2013年秋季哈尔滨烟雾事件污染水平分析

2013年10月20~23日在哈尔滨市区发生了一场严重的烟雾事件,空气污染物等级和低能见度的极高水平（市区某些地方能见度甚至只有几米）迫使学校停课和高速公路关闭,机场关闭,水陆交通受到了严重的影响。在这次烟雾事件中监测不同直径的颗粒物和其他污染气体。监测数据显示,空气质量最差的10月21日,恰逢这天哈尔滨市开始公共供暖,当日PM1.0,PM2.5和PM10的最大浓度分别达到446μg/m3,2374μg/m3和10165μg/m3。对PM2.5和PM10的相关性分析表明,二者存在显著的线性关系,其回归方程为：PM2.5=0.6889×PM10的相关系数R2=0.9604。

“美丽中国”与自然环境关系研究

"美丽中国"是人与自然和谐相处更高一层的人文化表述,是科学发展的必然途径与成果体现,其实质是最终把经济、政治、文化和社会建设构架在生态文明、环境美好之上,实现中华民族永续发展。"美丽中国"体现整个民族对自身发展进一步提出科学诉求,对未来发展道路进一步规划的美好愿景。本文从"美丽中国"与自然环境关系的角度论述"美丽中国"所孕育的环境内涵及美丽中国建设对当前现实环境的新要求,提出自然环境是美丽中国建设的基础,解决环境问题是建设美丽中国的重点和难点,并根据现实问题提出具体举措。

中国化学品环境暴露评估领域的综合区划

大尺度空间(中国)化学品环境暴露多介质模型的建立需要先对空间做相应的区划.本文以ArcGIS软件为平台,通过有空间约束的聚类方法和水文分析方法相耦合,建立全国范围的综合分区.全国范围分为华南综合大区、华北综合大区、西北综合大区、华东综合大区、东北综合大区和西南综合大区6个综合大区.每个综合大区又分别包含了若干个综合小区,小区总数为38个.该研究为我国暴露评估的综合分区提供了一个方案,在多介质模型的建立中起着重要的作用.

K_(2)FeO_(4)-FeCl_(3)联合强化剩余污泥厌氧消化产酸

通过碱性高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))-FeCl_(3)预处理联合厌氧消化对剩余污泥进行减量化处理,探讨不同形态的铁源及不同铁浓度对以有机酸回收为目标的污泥减量化过程的影响,并寻找最适铁投加量.结果表明在预处理过程中碱性K_(2)FeO_(4)对污泥聚集体结构破坏起着重要作用.与空白相比,挥发性悬浮物固体(VSS)下降了26.79%,中值粒径(Dx(50))下降了90%,污泥沉降比(SV_(30))下降了33%,污泥沉降性能变好,减量效果明显.FeCl_(3)在预处理过程仅具有絮凝作用.在厌氧消化过程,经碱K_(2)FeO_(4)预处理后的污泥产酸量高于空白组.适量铁离子的增加可加速有机酸的产生速率.最适铁投加量20mg Fe/g VSS的K_(2)FeO_(4)及21mg Fe/g VSS的FeCl_(3)(即TFe投加量为41mg Fe/g VSS)的产酸效果最好,在消化第3d挥发性有机酸达到峰值(436.1mg COD/g VSS),是空白组峰值的4.45倍.当经过15d消化后,PO_(4)^(3-)-P去除率达69.8%,是仅投加K_(2)FeO_(4)预处理的2.03倍.此外,适量铁的投加还有利于产酸菌(Actinobacteria门和Chloroflexi门)富集,促进了厌氧消化产酸速率提升,而铁投加量高于48mg Fe/g VSS反而会抑制厌氧环境中产酸菌的活性.

基于“压力-状态-响应”模型的黑龙江省生态安全评价研究

采用“压力-状态-响应”模型,选取27项指标,构建黑龙江省生态安全评价指标体系.利用层次分析法确定各指标的权重,运用生态安全度计算模型,对2000-2005年黑龙江省生态安全状况进行分级评价;应用灰色动态模型,预测黑龙江省2006-2010年生态安全的发展趋势.计算结果表明,2000年黑龙江省处于生态安全Ⅴ级;2005年黑龙江省处于生态安全Ⅲ级,生态安全有所提高.预测得到,2006年黑龙江省为生态安全Ⅲ级,2007-2009年均为生态安全Ⅱ级,2010年达到生态安全Ⅰ级,即理想安全.由此可见,黑龙江省生态安全呈现上升的发展趋势;自2000年黑龙江省开展生态省建设以来,生态环境质量得到了明显改善.通过推动生态省建设等有效手段,可以最终实现黑龙江省生态安全持续和健康发展.

微生物燃料电池处理剩余污泥与同步产电性能

针对全球能源短缺和污泥处理过程中能耗较高等问题,采用微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)技术处理剩余污泥并将污泥中的化学能直接转化成电能,从而实现污泥的稳定化与资源化利用.构建以铁氰化钾为阴极电子受体的双室型微生物燃料电池,分别考察了微生物燃料电池以城市污水处理厂剩余污泥为底物时的产电性能和对污泥的降解效果,并从缓冲溶液、阳极底物浓度和阳极区搅拌3个方面分析其对电池产电性能和污泥降解效果影响.电池输出电压可达到0.66 V,MFC运行一个周期,对污泥总化学需氧量TCOD(total chemical oxygen demand)的去除率为36.4%,阳极区缓冲溶液的投加和搅拌均可提高电能的输出及对污泥TCOD的去除能力.

温度对好氧颗粒污泥脱氮性能及颗粒稳定性的影响

以乙酸钠与葡萄糖混合基质为碳源,采用间歇式气升内循环反应器(SBAR),以颗粒解体后含有大量丝状菌的污泥为接种污泥,考察了颗粒污泥反应器的启动及温度对好氧颗粒污泥脱氮性能与颗粒稳定性的影响.结果表明,在温度为20℃时,成功实现了颗粒污泥反应器的启动,形成的颗粒结构致密,表面光滑;污泥容积指数(SVI)为70mL/g,平均粒径为3.2mm,平均湿密度为1.029g/mL.当温度直接升高到26℃时,出水NH4+-N由10.6mg/L降为0.2mg/L,同时出现了出水亚硝酸盐的积累,积累率达到93.9%.但是,在温度升高后的47d中,由于胞外多聚物(EPS)中蛋白质与多糖比值的降低,导致颗粒表面的电负性的增加,最终使得颗粒逐渐解体.

煤制气废水处理技术研究进展

介绍了煤制气废水的产生、水质特点,其治理难题表现在:水质复杂、难降解有机物含量高和毒性大。从煤制气废水治理技术的物化预处理、生物处理和深度处理三方面综述了国内外有关煤制气废水处理技术的研究现状、发展趋势及工程应用情况,并着重分析各处理技术的优缺点和在应用中存在的问题,即蒸氨和脱酚工艺的优化、发挥厌氧工艺的作用、废水生物脱氮过程的抑制、高级氧化和膜分离技术的应用。展望了煤制气废水处理技术的未来研究方向,指出物化和生物处理技术的优化组合是煤制气废水处理技术的必然发展趋势,为解决煤制气产业发展的废水治理瓶颈提供借鉴和参考。

新型准对称无机膜的正渗透去除Cd^(2+)的效能

正向渗透(forward osmosis,FO)是一种以溶液渗透压差为驱动力的新型膜技术。课题组在先前研究中使用微界面溶胶凝胶法制备了一种全新的准对称结构无机薄膜(QSTFI膜),与传统的有机聚合FO膜相比具有更大的优势。本文考察了QSTFI膜分离去除水中重金属Cd2+的效能,讨论了Cd2+浓度、提取液浓度以及膜表面带电性对Cd2+去除的影响机制。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了QSTFI膜的微观形貌,使用能量色散光谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了膜的化学组成,并使用原子力显微镜(AFM)表征膜表面带电特性。结果表明,QSTFI膜表面带负电荷,能够与液相主体中的Cd2+通过静电引力形成双电层结构,双电层的Debye厚度越大越有利于膜对Cd2+的截留。FO实验测试中原液Cd2+浓度为10 mg·L-1的条件下,QSTFI膜对Cd2+截留率超过99%,水通量最大值可达到69 L·m-2·h-1(提取液为2.0 mol·L-1 Na Cl)。本研究为拓展FO技术在含重金属废水处理的潜在应用前景提供了理论依据和指导。

生物陶粒过滤工艺处理微污染原水研究

采用陶粒滤料处理微污染原水,研究了具有不同结构特性的陶粒滤料对有机物、藻类及浊度的去除效果。结果表明:对高锰酸盐指数的去除率>25,最高可达38;对氨氮的去除率>60,最高为70;对亚硝酸盐氮的去除率>98;对藻类的去除率可达95以上;出水浊度<1NTU。此外,具有较大的比表面积、发达的孔隙及较多的连通等特性的陶粒处理效果好,适合作为水厂工艺改进的首选滤料。

固相萃取-离子色谱法测定地下水中痕量的高氯酸根离子

建立了测定地下水中痕量高氯酸根(ClO 4-)的固相萃取-离子色谱(SPE-IC)分析方法。0.7 L水样经预处理降低主要干扰离子Cl-、CO23-和SO24-的干扰后,使用Cleanert PWAX弱阴离子交换固相萃取小柱对地下水中痕量(μg/L级)的ClO 4-进行富集,用6 mL 1%NaOH溶液洗脱,富集液经0.45μm水膜过滤后,用IonPac AS20阴离子分离柱、50μL进样环、40 mmol/L KOH溶液淋洗、抑制电导检测分离分析。结果表明,地下水样品中ClO 4-的方法检出限和测定下限分别为0.15μg/L和0.60μg/L,进样质量浓度在1～15μg/L范围内有很好的线性关系,线性相关系数为0.999 2,回收率为99.7%～100.5%;该方法经济有效,可用于地下水中痕量ClO 4-的检测。利用该方法测定了哈尔滨周边部分地区地下水中ClO 4-浓度,检测结果与离子色谱-质谱联用法的检测结果的相对误差为1.85%～9.24%。

一株中度嗜盐菌的分离鉴定及其强化高盐有机废水处理的研究

为探索中度嗜盐菌在高盐有机工业废水处理中的应用,解决高盐有机工业废水处理这一难题,从山东省威海市路道口盐场晒盐池盐水中分离一株嗜盐菌株YS-1,通过对该菌株进行原子力显微镜观察、生理生化测定,全细胞脂肪酸分析、16S rDNA序列同源性分析发现YS-1菌株16S rDNA序列与Halomonas sp.(AB167061)的亲缘关系最为接近,结合上述其他各项结果确定该菌株为盐单胞菌属(Halomonas sp.),属中度嗜盐菌;在SBR反应器中对该菌株进行强化高盐有机废水处理试验,结果表明,含盐12%,CODCr=1 494mg/L的高盐模拟有机废水,经72 h CODCr去除率为90.0%,120 h的CODCr去除率为98.1%,该菌株具有强化高盐有机废水处理的功能,通过分离筛选嗜盐菌强化高盐有机工业废水处理具有可行性.

改性PbO_2电极电催化降解水中硝基苯酚

为研究PbO2电极的性能,在酸性溶液中,以电沉积法制备了改性钛基PbO2电极,优化并确定了电极的制备工艺,并利用SEM对电极的表面形貌进行了检测.以硝基苯酚为目标有机物,考察了电极的电催化氧化性能.采用铋掺杂PbO2电极处理水中邻硝基苯酚、间硝基苯酚和对硝基苯酚,并对不同硝基苯酚的矿化过程以及降解动力学进行了比较.研究表明:改性PbO2电极的电催化性能优于传统的PbO2电极;邻硝基苯酚在本研究条件下更易被降解.

江川灌区旱田改水田加剧水体氮磷污染

黑龙江省江川灌区实施旱田改水田后,粮食产量持续上升,同时也暴露了以总氮和总磷为主的非点源污染问题。该文在GIS平台的支持下,运用SWAT模型,建立了模型所需的空间数据库和属性数据库,并运用实测资料对模型参数进行了率定。最后,设置了不同的情景,在耕地面积不变的情况下,改变水田比例为现状的70%、50%,从而研究农业非点源污染输出变化。研究表明:水田面积为70%和50%的情况下,月平均径流深比现状减少20.95、41.37 mm,总氮负荷减少27.84、48.16 t/a,总磷负荷减少1.66、2.89 t/a,说明旱田改水田将会对水环境产生不利影响。通过情景模拟发现,减少施肥量和节水灌溉均可以在一定程度上控制污染物输出,施肥量减少50%后,总氮输出减少25.23%,总磷减少16.32%。在实际生产生活中,为保证粮食产量,可以通过改变施肥方式或设置人工湿地等方法减少农业面源污染。

前置反硝化曝气生物滤池调试中出现的问题及解决措施

结合工程实践,分析了前置反硝化曝气生物滤池工艺调试过程中出现的一系列问题并提出了解决办法,可为以后曝气生物滤池的设计和调试运行提供参考。

中度嗜盐菌的分离鉴定及对高盐制革废水处理的强化

为探索中度嗜盐菌在高盐有机制革工业废水处理中的应用,解决高盐有机制革废水处理这一难题,从某晒盐池盐水中分离获得一株嗜盐菌株YS-1,对该菌株进行原子力显微镜观察、生理生化测定、全细胞脂肪酸分析和16S rDNA序列同源性分析.研究表明,YS-1菌株16S rDNA序列与Halomonas sp.(AB167061)的亲缘关系最为接近,结合上述其它各项测定结果,确定该菌株为盐单胞菌属(Halomonas sp.),属中度嗜盐菌.在SBR反应器中对其进行强化高盐制革废水处理试验,同时结合生物活性碳技术,结果表明,含盐9.3%、CODCr为1738mg/L的高盐制革废水,经168 h的处理后CODCr去除率为86%,经216 h处理后CODCr去除率为98%,表明该菌株具有强化高盐制革废水处理的功能.将分离筛选的嗜盐微生物与生物活性碳技术相结合,可构建"嗜盐生物活性碳"技术,来强化高盐制革废水的处理.

钛合金表面铁氧化物膜层类Fenton催化剂制备及降解苯酚性能

采用微弧氧化法在硅酸盐电解液体系中于钛合金表面成功制备了铁氧化物膜层类Fenton催化剂。采用SEM、XRD以及XPS对所得膜层的表面形貌、晶体结构及物相组成进行表征,发现膜层中含有金红石相TiO_2(R-TiO_2),和非晶态的铁氧化物Fe_3O_4;对膜层的表面形貌分析发现电解液中加入铁氰化钾后表面粗糙度及平均孔尺寸增大。以苯酚作为目标降解物,研究了膜层类Fenton催化活性,同时研究了铁源含量、苯酚浓度、H_2O_2投料量以及pH值对膜层降解苯酚效率的影响,优化了降解条件,研究发现在pH 3.0、温度30℃、H_2O_26.0 mmol·L^(-1)、苯酚35 mg·L^(-1)及铁氰化钾含量10 g·L^(-1)的条件下降解90 min,苯酚降解效率可达90%。通过对不同温度下降解苯酚的反应动力学研究,利用阿伦尼乌斯方程得到了该膜层类Fenton降解苯酚的反应活化能Ea为96.9 kJ·mol^(-1)。最后,评价了膜层的稳定性并分析了稳定性衰减的原因。

生物絮凝剂用于给水混凝处理中浊度去除的研究

利用高岭土悬浊液和松花江原水作为研究对象,以混凝试验为基础考察了生物絮凝剂（BFs）对浊度的去除效果.结果表明,单独使用生物絮凝剂进行混凝处理在投药量5-19 mg/L的范围内能够使高岭土溶液浊度去除84%,低于Al2（SO4）3（93%）和Fe2（SO4）3（94%）.Zeta电位和混凝pH变化结果表明,生物絮凝剂的混凝效果主要受吸附架桥机理支配.向生物絮凝剂中投加少量的Al盐和Fe盐能够明显强化混凝效果,且在相同的混凝效果时Fe盐投加量小于Al盐投加量.这种强化作用主要是因为无机盐和生物絮凝剂的复合加强了电性中和与吸附架桥作用.Fe盐和生物絮凝剂复合使用可以在低投药量和中性pH条件下有效去除原水的浊度（94.6%）.生物絮凝剂能够在较大的投药量范围内有效去除水源水中的颗粒物,形成的剩余污泥能够被自然降解;同时,由于不使用金属盐,大大降低了由于铝的积累而导致的致病风险,是一种环境友好的绿色絮凝剂.

载银TiO_2薄膜制备及其光催化灭菌性能

在硫酸电解液中,用阳极氧化法在纯钛表面制备了纳米多孔TiO2薄膜,并通过光沉积法进行了载银修饰。采用XRD、SEM对薄膜的形貌与相结构进行了表征,并考察了电流密度、电压和电解液浓度等对生成的TiO2薄膜光催化灭菌性能的影响。结果表明:TiO2薄膜由锐钛矿型和金红石型组成。随电压升高,金红石型的含量逐渐增多,微孔孔径增大,在电流密度为150 mA.cm-2时,分别由120 V时的19%和93 nm增加到180 V时的96%和283 nm。电流密度的适当增大和适量的载银修饰有助于提高TiO2薄膜光催化灭菌性能。在1 mol.L-1硫酸溶液中,140 V/150 mA.cm-2条件下制备的TiO2薄膜,经3 g.L-1硝酸银溶液中载银修饰后灭菌效果最佳。

聚乙烯醇修饰准对称无机膜的正向渗透效能

为进一步提高准对称结构无机薄膜(QSTFI膜)的正向渗透(forward osmosis,FO)效能,利用聚乙烯醇(PVA)对其进行亲水性修饰,研究了不同PVA质量分数对膜的水通量及比盐通量的影响.膜表征结果表明:经过PVA修饰的膜表面负电荷增多,有利于膜对Na+的截留;此外修饰膜表面的亲水性提高有利于获得更高的水通量.通过FO实验确定PVA最佳质量分数为0.5%.当提取液(DS)为2.0 mol·L-1Na Cl、原液(FS)为去离子水时,修饰膜水通量为67.08 L·m-2·h-1,比同条件下QSTFI膜水通量高12%;而比盐通量为0.15 g·L-1,比QSTFI膜低16.7%.