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[硕士论文] 高三双
矿物加工工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:重金属离子Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等从工业生产中随废水排放出来,对环境造成了极大的污染,因其具有高毒性、高稳定性和可传播性,并且可以通过食物链积累摄入人体,只要在非常低的浓度下都会对人的身体机能产生损伤,威胁着人类的健康,因此如何快速有效的定量检测出铅、镉的含量显得尤为重要。目前有多种方法可以检测重金属含量,其中包括质谱法、光谱法、液相色谱法和电化学检测法,然而,上述方法昂贵,耗时,不方便,并且需要复杂的预处理,而电化学检测是其中一种比较简单高效的检测方法,具有灵敏度高、选择性好、成本低廉、操作方便等优点,尤其适用于实时检测电极修饰材料能够改进电极的表面活性,提高检测效率,因此电极修饰材料的制备是电化学传感器研究的主要方向。
  碳基质材料被认为是用于重金属检测的最重要的电极材料之一,但即便如此,用于优化追踪镉和铅的碳纳米纤维电极材料仍然具有挑战性。因此,沸石咪唑骨架(ZIF-8)/聚丙烯腈(PAN)衍生的氮掺杂多孔碳纳米纤维和三聚硫氰酸,二氧化硅纳球和聚丙烯腈衍生的氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维作为测定矿区自来水,选煤废水和铅锌矿污染水中镉和铅离子浓度的新型电极材料。通过优化电化学测试条件,如沉积电位,沉积时间,缓冲溶液的pH值,以及负载在玻碳电极(GCE)上的氮掺杂多孔碳纳米纤维和氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维的含量可以获得镉和铅的线性响应曲线。由于氮掺杂多孔碳纳米纤维独特的结构特征和氮含量使其具有优异的镉离子(0.8μg L-1)和铅离子(0.3μg L-1)的检出限。
  为了体现传感器的实际使用效果,监测选煤废水和铅锌矿污染水中的镉和铅离子的浓度。根据ICP-MS结果,计算得到氮掺杂多孔碳纳米纤维的回收率在97.0-107%之间,表明氮掺杂多孔碳纳米纤维和氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维具有作为监测选煤废水和铅锌矿污染水中镉离子和铅离子浓度的能力。静电纺丝技术制备得到的氮硫共掺杂的多孔碳纳米纤维用于修饰玻碳电极对镉离子的检测显示出高度灵敏度。与裸露的玻碳电极和萘酚修饰的玻碳电极相比,氮硫共掺杂多孔碳纳米纤维修饰的玻碳电极在差分脉冲阳极扫描伏安法中显示出良好的灵敏度。在2-500μg L-1的Cd(Ⅱ)浓度范围内峰电流呈线性增加。这归因于大表面积(109m2g-1),多孔结构和高比例的氮硫含量。该方法用于测定铅锌矿污染水中的镉离子获得的回收率介于95%和103%之间。
[硕士论文] 刘曙光
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿区沉陷水域一般为封闭系统,不与外界流通,不易排除有害物质,受煤尘及周边环境的影响较大,其主要水源携带周边污染物,进而影响工农业生产。高光谱遥感技术具备常规水域监测手段难以实现的特点,可对水质进行较高精度的检测。
  本文以淮南市潘集创大生态园沉陷水域为研究对象,通过地物光谱仪对水域采样点进行光谱数据采集,同时实地取样并进行实验室分析,测量出6种重金属元素(Cu、Pb、Zn、As、Cd、Cr)的浓度。以遥感变换数据和采样点实测数据的相关性统计为基础,选择特征波段及波段组合建立水体重金属含量的高光谱反演模型,由各反演模型的决定系数及均方根误差为评判标准,选出各重金属元素的最佳反演模型,并检验其精度。实验结果表明:
  (1)研究区水体重金属元素变异系数大小顺序:Cu>Zn>As>Pb>Cr>Cd。水体样品6种重金属元素含量偏度及峰度系数均不等于0;Cu与As、Pb与Cr的相关系数较高,其分布受到某些共同因素的影响,拥有相似的污染源和污染转移过程。
  (2)基于不同变换形式的光谱特征波段及双波段比对沉陷水域各重金属含量进行不同模型(线性、对数、二次、幂、指数)的拟合,得到6种重金属的最佳反演模型。水体重金属含量的单波段反演模型对Cr的预测精度最高;二阶微分变换形式的光谱反演模型效果最佳;二次项模型对各种金属含量预测精度相对较高。基于双波段比的反演模型较单波段反演模型对6类重金属含量的预测精度并不都是提高的,对部分重金属而言,甚至出现精度大幅降低的情况。
  (3)利用光谱二阶微分变换形式得到的各种金属的逐步多元回归模型稳定性较好,精度较高。水体重金属含量预测值与实测值的拟合程度较高,各回归方程的估测效果优于其他三种方法,可为本地区沉陷水域高光谱快速估测水体重金属含量提供依据及支撑。基于BNA波段深度特征指数反演重金属含量模型精度高于其他波段深度特征指数反演模型;重金属Cu的各类波段深度模型的决定系数均高于0.6,具有一定的参考意义。
[硕士论文] 孟雄
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:汽车的诞生极大地方便了人们的出行,我国的汽车保有量在近些年也在快速增加,随之而来的是汽车尾气对环境的污染也愈加严重。制定适应我国国情的排放标准就显得极为迫切。由于实验室里是采用的标准测试循环,并不能准确反映机动车在实际道路上的排放,所以立足于实际道路上的排放研究意义深远,本文结合汽车在城市道路交通状况下的行驶工况特征、道路形态特征和车辆比功率,分析了汽车在城市道路上尾气污染物的排放规律。构建了汽车在城市实际道路上尾气污染物的排放模型,并对构建的模型进行了准确性验证。以SEMTECH-ECOSTAR车载尾气分析仪为基础搭建了对城市道路上轻型车尾气污染物准的排放确测量的平台,相比较在底盘测功机上固定工况下测得的排放数据,这种方法可以实时测量,更加准确,对汽车在城市道路上的行驶工况和三种尾气污染物的排放进行了宏观统计分析,得到汽车在市区道路上行驶时,加速工况所占比例最大,匀速工况次之,减速工况再次,怠速工况所占比例最小,分别为31.29%、30.93%、29.97%和781%。城市道路车辆平均行驶车速也比较低,基本在28km/h左右,各工况的排放率是加速工况下最高、匀速工况下次之、减速工况下再次之、怠速工况下最小。车辆在加速工况和匀速工况下对整个行驶过程的排放贡献率最高。不同路段下轻型车的排放情况也有很大的差异,在主干道上,NOx、CO、HC三者的平均排放率都比较高,这主要是因为主干道车速相对较高,但是车流量密集,车辆加减速频繁,所以都有利于三者的生成。而在快速路上,车辆的行驶速度达到最大值,约为50km/h,而且车速比较平稳,所以有利于NOx的生成,NOx的排放率较高。在次干道上,CO、HC的排放率较高而NOx的排放率相对较低,在支路上,坡道阻力大,所以三者的排放率都比较高。
  引入了排放因子的概念,并计算了各个路段的排放因子,得到试验车辆在城市道路上三种污染物的实际排放因子,并与国家排放标准限值作比较,试验车辆的三种污染物的排放严重超标,对于CO,实际的排放因子为3.13g/km,高于现行国Ⅴ排放限值2.27g/km,超出率约为38%;对于HC,实际的排放因子为0.47g/km,也是高于国Ⅴ排放限值O.16g/km,高出约3倍;对于NOx,情况就更加严重,试验车的实际排放因子约为国Ⅴ排放限值4.8倍。本文也研究了车辆在城市道路上行驶时三种尾气污染物随车辆的加速度和速度的分布规律,绘制了污染物随加速度、速度的三维联合分布图,引入了车辆比功率的概念,并且研究了加速度、速度、比功率三种因素分别对三种污染物排放因子的影响,通过回归分析法建立了车辆在城市道路典型工况下基于车辆行驶速度和车辆比功率的排放率模型、典型路段上基于比功率的排放率模型,并且对模型的准确性进行了分析,结果表明这些模型对于预测车辆在城市道路上的排放率有一定效果。
[硕士论文] 范亮
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着水体富营养化的日益加剧,蓝藻暴发产生的微囊藻毒素(Microcystins,简称MCs)污染问题已经成为一个全球关注的热点。微囊藻毒素是蓝藻产生的次级代谢产物,具有强烈的致肝癌作用,其分子结构复杂、种类繁多,以痕量形式稳定地存在于各类不同程度富营养化水体中,传统的处理工艺很难有效去除,这对人体健康构成潜在威胁。因此,水体中微囊藻毒素的监测和季节性变化研究对预防和控制微囊藻毒素污染,减少藻毒素的危害,保护人体健康等具有重要意义。
  本文首先优化和验证了实验所需的酶联免疫试剂盒,基于优化后的酶联免疫方法对于桥水库、尔王庄水库和天津滨海新区人工湿地水体中微囊藻毒素的浓度进行长期监测;此外,利用石墨烯的偏振依赖吸收特性,基于还原氧化石墨烯(RGO)开发了微囊藻毒素检测的光学免疫传感器。主要研究结果如下:
  (1)在振荡条件下(400rpm)孵育抗体和微囊藻毒素共轭溶液成功优化酶联免疫(ELISA)试剂盒,经四参数曲线拟合标准曲线,测定结果准确度高达85%,批次内和批次间精确度小于15%,检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.011μg/L与0.032μg/L,测定不同浓度地表水样的加标回收率范围为70%-130%。试剂盒的变异性仅为1%。实验表明优化后的ELISA试剂盒性能很好。
  (2)在验证酶联免疫试剂盒的实验中,将实验所需的验证参数进行选择、分类和辨析,分别为必要参数:标准曲线/线性、准确性、精确性、检出限、定量限、加标回收率和仪器误差;非必要参数:真实性、稳定性、鲁棒性、特异性/选择性、灵敏性/反应性、交叉反应性/包容性、基质效应和偏差/干扰。同时,本研究设计了一个标准的ELISA试剂盒验证的流程,可适用于大多数的生化实验验证。
  (3)比较于桥水库、尔王庄水库和滨海新区人工湿地三个不同研究区域的微囊藻毒素浓度季节性变化,水体中微囊藻毒素浓度变化规律可概括为:夏季>秋季>春季>冬季,与研究区域的富营养化程度、水体功能区划分和微囊藻毒素浓度无关,为微囊藻毒素预防和治理建立科学的预警机制提供支持。
  (4)人工湿地系统对原水中(进水口)低浓度的微囊藻毒素具有稳定的去除效果,平均去除率为57.34%。人工湿地植物组合方式芦苇/千屈菜/鸢尾、香蒲/千屈菜/花叶芦荻/鸢尾、芦苇/千屈菜对水体中微囊藻毒素的平均去除率分别为:58.9%、57.5%、62.0%。
  (5)通过旋涂后的高温热还原法,制备得到厚度为8nm左右的还原氧化石墨烯。基于全内反射条件下石墨烯偏振依赖吸收特性,制得一种应用于微囊藻毒素检测的光学免疫传感器。该传感器具有较好的灵敏度和重现性,分别为0.08V/(μg/L)、3.7%,在微囊藻毒素LR浓度为0.15μg/L-5μg/L范围内呈现良好的线性关系,自来水样和水库水样平均加标回收率在80%-106%之间,具有良好的应用前景。
[硕士论文] 徐雨
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:NO2作为重要大气痕量气体,是生成臭氧、二次气溶胶等光化学污染的重要前体物,也是导致酸雨、光化学烟雾的主要来源,同时影响灰霾形成,俨然已是制约城市经济发展与居民身体健康的主要障碍。“十三五”环境规划中指出到2020年要实现氮氧化物(NOx∶NO,NO2)排放总量削减15%。因此,监测大气NO2浓度对评估城市大气污染程度,及推出相关防治举措都有至关重要的指导意义。
  鉴于传统光学探测设备成本高昂、体积庞大监测点灵活性差、受有线数传方式束缚的困扰,本文开展了以低成本电化学传感技术对NO2的探测研究,研制了用于城市大气测量的无线便携式大气NO2高灵敏电化学传感系统。
  系统以高灵敏四电极电化学传感器为NO2浓度传感载体,依托高信噪比调理电路为信号转换载体,利用差分算法补偿痕量浓度下零点电流漂移对测量的干扰,基于TMS320F28335DSP中控单元完成数据采集综合处理,搭载LoRa无线数传突破数据的远距离抗干扰传输,立足LabVIEW监控中心实现浓度反演、校正、显示与存储,基于低成本电化学传感技术攻克了对大气NO2的定量观测。实验表明,系统在摆脱有线数传束缚基础上可稳定探测NO2,对100ppbv的NO2标气响应时间T90<34s,标定探得其灵敏度为0.242mV/ppbv,时间分辨率为10s时检测限为1.5ppbv(3σ)。为验证准确性,将系统置于合肥市西北郊科学岛进行了连续2个昼夜大气NO2观测,并与参考设备CRDS系统对比,探讨了测量结果与演变机理,除去传感系统因环境湿度贴近极限工作湿度时测量结果奇异部分,二者表现出良好一致性,相关度R2达到0.940,线性拟合斜率为1.047±0.006,并证实了检测限的可靠性,最后解析了温湿度和其他痕量气体(O3、NO、SO2)等干扰源。研究结果表明,本系统可为城市大气NO2高灵敏监测在光学仪器之外,提供一种低成本便携、可量产的举措,未来搭载无线传感网络可助力区域性NO2分布特征及时空演变规律的归纳,为NO2污染预报预警、治理控制与环保部门制定政策标准提供科技支撑。
[硕士论文] 李辉
食品科学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:农药助剂是添加到农药产品中增强其稳定性及药效的一类物质,很多农药助剂具有毒性作用,有些农药助剂的毒性甚至比农药有效成分的毒性还高。相比于农药残留,农药助剂的安全性尚未得到足够重视。高风险农药助剂的大量使用对环境、农产品安全和人类健康造成很大的潜在威胁,因此针对高风险农药助剂,建立准确可靠、简便实用的检测技术,为《农药助剂禁限用名单》的正式发布提供一定的方法参考,对加强我国农药助剂的管理具有重要意义。
  本研究选取了《农药助剂禁限用名单》(征求意见稿)中的6种邻苯二甲酸酯类(邻苯二甲酸二(-2-乙基己)酯(DEHP)、邻苯二甲酸苄丁酯(BBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DnOP))和3种吡咯烷酮类(2-吡咯烷酮(PYR)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N-乙基-2-吡咯烷酮(NEP))等两类高风险农药助剂作为研究对象,从样品前处理的角度着手,建立了3种简单、有效、准确的农药助剂检测方法,并成功应用于液体农药制剂、水样和植物源性农产品等实际样品测定之中。本研究的主要内容如下
  1、本研究以液体农药制剂为研究对象,样品经乙酸乙酯稀释,经HLB固相萃取(SPE)柱净化,乙腈洗脱后,气相色谱质谱法(GC-MS)分析,建立了液体农药制剂中3种吡咯烷酮类农药助剂检测的SPE/GC-MS法。在SPE过程中,采用了保留干扰物的模式,对影响固相萃取效果的一些关键参数进行了优化。通过与直接进样法进行对比,证明了SPE净化步骤的必要性及可行性。对乳油、水剂、水乳剂和悬浮剂等4种剂型的液体农药制剂进行了添加回收实验,样品的平均回收率为711-112.4%,相对标准偏差(RSD)<12%,表明该方法具有良好的准确性和精密性。该方法的检出限(LOD)为001-046%,能够满足我国相关部门对农药产品中PYR、NMP和NEP含量不超过5%的限量检测要求。最终,该方法成功应用于杀虫剂、除草剂、杀菌剂和杀螨剂等类型的30个液体农药产品中PYR、NMP和NEP的检测,所有样品均未检出3种目标物。
  2、本研究建立了一种准确可靠的同位素内标质谱法,同时测定植物源性农产品中PYR、NMP和NEP三种农药助剂残留。采用改进的QuEChERS(quick、easy、cheap、effective、rugged、safe)方法对苹果、白菜、番茄、黄瓜、大米和小麦等农产品基质进行萃取和净化,其中一种新型的净化剂Z-sep被使用。具有亲水亲脂特性的HILIC色谱柱被用于色谱分离,3种目标物在10min之内就完成液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS)分析。在该研究中,不同基质所带来的基质效应被评估,同位素内标法(ILIS)被用来克服和补偿基质增强和减弱效应。为了验证该方法的准确性和精密性,对6种农产品基质进行了添加回收实验,在3个加标水平(20、50和200μg/kg)下,所有目标物的平均回收率为785-1121%,RSDs<110%,方法的LODs和定量限(LOQs)分别为004-045和012-158μg/kg,表明该方法展现出较高的的灵敏度和准确度。最终,该方法成功应用于苹果、白菜、番茄、黄瓜、大米和小麦等6种植物源性农产品中痕量PYR、NMP和NEP的残留分析。
  3、本研究成功制备了Fe3O4@MIL-100和Fe3O4@SiO2@polythiophene两种磁性纳米材料,并联合使用作为磁性固相萃取(MSPE)吸附剂,建立了液体农药制剂和多种水样中6种PAEs(DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP和DnOP)测定的MSPE-GC-MS法。两种磁性纳米材料展现出良好的化学稳定性及回收利用性,能够循环使用7次,且二者的联合使用,极大地改善了DMP和DEP的萃取效率。优化了影响磁性固相萃取效率的一些关键因素,包括吸附剂的用量、洗脱溶剂、吸附和解吸时间、样液pH和样液体积。在最优条件下,所有目标物的回收率为723-1108%,RSDs<12%。该方法展现出良好的准确性和灵敏度,并最终成功应用于3种水样(自来水、饮用水和矿泉水)和20个液体农药制剂样品中6种PAEs的检测分析中。
[硕士论文] 汤梦迪
环境工程 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:改革开放的实现,让我们的生活水平得到了极大的提高,国民对肉类的需求急剧增长,其中猪肉是我国国民饮食的重要组分部分,随着养猪场规模的不断扩大,养殖环境恶劣已成为限制养猪业可持续发展的根本问题。本研究于2017年1月~2018年1月期间分时段对武汉市江夏区两个养猪场保育猪舍中悬浮颗粒物的污染情况进行了监测与分析,考察了PM2.5和PM10的质量浓度、水溶性无机离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO3-、PO43-和SO42-)、重金属元素(Fe、Zn、Cu、Mn、Ni、As、Pb、Cd、Cr、Co和V)和有机碳(OC)、元素碳(EC)的浓度水平及变化特征,所得的结果如下:
  1.采样期间,两个猪场保育舍内颗粒物浓度均较高,其中A猪场白天和夜间PM2.5的平均浓度分别高达521.3±142.9μg/m3和425.5±192.6μg/m3,PM10则分别为2574.5±556.3μg/m3和1769.8±207.0μg/m3;B猪场舍内PM2.5的平均质量浓度为140.6±85.2μg/m3,舍外为111.2±49.4μg/m3;舍内PM10的平均质量浓度为506.4±360.4μg/m3。B猪场保育舍内PM2.5/PM10的比值夏季为0.45±0.08,冬季为0.26±0.04,远小于户外大气中的比值,表明猪舍内颗粒物主要源于舍内,并且以机械作用产生的粗颗粒为主。
  2.总体来说,水溶性无机离子是猪舍内悬浮颗粒物的主要组成成分。在两个猪场颗粒物的水溶性无机离子中,均以NO3-和Ca2+为主要的成分;此外,猪舍颗粒中PO43-浓度较高,与室外大气中有所不同。离子平衡计算表明两个猪场的颗粒物均偏碱性。
  3.在所分析的重金属元素中,两个猪场的悬浮颗粒物中Fe元素所占比重最大。A猪场中,PM2.5重金属总浓度值为白天高于夜间,而PM10则为夜间高于白天;B猪场PM2.5中除了Fe、Cu和V,其他元素的舍内质量浓度均高于舍外。结合B猪场饲料中的重金属含量分析,猪场悬浮颗粒物的重金属含量可能会受到饲料重金属含量的影响,如Fe、Pb、Zn和Cu。
  4.两个猪场的颗粒物中,OC值均明显高于EC值,表明颗粒物中有机组分占比突出。此外,两个猪场颗粒物中SOC含量较高。
  5.A、B猪场虽然在养殖规模以及养殖方式上存在着不同,但是猪场内的悬浮颗粒物中都有着以下的特点:养殖场内颗粒物浓度普遍偏高;水溶性无机离子,总有机碳以及重金属元素都是颗粒物的重要组成部分。此外,个别成分存在着相似的情况,例如,与室外大气环境相比,保育猪舍内颗粒物中NO3-、PO43-、Ca+、OC/EC比值等都偏高,这与舍内颗粒物受粪便、饲料等的影响有关。
[硕士论文] 赵鸿云
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:本论文以我国大兴安岭高纬度多年冻土区土壤中16种PAHs为研究对象,分别探讨了土壤中PAHs的含量、组成和垂直分布规律,并对土壤TOC含量与∑PAHs浓度、单体PAHs与∑PAHs、16种PAHs单休之间进行了相关分析以及PAHs的来源解析。得出如下结论:我国大兴安岭高纬度多年冻土区土壤中∑PAHs的浓度范围为76.96~1637.41ng·g-1(干重),平均值为538.72ng·g-1(干重)。16种PAHs中以蒽、屈、苯并[a]蒽的含量较高,土壤中PAHs组成主要以3环和4环PAHs为主,2环和6环PAHs含量较低。多年冻土区土壤中PAHs的垂直分布规律表现为:∑PAHs以及不同环数PAHs浓度随着土层加深整体上呈现下降的趋势;但是高环PAHs浓度明显比低环PAHs下降幅度更大,说明土壤对高环PAHs的吸附力更强,且在淋溶作用下高环PAHs的迁移能力和渗透性不及低环PAHs;0~90cm各土层∑PAHs以及各环数PAHs浓度变化幅度大,90cm土层以下PAHs浓度变化趋于平缓,说明冻土能够有效的截留PAHs,阻止PAHs对地下水及深层土壤的污染,起到低渗透屏障的作用;PAHs浓度的第一个峰值出现在土壤表层或次表层与此层有机质含量丰富有关,PAHs浓度的第二个峰值出现在融冻交界层与冻土对PAHs的滞留作用有关;森林和湿地土壤中PAHs垂直分布规律同整个多年冻土区土壤中PAHs的垂直分布规律是一致的,农田土壤中无论是∑PAHs还是各PAHs单体在垂直方向上的浓度变化并不明显。本研究采用聚类分析法将200cm深的土壤至上而下划分为6层,2~3环等低环PAHs的浓度累积水平依次为0~20cm>30~50cm>80~90cm>20~30cm>50~80cm>90~200cm;4~6环等高环PAHs的浓度累积水平依次为30~50cm>0~20cm>20~30cm>80~90cm>50~80cm>90~200cm。土壤中∑PAHs浓度与土壤TOC含量有相关关系;苯并[a]蒽、屈、荧蒽、芘、苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽与∑PAHs的线性相关性最好,所以可以将这6种单体作为我国大兴安岭高纬度多年冻土区土壤中PAHs的主要代表物,以此来简化我国高纬度多年冻土区土壤中PAHs的监测工作;具有相同来源的PAHs,它们的相关性会更强。采用比值法和主成分分析法(PCA)对土壤中PAHs进行源解析,发现我国高纬度多年冻土区土壤中PAHs主要来源于高温燃烧源和石油污染源,以及少量的大气远距离传输的外来源。本论文对于分析PAHs的迁移转化规律及环境归趋具有重要的科学意义;其研究结果不仅有利于深入了解国家尺度下污染物的迁移转化规律以及环境归趋,同时也为我国应对气候变化、制定相关的环境污染控制政策提供科学依据,以减小持久性有机污染物对人类、动植物及生态环境造成的恶劣影响。
[硕士论文] 马东星
仪器科学与技术;测控技术与智能系统 东南大学 2017(学位年度)
摘要:大气层是孕育和呵护生命的基础,但人类无节制的活动使得目前大气组分经历着剧烈的改变。特别是在我国,由于长期忽视经济发展与环境保护之间的联系,环境污染尤其是大气污染问题尤为突出。如何有效监测大气中痕量污染气体的浓度,以了解大气中的理化过程,进而有效防治大气污染具有重要意义。
  由于传统的痕量气体检测技术具有诸多弊端,因此非接触式、实时性好、灵敏度高的光学检测方法逐渐成为痕量气体浓度检测的主流技术。腔衰荡吸收光谱技术通过谐振腔的光学特性增加等效吸收路径,具有极高的探测灵敏度。本文系统地研究并实现了腔衰荡吸收光谱技术,并在此基础上完成了CO2浓度检测,主要工作如下:
  首先研究了光腔衰荡光谱技术的基础理论,包括谐振腔稳定条件、模式理论、损耗特性及气体浓度测量的实现方法等,设计了结构简单、易于调节的光学谐振腔,并以此为核心搭建了CRDS系统实验平台。其次,研究了系统光路调节方法,通过扫描激光器频率实现了激光器与光学谐振腔的模式耦合,获得了稳定的透射信号并测量了空腔衰荡时间,完成了腔镜反射率测定和系统等效吸收光程的估算。然后分析了激光器扫描频率对透射信号的影响,确定了系统最佳扫描频率。配置标准浓度CO2气体并测量其衰荡时间,完成了CO2气体浓度的标定,最后通过测量不同浓度的气体对系统进行了检验,并通过卡尔曼滤波算法对系统进行了优化。结果表明,该实验系统能够完成CO2浓度的正确测量。
[博士论文] 杨新艳
电子科学与技术 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:激光探针,又称激光诱导击穿等离子体发射光谱技术,它作为一种新兴的光谱分析技术,具有实时快速、原位、多元素检测等优点而被广泛应用于各领域的检测。然而该技术直接应用于水溶液成分检测时存在液面波动、液体溅射、等离子体淬灭等问题,而使等离子体寿命缩短、发射光谱强度减弱和波动增大,最终导致定量分析探测灵敏度和准确性很低。为解决上述问题,本文以污水为背景,以重金属元素(Cu、Pb、Cd和 Cr)为研究对象,系统研究了提高光谱强度和改善定量分析性能的新方法,并实现了废弃污水中稀土元素的快速检测。具体研究内容如下:
  为了分析影响传统激光探针方法检测水溶液中重金属元素灵敏度的因素,对比研究了液面法和气雾化法液体检测方法。结果表明:相比于气雾化法,液面法产生的等离子体具有较低的击穿阈值,因而其发射光谱信号较强、探测灵敏度较高。然而该方法对元素Cu、Pb、Cd和Cr的探测极限分别为0.871、16.084、71.984和1.787μg/mL,尚未达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的检测要求。
  为进一步提高激光探针重金属探测的灵敏度,提出化学置换-表面增强激光探针技术。相比于常规表面增强激光探针技术,该方法将制样时间由15 min缩短至1 min,并且有效地抑制了基体效应。结果表明,该方法的探测灵敏度提高了18~441倍,重金属元素Cu、Pb、Cd和Cr的检测极限分别达到了0.200、0.136、0.386和0.016μg/mL,除Cd外,均达到国家污水检测要求。
  为深入探究表面增强激光探针技术的增强机理,采用5种不同金属衬底(Zn、Al、Mg、Cu和Co)来辅助表面增强激光探针技术,通过研究不同衬底辅助对水溶液中重金属检测极限的影响,发现不同金属衬底辅助下获得的元素探测极限呈现以下趋势:Zn  针对传统表面增强激光探针技术定量分析准确度差问题,提出滤纸辅助表面增强激光探针技术。结果表明:利用滤纸作为液体与金属衬底(Zn)的传输媒介,可将表面增强激光探针技术的定量分析准确度提高约50%。在此基础上提出原位多次制样方法,实现了水溶液中重金属元素Cu、Pb、Cd和Cr的高灵敏检测,其检测极限分别达到0.033、0.027、0.018和0.019μg/mL,基本达到了国家检测的要求。
  最后将表面增强激光探针技术应用于水溶液中稀土元素(La、Ce、Pr和Nd)的检测,获得了比吸附法更好的定量分析结果,稳定性和探测极限分别改善了45%和64%。
  本论文所研究的表面增强激光探针技术辅助新方法—化学置换、衬底、滤纸辅助等,显著提高了表面增强激光探针的定量分析准确度和探测灵敏度,相关成果为激光探针污水检测的实际应用提供技术和理论支撑。
[硕士论文] 汪步斌
动力工程;工程热物理 东南大学 2017(学位年度)
摘要:航空发动机作为飞机的“心脏”,对安全飞行起着至关重要的作用,是国家科学技术水平、工业发展水平和国防综合实力的体现。航空发动机燃烧室的燃烧产物主要有CO、CO2、NO、NO2、H2O和残余空气以及固态细微颗粒。其中CO气体是反映燃烧特性的重要指示性气体。对燃烧室出口CO浓度分布的准确测量,是优化燃烧过程,提高燃烧效率的有效途径。同时,CO气体也是空气质量指数的主要评价因子之一。实现对工业生产过程中CO浓度的实时监测,有利于建立相应的监管方法和排放标准。可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术具有灵敏度高、精度高、响应速度快、非侵入性等优点,适用于痕量气体检测和燃烧过程诊断等领域。单光路TDLAS系统只能测量路径上气体参数的平均值,将TDLAS技术与计算机断层诊断(Computed Tomography,CT)技术相结合,可以实现燃烧场气体参数分布的测量。本文基于TDLAS技术,展开了对高温环境中CO气体参数的测量方法研究。主要工作与创新点有:
  1、筛选出适用于测量燃烧火焰中CO浓度的吸收谱线,搭建了三段式高温管式炉测量系统,通过实验验证了免标定波长调制法测量CO浓度的准确性。根据选线原则,在CO气体的第一泛频带选择了孤立的吸收谱线4297.7046cm-1(R(10)),通过仿真定量分析了温度、压强对CO浓度测量的影响。分析了O2、H2O、CO2气体对CO谱线碰撞展宽和谐波峰值高度的影响。在773K~1473K的温度范围,测量了不同浓度的CO标准气体,实验结果与设定值吻合良好,相对误差小于2.0%。
  2、为了消除气体压强不确定性对组分浓度测量的影响,提出了一种气体压强和组分浓度同时测量的方法。通过理论分析和数值仿真,发现了CO吸收谱线的二次谐波中间峰值与旁瓣峰值的比值随压强线性变化的关系。结合免标定波长调制方法,实现了气体压强和组分浓度的同时测量。实验结果表明:气体压强和CO浓度的测量值与设定值基本符合,相对误差分别小于2.4%和1.9%。
  3、提出了适用于弱吸收情况下非均匀流场浓度分布重建的方法,实现了对航空发动机燃烧室出口CO浓度分布的测量。基于弱吸收情况下谱线中心处一次谐波归一化二次谐波信号的幅值(Sv02f/1f)具有可叠加性的特点,利用谱线R(10)的吸收信号结合代数迭代重建算法(Algebraic Reconstruction Technique,ART)对CO浓度分布进行重建。在正交和多角度两种光线布置方式下,展开了对CO浓度分布重建的仿真研究,将重建结果与设定分布的模型对比,验证了重建算法的可行性。系统地分析了路径矩阵误差和测量值随机噪声对重建结果的影响。通过热电偶和燃气分析仪测量了燃烧室出口不同位置的温度和CO浓度,验证了发动机燃烧的稳定性。根据现场环境,使用工业机器人搭建了多角度光线测量系统,实现了对航空发动机燃烧室出口CO浓度分布的测量。
[硕士论文] 熊涌泉
动力工程及工程热物理;工程热物理 东南大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,随着工业的快速发展和人们经济水平的提高,资源和环境问题也日趋严峻。其中,温室效应会造成海平面上升、气候反常、海洋风暴增多、土地干旱、农作物产量下降等环境和社会问题,并已成为世界关注的焦点。而CO2是造成温室效应的主要气体之一,其主要来源于工业生产、冬季采暖以及汽车尾气等方面。因此,CO2的减排和回收已成为当前研究的热点。其中,对CO2排放量的监测是尤为重要的课题研究。现有的气体检测技术中可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术具有环境适应性强、灵敏度高、响应速度快、非侵入等优点,不仅可用于大气环境的气体检测,还在燃煤锅炉、航空发动机燃烧室等流场诊断方面有广阔的应用前景。
  本文以CO2为目标气体,利用TDLAS技术对CO2在实际测量应用中遇到的问题展开研究:(1)固体光学标准具是TDLAS测量气体参数的重要工具,具有精细自由谱间距(Free Spectral Range,FSR)的光学标准具加工难度大,成本较高,并且FSR不易精确确定,无法准确获得分布反馈式(Distributed Feedback,DFB)激光器的频率响应特性,给TDLAS技术中的免标定波长调制(Calibration-free Wavelength Modulation Spectroscopy,CF-WMS)方法带来测量误差。(2)TDLAS技术一般采用波长调制结合双线法测量气体的温度,其应用在频分和时分复用两种方式下易产生频率串扰和降低时间分辨率等问题,在实际应用中有一定的局限性。(3)TDLAS技术对CO2浓度的测量研究主要是线平均测量,而在燃烧流场二维非均匀环境中的CO2浓度测量研究极少,并且在燃烧流场中近红外波段CO2的吸收较弱且容易受H2O的干扰,由于DFB激光器可调谐范围较小,同时扫描到CO2和H2O的吸收峰存在一定的难度,因此,不适合采用多峰拟合的方式获取积分吸收面积A以得到CO2的浓度。针对上述问题,本文开展的主要研究内容如下:
  1、针对通过固体光学标准具获取分布反馈式(DFB)激光器的频率响应特性(v(t))时存在的问题,提出了一种简易确定DFB激光器的v(t)的方法。通过CF-WMS测量CO2的浓度验证了获取的v(t)的准确性,并分析了该方法的适用条件。当环境温度已知时,在一定气体浓度范围内,利用扣除背景经峰值归一化的二次谐波信号(R2f/p)对气体浓度不敏感而仅对v(t)敏感的特性,通过最小二乘法拟合R2f/p来获取激光器的v(t),并选取CO2在5007.787cm-1(R(50))附近的吸收峰,结合获取的v(t)对不同CO2标气浓度进行了免标定测量。
  2、提出了一种基于波长调制(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)技术的免标定单线测量法,只利用一条吸收谱线即可实现对气体温度和浓度的同时测量。以燃烧过程中的主要产物之一CO2为目标气体,根据提出的选线准则选择中心频率为5007.787cm-1(R(50))的吸收谱线对本方法进行了数值仿真和实验验证。所选谱线具有如下性质:R2f/p的线型主要由温度决定;一次谐波归一化的二次谐波信号(R2f/1f)的幅值与CO2浓度成正比的关系。据此,可以从R2f/p的线型中提取温度信息,进而再利用R2f/1f提取CO2浓度信息。
  3、提出了一种基于TDLAS技术的非均匀流场二维浓度分布的重建方法,实现了对航空发动机燃烧室出口CO2浓度分布的测量。研究表明CO2的吸收谱线R(50)具有如下特点:R2f/1f在中心频率处的幅值近似满足线性叠加关系。根据这一特点,利用单条吸收谱线的吸收信息结合代数迭代算法(Algebraic Reconstruction Technique,ART)对非均匀流场的CO2浓度场重建。通过数值仿真比较了2个角度和38个角度布置投影光线时的抗噪声能力。在此基础上,实现了航空发动机燃烧室出口的CO2浓度场测量。
[硕士论文] 李辉山
分析化学 青海师范大学 2017(学位年度)
摘要:湟水河流域水质监测数据的信息挖掘对水质状况的了解、水污染的综合治理及水的分类应用都很有意义。数据可视化通过图形形式,将数据信息表达出来,形象直观生动地反映出湟水河流域水质监测数据表达出的信息。本文对国内外水质监测数据的分析模型及可视化研究现状作了综述。根据湟水河流域的水文资料及环境特点,选取西宁湟水河流域枯水期52个监测点,18个水质监测指标。测得湟水河西宁流域52个样本,18个指标的数据阵([B]52×18)。主要研究内容:
  1.优化布点,集中采样,分析测定。按照西宁湟水河流域的水功能划分情况、周围环境和流域特点。布设了52个监测点,包含了西宁市湟水河干流、甘河工业园区、海湖新区、北川河、南川河和沙塘川河。于2015年11月份,采集水样。参考国家标准和环境标准分析检测了52个样品的pH、电导率、浊度、氟化物、全盐量、COD、BOD、氨氮、亚硝酸盐氮、六价铬、Ca、Fe、Cu、Zn、Mg、K、Na等18个监测指标,获得了52个监测点,18个指标的监测数据。
  2.水质综合评价的模型研究。应用主成分分析、因子分析、聚类分析等化学计量学方法对监测数据进行建模分析。得到了西宁湟水河流域的9个综合污染因子并用层次分析法对监测点水质做了分类。因子模型适用性检验结果表明监测数据不适于因子分析,反映出各指标间相关性比较差。选取4个指标,建立了的加权叠加回归综合评价模型,与单指标评价法结合对西宁湟水河流域水质做了综合评价。
  3.西宁湟水河流域水质综合评价的可视化研究。应用ArcGIS软件的ArcMap模块,借助全球河网图层,对监测点位和加权叠加回归综合评价模型所得的结果作了可视化。对监测点位应用湟水河河网图,标明了采样点在湟水河的相对位置。对加权叠加回归综合评价结果在谷歌地形图下,用安全预警五级分类颜色和不同的形状,形象直观地展示出监测点的水质分类情况。
  本文以西宁湟水河流域水质综合评价为研究背景,通过布点、采样、测试、数据处理,建立了加权叠加回归综合评价模型,对湟水河的综合评价提供新的思路。利用全球河网图层,对监测点位和加权叠加回归模型所得的结果作了可视化分析。用预警五级分类颜色,形象直观地展示出监测点的水质分类情况,为湟水河污染综合治理提供了水质监测的可视化信息技术。
[硕士论文] 王茂林
电子与通信工程 山东工商学院 2017(学位年度)
摘要:土壤有机物污染特别是重非水相液体(Densenon Aqueousphase Liquids,缩写为 DNAPLs)污染是当前我国土壤和地下水污染控制的难题之一,探索地球物理动态数据检测新方法与新技术迫在眉睫。为治理 DNAPLs土壤污染问题,首先要明确污染的程度和范围,建立有效的污染监测和评价方法十分必要。传统的检测如钻探取样加化学分析,不仅浪费了大量的人力物力和财力,还容易对土壤造成二次污染,且仅为静态检测,不能准确确定污染范围和实时监测,而复电阻率作为物理探测的一种新方法,可以很好的解决上述问题,但在土壤污染检测方面研究还很少,且目前复电阻率污染检测装置尚未成熟,因此迫切需要对复电阻率检测装置进行深入研究。本文研究以解决实际问题为出发点,针对 DNAPLs污染土壤,研究复电阻率检测新方法,并设计开发复电阻率监测装置,将地球物理学、环境化学以及计算机与信息科学的相关理论与方法结合在一起,探索适用于DNAPLs污染土壤监测的新途径。
  本文在分析土壤电性机理和极化机理的基础上,对土壤复电阻率法测量的原理进行分析,设计开发了一套基于LabVIEW的实验系统。该系统实现了复电阻率的实时测量和图形化显示,对采集信号进行频谱分析、相频分析,并实时显示和记录采集波形,实时保存复电阻率数据。利用设计开发的复电阻率测量装置,对DNAPLs污染土壤进行室内实验,实验样品采用细砂和5%膨润土均匀混合来模拟实际土壤,测量在低频下进行,频率范围为2-4--25Hz,结果表明,随着DNAPLs含量的增加,复电阻率幅值明显增大,复电阻率相位得到明显压制,但随着频率的变化其相位变化十分明显,且当污染到达一定程度时,其复电阻率参数到达一稳定值,可以很好的区分污染和未污染土壤。又通过可溶性金属盐溶液污染土壤实验,与 DNAPLs污染实验数据分析得到,土壤孔隙中填充物发生改变,其表现出来的极化效应不同,进而使测量得到的复电阻率幅值和相位发生变化,产生差异。说明可以通过污染物性质的不同来检测土壤污染。
  通过本文研究的复电阻率监测装置能够很好地在室内实验下区分 DNAPLs污染与未污染土壤,为野外复电阻率监测提供了基础性资料,同时也为复电阻率监测装置的研究提供了一定的参考和推动作用。
[硕士论文] 周炼
建筑与土木工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:安全填埋作为目前危险废物末端处置的主要手段,其处置的环境风险主要为渗滤液泄漏污染地下水。由于渗滤液泄漏对地下水的危害表现出明显的长期性、潜伏性和不可逆转性,危险废物填埋场地下水环境风险研究受到了学术界的广泛关注。而在水污染防护性能较弱的岩溶裂隙地区,危险废物填埋场地下水污染风险管理与控制应更加严格。本文从填埋场全生命周期以及污染源-路径-受体的全过程管理角度出发,全面识别岩溶裂隙介质下危险废物填埋场地下水污染风险源;在此基础上,建立了一种基于情景分析的危险废物填埋场地下水污染风险评估方法,并以南方某岩溶裂隙介质下危险废物填埋场作为方法应用案例;从源头削减和污染路径阻断角度,提出了填埋场地下水污染防控的风险管理建议和应急措施。
  本研究主要内容包括:⑴根据危险废物填埋场地下水污染风险源识别结果,建立了一种基于情景分析的危险废物填埋场地下水污染风险评估方法。该方法整合了LandSim-GMS耦合模型,实现了在填埋场地下水污染风险评估中考虑最终覆盖系统、防渗系统与渗滤导排系统耐久性的不确定性以及不同封场与后期维护方案的影响。⑵以南方某岩溶裂隙介质下危险废物填埋场为方法应用案例,评估结果表明:情景S1与S2下,该危险废物填埋场在12年运营期以及封场后30年内渗滤液渗漏量维持在一个相对稳定状态(置信度为95%,渗漏量为25.47 L·d-1),此后,由于填埋场相关维护管理停止,填埋场渗滤液水头急剧上升导致渗滤液渗漏量增加,并在8a内就达到峰值(置信度为95%,渗漏量峰值为435.90 L·d-1);在灾害情景S3下,渗滤液渗漏量为7950.16 L·d-1;最不利情景S2发生后的第10a,填埋场库区及周边地下水中Cr6+浓度最高将达到0.0087 mg·L-1,低于《地下水质量标准》Ⅱ类准限值,污染较小;情景S3发生后的第10a,填埋场库区及周边地下水中Cr6+浓度最高将达到0.329 mg·L-1,其污染范围约为400.3m2,远高于《地下水质量标准》Ⅴ类水准限值,地下水污染严重。⑶为了减少渗滤液渗漏,对我国典型危险废物填埋场采用的复合衬层进行渗漏分析与污染物运移预测,结果表明:复合衬层渗漏率主要受到复合衬垫界面接触条件,渗滤液水位以及缺陷类型的影响;当复合衬层的漏洞密度为20个·hm-2时,半径为5.64 mm的圆孔型缺陷其最大渗漏率为22.7 m3·a-1·hm-2;当单位面积裂缝长度为200m·hm-2时,宽度为2mm长度为1 m的裂缝型缺陷其最大渗漏率为42.5 m3·a-1· hm-2; Cd2+可作为重金属污染物击穿复合衬层的指示性污染物,其击穿时间最长为2.74 a,最短为1.38 a;通过改变土工膜下伏土壤衬层的性能或增加土壤衬层厚度可延缓污染物击穿时间;为减少渗滤液渗漏,在填埋场防渗系统施工工程中,应严格按照建设规范要求尽可能减少因施工产生的缺陷,在填埋场运营中,应严格控制渗滤液水位。⑷当已建成运行的危险废物填埋场发生了渗滤液渗漏或渗滤液中的污染物已经对地下水产生污染时,可以采用水力截获与垂直防渗的技术阻断污染路径达到控制污染羽的目的。但在布置抽注水井时要重点关注抽水引起的地面沉降问题。
[硕士论文] 张颖
食品加工与安全 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:全氟化合物(Perfluorochemicals,PFCs)是一类持久存在于环境中的新型有机污染物。近年来,大量的研究显示,全氟化合物已被发现在食品、土壤、水、空气、接触材料等介质中。由于PFCs在环境的长久污染性和在生物体内的积累性,使其越来越受到人们的关注。由于近几年中国的氟化工行业的快速发展,在中国一些城市的饮用水污染现状均高于其他国家。所以在食品安全领域对水中痕量全氟类化合物的分析测定一直是研究的热点。在本研究中,使用了一种表面经羧基修饰过的新型功能化纳米碳球-羧基化纳米碳球(CNSs-COOH),使之作为固相萃取(SPE)吸附剂,联合液相色谱串联质谱仪(LC-MS/MS)建立了一种测定水中六种全氟类化合物的新方法,并对不同地方的实际水样品基质进行了检测分析,验证了该方法的实用性。本研究主要结果如下:
  1.通过对萃取条件(萃取时间、pH值)、解吸条件(解吸溶剂种类、解吸溶剂体积)、水样品的体积及羧基化纳米碳球的用量进行优化等条件优化,得到了最优实验条件为:400 mL pH=2的水样品,流速为6 mL/min,解吸溶剂为pH=10的丙酮7 mL,羧基化纳米碳球用量为300 mg。
  2.在最优实验参数下,建立的方法对于全氟癸酸(PFDA)、全氟壬酸(PFNA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟己烷磺酸(PFHxS)和全氟辛烷磺酸(PFOS)拥有0.01~1.20 ng L-1的低检出限,在0.5~200 ng L-1的线性范围内线性关系良好,相关系数(R2)为0.997~0.999,相对标准偏差介于3.70~8.80%。
  3.该方法被应用于桶装饮用水、自来水及池塘水样品的分析检测,在自来水样品中有PFHxS被检测出,在池塘水样品中有PFHxS和PFOS被检测出,而在桶装饮用水中6种全氟类化合物均未被检出。在100 ng L-1、50 ng L-1、10 ng L-1三个浓度下加标试验,回收率为82.2~109.7%。
[硕士论文] 孟祥仪
水文学及水资源 长安大学 2017(学位年度)
摘要:按照《宁夏空间发展战略》的总体布署,为促进自治区经济发展和社会的和谐进步,宁夏将推进建设清水河城镇产业带,其中清水河流域相对短缺的水资源成为制约这一规划的关键因素。近年来随着宁夏经济的快速发展,清水河流域水资源需求不断扩大,水环境形式日益严峻,水资源供需矛盾愈加突出。本文在全面调查评估清水河流域水环境、沿岸城镇建设现状和污水排放等问题的基础上,对清水河沿岸典型污染源的水环境影响进行了预警研究,以期深入了解流域水污染情况,优化整合水环境监测网、强化水环境监测预警能力、提高水环境风险防范水平、有效控制水污染,为清水河流域水资源可持续开发利用提供科学依据。论文主要获得以下成果:
  (1)分析了清水河流域的污染现状和水环境状况,发现随着环保意识的提高及环境治理工作的推进,从2005年-2013年清水河水质在不断好转,污染物种类和污染指数都在不断降低,但总体水质仍然不甚理想,尤其三营断面和沈家河水库污染严重,流域主要污染因子为,高锰酸盐指数,总磷,化学需氧量及氨氮。
  (2)使用 WASP水质模拟软件建立了清水河水质模型,通过模型校正与验证,确定了模型参数:20℃时COD衰减速度系数Kd为0.15d-1,硝化速度系数K12为0.31d-1。
  (3)基于 WASP水质模型进行了清水河沿岸污染源对河水水质贡献率的模拟分析。结果表明,各污染源对国控三营断面影响程度由大到小为:东至河>沈家河水库>六盘山热电厂,三营至泉眼山段污染情况相对简单,污染物主要来自于同心县工业及城镇生活综合污水排放。
  (4)基于污染源贡献率的分析结果,进行了清水河污染物预警与控制模拟,发现三营断面污染较为严重,常年处于橙色警情中。由于东至河影响最大,将其作为重点控制污染源,经过反复模拟比较,得到将东至河水质控制在III类水标准时,三营断面水质可改善至III类水标准,警度由黄色、橙色预警等级降低至绿色预警等级。基于同心县污水处理工程处理效果的模拟得知,当处理厂出水水质达到污水处理厂二级标准时,1,2,11月份的水质可以控制在Ⅳ类标准,警情降为橙色预警状态;当处理厂排污浓度达到以一级B标准时,泉眼山的氨氮浓度基本可以达到控制标准。
  (5)基于模型模拟结果,提出了清水河水环境监测断面的优化方案,在原有监测断面的基础上,新增9个监测断面,在同心县下游、东至河增设两个断面,水质水量监测频次为一月一次;长沙河、金鸡儿沟、西河、折死沟、双井子沟、苋麻河和中河的入河口,分别增设监测断面,监测频次为三月一次。这些监测断面可以为清水河水环境保护提供及时有效的监测资料。
[硕士论文] 李昌辉
土木工程;市政工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:当前,在应用薄边界层模型时,薄边界层模型也存在许多使用的局限性和不确定性,本研究根据薄边界层模型的现有研究成果,研究了薄边界层模型参数对模型估算结果的影响,以及应用薄边界层模型研究水气界面温室气体通量与水体富营养化以及水质的关系,为应用和研究薄边界层模型提供理论参考。
  对薄边界层模型的研究结果表明,基于薄边界层模型的水气界面气体扩散速率的不同,可分为理论模型和经验模型,理论模型包括两-薄层模型、表层更新和表层散度模型。基于扩散速率的理论模型目前主要还处于研究阶段,实际应用较少。基于风速的气体扩散速率的经验模型是目前应用最广和研究最多的,用于海水的COARE模型是一个成熟的模型,实际应用较广。
  通过对基于风速的薄边界层经验模型参数的局部和EFAST全局敏感性分析。结果表明,对于CO2、CH4和N2O气体扩散通量,水表层气体分压和水面上10m处风速均为高敏感参数,监测时要求高精度,气体平衡浓度和水温为次敏感参数,模型指数敏感性最小。
  应用薄边界层模型,通过淡水水气界面CO2和CH4扩散通量对水体总氮、总磷和叶绿素a浓度线性回归和相关性分析。结果表明,当水体的总氮浓度约为1 mg/L,总磷浓度约为0.03mg/L时,限制水体富营养化的是磷含量而不是氮含量。当水体富营养化程度越重时,水气界面的CO2气体通量越低,水气界面的CH4气体通量也越低。
  应用薄边界层模型,分析水气界面CO2和CH4气体扩散通量与水质的相关性。结果表明,当水体的总氮浓度为1-10mg/L、总磷浓度为0.03-1mg/L,水体的溶解氧、PH值、总磷、叶绿素a和磷酸盐浓度等水质指标均为影响水气界面CO2和CH4扩散通量的因素。使用相关性和多元逐步回归方法,分析薄边界层模型参数水体表层CO2和CH4气体分压与水质的相关性,结果表明,当水体的总氮浓度为1-10mg/L、总磷浓度为0.03-1mg/L,水体的叶绿素a、PH值、水温、氨氮、溶解氧和磷酸盐浓度等水质指标均为影响水体表层CO2和CH4气体分压的因素。(1.国家自然科学基金青年基金项目,51609026,三峡水库中段泥沙沉降/淤积条件下CH4产汇机制研究2.重庆市教委科学技术研究项目,KJ1500506,三峡库区重庆主城段水中CO2、CH4产汇的微生态学研究)
[硕士论文] 任杰
交通运输工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:桥梁建设在不同阶段对环境会造成不同程度的影响,包括社会环境、生态环境、声环境、空气环境和水环境等,大型桥梁工程施工涉及范围广、难度大、工期短,容易产生不可逆的环境影响。为此,桥梁工程施工过程的生态保护和监管,是响应四个交通中“绿色交通”口号的关键技术之一,这一课题也是保证生态友好型项目建设的问题之一。目前,针对公路工程生态评价方面的研究相对较多,但是专门针对寒区条件下大型桥梁工程的生态保护问题研究相对较少,本文依托乌苏大桥建设项目,针对施工过程出现的系列生态问题,从理念、管理、监测、评价指标、减缓措施等方面多层次研究桥梁工程施工期环境保护问题。
  本文在查阅国内外相关研究成果的基础上,从建设理念层面阐述了生态友好型建设项目的宏、中、微观层面内涵,定性分析了桥梁工程生态效应作用过程,划分了不同类型的桥梁生态效应,确定了桥梁施工期间环境影响分析范围;根据乌苏大桥项目特点,建立了桥梁工程施工期环境影响评价指标体系,并且提出了不同指标的量化方法和评判标准;从管理的角度,论述了环境监理体系和施工期环境保护方案,提出了不同监测因子的监测方法及手段,结合乌苏大桥项目施工过程,对乌苏大桥项目施工期环境影响进行单项分析,分析结果表明,乌苏大桥项目施工期间各项监测指标和环境影响相对较好,得益于施工过程采用的各种环境影响减缓措施,进而总结施工过程采取的不同环境指标的环境影响减缓和恢复措施。
  本文从建设理念、管理体制、监测方法和指标以及施工过程环境影响减缓措施等方面研究了桥梁工程施工期存在的环境保护问题,对于指导桥梁工程施工生态保护、恢复和评估有一定的借鉴意义。
[博士论文] 张辰
环境科学与工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:随着现代工业的飞速发展,水体环境污染威胁着人类的生存与发展。其中内分泌干扰物和抗生素作为水体典型污染物,对生态环境及人类健康造成巨大威胁,寻求高效、简便以及低成本的检测与去除方法是一项迫在眉睫的任务。纳米多孔材料具有大比表面积、可控的纳米级孔径等特征,在传感、催化、储能、吸附与分离等多个领域受到广泛关注。因此本论文选取两种金属类内分泌干扰物 Pb2+和 Hg2+,利用纳米多孔金(NPG)构建针对 Pb2+和 Hg2+的电化学适配体传感器,并研究碳质纳米多孔材料对 Pb2+和 Hg2+的去除行为机理。对于有机类的内分泌干扰物和抗生素,由于其结构复杂且同一类物质具有相似的化学结构,目前的检测方法主要为气相色谱和液相色谱等方法,故本论文重点研究有机类内分泌干扰物和抗生素的去除行为机理,合成碳质纳米复合材料用于去除水体中典型抗生素磺胺二甲基嘧啶(SMT),制备 NPG固定化角质酶复合材料用于吸附降解水体中典型内分泌干扰物邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)。
  第一方面详述了利用 NPG和纳米金颗粒(AuNPs)检测水体中金属类内分泌干扰物 Pb2+的电化学适配体传感器的构建方法。NPG表面自组装有巯基修饰的对 Pb2+有特异性的脱氧核酶捕获探针(P1),并用于与 AuNPs标记的寡核苷酸探针(P2)杂交,从而形成 DNA双链结构。电化学信号物质三氯化六铵合钌(RuHex)氧化还原所产生的电化学信号利用计时库仑法进行测定。一方面利用 NPG修饰电极提供更多的捕获探针 P1固定位点从而放大检测信号,另一方面利用 AuNPs标记寡核苷酸提供更多的电化学信号物质 RuHex的吸附位点从而放大检测信号。该电化学适配体传感器的检测范围为0.05-100 nM,检测限为0.012 nM,从而证明了NPG对于电化学适配体传感器的构建具有信号放大效果。该适配体传感器还应用于自来水、湖水以及垃圾渗滤液中 Pb2+的检测,检测结果与利用原子荧光光度计(AFS)测定的数值相吻合。本实验所研究的NPG在电化学适配体传感器的构建领域具有理论价值和实际意义。
  第二方面在第一方面的基础上进行优化和简化,避免了引入标记物 AuNPs进行信号放大而引起的对 NPG纳米孔径的堵塞,构建了一种简便、实用并可重复使用的检测金属类内分泌干扰物 Hg2+的电化学适配体传感器,该传感器基于胸腺嘧啶-Hg2+-胸腺嘧啶(T-Hg2+-T)配位化学原理,并利用 NPG进行检测信号放大。NPG表面自组装有巯基修饰的富含胸腺嘧啶的发卡结构捕获探针,并用于与二茂铁标记的富含胸腺嘧啶的探针在 Hg2+存在的条件下进行杂交,形成T-Hg2+-T的稳定结构。此时发卡结构捕获探针打开,二茂铁近距离接触 NPG修饰的电极。利用 NPG的信号放大作用,该电化学适配体传感器的检测范围为0.01-5000 nM,检测限为0.0036 nM。此外,该电化学适配体传感器可以通过加入半胱氨酸和 Mg2+进行再生。该适配体传感器用于实际水体中 Hg2+的检测,其检测结果与利用 AFS测得的浓度相一致。由此可见,该适配体传感器具有原位检测饮用水体中金属类内分泌干扰物的潜力。
  第三方面对比研究了碳质纳米材料多壁碳纳米管(CNT)、氧化石墨烯(GO)以及同样具有纳米级孔径的传统碳质材料300℃生物炭(BC300)、600℃生物炭(BC600)、活性炭(AC)对水体中金属类内分泌干扰物 Pb2+和 Hg2+的去除行为机理。其中对于100 mg L-1的Pb2+吸附效果GO>BC300>AC>CNT>BC600;对于2 mgL-1的Hg2+的吸附效果AC>BC300>CNT>GO>BC600。BC300,BC600,AC,CNT和 GO对 Pb2+和 Hg2+的吸附符合 Langmuir吸附等温线,且对Pb2+的最大吸附量分别为70.6mg g-1、114.9 mg g-1、54.7mg g-1、63.5 mg g-1、357.7mg g-1,对Hg2+的最大吸附量分别为6.2mg g-1、2.1mg g-1、6.0mg g-1、4.4mg g-1、1.7mg g-1。本实验所采用的五种材料对Pb2+和Hg2+的吸附机理主要是表面含氧官能团所引起的络合作用,静电吸附作用和离子交换作用。此外,该五种碳质纳米多孔材料在实际水体中具有良好的吸附性能,且具有良好的重复使用性,对于水体典型污染物的治理具有一定的指导作用。
  第四部分合成了一种碳质纳米复合材料,并用于去除水体中的 SMT。该碳质纳米复合材料通过稻草生物质浸涂羧基修饰的多壁碳纳米管并在300℃和600℃下隔绝空气热解所制备。较高热解温度条件下制备的碳质纳米复合材料对SMT具有良好的吸附效果,所测得的吸附分布系数可达到103到105.5L kg-1。碳质纳米复合材料单独或者与土壤混合后分别进行生物老化实验以及化学老化实验,结果表明在土壤存在或者不存在的情况下生物老化以及化学老化对 SMT的吸附无显著的影响。碳质纳米复合材料对 SMT的吸附机理包括范德华力所引起的分配作用,以及氢键和π-π电子共轭所引起的吸附作用。综合考虑其造价,重复利用性以及在实际水体中的吸附效果,碳质纳米复合材料对去除水体中 SMT以及其它典型污染物具有潜在的优势。
  第五部分在第三部分和第四部分的基础上引入一种可以水解 DEHP的酶,用以研究从根本上去除水体中典型污染物的有效途径。实验选用 NPG为固定化材料,表面修饰聚乙烯亚胺并固定化角质酶。DEHP总的去除率可达92.8%,其中角质酶酶法水解贡献率可达85.6%,并且酶法水解产物主要是无毒性的邻苯二甲酸酐。同时研究发现在低浓度 Pb2+存在的情况下,该复合材料仍可有效水解 DEHP。由于其较高的去除能力,简易的分离方法以及良好的重复利用性能,聚乙烯亚胺修饰的 NPG固定化角质酶复合材料在 DEHP以及其它邻苯二甲酸酯类内分泌干扰物污染水体的治理具有良好的应用前景。
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