福建师范大学环境与资源学院、碳中和现代产业学院团委:培养新时代生态环保人才

为贯彻习近平生态文明思想,助力“美丽中国”“清新福建”建设,福建师范大学环境与资源学院、碳中和现代产业学院团委(以下简称学院团委)聚焦“幸福河湖”主题开展社会实践,让学生在实践中强筋壮骨,成长为可堪大任的新时代生态环保人。一是实地调研,“看学悟思”拓眼界。

福建省县级碳排放时空特征和面板数据模型分析

从中国碳核算数据库获取2000—2020年福建省县级碳排放量数据,从《福建省统计年鉴》等获取福建省县级的社会经济数据.运用地理信息系统、基于GIS的探索性空间数据分析技术、面板数据固定效应模型分析等方法,开展2000—2020年福建省碳排放的时空特征分析,构建县级碳排放量、第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值、进出口总额、公路密度、人口总量、城镇化率的面板模型.结果表明,2000—2020年福建省碳排放总体呈现增长趋势,2011年起增长速度变缓,其空间特征为闽东南方向碳排放量水平较高,闽西北方向碳排放量较低,碳排放量中心位于东南部.碳排放量的增加依次由第二产业增加值、城镇化率、人口总量、第三产业增加值、公路密度、进出口总额六要素拉动.碳排放量呈现与第一产业发展负相关的表象,分析认为在现有技术条件下通过发展第一产业持续降低碳排放量的潜力有限.提出进一步均衡福建东西部发展、持续加强节能制度和能力建设、优化能源结构的建议.

“双碳”目标下退役动力电池梯次利用现状及综合分析

新能源汽车产业迅速发展,到2025年,中国将面临80万t动力电池退役。如果无法高效、大规模地利用退役动力电池,无疑会给地球造成巨大的资源浪费和严重的环境污染。电池梯次利用是实现资源节约和减碳降污的重要措施之一。在国家“双碳”目标背景下,积极推进电池梯次利用,对于实现节约资源和减碳降污具有重要意义。梳理了电池梯次利用的发展现状及相关政策标准,提出了梯次利用的技术—生态—经济分析的重要性,并针对退役动力电池梯次利用技术不成熟、标准和政策不健全、溯源体系不完善等问题提出对策和建议,为改善动力电池梯次利用现状,实现“双碳”目标提供了有效路径。

基于浮游植物生物完整性指数的福建省水库健康状态评价

根据2021年夏季福建省24座重要饮用水水源地水库水生态调查结果,分析了浮游植物群落结构特征和水库营养状态,并采用浮游植物总密度、香农-维纳多样性指数和蓝藻门密度百分比3个生物参数构建浮游植物生物完整性指数(P-IBI)评价了沙溪口水库和东张水库的健康状态。结果表明:2021年福建省大部分水库的浮游植物群落结构以蓝藻-绿藻-硅藻为主,其中以蓝藻门为优势藻的水库占比为60.9%;综合营养状态指数范围为24.3~51.7,平均值为40.3,水库富营养化程度较低,但个别水库仍存在富营养化的风险;沙溪口水库P-IBI综合得分为79.7,处于健康状态,东张水库P-IBI综合得分为59.0,处于亚健康状态;P-IBI评价结果与《2021年福建省河湖健康评估蓝皮书》中的多指标评价方法的结果一致性较好,基于浮游植物生物完整性指数的评价方法具有有效性和适用性。

A/A/O与CASS污水处理工艺碳排放评价与碳减排对策

污水处理行业的碳排放定量评估及碳减排潜力挖掘是实现“双碳目标”的迫切需求.文章采用A/A/O工艺(A厂)和CASS工艺(B厂)两种典型工艺的污水处理厂为研究对象,核算框架以《污水处理厂低碳性能评估技术规范》(CAEPI 49—2022)为主要依据,研究结果表明,A厂总碳排放强度(0.43 kgCO_(2)·m^(-3))比B厂(0.30 kgCO_(2)·m^(-3))高0.13 kg CO_(2)·m^(-3);两厂的间接碳排放均为主要贡献,分别占总碳排放强度的55.4%(A厂)、79.2%(B厂),其中,电耗贡献(A厂34.0%、B厂48.6%)均为间接碳排放的最大占比.相较CASS工艺,A/A/O工艺对COD的去除率高11.3%,对TN的去除率低6.8%,但A/A/O工艺总碳排放强度中CH_(4)占比较CASS工艺多29.5%,药耗方面则低6.8%.降低电耗、药耗等间接碳排放是污水处理行业碳减排主要措施.

碳/玻混杂纤维复合材料自行车前叉的铺层设计及耐疲劳验证

与传统金属材料相比,混杂纤维复合材料具有轻质高强、耐疲劳和抗冲击韧性好等优点。为了得到既满足力学要求又节约成本的较优性能的前叉,通过有限元分析对碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料的自行车前叉进行铺层优化设计。自行车前叉分为叉身和立管,在不改变材料铺层角度和厚度的前提下,分别改变叉身和立管的层间混杂比和铺层材料(碳纤维预浸布/玻璃纤维预浸布)顺序,计算前叉在服役状态下的力学性能。通过对比材料最大应力值以及材料成本,获得该条件下最优的前叉设计。结果表明:混杂复合材料叉身的最内层材料应该用玻璃纤维铺设。当自行车前叉叉身混杂比为1∶2,铺层顺序为[G_(3)CGC];自行车前叉立管混杂比为3∶13,铺层顺序为[GCG12C2]时,所得碳/玻混杂复合材料前叉方案为最优铺层设计。5万次加速疲劳测试实验表明:采用优化后的铺层方案制备复合材料自行车前叉,可以满足前叉的耐疲劳性要求。

四类典型二级生化污水处理工艺的碳足迹比较评价及减排潜力分析

污水处理厂作为重要的碳排放源之一,其低碳运行对于减缓气候变化和实现可持续发展具有重要的意义。文章以四种广泛运行的污水处理工艺——A/O、A^(2)/O、SBR和氧化沟工艺为研究对象,结合PAS 2050、《2019年中国区域电网基准线排放因子》和《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》碳排放核算方法,对不同工艺污水处理厂运行过程产生的碳足迹进行比较评价,挖掘其碳减排潜力。结果表明:单位污水碳足迹贡献量最大为A2/O工艺,达11.92 t CO_(2)/万t污水,其次为SBR工艺10.12 t CO_(2)/万t污水,氧化沟和A/O工艺分别为9.95 t CO_(2)/万t污水和9.48 t CO_(2)/万t污水。不同工艺处理过程中产生的温室气体、进出水水质的变化、电能消耗以及药品消耗等方面的差异导致了碳足迹贡献量的不同,但各工艺的主要碳排放来源均为间接碳排放,平均占比72.3%,电耗、药耗平均分别占61.3%、12%。各工艺碳足迹还与N2O造成的直接碳排放有较大相关性,其造成的直接碳排放平均占比达17.7%。因此,污水处理厂碳减排潜力应从电能消耗、药品消耗、能量自给以及能量资源回收等多环节协同采取措施,文章进行的研究为污水处理行业制定针对性有效的减污降碳策略和工艺优化选择提供了科学依据。

基于石材和轻纺产业固废的高效耦合利用模式探索

高效利用石材加工废料和轻纺产业固废是实现轻工建材行业固废资源化的重要途径.对石材加工废料及轻纺产业产生的纤维废料的利用进行了简要分析,结合企业的相关生产实例介绍了石材和纤维废料高效耦合的技术方案.提出了天然石材加工废料耦合纤维废料制备有机人造石的新途径:用8%纤维源不饱和树脂耦合30%石材加工废料制备的再生人造石,其抗压强度达到135.8 MPa,弯曲强度28.0 MPa,高于人造岗石国标技术要求的力学标准.实践生产中利用石材加工废颗粒料与废粉料部分替代骨料和粉料,以废弃纤维作为增强材料替代玻纤制备无机建材,成本下降11%以上.

环境因素对全生物降解塑料降解行为的影响及机制研究进展

全生物降解塑料由于其环境友好性,已成为传统塑料的重要代替材料,目前在一次性用品、包装、纺织、农业地膜等领域获得应用。然而,全生物降解塑料完成其使用寿命进入环境后,在不同环境因素作用下,其降解行为和机制目前尚未全部明晰。分析了近年来影响全生物降解塑料环境因素的研究进展,总结了全生物降解塑料的种类、辐射、氧气(O2)、温度湿度、微生物、动植物等环境因素对全生物降解塑料的降解行为的影响规律,并对全生物降解塑料废弃物资源化利用相关领域的研究及发展进行了展望。

混杂碳/玻纤维复合材料自行车轮辋的铺层优化分析及抗疲劳验证

对碳纤维/玻璃纤维层间混杂复合材料自行车轮辋进行数值优化分析,能够设计出具有价格适中、安全性能高、耐疲劳等特点的自行车轮辋。借助有限元分析对自行车轮辋模型进行服役状态下的力学行为模拟,能够为试验研究提供相对可靠的方案,减少试验过程中不必要的原料浪费,从而降低整个复合材料轮辋的设计和制备成本。本文通过ABAQUS软件构建了自行车轮辋模型,通过调整碳纤维预浸布铺层和玻璃纤维预浸布铺层的顺序、各铺层角度比例和顺序,计算轮辋在服役状态下的力学性能,通过比较各方案得到较优的设计方案。5万次加速疲劳测试结果表明:采用优化后的自行车轮辋侧壁铺层方案及凸缘铺层方案指导复合材料轮辋的制备,可以显著提高复合材料自行车轮辋的抗疲劳能力。

湿地中微塑料来源、分布及其环境因素相互作用研究现状

微塑料(MPs)是一类广泛分布于各生态系统的新污染物,而湿地是微塑料在各生态系统间运输和交换的重要环节,因此湿地中的MPs成为近年来MPs研究热点之一。综述了湿地中MPs的来源、分布及种类,总结了湿地作为MPs的源与汇特性,指出MPs主要是通过地表径流或废水排放进入湿地,其常见的种类有聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)等,并主要以纤维、片状、泡沫、薄膜或颗粒等形状存在;微塑料对湿地系统影响显著,其化学和物理性质也在湿地环境因素作用下发生一定程度的变化。最后,提出了今后湿地中微塑料的研究方向。

入侵植物三裂叶薯生物炭对Cd2+的吸附性能研究

以外来入侵植物三裂叶薯(Ipomoea triloba)制备生物炭(IBC),分别于300℃、500℃、700℃限氧条件下制备得到三裂叶薯生物炭(IBC300、IBC500和IBC700),结合FTIR和XRD等手段对IBC在水溶液中Cd^(2+)的吸附特性及机理进行研究。结果表明,IBC对Cd^(2+)的吸附过程符合拟二级动力学方程(R^(2)值为0.868~0.976),以化学吸附为主;Langmuir模型更加适合用于模拟IBC对Cd^(2+)的吸附(R^(2)值为0.982~0.984),说明主要以单分子层吸附为主,为有利吸附。IBC700对Cd^(2+)吸附效果最好。吸附机理以化学吸附为主,具体机理与碳酸盐离子发生络合沉淀反应和官能团的π-π相互作用。

锆基凹凸棒土的制备及其对水体中内分泌干扰物去除性能

通过锆改性绿色友好材料凹凸棒土制备锆基吸附材料去除内分泌干扰物,对其进行一系列测试表征。结果表明,在锆基改性材料表面存在具有功能基团ZrO2,其结构稳定,改性后材料的表面积和总孔容积分别提升3.8倍和2.2倍,在pH为1.5时,电位由负变正,该性质的改变有利于对水体中内分泌干扰物的去除。将锆基改性材料用于4种常见的内分泌干扰物(双酚A、17β-雌二醇、17α-雌二醇、己烷雌酚)的吸附去除研究。结果表明,在pH为1.5,吸附剂投加量为15 mg,内分泌干扰物质量浓度为0.5μg·mL^(-1),吸附30 min后去除率可达100%,该材料经过重复利用4次,其对于内分泌干扰物的去除率可达60%以上。4种污染物的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。

黏土组合芽孢杆菌Ba3控制赤潮甲藻研究

基于细菌溶藻和黏土吸附的特性,探索了溶藻菌Ba3与黏土组合控藻技术。正交实验确定了投加量为1.0%Ba3无菌滤液和100 mg·L^(-1)黏土为最佳组合,该组合技术在24 h内对米氏凯伦藻的溶藻率达到94.0%。分别对比了单独投加无菌滤液、黏土、黏土+Ba3无菌滤液、黏土+PAC、黏土+H_(2)O_(2)的控藻效果。结果显示,黏土+PAC、黏土+H_(2)O_(2)组合在12 h后出现了藻密度“回弹”现象,黏土+Ba3无菌滤液在48 h后的溶藻效果达到95%以上显著高于其他组合,检测试验前后叶绿素a浓度的变化,进一步验证了Ba3无菌滤液组合黏土的高效控藻效果,有望在赤潮甲藻控制中应用推广。

聚合物/TiO_(2)的制备及其在光催化领域应用的研究进展

光催化技术在开发清洁能源和污染控制等领域具有显著优势,制备高效的光催化剂是光催化技术需要突破的关键之一。TiO_(2)光催化剂由于其催化效率高、无毒无害和成本低等优点而受到广泛研究,但针对TiO_(2)的带隙较宽、光响应范围窄和光生电子空穴对易复合等缺点,学者提出了利用聚合物改性TiO_(2)是一种能够通过有机-无机杂化提高TiO_(2)的光催化性能的有效方式。文章综述了聚合物/TiO_(2)复合材料的制备方法,以及其在光催化领域的应用,以期为高效聚合物/TiO_(2)光催化剂的设计和应用提供理论支撑。

金属有机框架(MOFs)材料光解水制氢研究进展

随着全球变暖、环境污染和能源短缺等问题的日益严重,发展绿色可再生能源迫在眉睫。通过光催化分解水制备氢气是实现更高层次可持续性的理想策略。金属有机框架(MOFs)材料因其结构可控性、高孔隙性和独特的半导体特性,成为该领域的研究热点。国内外学者对其用于光解水制氢进行了大量的研究,并取得了一定的进展。系统的总结了基于MOFs材料及其复合材料的光催化剂在分解水制氢方面的应用,分析了其高效产氢的原因及可能的产氢机理,总结了MOFs基光催化剂的优势和局限,望能对开发新型高效的MOFs光催化剂提供参考。

Ba_(3-x)B_(6)Si_(2)O_(16)∶xSm^(3+)发光材料的制备及其性能表征

采用高温固相法制备Ba_(3)B_(6)Si_(2)O_(16)∶Sm^(3+)系列发光材料的荧光粉样品,对其进行粉末X射线衍射、荧光光谱、固体紫外-可见漫反射等相关性能的研究与表征,探讨不同的Sm^(3+)离子浓度对Ba_(3-x)B_(6)Si_(2)O_(16)荧光粉发光性能的影响,并对其浓度猝灭机理进行讨论.实验表明,在405 nm近紫外光激发下,Ba_(3-x)B_(6)Si_(2)O_(16)∶xSm^(3+)系列发光材料能够同时发射出571 nm(黄光)和606 nm(橙光)荧光,分别对应于Sm^(3+)离子的4G_(5/2)→6H_(5/2)和4G_(5/2)→6H_(7/2)能级跃迁.当x=0.21时,Ba_(2.79)B_(6)Si_(2)O_(16)∶0.21Sm^(3+)荧光粉发光性能最强;继续增加掺杂Sm^(3+)离子的浓度,则出现浓度猝灭现象.其浓度猝灭机制可以通过相邻Sm^(3+)离子之间的相互作用来解释.所制备的Ba_(3)B_(6)Si_(2)O_(16)∶Sm^(3+)荧光粉可被近紫外光有效激发,在白光LED领域具有潜在的应用前景.

表面活性剂-聚电解质复合物超分子薄膜的自愈合性能调控

基于分子间弱相互作用的表面活性剂-聚电解质复合物超分子薄膜在水的塑化作用下具有一定的自愈合能力,这对于延长材料的使用寿命具有重要意义。文章通过合理的分子设计,选用相对分子质量更低的表面活性剂和侧链带电荷的聚电解质作为组装基元,提高分子的运动能力,从而提高超分子薄膜的自愈合性能。基于以上原理,本文实现了对超分子薄膜自愈合性能的调控,成功制备出自愈合效率达(101±27)%的表面活性剂-聚电解质复合物超分子薄膜,此方法为制备具有高自愈合效率的超分子薄膜提供了行之有效的途径。

微生物燃料电池阴极改性以增强电化学性能

为了得到可以提高微生物燃料电池功率输出的有效方法,选择对微生物燃料电池的阴极催化剂进行改性。文章将钴(Co)纳米颗粒接入到碳基复合材料上并通过一系列物理表征方法进行分析,结果显示:使用改性后阴极催化剂的微生物燃料电池最大功率密度为3.53 mW/m^(2),比未改性之前提高21.82%;此外,改性后阴极催化剂具有更大的比表面积和更多的介孔,表明钴可以通过增加电催化活性位点来加快氧化还原反应进程。因此,钴纳米颗粒修饰的阴极催化剂是一种极具潜力的新型催化剂。

小分子盐辅助插层制备不同氧化程度石墨烯的研究

对传统氧化法进行改进,降低硫酸的浓度,采用中高浓度的硫酸,加入小分子盐类,辅助超声波的作用,插层制备出不同氧化程度的石墨烯,结果显示小分子盐类的加入可以影响得到的氧化石墨烯(GO)的氧化程度,制备出不同氧化程度的石墨烯。拉曼光谱和X射线衍射(XRD)分析结果显示NaCl的加入可以降低得到的石墨烯(GO-NaCl)的氧化程度,KCl的加入可以增加得到的石墨烯(GO-KCl)的氧化程度;X光电子能谱(XPS)的结果显示样品GO-NaCl和样品GO-KCl的碳氧比有明显不同,C1s谱表明GO-NaCl的氧化程度较样品GO明显减弱,样品GO-KCl的氧化程度较样品GO增强。