煤制兰炭过程中挥发性有机污染物和臭氧协同处理机理

为探究低温等离子体联合催化剂载体协同处理煤制兰炭过程中产生的挥发性有机污染物及臭氧,以二甲苯作为目标污染物,选取γ-氧化铝小球为催化剂载体,考察功率、氧通量、二甲苯初始浓度、催化剂载体用量等因素对挥发性有机污染物和臭氧协同处理效果的影响。结果表明:低温等离子体放电功率越大,二甲苯的脱除效果越好;在放电功率为70 W、氧通量为15%、初始浓度为600×10^(-6)时,二甲苯的去除率为64.41%,此时臭氧的产生量为125.21×10^(-6),综合考量在该性能下的协同处理效率最高;在最优低温等离子体性能的条件下,γ-氧化铝载体粒径越小,二甲苯的去除效率越高,协同处理效果最佳,二甲苯总去除率最高可达73.93%,臭氧抑制率最高为66.45%。γ-氧化铝载体对低温等离子体协同处理挥发性有机污染物与臭氧具有一定的促进作用。研究成果可为协同处理挥发性有机污染物提供有效的参考。

某化工场地土壤有机污染及环境风险研究

为深入研究和探讨废弃化工场地的有机污染现状和环境风险问题,本文选择河北邯郸某化工场地,开展场地及周边区域的污染判别和分析,确定重点关注区、次重点关注区和一般关注区,进行针对性的不同深度土壤样品采集,分析土壤中重金属、挥发性有机化合物(VOCs)、半挥发性有机化合物(SVOCs)和总石油烃类等污染物质的含量,综合研究土壤污染的现状情况和空间分布特征,运用污染物苯、人体接触污染介质、污染物苯的迁移途径、污染物的接触方式等要素的污染评估模型,经污染物暴露计算模型、污染物毒性评估模型、风险计算模型进行综合建模研究,确定挥发性有机物(VOCs)苯存在较大的致癌环境风险,研究苯污染物环境传输模型和迁移规律。该研究为污染场地环境风险研究提供技术研究思路,也为污染场地开展风险评估、土壤治理和土地利用规划提供基础依据,实现污染土地的环境安全再利用。

有机污染场地土壤化学氧化耦合微生物修复技术

化学氧化耦合微生物修复是通过适度氧化预处理降解转化污染土壤中的高浓度、难降解有机污染物,并增强其生物可利用性,再利用微生物降解有机污染物的技术,在有机污染场地土壤修复中具有良好的应用潜力.本文评述了化学氧化耦合微生物修复技术的研究进展,重点介绍了土壤氧化还原电位精准预测、土著微生物优化或工程菌强化方法,阐述了基于机器学习的土壤污染修复调控策略,以期提升化学氧化耦合微生物修复效率,为有机污染场地土壤绿色、经济、安全、高效修复的工程应用提供参考.

城市周边流域有机污染物不同分布特征提取

由于河流图像中常常存在光学噪音,且水污染分布呈现出复杂和多变的特征,使得特征获取难度较大。为此,提出一种城市周边流域河流有机污染物分布特征提取方法。采用自适应边缘相似度非局部均值(Adaptive Non-local Means Denoising with Edge Similarity, ANLM-ES)图像去噪方法,利用两个像素之间的高斯加权距离,获取复合图像块相似性权重函数,通过加权平均,经过计算确定中心像素,将图像去噪处理。分割城市周边流域河流图像,通过最小二乘法确定偏析线方向,采用拟合直线投影图像像素点,根据城市周边流域河流有机污染物分布特征,实现不同特征提取。通过仿真分析表明,所提方法去噪均方误差仅为0.025,可以获取良好的城市周边流域河流有机污染物分布特征提取结果。

水中有机污染物与臭氧反应速率常数的可解释性机器学习模型

运用多元线性回归(MLR)、非线性支持向量回归(SVR)以及投影寻踪回归(PPR)方法构建了定量结构-活性关系(QSAR)模型,以预测水相有机物与臭氧的反应速率常数(logK_(O_(3))).采用内检验和外检验方法,对模型的拟合性能、稳健性以及预测能力进行了比较.结果表明,非线性模型结果优于线性模型;PPR模型的性能最佳.采用SHAP方法对PPR进行可视化表征及分析,以提高模型预测结果的可靠性,增强模型的透明度,从而弥补了机器学习模型的“黑箱”缺陷.最后,利用Williams图法表征了PPR模型的应用域范围(AD).

金属有机框架材料MIL-101在吸附去除水中有机污染物中的应用进展

金属有机框架材料(MOFs)是一种极具前景的水中污染物吸附材料,其中,拉瓦锡研究所材料(MIL)凭借较好的稳定性和较多的可调节位点在众多MOFs中脱颖而出。与其他MILs相比,MIL-101具有比表面积较大和表面活性位点多的特点,在水中的稳定性高,已成为一种新兴的吸附材料。鉴于此,该文对近年来MIL-101在水中有机污染物去除领域的应用研究进行了综述,主要对MIL-101结构、改性修饰及其在水污染物吸附去除方面的应用及吸附机理进行了介绍。最后对MIL-101吸附材料的应用前景进行了分析和展望。

生物质炭材料活化过硫酸盐降解有机污染物的研究进展

作为经济、易得的含碳材料,生物质炭已应用于高级氧化领域。以硫酸根自由基为基础的高级氧化工艺是降解有机污染物的有效方法之一。本文综述了过硫酸盐的特点及其氧化降解有机污染物的反应原理,重点分析了生物质炭材料的非金属改性(氮掺杂、硼掺杂和硫掺杂)、金属改性、表面修饰等改性方式对其活化过硫酸盐降解有机污染物的影响,讨论了生物质炭基催化剂对典型有机污染物的降解效果与机理,并展望了生物质炭基材料在活化过硫酸盐降解有机污染物领域的技术挑战和发展前景。

浮游生物对持久性有机污染物迁移和转化影响的研究进展

持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)被持续排放到自然环境中,严重危害环境安全和生命健康。海洋、河流等水环境是POPs重要的“汇”,作为水生食物链的起点,浮游生物在水生生态系统的物质循环和能量流动中扮演着重要的角色,其对POPs的吸附、吸收、转化及运输,在很大程度上影响了POPs的环境行为。本文将浮游生物对POPs迁移和转化的可能影响进行了总结,综合分析了浮游植物和浮游动物对POPs的吸附-吸收和生物富集/放大过程及影响以上过程的生物和环境因素,从脱卤代谢、氧化代谢和微生物联合代谢3个方面阐述了浮游生物对POPs的降解及转化机制,最后讨论了浮游生物的生物泵作用对POPs垂直迁移的影响。本文能够为水生生物影响POPs迁移和转化的研究提供重要参考。

DNA-AuNCs催化降解有机污染物综合性实验

实验以DNA功能化金纳米簇为催化剂,以硼氢化钠还原对硝基苯酚(4-NP)和甲基橙为模型反应,旨在研究DNA功能化金纳米簇催化降解有机污染物的能力。研究了DNA-AuNCs在不同温度下的催化活性,并对催化剂的动力学和热力学性质进行了系统分析。实验选题紧跟学科前沿发展,涉及纳米科技、有机污染物降解等社会热点问题,实验内容融合了纳米材料、光谱学和催化等理论知识,以及多种仪器的使用,拓展了学生的学术视野,培养了学生的科研素养和创新能力。

柔性可循环使用复合SERS基底检测有机污染物的研究进展

为了从根本上控制有机污染物对环境的危害,必须重视环境有机污染物的检测技术。表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术具有灵敏度高、活性高、普适性强等优点,广泛应用于各领域。活性基底的性质决定了SERS技术的普适性和检测效果。相较传统的刚性基底,柔性SERS基底的应用更为广泛,检测更加便捷快速。本文介绍了可重复使用的柔性SERS基底的研究现状,以及它们在有机污染物检测中的应用情况,同时分析了目前存在的问题以及未来可能的发展方向。

压电催化降解水中有机污染物的增效研究进展

水污染和能源紧缺作为全球性的问题,受到广泛关注。压电催化能够将外部机械能转化为化学能,是一种绿色有效、节能产能的新技术,在解决水污染和能源紧缺问题上具有潜力。然而,简单压电催化体系氧化能力有限,目标污染物多限于水中低浓度易降解有机污染物。针对上述问题,科研工作者采用多种方法强化了压电体系的氧化能力。文章综述了目前常用的三类压电催化强效方法,包括压电材料性能调控、压电-化学药剂耦合、压电驱动方式优化,分析了压电催化技术的能源和环境意义,并对该领域未来的发展方向进行了展望。

萘胺改性碳量子点的制备及降解有机污染物的研究

利用萘胺(NA)与碳量子点(CQDs)表面的羰基(C==O)发生席夫碱缩合反应制备萘胺改性碳量子点(CQDs-NA),考察了在可见光照射下其降解有机污染物的性能。结果表明,在1 h内罗丹明B(Rh B)去除率高达95%。CQDs-NA/过单氧硫酸盐(PMS)/有光(Light)体系的主要活性物种是超氧自由基(O_(2)·-),O_(2)·-与空穴(h+)共同作用可降解Rh B。NA的引入增强了可见光吸收范围,有效地调整了CQDs电子结构,促进了光生电子-空穴对的分离,从而提高了光催化能力。该研究为高效光催化剂的设计合成提供参考。

石墨烯基复合材料光催化降解废水有机污染物的研究进展

光催化降解是快速高效处理废水中有机污染物的方法之一。石墨烯具有优异的电子传导性、宽的光吸收范围、大的比表面积和高吸附容量,与金属、金属氧化物、聚合物和其他化合物形成复合材料后,极大地提高了复合材料的光催化活性,可以更加高效地降解废水有机污染物。系统概述了石墨烯基复合材料的主要合成方法,石墨烯基复合材料在废水有机污染物去除中的应用;探讨了半导体光催化材料掺杂石墨烯后催化性能的提升及石墨烯强化复合光催化剂的机理,主要包括增加对有机污染物的吸附能力,加快电子迁移速率,拓宽光的吸收波长和强度;最后分析了石墨烯基复合材料目前存在的问题,指出了未来的发展方向。

热渗透作用下有机污染物在双人工复合衬层中的一维运移模型

建立了热渗透作用下有机污染物在双人工复合衬层中的一维运移模型,利用COMSOL Multiphysics数值软件对模型进行模拟计算并对相关参数进行参数分析。结果表明,即使渗滤液水头h_(w)增大到10 m,双人工复合衬层底部浓度仅增加了4.9%,这表明渗滤液水头对有机污染物在双人工复合衬层中运移的影响较小。当热渗透系数达到5×10^(-11)m~2·K^(-1)·s^(-1)时衬垫系统底部浓度增加了31.5%;热渗透系数k_(T)>1×10^(-11)m~2·K^(-1)·s^(-1)时,在双人工复合衬层的设计中需要考虑热渗透作用的影响。次衬层中土工膜上连接的褶皱长度和漏洞频率对有机污染物在双人工复合衬层中运移的影响则十分显著,褶皱长度由10 m增加到100 m时底部浓度增加了87%。在双人工复合衬层施工中,严格控制次衬层土工膜施工质量,减少褶皱和漏铜的产生,能有效提高衬垫系统的服役性能。

东海近岸持久性有机污染物分布及其影响因素

收集分析近10a东海近岸海水和沉积物中全氟烷基物(PFASs)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)、有机氯农药(OCPs)、邻苯二甲酸酯(PAEs)和多环芳烃(PAHs)等六种典型持久性有机污染物(POPs)的分布及其影响因素的研究数据.结果表明,基于半数效应浓度(EC50)或海洋沉积物质量标准对海水和沉积物中POPs的生态风险评估,表明东海近岸大部分海域的PCBs、PBDEs和OCPs生态风险较低,但在杭州湾附近海域处于轻微至中等生态风险水平.PAHs整体上处于中等偏低及以下风险,PAEs处于中等偏高风险.PFASs处于中等及以下风险,但其中的全氟辛烷磺酸(PFOS)在长江口附近的生态风险较高.来自陆源输入的POPs在东海近岸海水和沉积物中的分布主要受到长江冲淡水、大气干湿沉降、沿岸流和潮汐作用的影响,呈现出绝大多数污染物含量在长江口和杭州湾附近较高,且向外海和南部沿岸总体降低的趋势.在浙闽沿岸泥质区、东海陆架泥质区,沉积物中部分污染物含量明显较高,与泥质区细颗粒泥沙对POPs的结合能力较强密切相关.长江冲淡水与东海海水交汇过程中温盐差异形成的“大陆边缘过滤器”效应,使得沉积物中部分POPs含量在盐度1~5的海域较高.东海的季节性低氧使得DDTs和PCBs等POPs普遍发生还原降解作用.除生物降解作用之外,生物泵和生物扰动等也会影响POPs在东海的分布.虽然我国已加强了对POPs的管控,但目前东海近岸的局部海域的POPs污染仍然存在,有待未来进一步完善POPs的监测手段和风险评价标准,并继续加强对新污染物的监测和环境行为研究.

CoCu-CaCO_(3)/锯末多孔碳快速活化过一硫酸盐降解有机污染物的研究

采用简单的浸渍、煅烧法制备了CoCu-CaCO_(3)/锯末多孔碳催化剂,考察了催化剂在PMS存在下降解苯酚、亚甲基蓝等有机污染物的催化活性。研究发现,在催化剂CoCu-CaCO_(3)/锯末多孔碳添加量为0.05 g, PMS质量浓度50 mg/L,苯酚与亚甲基蓝的质量浓度分别为10,20 mg/L,5 min内催化剂对苯酚、亚甲基蓝的降解效率分别高达91.24%,98.14%。Co_(3)O_(4)、CuO、CaCO_(3)与锯末多孔碳的协同作用,有效提高了催化剂的催化性能,3次循环后对苯酚的降解率仍高达87%以上,且在降解过程中·SO_4^(-)、^(1)O_(2)和·O_(2)^(-)发挥了重要作用。

有机污染与缺陷耦合损伤的抑制技术研究

在真空和空间环境下,光学薄膜的抗激光损伤能力会极大地降低,主要是由于真空环境中放气有机污染与薄膜内部缺陷的耦合效应导致薄膜光场增强。而保护膜技术是一项能够提高光学薄膜抗激光损伤能力的有效措施。基于时域有限差分算法,分析了保护层技术对有机污染液滴与缺陷耦合诱导薄膜光场增强的抑制作用。分析结果显示TiO_(2)薄膜光场的峰值随着保护层厚度增加而下降。保护层折射率为有机污染液滴和膜层折射率的中间值时,光场增强的抑制作用最大。实验结果也对理论分析进行了验证。该研究加深了对真空中光学薄膜抗激光诱导损伤降级机制的理解,对提高真空环境中光学薄膜的抗激光损伤能力有一定参考价值。

有机污染场地原位修复过程的地球物理动态监测与分析

有机污染场地原位修复过程的动态监测是评估修复进程和效果的重要环节,监测方法的选择直接影响修复效率及费用。本研究利用高密度电阻率法,结合常规监测井数据,全面刻画了原位热强化氧化耦合修复过程。结果显示,场地内电阻率与水化学、地下水位、污染物含量和温度数据相互验证,实现了点面信息结合。研究发现,在原位热修复过程中,场地内地层电阻率会随温度升高而降低。基于温度与电阻率的经验关系,本文提出了污染物含量变化对电阻率的影响系数,得出影响系数随污染物含量的不断减小而增加。本研究还推算出原位热修复过程中温度及污染物含量的分布,即浓度随温度的不断升高而降低。针对原位氧化修复过程,电阻率变化有效刻画了原位氧化修复中过硫酸钠及水的动态注入过程。研究充分体现了地球物理方法在原位修复监测中的优势,可为有机污染场地原位修复过程精准、高效及低成本的动态监测提供重要参考。

地下水中有机污染修复及在线监测研究进展

有机物在地下水中的污染已威胁到环境和人体的健康,如何对地下水中的有机物进行原位在线监测是目前的研究热点,现有的研究多集中于常规指标的监测,针对地下水中典型存在的有机物监测的相关研究较少。文章综述了不同场地地下水中有机物存在的污染现状和来源并总结了现存的原位修复技术类型和原位在线监测手段的优点。指出对于地下水的污染修复与防治,原位在线监测技术是基础也是需要深入研究的方向。

农田离子型新兴有机污染物的作物吸收、分布和转化机制研究进展

农田新兴有机污染物可通过作物吸收进入食物链从而威胁人体健康,其中,离子型新兴有机污染物(ionic emerging organic pollutants,IEOPs)因挥发性较弱、极性强而具有更为复杂的环境行为,因此,了解作物对IEOPs的吸收转化过程及机制,对明确IEOPs在农田系统中的归趋具有重要意义。该文综述了作物对IEOPs的吸收转运过程,重点介绍了IEOPs自身理化性质与作物组成、转运蛋白、调控基因等因素对该吸收转运过程的影响;从器官、组织和亚细胞等不同水平分析了IEOPs在作物中的累积分布规律;介绍了IEOPs在作物体内的酶促转化机理;最后,从加强IEOPs吸收机理研究、完善预测模型和关注作物体内转化机制等方面对该研究领域进行展望。