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屋面雨水集汇过程中新污染物分布及归趋特性

环境科学 2024年第7期45卷 4032-4043页

作者：巨昕玥高赞郑文昊张琼华西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055

雨水中新污染物(ECs)识别逐渐受到广泛关注,掌握其在降水过程赋存及迁变特性成为雨水资源化利用的关键.选取典型屋面,研究了2023年春季3~5月期间6场降雨事件不同集汇过程中雨水水质状况及ECs赋存差异,采用主成分分析(PCA)和相关性分析,... 详细信息

雨水中新污染物(ECs)识别逐渐受到广泛关注,掌握其在降水过程赋存及迁变特性成为雨水资源化利用的关键.选取典型屋面,研究了2023年春季3~5月期间6场降雨事件不同集汇过程中雨水水质状况及ECs赋存差异,采用主成分分析(PCA)和相关性分析,探明了屋面雨水集汇过程中ECs归趋特性.结果表明,54种目标ECs在净湿沉降、干湿沉降和屋面径流过程中共检出44种,总浓度范围为63.0~432.4 ng·L^(-1)(平均值为166.8 ng·L^(-1)).其中,双酚A(BPA)浓度水平最高,其范围为14.7~265.6 ng·L^(-1)(平均值为62.5 ng·L^(-1)),其次为氧氟沙星(OFX)和甲氧基肉桂酸乙基己酯(EHMC);溶解性有机质(DOM)、氮污染物和颗粒物是影响ECs赋存特性的重要因子,Mantel相关系数最高可达0.98(P<0.01);初期雨水集汇过程中净湿沉降的ECs浓度最高,而后期干湿沉降和屋面径流的ECs浓度较高,干、湿沉降对屋面径流的ECs平均贡献率分别为21.48%和78.52%,药品与个人护理品(PPCPs)、内分泌干扰物(EDCs)和农药等在集汇过程中超30%沉积在屋面.研究结果可为城市屋面径流中的ECs识别和控制以及雨水安全利用提供科学理论依据.

关键词：新污染物(ECs) 屋面径流湿沉降干沉降集汇过程

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低温等离子体灭活细菌气溶胶的效能及机制

中国环境科学 2024年第7期44卷 3615-3624页

作者：焦阳吉硕于欣王赫党小庆张宇飞西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 陕西省环境工程重点实验室西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710055

针对室内细菌气溶胶传播导致的空气生物安全性问题,以大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为模式菌种,低温等离子体作为灭菌手段,对细菌气溶胶进行灭活实验研究.探究了输入电压、载气流速和初始浓度对灭活效率的影响,发射光谱、电子顺磁共振波谱及... 详细信息

针对室内细菌气溶胶传播导致的空气生物安全性问题,以大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为模式菌种,低温等离子体作为灭菌手段,对细菌气溶胶进行灭活实验研究.探究了输入电压、载气流速和初始浓度对灭活效率的影响,发射光谱、电子顺磁共振波谱及生物表征结果揭示了低温等离子体产生的活性物种(主要包括1 O_(2)、O_(2)-和·OH),在灭活过程中破坏了细菌的细胞膜,导致其蛋白质泄露,脂质和核酸被分解,最终导致细菌完全失活.而增加输入电压和减小流速可提高灭活效率,较高的初始浓度也有利于细菌气溶胶的灭活.两类细菌对低温等离子体的抗性为:枯草芽孢杆菌>大肠杆菌,而枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的灭活速率常数(k)为0.0038和0.0043L/J,能量效率为0.027和0.021(kW·h)/m^(3),结果证明低温等离子体灭杀革兰氏阴性菌更具优势.

关键词：低温等离子体细菌生物气溶胶灭活机制活性物种

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淡水硅藻水华成因与控制技术研究进展

环境科学研究 2024年第2期37卷 316-325页

作者：文刚白愿楠王茹曹瑞华黄廷林西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710055 西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西省环境工程重点实验室陕西西安710055

在全球气候变暖和人类活动的共同影响下,硅藻水华爆发趋势加剧,并对水生态及供水安全产生负面影响.因此明确其形成原因并探索高效的防控技术至关重要.目前关于淡水硅藻水华已有较多研究成果,但缺少系统性整理.淡水硅藻水华爆发的关键因... 详细信息

在全球气候变暖和人类活动的共同影响下,硅藻水华爆发趋势加剧,并对水生态及供水安全产生负面影响.因此明确其形成原因并探索高效的防控技术至关重要.目前关于淡水硅藻水华已有较多研究成果,但缺少系统性整理.淡水硅藻水华爆发的关键因素为温度、光照、营养盐和流速.在原位防控方面,生态调度和扬水曝气等物理技术较为成熟,低剂量的化学药剂处理效果不佳,而生物方法的实施会受到环境条件的限制.联合使用混凝剂和助凝剂或氧化剂可以有效去除硅藻,但硅藻水华范围的扩大致使部分水厂未能及时调整工艺,影响制水效率.本文对硅藻水华的成因及防治方法进行了分析和总结,与蓝藻水华进行比较,并展望后续研究热点,对确保饮用水安全和水体污染控制与治理有着重要意义.

关键词：硅藻水华湖泊水库水华成因防控技术蓝藻

预氧化联合激活剂促进微生物长效降解土壤中烷烃的研究

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环境科学研究 2024年第7期37卷 1561-1572页

作者：徐金兰许开慧曹泽壮代佳楠李峰森白文广荣悦彤薛淑君西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 陕西省环境工程重点实验室陕西西安710055

微生物降解是一种修复石油污染土壤中烷烃的技术,但该技术易受环境条件影响,修复效率较低。为找到一种使土壤微生物能够长期有效降解烷烃的方法,进行了预氧化联合微生物激活剂降解土壤中烷烃的研究,其中利用芬顿反应进行预氧化,微生物... 详细信息

微生物降解是一种修复石油污染土壤中烷烃的技术,但该技术易受环境条件影响,修复效率较低。为找到一种使土壤微生物能够长期有效降解烷烃的方法,进行了预氧化联合微生物激活剂降解土壤中烷烃的研究,其中利用芬顿反应进行预氧化,微生物激活剂由葡萄糖和乙酸共同组成。通过激活组(预氧化结合激活剂)、非激活组Ⅰ(仅添加激活剂,不进行预氧化)、非激活组Ⅱ(仅进行预氧化,不添加激活剂)和空白组4种不同处理方法,探究石油污染土壤微生物的数量、呼吸活性、种群变化对烷烃降解效果的影响。结果表明:激活组中烷烃半衰期只需64 d,比非激活组Ⅱ缩短了333 d,其烷烃降解率长期维持较高值,其中0~20 d、20~40 d和40~60 d的降解率分别为14.23%、17.93%和15.73%,且每20 d的烷烃降解量均维持在1500 mg/kg以上。然而其他3组的烷烃降解率随着时间推移而显著降低,40~60 d时烷烃降解率最高仅有5.50%。预氧化后土壤中类腐殖酸和类富里酸的荧光标准积分体积分别是土壤氧化前的2.80倍和3.82倍,预氧化促进了土壤微生物的快速增长。在添加乙酸和葡萄糖后土壤微生物被激活,激活剂的利用率分别达到88.06%和91.38%,其土壤微生物呼吸活性(以每kg土壤中微生物产生CO_(2)的物质的量计,下同)维持在5.00 mol/kg以上,而非激活组的土壤微生物呼吸活性在40~60 d时最高只达到2.12 mol/kg。此外,激活组的石油降解菌数量(以每g土壤中含有的石油降解菌数量计)在后期超过了9.00 lg(CFU/g),形成了芽孢杆菌属、不动杆菌属、微杆菌属、链霉菌属和水杆菌属5种优势菌属,而非激活组最多只形成了3种优势菌属。研究显示,微生物长效降解土壤中的烷烃主要由其呼吸活性、石油降解菌数量、优势菌属数和营养利用率驱动。研究结果为解决土壤石油污染问题提供了一种经济有效的方法。

关键词：石油污染土壤烷烃长效生物降解呼吸活性优势细菌属

NiO修饰ZnO气敏材料的制备及其对乙酸乙酯的气敏性能

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环境工程学报 2024年第6期18卷 1662-1672页

作者：任一彤党小庆王根王赫寇永康闫紫梦西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西省环境工程重点实验室西安710055

乙酸乙酯是印刷等以VOCs产品为原料的工业生产过程中的主要贡献组分,对乙酸乙酯的便捷检测十分重要。采用化学沉淀法将NiO修饰在制得的ZnO纳米棒上,通过XRD、XPS、SEM、TEM和BET对材料的形貌结构、化学组成、比表面积等进行分析,并以乙... 详细信息

乙酸乙酯是印刷等以VOCs产品为原料的工业生产过程中的主要贡献组分,对乙酸乙酯的便捷检测十分重要。采用化学沉淀法将NiO修饰在制得的ZnO纳米棒上,通过XRD、XPS、SEM、TEM和BET对材料的形貌结构、化学组成、比表面积等进行分析,并以乙酸乙酯为目标气体对其进行了气敏性能测试。结果表明,NiO的微量修饰可以有效改善ZnO的气敏性能,最佳修饰NiO:ZnO摩尔比为3:100,在290℃下,NiO:ZnO=3:100对393.33 mg·m^(-3)乙酸乙酯的响应值达到101(R_(a)/R_(g)),同时对乙酸乙酯的响应具有优异的选择性和稳定性。随后探讨了NiO:ZnO=3:100对乙酸乙酯的响应机制,结果表明,NiO与ZnO之间形成p-n异质结,NiO:ZnO=3:100材料表面捕获了更多的电子并产生了更多的氧,从而提高了气敏性能。最后,通过进行气体传感器在吸附净化乙酸乙酯的应用模拟实验得出气体传感器辅助判断吸附剂饱和程度具有应用前景。

关键词： NiO ZnO 异质结乙酸乙酯气敏性能

西安PM碳组成及水溶性有机物分子特性和来源季节差异

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安全与环境学报 2024年

作者：杨毅赵明佳张亚楠刘伟西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室

利用平行因子分析和后向轨迹模型，采用紫外光谱法、三维荧光光谱法，分析西安市PM2.5碳组成及水溶性有机物(WSOM)的荧光组分、分子特性和来源。结果表明，西安市各季节PM2.5及其OC和EC的质量浓度由高到低的顺序依次为：冬、秋、春、夏... 详细信息

利用平行因子分析和后向轨迹模型，采用紫外光谱法、三维荧光光谱法，分析西安市PM2.5碳组成及水溶性有机物(WSOM)的荧光组分、分子特性和来源。结果表明，西安市各季节PM2.5及其OC和EC的质量浓度由高到低的顺序依次为：冬、秋、春、夏，且南北郊差异不显著。PM2.5中WSOM质量浓度为3.50～17.29 μg/m3，冬季WSOM质量浓度最高。四季WSOM中均含有紫外光类腐殖质和可见光类腐殖质。秋、冬和夏季类富里酸的荧光强度占比最大。WSOM的E2/E3、E3/E4和AAE值由高到低的顺序依次是：冬、春、夏、秋。SUVA254和MAE365值均在冬季最高，夏季最低。冬季WSOM的分子量和腐殖化程度较小，分子苯环取代程度最大，光吸收能力和光吸收的波长依赖性较强；秋季WSOM的分子量较大，腐殖化程度较强，光吸收的波长依赖性较弱；夏季WSOM的芳香化程度和光吸收能力及春季WSOM分子苯环取代程度最弱。碳组分质量浓度、UV254、α350和荧光强度两两呈显著正相关(P西安市污染气团主要来自于陕西省区域气团传输。西安市四季PM2.5碳组成及WSOM的荧光组分、分子特性和来源存在季节差异，但北郊和南郊的紫外荧光光谱特性和来源差异不显著。

关键词：环境学 PM 水溶性有机物(WSOM) 荧光特性平行因子分析来源

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碳纳米管电极强化电催化臭氧降解西玛津

环境工程学报 2024年第2期18卷 441-449页

作者：黄星星王耀龙敖钰洁卢金锁西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 陕西省环境工程重点实验室西安710055

传统的电催化技术受限于阴极原位电生H_(2)O_(2)的效率,且对某些特定结构污染物的降解能力较差。为提升电极对污染物降解性能和稳定性,使用压片法制备了蒽醌修饰碳纳米管(CNT/TBAQ)电极,构建了一种基于浸没电极的电催化臭氧反应器,并鉴... 详细信息

传统的电催化技术受限于阴极原位电生H_(2)O_(2)的效率,且对某些特定结构污染物的降解能力较差。为提升电极对污染物降解性能和稳定性,使用压片法制备了蒽醌修饰碳纳米管(CNT/TBAQ)电极,构建了一种基于浸没电极的电催化臭氧反应器,并鉴定了反应体系内的活性物质及对西玛津的降解性能。结果表明,当气体流量为0.2 L·min^(-1),电流密度为7.5 mA·cm^(-2)时,HO·生成量为1.024μmol·L^(-1)。与单独电催化和单独臭氧技术相比,电催化臭氧技术可以在6 min内完全去除初始质量浓度为5 mg·L^(-1)的西玛津。当臭氧质量浓度10 mg·L^(-1),电流密度7.5 mA·cm^(-2)时,电催化臭氧技术的矿化效率最高,120 min后TOC去除率为62.25%,相比于电催化氧化、臭氧氧化能耗分别下降了55%和31%,但电催化臭氧技术没有明显降低西玛津中间产物的毒性。经过10次循环使用后,CNT/TBAQ阴极仍然保持对污染物的去除能力。以上结果表明,以CNT/TBAQ电极为阴极的电催化臭氧技术可以有效提高污染物降解效率,为微量污染物去除提供了一种有前景的技术。

关键词：蒽醌农药羟基自由基生物毒性电催化臭氧

氧化镁掺杂改性活性炭的制备及其对彩板印刷VOCs废气的吸附性能及机理

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环境工程学报 2024年第6期18卷 1559-1569页

作者：寇永康党小庆曹利屈嘉鑫任一彤董静西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 陕西省环境工程重点实验室西安710055

针对实际工业应用中活性炭吸附VOCs存在的竞争吸附导致吸附量减少的问题,以彩板印刷过程产生的甲苯、乙酸乙酯、异丙醇为代表,采用浸渍法对煤基活性炭进行掺杂氧化镁改性,提高活性炭在实际应用中多组分吸附体系的吸附容量。结果表明,氧... 详细信息

针对实际工业应用中活性炭吸附VOCs存在的竞争吸附导致吸附量减少的问题,以彩板印刷过程产生的甲苯、乙酸乙酯、异丙醇为代表,采用浸渍法对煤基活性炭进行掺杂氧化镁改性,提高活性炭在实际应用中多组分吸附体系的吸附容量。结果表明,氧化镁的最佳掺杂比和焙烧温度分别为1%和450℃,相比原始活性炭,AC/MgO-1%在单组分吸附实验中对甲苯、乙酸乙酯、异丙醇的吸附容量分别提高了42%、18%、25%,在二元吸附实验中,弱吸附质在AC/MgO-1%的被取代量由51%、55%、38%下降至24%、44%、33%,二元竞争作用减弱,吸附容量提高34%~80%;经五次吸脱附循环实验后,AC/MgO-1%的吸附容量仍维持在92.68%以上。DFT计算结果表明,甲苯、乙酸乙酯、异丙醇在AC上吸附的过程中,甲苯为强吸附质,在氧化镁上吸附时异丙醇为强吸附质,氧化镁掺杂可在一定程度上减少二元竞争作用;SEM、BET、FTIR及XRD表征结果表明,掺杂氧化镁虽会减少比表面积,但会增加其极性官能团和活性位点,提高吸附容量。

关键词：活性炭改性吸附 VOCs DFT

西安PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物分子特性和来源季节差异

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安全与环境学报 2024年第7期24卷 2860-2868页

作者：杨毅赵明佳张亚楠刘伟西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安710055

利用平行因子分析和后向轨迹模型,采用紫外光谱法、三维荧光光谱法,分析西安市PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物(Water-Soluble Organic Matters,WSOM)的荧光组分、分子特性和来源。结果显示,西安市各季节PM_(2.5)及其有机碳(Organic Carbo... 详细信息

利用平行因子分析和后向轨迹模型,采用紫外光谱法、三维荧光光谱法,分析西安市PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物(Water-Soluble Organic Matters,WSOM)的荧光组分、分子特性和来源。结果显示,西安市各季节PM_(2.5)及其有机碳(Organic Carbon,OC)和元素碳(Elemental Carbon,EC)的质量浓度由高到低依次为:冬、秋、春、夏,且南北郊差异不显著。PM_(2.5)中水溶性有机碳(Water-Soluble Organic Carbon,WSOC)质量浓度为3.50~17.29μg/m^(3),冬季WSOC质量浓度最高。四季的WSOM中均含有紫外光类腐殖质和可见光类腐殖质。秋、冬和夏季类富里酸的荧光强度占比最大。WSOM的E_(2)/E_(3)、E_(3)/E_(4)和AAE值由高到低依次是:冬、春、夏、秋。SUVA 254和MAE_(3)65值均在冬季最高,夏季最低。冬季WSOM的相对分子质量和腐殖化程度较小,分子苯环取代程度最大,光吸收能力对光吸收的波长依赖性较强;秋季WSOM的相对分子质量较大,腐殖化程度较强,光吸收的波长依赖性较弱;夏季WSOM的芳香化程度和光吸收能力及春季WSOM分子苯环取代程度最弱。碳组分质量浓度、UV 254、α350和荧光强度两两呈显著正相关(p西安市污染气团主要来自于陕西省区域气团传输。西安市四季PM_(2.5)碳组成及WSOM的荧光组分、分子特性和来源存在季节差异,但北郊和南郊的紫外荧光光谱特性和来源差异不显著。

关键词：环境学 PM_(2.5) 水溶性有机物(WSOM) 荧光特性平行因子分析来源