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长江入海热通量及其生态效应

北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 682-690页

作者：尹航杨善卿梁恩航李斌教育部水沙科学重点实验室北京大学环境科学与工程学院环境工程系北京100871

通过对陆地卫星Landsat 5,7,8长时间序列遥感影像资料的提取和分析,采用实用单通道算法反演1997—2016年长江入海口逐月的长序列水温数据集,同时基于全球径流数据,核算同期长江河口处的多年月均热通量,分析其时空变化规律及对气候变化... 详细信息

通过对陆地卫星Landsat 5,7,8长时间序列遥感影像资料的提取和分析,采用实用单通道算法反演1997—2016年长江入海口逐月的长序列水温数据集,同时基于全球径流数据,核算同期长江河口处的多年月均热通量,分析其时空变化规律及对气候变化和人类热排放的响应特征。在此基础上,结合全球海洋表面温度数据和哥白尼全球海洋颜色与生物–地球–化学数据集,探究长江入海热通量变化对近海水温和近海生态环境的影响。结果表明,长江河口热通量总值为77.5EJ/年,热通量的季节性变化明显,对近海的热作用以输“热”为主,显著强于其他典型大河系统,预计年均向近海输入6.1EJ的热量,增温效应明显。相较海岸带,长江口对近海水域温度的影响程度更大,影响的空间范围更远。可将近海水温的空间影响划分为两个梯度,即温度下降的河流强作用带(0~40km)以及温度上升的海洋强作用带(40km以上)。1997-2016年间,长江口的近海水域温度整体上呈现先增后减的变化规律。进一步的分析表明,长江河口热通量的变化对近海水温产生深刻影响(R^(2)=0.7495),同时与近海初级生产力密切相关(R^(2)=0.9651),说明长江对近海的热输入是调控近海热环境和生态环境的重要因素。

关键词：长江口热通量环境遥感近海生态环境

基于单原子铁催化剂的过一硫酸盐高级氧化过程: 配位结构和活性组分

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 15-37页

作者：程成任伟张晖段晓光王少彬武汉大学资源与环境科学学院环境科学与工程系湖北武汉430079 阿德莱德大学化学工程学院澳大利亚南澳阿德莱德

随着全球工业化的迅速发展,大量有毒污染物不断排入水体中,对水生态系统和人类健康构成了严重威胁.为应对这一挑战,人们发展高级氧化技术,其通过产生活性自由基,能够氧化并矿化有毒污染物.其中,利用非均相催化剂活化的过一硫酸盐高级氧... 详细信息

随着全球工业化的迅速发展,大量有毒污染物不断排入水体中,对水生态系统和人类健康构成了严重威胁.为应对这一挑战,人们发展高级氧化技术,其通过产生活性自由基,能够氧化并矿化有毒污染物.其中,利用非均相催化剂活化的过一硫酸盐高级氧化过程可产生多种非自由基活性物种,如单线态氧、催化剂-过硫酸盐复合体和高价态金属,这些物种具有选择性氧化特定污染物的能力.为了实现对污染物的精准处理,需要合理设计与调控非均相催化剂的结构,以选择性地产生自由基/非自由基物种.单原子催化剂具有较高的原子利用效率和明确可调控的活性位点结构,可高效且选择性活化过一硫酸盐,并产生多种活性组分.然而,由于活性组分多元的生成路径及其之间复杂的相互作用,目前对于单原子催化剂在过一硫酸盐活化过程中的结构-活性/选择性关系尚未得到深入揭示.因此,本研究旨在通过深入探究单原子催化剂的结构与性能关系,为优化催化剂设计、提升污染物处理效率提供科学依据.本文围绕最具代表性的单原子铁系催化剂,系统分析并总结了在过一硫酸盐高级氧化过程中的结构-活性/选择性关系.首先,简要介绍了单原子铁催化剂的制备方法和表征手段,以及活性位点结构的生成过程.然后,深入分析了单原子铁催化剂活化过一硫酸盐过程的研究进展和反应特性.从理论与实验角度,详细阐述了过一硫酸盐活化过程中活性物种产生的反应原理.具体来说,探讨了自由基、单线态氧、催化剂-过硫酸盐复合体和高价铁组分在不同单原子铁位点上的生成机理及鉴别方法.进一步地,分析了单原子铁催化剂活性位点的几何结构和电子结构性质对活性物种产生的影响,总结了调控活性位点的有效手段.在此基础上,建立单原子铁催化剂结构与产生活性组分之间的结构-活性/选择性关系,以期为非均相过一硫酸盐活化剂的设计提供理论指导.最后,本文还指出了基于单原子催化剂的过一硫酸盐高级氧化过程所面临的挑战,并展望了未来的发展方向.未来,应进一步发展原位/工况条件下的表征技术,以精准捕捉活化过程中活性位点的结构演变和关键反应中间体的生成,从而更深入地揭示反应机理;此外,设计具有双金属位点的催化剂,可优化多步骤反应中不同反应中间体的吸附与电荷转移过程,实现协同催化效果.本文期望为深入理解过一硫酸盐高级氧化技术的反应机理和开发高效选择性的单原子环境催化剂提供有益借鉴.

关键词：过一硫酸盐活化单原子铁催化剂自由基非自由基水处理环境修复

纳米银及不同形态银化合物对氨氧化细菌Nitrosomonas europaea的胁迫效应

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南京农业大学学报 2024年

作者：王鑫凤黄亚惠唐珠杨新萍南京农业大学资源与环境学院环境科学与工程系

[目的]本文旨在探究纳米银(AgNPs)及不同形态银化合物对氨氧化细菌Nitrosomonas europaea的抑制效应，并揭示其对N. europaea的胁迫机制，为评估AgNPs及其在环境中转化形成的银化合物的生态风险提供基础数据。[方法]分别将AgNPs和不同... 详细信息

[目的]本文旨在探究纳米银(AgNPs)及不同形态银化合物对氨氧化细菌Nitrosomonas europaea的抑制效应，并揭示其对N. europaea的胁迫机制，为评估AgNPs及其在环境中转化形成的银化合物的生态风险提供基础数据。[方法]分别将AgNPs和不同形态的银化合物加入N. europaea培养液，培养12 h后收集菌体，扫描电镜观察细胞形态，检测菌体中丙二醛(malondialdehyde，MDA)、乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase，LDH)、活性氧(reactive oxygen species，ROS)以及还原型谷胱甘肽(glutathione，GSH)含量，紫外分光光度法和邻苯三酚法测定抗氧化酶，即过氧化氢酶(catalase，CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性。[结果]扫描电镜图像显示，在AgNPs和Ag+、Ag2O、Ag2SO4、Ag2CO3、AgCl各自对应的EC80胁迫下，N. europaea细胞形态呈现不同程度的损伤，84.4 μg·L-1AgNPs和10.11 μg·L-1Ag2SO4胁迫下的N. europaea细胞受损明显，而203.37 μg·L-1Ag2CO3处理下的N. europaea细胞形态几乎无影响；但在AgNPs和不同形态银化合物胁迫下，N. europaea胞内MDA和LDH含量与不添加任何处理的对照组(CK)相比仅轻微上升，菌株细胞膜没有渗漏；与CK相比，各处理组在EC80胁迫下，N. europaea胞内ROS水平均出现显著(P环境中可能转化形成的Ag+、Ag2O、Ag2SO4、Ag2CO3、AgCl等形态均可导致N. europaea出现氧化应激现象，评估AgNPs对污水生物处理系统的环境风险应该考虑其在污水中不同赋存形态带来的胁迫效应。

关键词：纳米银银化合物氨氧化细菌氧化应激膜损伤

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室内微风扰动下墙面霉斑表面扩散范围研究

中国环境科学 2024年第6期44卷 3091-3099页

作者：陈禹竹杨自力吴杰屈诚汪先钰刘雪琳张钧翔东华大学环境科学与工程学院上海201620

为明确室内微风气流扰动下,发霉墙壁霉菌污染物的表面扩散范围大小与变化规律,基于模拟试验法设计了发霉建材霉菌释放实验台,以室内墙面最常见的抹灰石膏类建材为对象,探究了在室内常见气流条件变化范围内,即不同气流速度(0.2~1.0m/s)... 详细信息

为明确室内微风气流扰动下,发霉墙壁霉菌污染物的表面扩散范围大小与变化规律,基于模拟试验法设计了发霉建材霉菌释放实验台,以室内墙面最常见的抹灰石膏类建材为对象,探究了在室内常见气流条件变化范围内,即不同气流速度(0.2~1.0m/s)、气流角度(0°~90°)､温度(18~30℃)､相对湿度(35%~75%),发霉墙壁表面霉斑的表面扩散范围与规律.结果表明:即使受室内气流的短时(10min)扰动,墙壁表面霉斑也具有较强的污染扩散性,其扩散范围可达原始霉斑自身直径的29倍,扩散区被严重污染,其霉菌浓度可达10CFU/cm^(2).霉斑表面扩散范围随气流相对湿度的降低、风速的增加、气流与墙壁夹角的降低而显著增大,但受气流温度的影响微弱.层次分析结果显示,各微风气流条件对霉斑扩散范围的影响权重排序为:气流速度(38.65%)>相对湿度(30.70%)>气流角度(30.65%),温度对霉菌污染物释放无影响.研究结果可为减缓室内霉斑的扩张性污染提供参考.

关键词：霉菌污染建筑环境室内墙面气流工况

基于纸基微流控的荧光技术在环境检测中的应用

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 446-453页

作者：李卓孟爽杨圆圆同济大学环境科学与工程学院上海200092

微流控纸基分析器件(microfluidic paper-based analysisdevice,μ-PADs)凭借成本低廉、绿色环保的优点,在环境检测与分析化学等领域得到广泛的关注。基于纸基微流控的荧光检测技术灵敏度高、易于操作,在现场快速检测方面具有独特的优势... 详细信息

微流控纸基分析器件(microfluidic paper-based analysisdevice,μ-PADs)凭借成本低廉、绿色环保的优点,在环境检测与分析化学等领域得到广泛的关注。基于纸基微流控的荧光检测技术灵敏度高、易于操作,在现场快速检测方面具有独特的优势,近年来国内外研究者在这一领域的探索日益深入。介绍了μ-PADs的制作方法,探讨了荧光传导机制,并对基于μ-PADs的荧光检测技术在环境污染物检测的研究现状和应用潜力进行了分析总结,同时对其未来发展方向进行了展望。

关键词：传感器纸基微流控技术荧光检测环境污染物

好氧颗粒污泥中硫酸化多糖的生成、提取及表征

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3160-3166页

作者：魏子涵卢毅鹏高品东华大学环境科学与工程学院上海201620

以厌氧颗粒污泥作为接种污泥,在序批式活性污泥反应器(SBR)中驯化培养好氧颗粒污泥,通过好氧颗粒污泥胞外聚合物(EPS)提取和硫酸化多糖纯化方法的优化,探究好氧颗粒污泥SBR反应器中硫酸化多糖的生成变化.结果表明,好氧颗粒污泥SBR反应... 详细信息

以厌氧颗粒污泥作为接种污泥,在序批式活性污泥反应器(SBR)中驯化培养好氧颗粒污泥,通过好氧颗粒污泥胞外聚合物(EPS)提取和硫酸化多糖纯化方法的优化,探究好氧颗粒污泥SBR反应器中硫酸化多糖的生成变化.结果表明,好氧颗粒污泥SBR反应器运行效果稳定,对污水COD、NH_(4)^(+)-N、TN和TP的去除效果分别可达90%、97%、70%和93%以上.采用超声、水浴和碱处理的组合方法可有效地提取好氧颗粒污泥EPS和硫酸化多糖,经脱蛋白纯化后,硫酸化多糖可达56.6mg/g EPS,约为接种厌氧颗粒污泥中硫酸化多糖含量的1.4倍,表明好氧颗粒污泥有助于生成硫酸化多糖,为污水污泥有机质的高值转化和资源化提供了一种有效途径.

关键词：好氧颗粒污泥硫酸化多糖胞外聚合物污水资源化

锌阳极氮掺杂多孔碳表面功能层设计及可逆性研究

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材料导报 2024年第6期38卷 49-54页

作者：陈京健徐能能芦拓魏群山东华大学环境科学与工程学院上海201600

锌阳极因枝晶生长、析氢、形变和钝化等挑战,成为限制锌空气电池充放电循环性能的关键因素。本工作以聚季铵盐为碳源和氮源,通过硬模板法制备出具有丰富介孔结构的碳材料,并将其作为锌阳极的表面功能层(N-MC@Zn)。其中,N-MC@Zn的比表面... 详细信息

锌阳极因枝晶生长、析氢、形变和钝化等挑战,成为限制锌空气电池充放电循环性能的关键因素。本工作以聚季铵盐为碳源和氮源,通过硬模板法制备出具有丰富介孔结构的碳材料,并将其作为锌阳极的表面功能层(N-MC@Zn)。其中,N-MC@Zn的比表面积高达590.06 m^(2)·g^(-1),平均孔径为22 nm。研究表明,锌阳极表面构建氮掺杂的多孔碳功能层,在一定程度上有效缓解了上述寄生反应带来的负面影响。特别是多孔碳涂层丰富的孔隙为锌沉积/剥离提供了缓冲区,极大提高了锌离子的沉积动力学,稳定了其沉积/剥离过程,缓解了锌阳极的析氢腐蚀;此外,多孔碳涂层内的各向异性避免了尖端效应,抑制了枝晶生长。基于上述优势,N-MC@Zn表现出优异的充放电稳定性(140 h, 700次循环)、倍率充放电特性(0.5C~10C)以及放电容量。以上结果表明,多孔碳材料可作为高性能锌阳极功能层材料,为锌阳极涂层设计领域提供了新的视角。

关键词：锌阳极介孔碳表面改性锌枝晶锌空气电池

聚乙烯醇基凝胶电解质的制备及在储能器件中的应用

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材料导报 2024年第8期38卷 57-67页

作者：钮政罗希徐能能陈刚乔锦丽东华大学环境科学与工程学院上海201600

由于在电化学能源存贮与转化器件中所展现出的巨大潜在应用前景,固态聚合物电解质膜的开发受到研究界的广泛关注。基于柔性储能与转换器件的发展,以聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)为基体的凝胶聚合物电解质(Gel polymer electrolytes... 详细信息

由于在电化学能源存贮与转化器件中所展现出的巨大潜在应用前景,固态聚合物电解质膜的开发受到研究界的广泛关注。基于柔性储能与转换器件的发展,以聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)为基体的凝胶聚合物电解质(Gel polymer electrolytes, GPEs)因亲水性强,无毒,良好的兼容性以及优异的化学稳定性,是当前研究较多的理想电解质材料。本文从PVA基水凝胶电解质的制备合成原理、方法和性能表征出发,总结和讨论了其基本物理特性和电化学性能,并就PVA基水凝胶电解质在超级电容器、柔性锌空电池、锂离子电池以及太阳能水热电池中的研究和应用进展进行了综述,并对其在该领域未来的发展做出展望。

关键词：聚乙烯醇凝胶聚合物电解质交联方式柔性储能转化器件

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锰负载炭化土壤对重金属的吸附性能及机理

中国环境科学 2024年第7期44卷 3900-3909页

作者：于珍珍杨一帆高航王明新常州大学环境科学与工程学院江苏常州213164

采用高锰酸钾预处理和限氧热解相结合的方法处理石油污染土壤(PCS),并将其转化为负载锰氧化物的炭化土壤(Mn-CS).与单独热解处理获得的炭化土壤相比,Mn-CS粗糙多孔,具有更高的比表面积、微孔体积和更低的可溶有机物浸出风险.Langmuir等... 详细信息

采用高锰酸钾预处理和限氧热解相结合的方法处理石油污染土壤(PCS),并将其转化为负载锰氧化物的炭化土壤(Mn-CS).与单独热解处理获得的炭化土壤相比,Mn-CS粗糙多孔,具有更高的比表面积、微孔体积和更低的可溶有机物浸出风险.Langmuir等温线模型和拟二阶动力学模型可以很好地拟合Mn-CS对重金属的吸附特性.Mn-CS对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)和Cd^(2+)的最大理论吸附量分别为420.54,81.19,79.73,26.40mg/***-CS吸附的重金属主要与Fe/Mn氧化物结合,其次与碳酸盐和有机物结合.吸附过程以单层化学吸附为主,主要机理包括表面络合、共沉淀和矿物束缚/沉淀.高锰酸钾预处理增加了土壤表面的碳酸盐、锰氧化物和无定形碳含量,从而协同提升了Mn-CS对重金属的吸附性能.本研究提供了实现PCS增值转化的新方法,助推PCS治理从达标修复走向资源化利用.

关键词：石油污染土壤热解高锰酸钾重金属吸附剂