基于SAO-VMD-FFT的激光诱导荧光光谱信号信噪比提升方法

针对基于激光诱导荧光光谱法(LIFs)的便携式场地地下水检测技术装备在原位检测地下水中典型重金属时,光传感信号含噪声严重,影响后续定量分析准确度的问题,提出了一种雪消融优化器(SAO)寻优算法优化的变分模态分解(VMD)结合快速傅里叶变换(FFT)的LIFs光传感信号信噪比提升算法。利用SAO算法对VMD分解关键参数分解模态个数K和惩罚因子α进行优化,实现含噪信号的自适应最佳VMD分解,得到一系列本征模态分量。进一步结合FFT算法寻找频率突变点从而筛选出相关模态。累计相关模态得到信噪比提升后的信号。通过仿真和实测信号分析,结果表明,与EMD、WTD和S-G等常用算法相比,建立的算法能更好地去除LIFs信号中的噪声分量,保留有用信息。对方法的可行性和有效性进行了验证,可为后续利用LIFs传感信号原位定量分析地下水中重金属元素含量提供支持。

水力压裂结合化学氧化法修复多环芳烃污染的低渗土壤

渗透性较低的污染土壤,由于氧化剂在土壤中传质受阻,导致修复效果较差。采用水力压裂结合化学氧化法探究了不同水力压裂工艺参数对土柱渗透系数和压裂效果的影响,并比较了H_(2)O_(2)、KMnO_(4)和活化过硫酸钠3种氧化剂对菲和芘两种多环芳烃(PAHs)的去除效果。结果表明:当压裂液注入流量为347.3 L/h、压裂液黏度为294 mPa·s、土柱含水率为20.0%、注入方式为间歇注入时,土柱渗透系数和压裂效果最佳。添加2.5 mmol/g的活化过硫酸钠对菲和芘的去除最经济高效。在最佳水力压裂条件下进行化学氧化,与无水力压裂时相比,菲和芘的去除率分别提高19.2、21.2百分点,说明水力压裂可有效增强化学氧化法对PAHs污染的低渗土壤的修复效果。

一种污染土壤异味高效阻隔系统的开发与应用

介绍了一种污染土壤异味快速、高效阻隔系统,该系统集泡沫发生器、发电、供气、药剂储存及自动化控制等功能于一体;其特殊设计的泡沫发生器,强化了发泡过程,所发泡沫更细腻、均匀、稳定,喷洒范围更广;优选的配套设备保证了发泡过程的平稳性和连续性。

长三角某石油烃污染场地地下水原位电阻加热修复技术工程应用

以我国长三角地区某典型机械厂石油烃污染场地修复工程为案例,阐述原位电阻加热技术对有机污染地下水的原位修复过程。通过原位电阻加热将水土同步加热至近100℃,将污染物从土壤和地下水中脱附出来,配以多相抽提井将污染物抽出并进行后续处理;设置地下温度、压力监测点,动态监测修复过程;设置地下水监测井,定期采集地下水样品,评估修复效果。地下水样品中污染物浓度监测结果表明,加热50 d后(加热中期)各监测点位的地下水石油烃的修复达标率超过65%,加热108 d后(加热后期)达标率达100%。后期尚需对地下水污染物开展进一步跟踪监测,验证该技术的持久性和彻底性,为后续技术示范推广与应用提供可靠的数据和成功的经验支撑。

水力压裂增透多环芳烃低渗场原位修复技术研究进展

根据多环芳烃(PAHs)污染土壤修复技术的现状及研究进展,总结了各种修复技术的优缺点及应用范围,并列举了水力压裂技术应用于低渗有机物污染场地修复的工程案例。通过人为构建裂缝网络,有效提升土壤渗透性,可以较好地解决化学药剂在低渗场地中的传质扩散难题。

典型重金属污染土壤修复中试效果研究及对农作物影响的评估

针对某重金属污染土壤开展中试修复田间种植研究。通过5种稳定化材料和2种淋洗剂对重金属铅、镉和砷污染土壤进行大田修复试验,根据种植收获小麦样品的根、茎、颖壳,以及籽粒中铅、镉、砷含量,分析稳定化材料和淋洗剂对污染土壤修复效果,结果显示,施加Fixall、改性凹凸棒石对降低铅、镉和砷污染土壤中小麦的铅、镉、砷含量有明显效果;相比对照,其中施加稳定剂Fixall后作物籽粒中的铅质量浓度降低了0.22 mg·kg^(-1),施加稳定剂改性凹凸棒石后作物籽粒中的镉降低了0.03 mg·kg^(-1),且对地上作物产量减少的影响低于25%。

便携式X射线荧光光谱法结合支持向量回归算法定量分析土壤中的砷含量

研究了基于统计学习理论的支持向量机(SVM)回归法在X射线荧光光谱定量分析中的应用。采用39个农田土壤样品作为实验材料,以其中32个土壤样品作为校正集,选用SVM模型中Linear、Poly和RBF 3种核函数对As元素含量与荧光光谱数据进行回归建模。用3种不同模型对预测集中7个土壤样品的As元素含量进行预测分析,结果显示模型预测As元素含量与电感耦合等离子体质谱法测定的As元素含量之间的相关系数R2均大于0.99,相对分析误差(RPD)均大于3,表明所建立的SVM模型具有较好的实用价值。为了进一步考察SVM回归模型的预测效果,同应用较成熟的PLS回归模型的预测结果进行对比,结果显示SVM法的预测结果更好,表明SVM回归模型亦可用于便携式X射线荧光光谱法的定量预测分析。

高稳定化阻隔挥发性有机物水基泡沫体系的组成优化及性能

利用泡沫稳定性原理及正交实验设计优化了发泡液中复配表面活性剂的浓度和稳定性改良剂的用量,得到一种稳定性良好的泡沫,并测试了泡沫的稳定性及其对挥发性有机物(VOCs)的阻隔性能。根据多元非线性回归模拟结果,得到优化配比为:复配表面活性剂浓度0.1 mol/L,稳定性改良剂丙三醇、三乙醇胺、黄原胶、硫酸锌用量分别为6%(φ),7%(φ),3 g/L,0.3 mol/L。优化配比配制的发泡液产生的泡沫(稳定化泡沫)的高度半衰期为9.1 h、析液半衰期为8.5 h、总存留时长为14 h;泡沫尺寸在9 h后增速明显,液膜间的气体扩散速率较快。稳定化泡沫在12~13 h内对VOCs的阻隔率保持在90%。

基于农田中试试验的重金属污染原位钝化修复效果研究与评估

当前,受城市及工业化迅猛发展影响,我国耕地数量与质量持续下降,重金属污染问题尤为突出。原位固化技术作为一种绿色低碳技术,可有效限制重金属的可生物利用性,从而提高我国耕地数量与安全利用率。本研究以田间试验为基础,以小麦籽粒中重金属含量为评价标准,对酸改凹凸棒石、凹凸棒石、酸改Fixall药剂和Fixall药剂的剂量及应用条件进行探究。研究结果表明,对于铅、镉和砷,酸改凹凸棒石和酸改Fixall药剂对农田重金属的钝化效果更优,酸改凹凸棒石的最佳添加质量比分别为3%、3%和7%,与对照组相比,小麦籽粒中对应含量下降分别为48.21%、49.81%和25.40%。酸改Fixall药剂对农田重金属的钝化效果最佳添加质量比相同,均为3%,与对照组相比,小麦籽粒中对应含量下降分别为59.76%、46.63%和24.60%。其中,经添加比为3%的酸改Fixall药剂处理后,小麦籽粒中铅元素含量达到《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)规定的要求,其他重金属含量得到显著降低,对提高我国农田数量可利用性及使用安全率具有广泛的应用前景。

土壤中铁元素对铬元素p-XRF测定准确度的影响与校正

便携式X射线荧光光谱仪(p-XRF)能够快速检测土壤中的铬元素,但由于土壤成分复杂、基体效应不明,导致其检测准确度较低。铁元素作为土壤基体中的主量元素,在不同类型土壤中含量变化范围大,是影响铬元素p-XRF测定准确度的主要元素之一,深入研究铁元素对铬元素荧光强度的影响有助于提高p-XRF测定土壤中铬元素的准确度。本文以人工配置的铬-铁土壤样品研究铬元素荧光强度与铬元素含量和铁元素含量的变化关系,采用经验公式校正铁元素对铬元素p-XRF分析准确度的影响。结果表明:土壤样品中的铁元素含量固定不变时,铬元素的含量与其相应的特征X射线荧光强度呈线性变化,相关系数均在0.9990以上,且铬元素荧光强度的增长速率随着土壤中铁元素含量的增加而增大;另外通过对同一铬含量、不同铁含量土壤样品的研究,验证了铁元素对铬元素的荧光增强效应,并发现该增强效应还与铁、铬元素的相互作用有关。结合铬、铁元素基体效应研究结果,本文建立了铁元素对铬元素p-XRF测定的校正方程式,相比于普通的线性回归,该方法的相关系数从0.9011提高到了0.9986,硅藻土样品的p-XRF分析平均相对误差从21.94%下降至2.52%,实际土壤样品的p-XRF分析平均相对误差从51.02%下降至5.21%。

便携式X射线荧光光谱法快速测定化肥中砷、镉、铅、铬、汞

为评估便携式X射线荧光光谱(Portable X-ray Fluorescence Spectrometry,PXRF)法对化肥中砷、隔、铅、铬、汞5种重金属元素测定的可靠性,使用PXRF法分别对4个模拟污染化肥样品,以及在全国11个省、直辖市或自治区抽样的103个化肥样品进行测定,与肥料检测国家标准(GB/T 23349—2020)中实验室分析方法的测定结果进行了比较。结果表明,PXRF法对模拟污染化肥样品中As、Cd、Pb元素测定的准确度在90.0%~115%,相对标准偏差小于10%,对Cr的测定准确度在115%~140%,相对标准偏差在4.0%~15.8%,对Hg的测定准确度在70.0%~139%,相对标准偏差在3.7%~9.4%。PXRF法测定的结果与实验室分析法所确定的参考值有较好的相关性,R^(2)在0.8906~0.9789,PXRF法各元素的最低检出含量低于国家标准限值或与之相当。因此PXRF法能满足肥料中5种重金属含量的快速筛查要求,可作为辅助手段用于肥料重金属污染抽查,有效减少抽样量,提高抽样效率。

常见二元表面活性剂复配体系对发泡能力的影响

使用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SLS)、N-月桂酰肌氨酸钠(NLSS)、十二烷基磺酸钠(SDS),两性离子表面活性剂椰油酰胺丙烯甜菜碱(CAB),以及非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、吐温20(T20)进行二元表面活性剂的复配实验,表征其发泡性能并计算相应的表面活性参数,探究了二元表面活性剂复配的相互作用对发泡能力的影响。结果表明,阴离子与两性离子表面活性剂在复配过程中,物质的量之比接近1∶1时发生聚沉现象;拥有直链疏水基的表面活性剂与亲水基较大的非离子表面活性剂复配时会发生竞争吸附,削弱表面活性剂的发泡能力;拥有相似结构的阴离子表面活性剂复配时能够产生协同效应,SDBS和NLSS物质的量之比为7∶3时发泡能力最佳,对应的最高发泡倍数为14.0,发泡性能最好,二者相互作用参数β^(m)=-9.83(x^(m)_(SDBS)=0.4),协同效应最佳,吉布斯自由能为ΔG_(m)^(0)=-13.60 kJ/mol,胶束形成为自发过程。

曝气吹脱处理水中的三氯乙烯的机理及动力学研究

研究了不同曝气量和曝气时间对不同浓度三氯乙烯吹脱效果和总传质系数的变化影响。结果表明,所有实验组在曝气90min后,三氯乙烯浓度逐渐趋于稳定,且残留量不易被吹脱。在曝气60min后,所有实验组的动力学曲线逐渐趋于水平。在曝气30min后样品的总传质系数在同三氯乙烯浓度组中为最大值。这表明曝气吹脱可在最短时间内将绝大部分的三氯乙烯吹脱出,从而为相关污染地下水修复提供科学的基础数据。

改性纳米SiO_(2)土壤保温泡沫的制备及性能研究

以鱼蛋白胨为发泡剂、黄原胶为增稠剂、三甲基氯硅烷偶联改性纳米SiO_(2)为稳定剂,制备了一种土壤热阻隔绿色水基泡沫材料。通过红外光谱、电子扫描显微镜、沉降速率表征试验,对改性前后纳米SiO_(2)的形貌进行分析;对改性泡沫进行稳定性测试,并利用红外图像动态分析泡沫形貌变化,对改性泡沫进行隔热性能测试。结果表明:偶联剂改性后的纳米SiO_(2)能够良好分散于溶剂中;添加改性纳米SiO_(2)颗粒后的泡沫高度半衰期长达14.0 h,且泡沫均质性良好,半衰期时刻的泡沫平均尺寸比未添加纳米颗粒及添加未改性纳米SiO_(2)的泡沫更小,表明纳米颗粒能够有效形成聚并屏障,阻碍泡沫气体的扩散;添加改性纳米SiO_(2)的泡沫在20℃以上的保温时长达15.0 h,隔热性能优于未添加纳米颗粒和添加未改性纳米SiO_(2)泡沫的。

污染场地治理修复药剂危险性评价技术及其应用:以上海市为例

基于我国土壤污染防治和化学品管理的相关法律法规要求,以物理危险、健康危害和环境危害为主要因素,以新化学物质判定及管理、危险化学品识别及危险特性判别为主要环节,探索并建立了污染场地治理修复药剂危险性评价技术流程;在此基础上,以上海市污染场地土壤、地下水治理修复技术和药剂为例,对所制定的评价技术流程进行合理性验证。系统收集整理了上海市135项污染场地治理修复工程的基本信息,对典型污染物治理修复技术和药剂类别进行统计分析,识别了各药剂的危险特性。以常用的氧化剂过氧化氢为例,高浓度过氧化氢可引起燃烧或爆炸,建议其浓度控制在60%以下。该研究结果可为我国污染场地治理修复工程的安全实施、药剂安全利用以及生态环境部门对土壤修复行业的监督管理提供创新思路、基础数据和技术支撑。