过气相色谱-质谱联用技术对4种树龄樟木挥发性有机物进行了分析,并通过环境模拟实验舱法探讨两种不同树龄樟木对纸张载体和颜料颜色的影响。结果表明:樟木挥发性有机物成分非常复杂,不同树龄樟木成分含量存在一定的差异;随着在樟木环境中放置时间延长,颜料颜色变化有增大的趋势,特别是提高环境温度后,在樟木挥发性有机物和高温协同作用下颜料的变色被加剧。鉴于此,樟木类材料不适用于纸质文物的长期保存。

西安PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物分子特性和来源季节差异

利用平行因子分析和后向轨迹模型,采用紫外光谱法、三维荧光光谱法,分析西安市PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物(Water-Soluble Organic Matters,WSOM)的荧光组分、分子特性和来源。结果显示,西安市各季节PM_(2.5)及其有机碳(Organic Carbon,OC)和元素碳(Elemental Carbon,EC)的质量浓度由高到低依次为:冬、秋、春、夏,且南北郊差异不显著。PM_(2.5)中水溶性有机碳(Water-Soluble Organic Carbon,WSOC)质量浓度为3.50~17.29μg/m^(3),冬季WSOC质量浓度最高。四季的WSOM中均含有紫外光类腐殖质和可见光类腐殖质。秋、冬和夏季类富里酸的荧光强度占比最大。WSOM的E_(2)/E_(3)、E_(3)/E_(4)和AAE值由高到低依次是:冬、春、夏、秋。SUVA 254和MAE_(3)65值均在冬季最高,夏季最低。冬季WSOM的相对分子质量和腐殖化程度较小,分子苯环取代程度最大,光吸收能力对光吸收的波长依赖性较强;秋季WSOM的相对分子质量较大,腐殖化程度较强,光吸收的波长依赖性较弱;夏季WSOM的芳香化程度和光吸收能力及春季WSOM分子苯环取代程度最弱。碳组分质量浓度、UV 254、α350和荧光强度两两呈显著正相关(p<0.01)。WSOM的荧光指数(Fluorescence Index,FI)、生物源指数(Biogenic Index,BIX)和腐殖化指数(Humification Index,HIX)值分别为1.51~2.15、0.88~1.46、1.18~3.19。冬季WSOM的自生来源最高,夏季WSOM的陆源来源比例相对较大。西安市污染气团主要来自于陕西省区域气团传输。西安市四季PM_(2.5)碳组成及WSOM的荧光组分、分子特性和来源存在季节差异,但北郊和南郊的紫外荧光光谱特性和来源差异不显著。

氧化钙活化过硫酸盐修复重金属-有机物复合污染土壤

采用氧化钙活化过硫酸盐氧化法修复重金属-有机物复合污染土壤,考察了过硫酸钠投加量、过硫酸钠与氧化钙投加比、水土比等对修复效果的影响,探讨了机理。结果表明,在过硫酸钠投加量2.5 mmol/g,氧化钙与过硫酸钠投加比2∶5,水土比3∶1的条件下,汞、砷的钝化率分别为81%和83%,存在形态由弱酸提取态转化为更为稳定的残渣态,氯仿、苯、总石油烃和1,2,3-三氯丙烷的去除率分别为99%,98%,82%,80%。氧化钙一方面,催化过硫酸盐,产生硫酸根自由基和羟基自由基氧化重金属、降解有机污染物。另一方面,通过物理固封和吸附、络合、沉淀作用钝化汞、砷。研究为重金属-有机物复合污染土壤修复技术的实际应用奠定基础。

尿中挥发性有机物作为肺癌诊断生物标志物的研究进展

肺癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,早期的诊断对患者的治疗和预后至关重要。近年来,代谢组学中尿液挥发性有机物作为肺癌的潜在诊断标志物备受关注。该综述旨在总结近年来采用质谱技术检测的尿中挥发性有机物作为肺癌诊断标志物的研究进展,并探讨其潜在应用前景。

基于Aspen Plus模拟精馏技术分离木醋液中有机物的研究

利用Aspen软件模拟精馏技术分离模型木醋液中的有机物,选定热力学模型(NRTL)、建立四塔连续精馏操作模型并确定其基本操作参数;对精馏塔分离控制优化的过程进行研究分析,探讨了回流比、塔顶总采出摩尔流率和底液摩尔流率对产物纯度的影响;结果表明在一定进料下摩尔回流比分别为3.6、12.6、5.6和3.6时,乙酸、甲基环戊烯醇酮、苯酚和正二十四烷等有机物的纯度分别都在99%以上。

挥发性有机物和半挥发性有机物在环境中的分析与监测

挥发性有机物(VOCs)和半挥发性有机物(SVOCs)在环境中具有不同的来源和分布。VOCs主要来自燃料燃烧、工业生产、溶剂使用和农业活动等人类活动,而SVOCs则主要来自植物、土壤、废水、动物废弃物和汽车排放等自然过程和人类活动。本文主要探讨挥发性有机物和半挥发性有机物在环境中的分析与监测,包括其来源、分布、影响等,以期为相关学者带来一定参考。

颗粒活性炭-纳滤对二级出水中条件致病菌和有机物的去除效能

再生水回用是解决水资源短缺的重要途经,被广泛应用于工业生产、城市绿化方面,但其中含有大量的条件致病菌,对环境及人体健康具有潜在威胁。研究拟对污水厂二级出水采用颗粒活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)、生物活性炭(Biological Activated Carbon,BAC)两种过滤单元与纳滤(nanofiltration,NF)组合工艺,来达到水中三种条件致病菌(军团菌、铜绿假单胞菌和鸟分枝杆菌)、大肠杆菌和有机物的去除的目的,采用直接NF、GAC-NF和BAC-NF三种处理工艺对去除效果进行分析。结果表明:在GAC过滤的滤速为5 cm/h,NF的过滤压力为0.4 MPa条件下,直接NF及其组合工艺均可实现二级出水中条件致病菌的完全去除,相较于直接NF和GAC-NF,BAC-NF工艺对水中DOC、UV254、微生物代谢副产物类和腐殖酸类有机物的去除率最高,分别为85.2%、74.5%、76.2%和82.0%;水中条件致病菌与大肠杆菌、DOC之间均有显著相关性,可以通过强化水中大肠杆菌和有机物的去除,达到提高不同组合工艺对条件致病菌削减的目的;BAC表面生物膜细菌中的假单胞菌、气单胞菌、硝化螺旋菌和不动杆菌占比最高,上述细菌对条件致病菌的生长繁殖起抑制作用;生物膜真核微生物中的线虫和轮虫占比最高,这两种微生物能通过捕捉的方式实现对水中条件致病菌的削减。

CuO催化拜尔液中有机物的降解

本研究采用以O_(2)为氧化剂、CuO为催化剂的催化湿法氧化技术去除拜尔液中的有机物。首先,在O_(2)添加量为13.98 g/L、氧化温度为220℃、氧化时间为100 min、不添加CuO的条件下,总有机碳、腐植酸钠和草酸钠的去除率分别为86.59%、92.96%和71.36%。在此基础上,研究了O_(2)氧化拜尔液中有机物的自由基链式反应机理。然后,在CuO添加量为6%、O_(2)添加量为13.98 g/L、催化温度为250℃、催化时间为100 min的最佳条件下,总有机碳去除率为98.36%,腐植酸钠和草酸钠基本能够被全部去除。CuO形成的铜羟基络合物([Cu(Ⅱ)(OH)_x]~(2-x))基于络合反应机理是催化有机物降解的主要原因,溶解的CuO直接催化的自由基链式反应是第二个原因。催化湿法氧化技术能够有效去除拜尔液中的有机物,尤其是对氧化铝生产危害较大的草酸钠。

添加剂对堆肥过程中挥发性有机物(VOCs)的减排效果

为明确添加剂对堆肥挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)排放的减排效果和影响因素,通过文献筛选出吸附类添加剂(活性炭和沸石)与有机酸类添加剂(柠檬酸和草酸)开展实验研究。在鸡粪-玉米秸秆堆肥实验中,设置5个处理,分别为对照(CK)、添加活性炭、添加沸石、添加柠檬酸和添加草酸处理。研究对象包括115种VOCs、三甲胺和6种含硫有机挥发气体(二甲硫醚、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚、甲硫醇、乙硫醇、乙硫醚)。结果表明:在28 d的好氧发酵中,所有处理均达到50℃并维持7 d,满足无害化标准。检出110种VOCs、三甲胺和3种含硫有机挥发气体(二甲硫醚、二甲基二硫醚,二甲基三硫醚)。VOCs的排放集中在前9 d,在第3天时VOCs达到峰值。5个处理在堆肥第3天检测到的VOCs浓度范围为169.22~548.26 mg·m^(-3)。4种添加剂对各类VOCs均有减排效果。在第3天,活性炭、沸石、柠檬酸和草酸对烷烃类的减排效率分别为79%、26%、77%和46%,对卤烃类的减排效率分别为96%、38%、93%和97%,对芳香烃类的减排效率分别为28%、11%、24%和53%。从堆肥第6天开始只有沸石对各类VOCs有减排效果,最高减排效率为30%。针对含硫有机挥发气体减排,减排效果依次是草酸>柠檬酸>沸石>活性炭。4种添加剂对含硫有机挥发气体均有减排效果,但是对三甲胺没有减排效果。综合堆肥前9 d VOCs的减排情况,4种添加剂中沸石对各类VOCs减排效果最好。堆肥过程中添加沸石有利于VOCs和其他气体的协同减排,并且对土壤和农作物不存在风险,所以沸石在堆肥工程中有广阔的应用前景。