“新工科”背景下科教融合实验教学——以MnO_(2)催化氧化VOCs实验为例

科教融合教学模式是“新工科”建设条件下高校教师将科研项目与教学紧密结合的必然选择。将“采用多种方法制备MnO_(2)催化剂并用于催化氧化VOCs的研究”引入到本科教学实验中。该实验设置了“文献调研→分组讨论→催化剂制备→活性评价及材料表征→实验数据分析与讨论→科研报告展现”等实验步骤,不仅加强了学生对理论知识的掌握,还培养了学生的动手实践能力和创新能力。通过科教融合的教学理念,力图达到培养具有良好团队合作精神和创新意识的高级应用技术型人才的目标。

基于硫酸根自由基的高级氧化技术及其在环境治理中的应用

基于硫酸根自由基(SO_4^(-·))的高级氧化技术因其快速高效、适用范围广等特点,在环境修复领域具有广阔的应用潜能.过硫酸盐(PS,S2O2-8)在热、光、过渡金属、碱性条件及活性炭、电化学、络合剂等新型活化条件下,能够产生强氧化性的SO_4^(-·)用于处理多种难降解有机污染物.本文综述了PS活化的不同方式及其影响因素,结合已有研究参数,总结了PS的作用机理;阐述了基于SO_4^(-·)的高级氧化技术在环境领域中的应用,并对未来应用前景及研究方向进行了展望.

采煤沉陷水域底泥及周边土壤性质差异分析及其环境意义

为查明沉陷水域底泥及周边土壤对沉陷水域特征污染指标的潜在影响，确定采煤沉陷水域的主导污染源，以淮北临涣采煤沉陷水域为研究对象，对沉陷水域底泥及周边土壤进行了样点布设与样品采集，测试了不同层位底泥及土壤的氮、磷、有机质等指标。由9n,4试结果可以得出：采煤沉陷水域底泥中的pH，Eh、有机质等指标均低于土壤，其中有机质减少了80％～95％，氮、总磷、有效磷、总碳含量高于周边土壤，分别平均增加了约20％，5．35％，8．37％，93．24％，说明采煤沉陷水域在积水的25a间，原有肥沃的表层土壤中的有机质逐渐分解，采煤沉陷不仅导致了耕地面积的减少，而且导致了土壤中有机质的损失；水体与底泥间总碳、氮、磷等物质的交换趋势为水体向底泥中富集，同时间接地说明了在没有集中污染源排放的情况下，采煤沉陷水域暂时没有内源释放污染物的风险，控制外源输入是保护沉陷区水环境的主要措施。

淮北临涣矿区平原水库建设及水资源保护利用

针对淮北采煤沉陷区水资源综合利用问题,研究了该区水资源补给与储蓄条件,总结分析了该区平原水库建设的可行性。结果表明,该矿区因多煤层开采,且累计开采厚度大,从而造成地表大面积大幅度沉陷。加之该区良好的地貌与第四系水文地质条件,沉陷盆地可为雨洪资源提供良好的蓄水空间。此外,由于矿区内较高的浅层地下水水位和较大的开采沉陷幅度,枯水季节浅层地下水会越流补给沉陷区,因此沉陷区内形成常年稳定的积水区。矿区的雨洪资源、浅层地下水和相邻区域天然水系的整合可成为库区稳定的补给源。有利的水文条件和环境保护措施可以使库区水质得到有效控制,良好的平原水库建设条件使该区水资源得到有效保护利用,大幅促进了地区经济发展。

精神活性物质在北京市某污水处理厂中的污染特征与生态风险

为了解污水处理厂对精神活性物质的去除特征及总出水对受纳水体的生态风险,采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法调查了北京市某污水处理厂中13种精神活性物质的浓度水平与负荷量变化,并运用RQ(risk quotient,风险熵)对总出水中精神活性物质进行风险评估.结果表明:①13种精神活性物质在总进水与总出水中均能检出,总质量浓度平均值分别为2395.10和63.59 ng/L,其中ρ(EPH)(EPH表示麻黄碱)占比分别为93.9%和67.9%,其次为COD(可待因)与METH(甲基苯丙胺).污水处理厂上游地表水中ρ(EPH)、ρ(METH)与ρ(KET)(KET为氯胺酮)均高于总出水及其下游地表水,说明上游沿河可能有新的污染源输入.②污水处理厂对NK(去甲氯胺酮)、BE(苯甲酰爱康宁)和MTD(美沙酮)均呈负去除,其他精神活性物质的去除主要发生在二级生物处理与三级处理(超滤膜与UV消毒)阶段.③污水处理厂服务区域内精神活性物质的周内负荷量存在一定波动,AMP(苯丙胺)、METH、MDA(3,4-亚甲二氧基苯丙胺)、MDMA(3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺)、KET与HER(海洛因)的负荷量均在周末升高.④污水处理厂总出水中精神活性物质的生态风险均较低(RQ<0.10).研究显示,污水处理厂不能完全去除污水中的精神活性物质,总出水中残留精神活性物质对受纳河流生态系统产生的长期混合效应不容忽视.

采煤沉陷积水区地表水与浅层地下水的氮、磷动态及相关性

根据2012年11月至2013年9月的9次监测数据,分析了淮南潘集开放型和封闭型沉陷区地表水与浅层地下水中氮、磷时间分布特征;通过相关性分析揭示了各类水体内氮、磷之间的响应关系和运移特征;通过各形态氮、磷比对研究区水体营养状态进行了限制性分析.结果表明,两类沉陷积水区内氮、磷时间分布存在一定差异,主要影响因素有降雨、周围农业面源输入、外部河流的互相补给等;各类水体内氮、磷之间均存在不同程度的响应,封闭型沉陷区地表水与浅层地下水中氮、磷响应关系更强;两类沉陷积水区均属磷限制性水体.

淮南潘集采煤沉陷区地表水中氮、磷特征

根据2012年11月至2013年9月的9次监测数据,分析了淮南潘集开放型和封闭型采煤沉陷区地表水中氮、磷时空分布特征及污染源;通过相关性分析揭示了同类水体内氮、磷之间的响应关系和运移特征;通过各形态氮、磷比率分析了两类水体中氮、磷组成.结果表明,NH3-N(氨氮)年内时间差异性较小,整体呈KB(开放型地表水)>FB(封闭型地表水),最大值分别为0.621 mg·L-1(6月)和0.813 mg·L-1(6月);NO-2-N(亚硝酸氮)时空差异性均较小,NO-3-N(硝酸盐氮)和TN(总氮)年内时间差异性较大,空间差异性较小,整体上均呈FB>KB.KB与FB内NO-2-N最大值分别为0.0485 mg·L-1(6月)和0.0532 mg·L-1(6月),NO-3-N(硝酸盐氮)最大值分别为0.635 mg·L-1(11月)和0.623 mg·L-1(4月),TN最大值分别为2.295 mg·L-1(11月)和2.261 mg·L-1(1月).PO3-4和DTP(溶解性总磷)含量基本呈KB>FB,两形态磷在KB内的最大值分别为0.174 mg·L-1(11月)和0.055 mg·L-1(11月),FB内最大值分别为0.0298 mg·L-1(6月)和0.0391 mg·L-1(5月);TP(总磷)基本呈KB<FB,最大值分别为0.1141 mg·L-1(8月)和0.197 mg·L-1(5月).氮、磷主要污染源为降雨地表径流、底泥内源释放及人为活动等;同类沉陷区地表水内各形态氮、磷之间存在不同程度的相关性;两类水体内氮、磷组成存在一定差异性,开放型采煤沉陷区地表水更易发生富营养化现象.

应用型人才培养模式下水质工程学(上)教学改革与探索

应用型本科院校人才培养,是支撑国家经济发展转型期的重要举措,应用型人才培养模式的开展能够为社会输送大量具有动手操作能力的实践性人才,为推动地方经济发展、行业创新以及提升社会建设方面具有重要作用。本文以给排水科学与工程专业《水质工程学(上)》课程教学为例,在五个方面探讨了在应用型人才培养模式下进行改革的策略:1.重视实践教学;2.注重课堂教学质量;3.提高教师综合素质;4.课程教学与学科竞赛紧密联系;5.融入思政元素;以期为应用型人才培养提供参考。

基于正交试验法的景观水体叶绿素a最佳提取条件研究

根据水体初级生产力测定常用方法中叶绿素a测定法,采用3因素3水平的正交法设计试验((L9(34)),综合探究某喷泉水池景观水体测定过程中滤膜处理条件、浸提试剂和浸提温度等多因素多水平的共同作用下叶绿素a提取效果的差异,改进的正交试验设计规避了单因素控制变量实验的片面性。试验结果表明该喷泉池水的叶绿素a含量较高,参考湖库景观水体富营养化分级标准已达到富营养化水平。提取过程中不同的正交试验组结果存在差异,其中冷冻处理滤膜、丙酮乙醇混合溶剂、4℃条件下提取值最高,为62.3 mg×L-1。上述景观水体叶绿素a提取条件组合(A2B3C1)为正交试验最优水平组合,采用正交试验的方法探究叶绿素a提取最佳条件有利于对传统实验方法改进。

新型离子印迹材料的制备及吸附重金属应用进展

离子印迹技术用于选择性吸附废水中痕量金属资源备受关注,采用新型材料组分制备离子印迹材料的研究取得了良好效果。文章以废水中金属资源提取及有毒金属去除为目的,简述了传统本体聚合法、悬浮聚合法、凝胶-溶胶法、表面接枝法的优缺点,阐述了天然矿物基、天然生物基、成品膜及混合铸膜基、温敏聚合层基、磁性硅基、磁性碳纳米管基、磁性氧化石墨烯基的制备应用进展;探讨了新型离子印迹复合材料的优势,最后指出离子印迹材料在自然水体、工业废水的应用及回收问题并提出建议,期望为制备新型离子印迹材料对复杂水相选择吸附应用研究提供参考。

淮北临涣煤矿塌陷水域底泥氨氮的吸附释放特征初步研究

在室内模拟条件下,研究了淮北临涣煤矿塌陷水域底泥对氨氮的吸附释放特征,结果表明:临涣塌陷水域底泥对于氨氮的吸附能力很强,一经接触便被吸附,吸附量接近1000mg/kg;而底泥对氨氮的释放是一个复杂动态过程,各采样点各深度处土样的氮释放量相对于吸附量来说都较小,上层底泥氨氮达到释放最大值所需的时间要少于下层底泥。

基于OBE理念的“给水排水管网系统”混合式教学改革

新工科背景下融合OBE理念的教学改革势在必行,将OBE理念引入“给水排水管网系统”课程中,开展线上与线下混合式教学模式,围绕教学计划、教学资源、人才培养与考核评价体系进行改革,并将课程思政有效融入混合式教学全过程,实现全面协同育人目标,提升学生工程应用与创新能力。

不同污水处理工艺对磺胺抗生素去除效果与生态风险评估

采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)法调查研究了磺胺嘧啶(SD)、磺胺甲恶唑(SMX)、磺胺甲嘧啶(SMZ)、磺胺噻唑(STZ)、磺胺氯哒嗪(SPD)在北京市某污水处理厂7个代表性工艺单元中的浓度水平、去除特征,并运用风险熵(RQ)评估了总出水中残留目标物对受纳水体的生态风险。结果表明SD、SMX、SMZ、STZ和SPD在污水处理厂总进水中的平均浓度分别为199.0ng/L、288.4ng/L、19.3ng/L、2.1ng/L和5.1ng/L,在紫外消毒(UV)工艺出水中SD、SMX、SMZ的平均浓度分别为6.3ng/L、16.9ng/L和1.2ng/L,未检测到STZ和SPD。表明本污水处理厂能够完全去除STZ和SPD,对SD、SMX和SMZ的去除率分别为96.8%、94.2%和93.9%。除曝气沉砂池和二沉池工艺对个别目标物存在负去除率以外,5种磺胺抗生素经处理后,主要集中在二级与三级处理。5种磺胺类抗生素负荷量存在一定的周内变化。污水处理厂出水中残留抗生素对受纳水体中水生生物的生态风险均较低(RQ<0.1),但多种抗生素共存的混合长期风险仍需深入研究。

淮南潘集采煤沉陷区地表水与浅层地下水中的氮磷特征

根据2012年11月至2013年9月的9次监测数据,分析了淮南潘集开放型和封闭型采煤沉陷区地表水与浅层地下水中氮磷的时空分布及组成特征。结果表明,氨氮和溶解性总磷的时空差异性较小,KB(开放型地表水)、FB(封闭型地表水)、KD(开放型地下水)、FD(封闭型地下水)中氨氮最大值分别为0.621 mg/L(6月)、0.813 mg/L(6月)、1.45 mg/L(5月)、1.207 mg/L(5月),溶解性总磷最大值分别为0.055 5 mg/L(11月)、0.039 05 mg/L(5月)、0.350 3 mg/L(11月)、0.140 7 mg/L(7月);硝态氮、凯氏氮和总氮的时间差异性较大,空间差异性较小,KB、FB、KD、FD中硝酸盐氮最大值分别为0.635 mg/L(11月)、0.623 mg/L(4月)、1.13 mg/L(4月)、1.258 mg/L(4月),凯氏氮最大值(6月)分别为1.398 mg/L、1.397 mg/L、1.068 mg/L、1.025 mg/L,总氮最大值分别为2.295 mg/L(11月)、2.261 mg/L(1月)、1.309 mg/L(11月)、2.21mg/L(1月);正磷酸盐和总磷的时空差异性较大,KB、FB、KD、FD中正磷酸盐最大值分别为0.103 7 mg/L(11月)、0.029 8 mg/L(6月)、0.367 9 mg/L(4月)、0.389 5 mg/L(9月),总磷最大值分别为0.114 1 mg/L(8月)、0.196 9 mg/L(5月)、0.411 8 mg/L(4月)、0.450 9 mg/L(9月)。氮磷时空差异性主要受降水量、地表径流及农业面源、人为干扰等因素的影响。无机氮与总氮和正磷酸盐与溶解性总磷的比率均大于50%,正磷酸盐是溶解性总磷的主要存在形式,开放型沉陷积水区内溶解态磷的比重更高。

生物质炭可控制备及在水处理中的应用

综述了近年来常用的农业废弃物、污泥、植物以及生物高聚物生物质炭在水处理中吸附污染物的研究与应用。不同的原料、热解温度和热解时间会导致生物质炭的产量、元素组成以及理化性质有所不同,可根据吸附质的特性合成生物质炭。在今后的研究过程中,一方面应尝试成本效益好的规模化生产,另一方面应加强对生物质炭的长期吸附效应的研究。

用于吸附废水中重金属离子的新材料研究进展

随着我国工业化进程的加快,废水中重金属污染问题日益严重。传统重金属离子处理方法存在成本高、易产生二次污染等缺陷,新型吸附材料如海藻酸钠基复合材料、金属-有机骨架材料、气凝胶材料和氧化石墨烯复合材料对重金属离子的去除效果优异。介绍了4种新型材料在吸附废水中重金属离子方面的应用,总结了每种材料的优缺点并对新型吸附材料未来的发展前景进行了展望。

协同育人机制下高校课程思政教学设计与实践——以《给水排水管网系统》课程为例

高校思政教育工作与专业人才培养的理念、方式与结果息息相关,专业课程教学中结合教学内容进行教学设计和实践,系统谋划、协同配合,实现高校课程思政协同育人的目标。本研究以给水排水管网系统课程为例,深入挖掘专业课程中蕴藏的思政要素,构建教育主体高效协作、教学内容优化整合、教学模式虚实结合、教学资源开放共享、评价体系灵活多样的协同育人机制,树立生态思维,实现全员、全程、全方位的育人格局。

淮南潘集采煤沉陷积水区渔业水环境评价

以淮南潘集采煤沉陷积水区为研究对象,根据2013年4次采样监测数据,运用单项污染指数法、综合污染指数法和综合营养状态指数法对积水区渔业水环境和水质现状进行评价。结果表明:研究区氮磷类营养盐污染严重,其余多项指标符合渔业水质标准,主要特征污染物为KN和非离子氨,水质整体上处于中度富营养状态;主要污染源为农业面源污染和降雨地表径流等。渔业水环境应引起足够重视,建议采取内外源控制相结合的改善措施。

不同堆存时长粉煤灰的氮磷吸附动力学研究

采集高皇贮灰场内不同堆存时长的湿排粉煤灰样品,通过室内化学分析研究了不同粉煤灰氮磷吸附动力学的各自特征,以期为粉煤灰土地复垦提供一定的科学依据与参考。结果表明:粉煤灰对氮磷的吸附以物理吸附为主,基本符合一级动力学方程;粉煤灰对氮的吸附主要发生在实验开始后1 h内,对磷的吸附主要发生在实验开始后10 h内;表层与下层灰样的饱和吸附量与粉煤灰粒径之间存在一定相关性,而与堆存时间相关性较小。在利用粉煤灰复垦土地时,粉煤灰的粒径将对重构土壤氮磷吸附的能力存在一定影响,进而影响其复垦效果。