H_(2)S分子6320—6350 cm^(-1)波段谱线参数高精度测量

硫化氢(H_(2)S)作为一种强腐蚀性且具有剧毒的气体,在化工、能源、环境等多个领域都是重要的中间产物或排放污染物,在线精确测量其浓度对工艺过程控制、安全生产具有重要意义.可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)作为一种定量吸收光谱技术,适用于大气环境监测、工业过程控制等领域H_(2)S浓度高精度在线测量.考虑到HITRAN2020数据库中H_(2)S的谱线参数主要来自基于半经验理论模型的计算,且缺乏实验数据验证,本文首先采用直接吸收(DAS)法扫描获得H_(2)S分子6320—6350 cm^(-1)波段内谱线吸收截面,选取其中6组吸收较强、相对独立、具有应用潜力的特征谱线作为实验测量的目标谱线;然后采用免标定、高信噪比的波长调制-直接吸收(WM-DAS)法测量了该6组谱线在不同压力下的吸收截面并用Voigt,Raution等线型函数对吸收截面进行最小二乘拟合,对谱线的碰撞展宽系数、线强度、Dicke收敛系数等光谱常数进行高精度测量,其中吸收截面拟合的残差标准差低至7×10^(-5),谱线线强度的测量不确定度小于2%,碰撞展宽系数、Dicke收敛系数、速率依赖系数的测量不确定度小于10%.完善了H_(2)S光谱数据库,为H_(2)S浓度高精度测量提供基础光谱数据.

基于波长调制-直接吸收光谱的CO分子2.3μm处谱线参数高精度测量

波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)结合了直接吸收光谱(DAS)可直接测量吸收率和波长调制光谱(WMS)高信噪比的优点,可用于测量气体分子吸收谱线的光谱参数。采用WM-DAS方法结合有效光程约为45 m的Herriott型长光程吸收池,在CO浓度为24.151μmol·L^(-1)、常温常压条件下,测量了CO分子中心频率为4300.700 cm^(-1)谱线的吸收率,用Voigt线型(VP)函数对测量的吸收率进行拟合,结果表明对WM-DAS方法测量结果进行拟合所得的残差标准差比用传统DAS方法减小一半以上,证明WM-DAS方法的抗干扰能力比DAS更强。采用该方法与光程约为50 cm的吸收池结合,对CO分子在4278~4304 cm^(-1)波段的8条弱吸收谱线在不同压力下的吸收率进行测量,实验采用浓度为0.411μmol·L^(-1)的CO标准气体。分别采用VP、Raution线型(RP)和quadratic-speed-dependent-Voigt线型(qSDVP)对测量所得吸收率进行拟合,得到CO分子与空气分子的碰撞展宽系数γ0(T_(0))、Dicke收敛系数β0(T_(0))和速度依赖的碰撞展宽系数γ2(T_(0)),并对测量结果进行不确定度分析。其中由VP拟合所得各谱线的γ0(T_(0))与HITRAN数据库中参考值吻合较好,其相对误差均小于1%;Dicke收敛系数β0(T_(0))和qSDVP中速度依赖的碰撞展宽系数γ2(T_(0))的高精度测量为进一步完善分子光谱数据库及气体参数高精度测量提供了数据基础。

中国十省市土壤重金属镉生态风险和健康风险评估

目的了解我国十省市土壤中重金属镉的污染情况,评估其生态风险和健康风险,为相关部门制定污染防治政策与健康风险防控措施提供科学依据。方法收集2013—2020年全国十省市1200个点位共1730份土壤重金属镉含量监测数据,基于单因素污染指数法、美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency,US EPA)健康风险评估模型开展生态风险和健康风险评估。结果1730份土壤数据中镉的浓度平均值为0.29 mg/kg,超标点位率为29.6%(355/1200);镉平均浓度最高年份为2016年(0.42 mg/kg),最低年份为2018年(0.21 mg/kg)。单因素污染指数法显示分别有269、72和37份土壤数据提示有轻度、中度、重度的镉污染现象。健康风险评估结果显示,镉对儿童产生的致癌风险范围在1.63×10^(-9)~2.09×10^(-5)之间,成人在8.58×10^(-10)~1.10×10^(-5)之间,两者均值均低于US EPA提出的最大可接受致癌风险10^(-6),但有500份土壤数据中镉对儿童的致癌风险介于10^(-6)~10^(-4),148份土壤数据中镉对成人的致癌风险介于10^(-6)~10^(-4)。在空间分布上,土壤中镉浓度及生态风险和健康风险总体呈现出南高北低的空间分布格局,其中浙江、江西、山东、湖南、四川省的土壤镉对儿童群体的致癌风险均值高于10^(-6)。非致癌健康风险评估结果中各途径风险值均小于阈值1。结论我国十省市监测点位土壤中重金属镉非致癌风险总体较低,预期不会造成明显非致癌危险;局部地区污染较重,已对人体产生了可能的致癌健康风险,需要引起重视并采取防治措施。

基于荧光光谱的CO浓度测量原理及实验探究

基于荧光光谱理论,结合弱光探测技术及等离子体放电技术,搭建了一套兼具臭氧制备及标定性能的CO物质浓度检测系统,并借助实验手段对CO化学发光规律进行了定量探究,旨在进一步揭示CO+O_(3)化学发光反应机理。结果表明,在常温下,当CO与1345 ppm臭氧混合时,CO主要是与O原子而非臭氧分子发生化学激发行为,生成激发态分子,由于O原子寿命较短,当CO浓度较低时,CO浓度-化学发光光强存在较强的线性关系,R^(2)>0.99,当CO浓度较高时,非线性效应变强,探测光强变化速率随CO浓度增加而变大。

Shh信号通路对快速老化小鼠肾脏衰老的影响

目的探究Shh信号通路的异常激活对肾脏纤维化的影响。方法用10月龄快速老化(SAMP)8小鼠与同龄抗快速老化(SAMR)1小鼠进行比较,采用苏木素-伊红(HE)、马松(Masson)染色方法观察肾小球、肾小管间质病理形态改变和纤维化程度;免疫荧光法检测Shh、平滑蛋白(Smo)、胶质瘤相关癌基因同源物(Gli1)蛋白的表达。结果与SAMR1小鼠相比,SAMP8小鼠肾脏可见肾小球及小管间质纤维化明显,Shh、Smo、Gli1蛋白表达显著上调(P<0.05)。结论衰老肾脏纤维化的程度可能与Shh信号通路的异常活化密切相关。

波长调制-直接吸收方法在线监测大气中CH4和CO2浓度

波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS),同时具有直接吸收光谱(DAS)的免标定、可测量吸收率函数的优点和波长调制光谱(WMS)高信噪比、抗干扰能力强的优点.本文利用免标定、高信噪比的WM-DAS方法结合长光程Herriott池,在常压常温条件下,对大气中CH4(6046.952 cm^-1)和CO2(6330.821 cm^-1)分子两条近红外吸收谱线的吸收率函数进行了测量,其光谱拟合残差标准差可达到5.6×10^-5.随后,采取WM-DAS方法结合Herriott池,对大气中CO2和CH4浓度进行了连续监测,并将其与高灵敏度的连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量结果进行比较.实验结果表明:本文采用的长光程WM-DAS与CW-CRDS方法测量结果一致,两组数据线性拟合相关性达到0.99,其中基于WM-DAS方法的CO2和CH4的检测限分别达到170 ppb和1.5 ppb,略高于CW-CRDS检测限,但其测量速度远高于CW-CRDS,并且具有系统简单、对环境要求低、可长期稳定运行等优点.

无机盐溶液作用下砂-膨润土竖向隔离屏障材料化学相容性试验研究

土-膨润土竖向隔离屏障广泛应用于城市工业污染场地。化学溶液作用下屏障材料的化学相容性,即渗透系数及其变化程度,是评价防污性能的关键因素。通过柔性壁渗透试验研究重金属铅-锌复合、六价铬作用下砂-膨润土竖向隔离屏障材料渗透系数的变化规律。由于无机盐溶液中铅、锌、钙对膨润土双电层的压缩,铅-锌复合、钙溶液作用下屏障材料试样渗透系数随金属浓度升高而增大。铅-锌复合作用下,金属浓度增至500mmol/L时试样渗透系数增幅达11倍,且无法满足防渗要求。相反,由于铬以阴离子络合形式存在,其对试样渗透系数影响相对小;与未污染状态测定结果相比,渗透系数增幅≤2倍。在膨润土孔隙比基础上,考虑无机盐溶液对膨润土膨胀特性的影响,建立无机盐溶液作用前后砂-膨润土竖向隔离屏障材料渗透系数统一预测方法。

波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)在线监测大气CO浓度

波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)同时具有直接吸收光谱(DAS)可测量吸收率函数和波长调制光谱(WMS)高信噪比的优点,本文首先采用WM-DAS光谱,在50 cm光程和室温低压下,CO分子近红外4300.7 cm^(-1)谱线吸收率检测限低至4×10^(-7)(200 s);然后结合120 m长光程Herriott池,在室温大气压下,吸收率函数拟合残差标准差达到5.1×10^(-5)(1 s).最后利用长光程WM-DAS测量系统,对不同浓度(体积分数为0.44×10^(-6)—9.6×10^(-6))CO进行了动态测量,并将其与腔衰荡光谱(CRDS)进行比较;实验结果表明:本文采用的长光程WM-DAS与CRDS方法测量结果相同,其中长光程WM-DAS系统CO浓度检测限低至0.9×10^(-9)(200 s),系统简单且测量速度远快于CRDS.与此同时,利用建立的长光程WM-DAS测量系统连续监测1个月时间内大气痕量CO浓度及其变化趋势,测量结果与中国环境监测总站测量结题高度一致.

基于傅里叶变换的波长扫描腔衰荡光谱

连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)采用腔长扫描方式,光谱间隔可任意长,适合弱吸收条件下气体参数或谱线参数的精确测量. CW-CRDS腔长扫描可使任意波长激光耦合进腔,此时激光波长波动会降低光谱的信噪比.为此,本文提出了一种基于傅里叶变换的、快速波长扫描的CRDS方法(FTS-CRDS),该方法在高速扫腔的同时连续扫描激光波长,得到周期性的蕴含气体吸收信息的衰荡时间,然后对其进行傅里叶变换,提取其特征频率以精确复现气体吸收光谱. FTS-CRDS能有效消除激光波长波动等导致的光谱噪声,提升复杂线型中谱线参数的测量精度,且无需采用波长计实时测量激光绝对波长,可使测量系统更紧凑、经济.实验采用低压下CO分子的6371.299 cm^–1和6374.406 cm^–1谱线对该方法进行了验证,相比CW-CRDS,该方法有效消除了激光波长波动导致的谱线两翼处噪声,光谱信噪比提高了4倍以上;测得的谱线参数与CW-CRDS一致,但具有更小的测量不确定度.

基于波长调制-直接吸收光谱方法的CO分子1567 nm处谱线参数高精度标定

直接吸收光谱(DAS)可直接测量分子吸收率函数,并通过拟合吸收率函数确定待测气体参数.波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)在DAS基础上,结合了波长调制光谱(WMS)中谐波分析思想,利用傅里叶变换复现吸收率函数,可有效提高吸收率函数的测量精度.本文利用WM-DAS方法结合长光程气体吸收池,在室温低压条件下,对CO分子1567 nm处R5-R11近红外弱吸收谱线吸收率函数进行了精确复现,其拟合残差标准差低至3×10^-5,随后根据测得的吸收率函数对谱线的碰撞展宽、Dicke收敛以及速度依赖的碰撞展宽系数等光谱参数进行了高精度标定,并将其与高灵敏度的连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量结果进行了比较,实验结果表明该方法与CW-CRDS测量结果具有高度一致性,更具有系统简单、测量速度快、对环境要求低等优点.

改性CoFe_(2)O_(4)对溶液中U(Ⅵ)的吸附性能研究

以水热合成法制备CoFe_(2)O_(4)材料,考察溶液pH、固液比、时间、温度、初始U(Ⅵ)浓度等对CoFe_(2)O_(4)吸附溶液中U(Ⅵ)的影响。用扫描电镜(SEM)对材料进行表征,分析其去除U(Ⅵ)的机理。结果表明,CoFe_(2)O_(4)对U(Ⅵ)有很好的去除效果,在pH为5.5、固液比0.3g/L、反应时间120min、U(Ⅵ)溶液浓度30mg/L条件下,U(Ⅵ)最大吸附容量为73.9mg/g。

自拟安胃汤联合兰索拉唑对老年胃溃疡患者胃肠激素及IL-6水平的影响

目的探讨老年胃溃疡患者给予自拟安胃汤联合兰索拉唑治疗对胃肠激素及白细胞介素(IL-6)水平的影响。方法选取2018年1月至2020年12月在本院治疗的老年胃溃疡患者84例作为研究对象,按照随机数字表法分成观察组(42例)和对照组(42例),对照组给予兰索拉唑治疗,观察组给予自拟安胃汤联合兰索拉唑治疗,比较两组患者胃肠激素及IL-6水平。结果两组治疗后胃泌素(GAS)、胃动素(MOT)水平明显提高(P<0.05),观察组水平较对照组明显更高(P<0.05);两组治疗后IL-6水平明显降低(P<0.05),与对照组相比,观察组明显更低(P<0.05)。结论老年胃溃疡患者给予自拟安胃汤联合兰索拉唑治疗,能够改善胃肠激素及IL-6水平,应用价值较高。

基于CRDS和WM-DAS的宽量程免标定H_(2)S体积分数的测量

结合腔衰荡光谱(CRDS)与波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS),建立了一种宽量程、免标定的气体体积分数的检测方法,具有CRDS高信噪比及WM-DAS快速和可测量绝对体积分数的优点.基线衰荡时间(τ)可通过测量谱线中心频率处吸收率(WM-DAS)和衰荡时间(CRDS)计算得到,无需实时校准,极大提升了CRDS测量速度.室温常压下,在6336.617 cm处不同体积分数的H_(2)S测量结果表明,该方法动态测量范围可扩展到4个数量级以上,测量精度相比WM-DAS得到了提高,且检测限可在40 s内达到1×10^(9).

有明海酸处理剂的使用对潮间带底泥环境岩土工程特性的影响

位于日本九州半封闭的有明海素来以高产量的贝壳类海产品而闻名。然而近年来这些海产品的数量急剧下降,有的物种甚至已经灭绝。其原因尚未有明确统一的认识。调研结果显示,当地居民养殖海苔时所大量使用的酸处理剂极有可能造成潮区底泥的环境岩土工程特性发生恶化,从而导致生活在底泥中的贝壳类生物大量死亡。据此我们开展了一系列现场调查和室内试验土柱试验,以测试酸处理剂对底泥的pH、硫化物含量、盐分浓度以及液限含水率的影响。结果显示,酸处理剂不仅导致底泥的pH值降低、盐分浓度降低,还导致硫化物含量的显著增高,甚至高于贝壳类生物的生命界限值。最后从磷元素在海相底泥中存在的动态形态的角度出发,探讨了底泥的环境岩土工程特性显著变化的机理。

全吸力范围非饱和土水力渗透系数的计算

非饱和土水力渗透系数决定了水分在非饱和土体中迁移的速率,因此非饱和土水力渗透系数是研究水分在非饱和土中迁移规律的关键参数。一般情况,渗流数值计算软件将水力渗透系数方程作为输入参数,水力渗透系数方程的准确性直接影响渗流模拟结果的可靠性。常用的非饱和土水力渗透系数方程大多基于毛细水的相关理论,在低吸力区其计算结果与试验数据吻合度较高,但在高吸力区计算结果与试验数据差异显著。将全吸力范围分为毛细水渗流主导区、膜态水渗流主导区、气态水渗流主导区,并分析了不同形态的水分在非饱和土体中迁移规律的控制机理。全吸力范围的非饱和土水力渗透系数定义为表观渗透系数,其包含毛细水渗透系数、膜态水渗透系数和气态水渗透系数。通过剖析毛细水、薄膜水以及水蒸气在非饱和土体中迁移机理,推导不同形态水分渗透系数的数学表达,最终得出全吸力范围非饱和土的水力渗透系数计算方程。

改性土–膨润土阻隔屏障化学渗透膜效应研究

研究了锌污染地下水作用下,六偏磷酸钠(SHMP)改性膨润土/砂阻隔屏障回填料的化学渗透膜效应行为和扩散特性。通过单个试样多阶段的化学渗透试验,以去离子水和不同浓度的硝酸锌溶液作为试验溶液,对SHMP改性膨润土/砂回填料的化学渗透膜效率系数、有效扩散系数及阻滞因子进行了测定。结果表明,回填料的化学渗透膜效率系数随初始硝酸锌溶液浓度的增大而减小,随后下降趋势逐渐趋于稳定。改性膨润土/砂回填料对重金属锌的化学渗透膜效率系数约为未改性材料的2~3倍。随着初始硝酸锌溶液浓度的增加,SHMP改性膨润土/砂回填料的有效扩散系数增大,而阻滞因子则随之减小。

武汉市不同类型天然水体中溶解性有机质的三维荧光光谱特征

基于三维荧光光谱(3D-EEM)技术,结合荧光区域积分法(FRI)和荧光特征参数,研究了武汉市4种不同类型(河流、湖泊、水源水、雨水)的天然水体中溶解性有机质(DOM)的三维荧光光谱特征,并和近十年武汉东湖相关的研究数据进行了比对。结果表明,5种荧光组分均有检出,分别为类酪氨酸荧光组分(C1)、类色氨酸荧光组分(C2)、类富里酸荧光组分(C3)、溶解性的微生物代谢物类荧光组分(C4)和类腐殖酸荧光组分(C5)。从荧光特征上来看,水质较差、存在轻中度富营养化、受污染较重的湖泊类水样中C1、C2和C3组分的荧光强度最高,相对较清洁的水源水、雨水与作为对照的自来水中DOM的荧光组分相似,仅C5组分存在差异;从DOM的来源上看,武汉市内不同类型天然水体中DOM具有显著的陆源(陆生植物和土壤有机质等)为主、内源(微生物、藻类等)为辅的混合输入特征;河流、湖泊、雨水和水源水中DOM的陆源组分占比均值分别为46.2%,56.4%,54.2%和51.6%,内源组分占比均值分别为12.3%,10.1%,10.4%和9.7%。相关性分析表明,C1,C2和C3组分之间具有显著的相关性(R^(2)>0.98),主要来自陆地来源,具有同源性;C4、C5组分分别和总磷(TP)、总有机碳(TOC)之间具有较强的正相关性(R^(2)>0.73)。与历史数据进行对比分析发现,近10年武汉东湖湖水中DOM的陆源组分(类酪氨酸、类色氨酸、类富里酸)呈逐步上升的趋势,但是在2020年东湖湖水DOM组分的陆源组分骤降,类腐殖酸和微生物代谢组分明显上升。

低频电针对SAMP8小鼠海马齿状回PHF1表达的影响

目的观察低频电针对SAMP8小鼠海马齿状回PHF1蛋白表达的影响,探讨电针治疗阿尔茨海默病(AD)的神经生物学机制。方法将24只5月龄的SAMP8小鼠随机分为模型组、电针组和假电针组,每组8只,同龄正常老化SAMR1小鼠8只作为对照组。电针组取穴百会、肾俞,肾俞穴双侧交替,电针选连续波,频率2 Hz,留针20 min,1次/d,6次为1个疗程,共5个疗程。假电针组仅针刺至百会、肾俞穴皮下,接电针连线但不予通电。采用Morris水迷宫检测各组小鼠学习记忆能力,透射电镜观察海马突触超微结构,免疫组化法检测海马齿状回PHF1蛋白的阳性表达。结果①Morris水迷宫显示:对照组小鼠逃避潜伏期明显短于模型组、假电针组、电针组(P<0.05),在目标象限停留时间明显延长(P<0.05);与电针组、假电针组比,模型组小鼠的逃避潜伏期均明显延长(P<0.05),在目标象限停留时间均明显缩短(P<0.05);电针组改善SAMP8小鼠学习记忆能力明显优于假电针组(P<0.05)。②透射电镜显示:对照组、电针组小鼠海马可见大量突触,突触轮廓完整,分界清楚。模型组、与假电针组突触间隙模糊,突触前膜、后膜不清晰、变薄,典型的突触结构消失。③免疫组化显示:电针组小鼠海马齿状回PHF1阳性细胞数明显少于模型组及假电针组(P<0.05)。结论低频电针改善AD学习记忆能力,可能与保护海马突触结构,降低海马Tau蛋白的磷酸化有关。

碱激发高炉矿渣固化铅污染土酸缓能力、强度及微观特性研究

采用碱激发高炉矿渣对铅污染土进行固化稳定处理,并研究其固化稳定机理。结果表明:随着固化剂掺量提高,GGBS-MgO固化铅污染土酸缓能力的固化污染土酸缓冲系数β随之提高;铅能够抑制GGBS-MgO进行水化反应,致使GGBS-MgO固化铅污染土比表面积远低于同掺量的固化未污染土;GGBS-MgO固化铅污染土q_u均低于相同掺量下固化未污染土,且无侧限抗压强度与其比表面积间存在明显的线性关系;SEM和XRD结果显示,GGBS-MgO固化铅污染土和固化未污染土的试样,主要水化产物都为C-S-H与Ht;累积进汞量和孔径直径结果显示,GGBS-MgO固化未污染土累积进汞量高于固化铅污染土。

赤泥渗滤液对改性GCL防渗性能的影响

旨在评价商用土工合成材料黏土衬垫(GCL)用于阻隔赤泥渗滤液的有效性。赤泥渗滤液作用下GCL的防渗特性是评价其防污性能的关键因素。以商用改性GCL中膨润土为研究对象,通过自由膨胀试验,研究了4种赤泥渗滤液中膨润土的自由膨胀指数。以商用改性GCL为研究对象,通过改进滤失试验,研究了4种赤泥渗滤液作为渗透液作用下GCL渗透系数的变化规律,评价了预水化作用对渗透系数的影响。研究还采用清洁自来水作为GCL的渗透液作为对照。结果表明,随着离子强度的增加,改性GCL中的膨润土自由膨胀指数随之减小。预水化处理改性GCL的渗透系数相较于未预水化处理试样降低了5倍左右。在实际工程应用中,建议采用自来水预水化处理GCL,以此充分发挥其防渗性能。随着改进滤失试验中施加气压的增大,不同赤泥渗滤液作用下的改性GCL渗透系数均下降。随着离子强度和一价二价离子摩尔数比的增加,改性GCL的渗透系数随之增大。随着膨润土自由膨胀指数的增加,改性GCL的渗透系数随之减小。与自来水渗透情况相比,赤泥渗滤液渗透作用下,改性GCL渗透系数增大4.35~12.0倍。