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页岩油气开采对地下水污染研究现状与动向

同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 796-804页

作者：邹佳婕代朝猛韩跃鸣胡佳俊张亚雷刘曙光周烺同济大学土木工程学院上海200092 上海大学生命科学学院上海200444 同济大学环境科学与工程学院上海200092 德克萨斯大学奥斯汀分校土木、建筑和环境工程系奥斯汀TX 78712

页岩油和页岩气开采过程产生的大量废料,如果不经过处理,将对地下水造成污染。首先,介绍了页岩油气的分布和赋存机理,以及地面干馏、水平钻井和水力压裂等开采技术;然后,阐述了页岩油气在现场准备、钻井压裂、采油采气等不同开采环节中... 详细信息

页岩油和页岩气开采过程产生的大量废料,如果不经过处理,将对地下水造成污染。首先,介绍了页岩油气的分布和赋存机理,以及地面干馏、水平钻井和水力压裂等开采技术;然后,阐述了页岩油气在现场准备、钻井压裂、采油采气等不同开采环节中的主要污染源;进而讨论了页岩油气开采中主要的地下水污染物,分别是有机污染物、重金属和放射性物质,同时阐述了其带来的地下水污染长期性、隐蔽性和差异性的特点;最后,从技术改进和废料处理等方面对页岩油气开采对地下水污染的防治手段进行了展望。

关键词：页岩油页岩气地下水污染水力压裂水平钻井

基于毒理基因组学的工业废气颗粒物毒性分析方法及应用

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环境科学研究 2024年第4期37卷 719-727页

作者：何剑吴兴刚王珊珊郑兴刘玉玲西安理工大学市政与环境工程系陕西西安710048

为了解决现有颗粒物毒性检测方法存在的成本高、周期长、过程复杂等问题,引入毒理基因组学分析方法,提出工业废气颗粒物样品预处理方法,基于酶标仪开展毒性测试,利用基因热图分析、应激模式反应和毒性终点深入探究颗粒物的毒性作用机制... 详细信息

为了解决现有颗粒物毒性检测方法存在的成本高、周期长、过程复杂等问题,引入毒理基因组学分析方法,提出工业废气颗粒物样品预处理方法,基于酶标仪开展毒性测试,利用基因热图分析、应激模式反应和毒性终点深入探究颗粒物的毒性作用机制,验证了方法的可行性,并将该方法应用于某烧结机头电除尘器内4个电场(1号、2号、3号、4号)中颗粒物的毒性变化规律分析.结果表明:①对于有机组分,其主要诱导大肠杆菌细胞发生氧化应激反应和潜在的蛋白应激反应,颗粒物有机组分毒性呈4号电场>3号电场>1号电场>2号电场的特征,4号电场的颗粒物毒性终点最小,为3.01×10^(−10) mg/mL.②对于无机组分,4个电场(1号、2号、3号、4号)主要诱导大肠杆菌细胞分别发生普遍应激、DNA应激、氧化应激和蛋白应激,颗粒物无机组分毒性大小呈4号电场>2号电场>1号电场>3号电场的特征,4号电场的颗粒物毒性终点最小,为8.44×10^(−6) mg/mL.研究显示,基于毒理基因组学的工业废气颗粒物毒性分析方法不仅具有准确性,还能更加全面地阐述潜在的毒性模式,实现了工业废气颗粒物毒性的快捷可靠分析,可为后续相关研究提供理论支撑.

关键词：工业废气颗粒物毒理基因组学毒性分析毒性机制

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钢铁厂不同工序排放的颗粒物毒理机制探究

环境科学学报 2024年

作者：何剑王召欣王珊珊徐志嫱西安理工大学市政与环境工程系

针对钢铁厂大气污染治理主要集中在总量控制和浓度减排，本文从毒理效应的角度评估钢铁生产排放的颗粒物有机和无机成分的毒性作用.研究采用毒理基因组学法，分析了某钢铁厂烧结、干熄焦、炼铁、炼钢4个关键工序排放颗粒物的毒性模式，... 详细信息

针对钢铁厂大气污染治理主要集中在总量控制和浓度减排，本文从毒理效应的角度评估钢铁生产排放的颗粒物有机和无机成分的毒性作用.研究采用毒理基因组学法，分析了某钢铁厂烧结、干熄焦、炼铁、炼钢4个关键工序排放颗粒物的毒性模式，利用转录效应水平指数（TELI值）对其毒性水平进行了量化.结果显示，所有考察工序排放的颗粒物均能引发显著的氧化损伤和膜损伤，且其毒性随着暴露浓度的提高而增强.比较不同颗粒物发现，颗粒物无机组分的毒性普遍超过有机组分，其中以高炉排放颗粒物的无机组分毒性最为显著，其次为转炉、烧结、干熄焦.特别是，当高炉排放颗粒物的无机组分暴露浓度达到1×10-5mg·L-1时，TELImax为1.854.此外，在烧结工序中颗粒物有机组分主要通过膜应激诱导毒性效应，而无机组分则是通过氧化应激和膜应激产生毒性.这些发现为钢铁行业颗粒物污染治理提供了新的视角和基础依据.

关键词：钢铁厂颗粒物毒性毒理基因组学法转录效应水平指数(TELI值)

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碱改性铜锰尖晶石室温催化氧化空气中甲醛

Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 337-350页

作者： Yongbiao Hua Kumar Vikrant Ki-Hyun Kim Philippe M.Heynderickx Danil W.Boukhvalov 汉阳大学土木与环境工程系韩国首尔根特大学国际校区环境与能源研究中心催化与表征材料工程韩国仁川根特大学生物科学工程学院绿色化学与技术系比利时根特京林业大学理学院材料物理与化学研究所江苏南京210037 拉尔联邦大学物理与技术研究所俄罗斯叶卡捷琳堡

甲醛(FA)作为一种有致癌风险的有害污染物,在室内环境中普遍存在.为了高效去除甲醛,催化氧化技术成为了一种既经济又节能的选择,它不仅能降低材料成本(例如避免使用贵金属),也能在无光和室温的条件下进行.本文制备了一种成本效益高的碱... 详细信息

甲醛(FA)作为一种有致癌风险的有害污染物,在室内环境中普遍存在.为了高效去除甲醛,催化氧化技术成为了一种既经济又节能的选择,它不仅能降低材料成本(例如避免使用贵金属),也能在无光和室温的条件下进行.本文制备了一种成本效益高的碱改性锰酸铜尖晶石(CuMn^(2)O_(4))催化剂,并用于甲醛催化氧化反应中.实验结果表明,采用碱(1 mol L^(-1)氢氧化钾)改性的CuMn^(2)O_(4)(1-CuMn^(2)O_(4))作为催化剂,在室温条件下,当甲醛浓度为50 ppm,气体空速为4777 h^(-1)时,甲醛转化率(XFA)达到100%;此外,在甲醛转化率为10%时,其稳态反应速率达到了8.18×10^(-2) mmol g^(-1) h^(-1).原位漫反射红外傅立叶变换光谱结果表明,在催化剂的作用下,甲醛分子经过二氧亚甲基和甲酸酯中间体的转化,最终被氧化为水和二氧化碳.进一步结合密度泛函理论模拟发现,1-CuMn^(2)O_(4)具有较高的催化氧化甲醛性能,可归因于甲醛分子更牢固地吸附在1-CuMn^(2)O_(4)表面,甲醛吸附所需的能量较低,以及最终产物从催化剂表面脱附所需的能量也较低的综合效应.本研究为在无光和室温条件下,高效去除空气中甲醛提供了新型高效、成本效益高且无需贵金属的催化剂,从而为室内空气净化提供了新的科学见解.

关键词：甲醛碱修饰锰酸铜尖晶石催化氧化室内空气

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厌氧膜生物反应器研究与应用概述(代序言)

环境工程学报 2024年第5期18卷 1233-1239页

作者：郭广泽李倩李玉友日本东北大学土木与环境工程系仙台980-8579 西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安710055

在污水资源化及双碳目标驱动下,开发节能、低碳、资源回收型处理技术是污水和废弃物处理领域的重要发展方向。将厌氧消化与膜分离结合的厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)具有能耗低、可回收能源以及处理水质较好... 详细信息

在污水资源化及双碳目标驱动下,开发节能、低碳、资源回收型处理技术是污水和废弃物处理领域的重要发展方向。将厌氧消化与膜分离结合的厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)具有能耗低、可回收能源以及处理水质较好等优势,在过去40 a已经在工业废水、有机固体废弃物以及城市污水的资源和能源化领域开展了广泛的研究。与传统厌氧消化技术相比,厌氧MBR通过膜分离过程延长了污泥停留时间,维持反应器中高生物量,促进了物质分解及甲烷转化,极大提高了厌氧消化的效率。为了推进厌氧MBR技术的工程化应用并提供技术与理论的支撑,《环境工程学报》编辑部邀请李玉友、盛国平、李倩3位教授组织了“厌氧MBR技术与有机废水资源化”专题,综述了厌氧MBR的发展历程、主要研究团队、在有机废水资源化中的应用及最新研究热点,作为该专题的代序言。

关键词：厌氧MBR 厌氧消化有机废水资源化

波浪入射角度对圆端形桥墩模型水槽试验阻塞效应影响

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中国公路学报 2024年第1期37卷 81-90页

作者：魏凯邢少一秦竟熙杨雄欣西南交通大学土木工程学院四川成都610031 加州大学洛杉矶分校土木与环境工程系加利福尼亚洛杉矶CA 90024 上海市政工程设计有限公司上海200000

模型水槽试验是开展桥梁墩柱结构波浪作用研究的常用手段之一,当桥墩模型尺寸较大时,阻塞效应对桥墩模型波浪作用的影响不可忽略。桥墩常用的圆端形截面非中心对称,其波浪荷载受波浪入射角度影响大,但波浪入射角度对模型试验阻塞效应的... 详细信息

模型水槽试验是开展桥梁墩柱结构波浪作用研究的常用手段之一,当桥墩模型尺寸较大时,阻塞效应对桥墩模型波浪作用的影响不可忽略。桥墩常用的圆端形截面非中心对称,其波浪荷载受波浪入射角度影响大,但波浪入射角度对模型试验阻塞效应的影响尚未完全清楚。因此,开展了不同尺度、不同波浪入射角度下圆端形桥墩波浪荷载水槽试验,分析了波浪入射角度对阻塞效应的影响;建立了基于雷诺时均(RANS)方程和k-ε湍流模型的三维数值波浪水槽,采用质量源造波,揭示了不同阻塞比下波浪力的变化规律,探明了不同波浪入射角度下的临界阻塞比;考虑不同波浪入射角度的影响,提出了阻塞效应影响下的圆端形桥墩模型波浪力修正方法,并结合数值模拟验证了方法的合理性。研究结果表明:①阻塞效应会增大圆端形桥墩受到的正向波浪力;②波浪入射角度会对圆端形桥墩的阻塞效应产生影响,从而导致不同波浪入射角度下的临界阻塞比不同,但临界水槽宽度为6倍桥墩阻水宽度时便可有效避免阻塞效应的产生;③以正向波浪力峰值为研究对象求得了修正系数,并提出了圆端形桥墩在任意波浪入射角度下受阻塞效应影响的波浪力修正公式,且修正效果较好。相关研究成果对跨海桥梁波浪作用水槽试验、波浪荷载计算等具有参考价值。

关键词：桥梁工程圆端形桥墩水槽试验波浪作用阻塞效应波浪入射角度修正公式

高摩阻超静定土工格栅在粗粒土夹层中的剪胀作用研究

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岩土力学 2024年第1期45卷 141-152页

作者：崔新壮姜鹏王艺霖金青陈璐山东大学土建与水利学院山东济南250061 重庆大学土木工程学院重庆400045 香港科技大学土木与环境工程系中国香港滨州学院建筑工程学院山东滨州256603

在加筋土工程中,采用异型格栅和设置粗粒土夹层可以有效增强筋土相互作用。然而粗粒土夹层厚度的确定方法仍有待进一步研究。基于一种带有凸起节点结构的高摩阻超静定土工格栅(high resistance hyperstatic geogrids,简称HRHG)与砾石的... 详细信息

在加筋土工程中,采用异型格栅和设置粗粒土夹层可以有效增强筋土相互作用。然而粗粒土夹层厚度的确定方法仍有待进一步研究。基于一种带有凸起节点结构的高摩阻超静定土工格栅(high resistance hyperstatic geogrids,简称HRHG)与砾石的直剪试验结果,建立了剪切硬化筋土界面的剪胀本构模型,并进一步研究了筋土剪胀应力在土体内引起附加应力的分布规律。通过开展不同法向压力(30、50、80 kPa)下的直剪试验,研究了不同粗粒土夹层厚度(60、100、140、180 mm)对筋土相互作用的影响,并与筋土界面剪胀应力的分布规律进行了对比分析。结果表明,筋土界面剪胀本构模型可以有效计算剪缩位移和剪胀位移,且最终剪胀位移随法向压力增加而减小。由界面剪胀应力引起的粗粒土中附加应力随着与筋土界面距离的增加而降低,但是剪胀范围逐步增大。粗粒土夹层厚度的增加可以有效提高界面剪切强度,但存在最优夹层厚度使界面剪切强度的增幅迅速降低。最优夹层厚度随着法向压力的增加而减小。通过对比分析最优夹层厚度与剪胀应力比之间的关系,提出了基于筋土界面剪胀本构模型的确定最优夹层厚度的半经验公式,可为HRHG在工程中的设计或应用提供参考。

关键词：超静定土工格栅筋土相互作用直剪试验剪胀应力粗粒土夹层

氮掺杂对环境空气中TiO_(2)纳米催化剂抗甲醛光催化矿化的影响

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 303-323页

作者： Dae-Hwan Lim Aadil Bathla Hassan Anwer Sherif AYounis Danil WBoukhvalov Ki-Hyun Kim 汉阳大学土木与环境工程系韩国首尔国立科技大学环境工程系巴基斯坦伊斯兰堡埃及石油研究所分析与评估部埃及开罗南京林业大学材料物理与化学研究所理学院江苏南京乌拉尔联邦大学物理与技术研究所俄罗斯叶卡捷琳堡

通过氮掺杂TiO_(2)(N-TiO_(2))浸渍蜂窝过滤器构建了一系列原型光催化空气净化器(AP(N_(x)-C_(y)))系统,并用于在UV-LED光(1 W)照射条件下光催化分解0.5-5 ppm甲醛(CH_(2)O)蒸汽.在上述催化过滤器系统中,Nx和Cy分别代表N/Ti摩尔比(0-20)... 详细信息

通过氮掺杂TiO_(2)(N-TiO_(2))浸渍蜂窝过滤器构建了一系列原型光催化空气净化器(AP(N_(x)-C_(y)))系统,并用于在UV-LED光(1 W)照射条件下光催化分解0.5-5 ppm甲醛(CH_(2)O)蒸汽.在上述催化过滤器系统中,Nx和Cy分别代表N/Ti摩尔比(0-20)和N-TiO_(2)浓度(2-20 mg mL^(-1)).光催化分解实验结果表明,AP(N_(10)-C_(10))的性能最好,其催化CH2O转化为CO_(2)的转化率最高,循环反应10次后CO_(2)产率仍达到89.2%,在干燥空气中的清洁空气输送速率为9.45 L min^(-1).N10-C10的电荷载流子寿命(τa:1.70 ns)优于其他样品(如纯TiO_(2)的电荷载流子寿命为1.37 ns),这表明N缺陷(No)有助于降低带隙(3.10 eV)和产生氧空位OVs-Ti^(3+),这与密度泛函理论(DFT)模拟结果一致.采用原位漫反射红外傅里叶变换、电子顺磁共振和DFT分析等多种方法研究了CH_(2)O的光催化氧化途径.结果表明,氧化过程涉及多个能量有利的中间步骤(例如CH2O以CH_(2)O_(2)的形式在TiO_(2)-OV{110}表面的桥连O/OH基团上发生放热共价吸附,随后通过催化脱氢/氧化反应直接生成CO_(2):CH_(2)O_(2)/HCOO^(-)+•OH→H_(2)O+CO_(2)).这些步骤与具有N杂质的{101}表面上化学活性Ti原子的态密度计算结果一致.预计No缺陷和OVs的存在将通过降低活化能垒来影响反应能量和中间产物,从而在加湿条件下实现有效的矿化.综上,本文为设计和构建先进的光催化系统,并用于环境空气中醛类挥发性有机物(VOCs)的有效矿化提供了新思路.

关键词：光催化蜂窝过滤器甲醛氮掺杂TiO_(2) 密度泛函理论计算催化反应途径空气净化

面向施工机器人定位的多模态数据融合方法研究综述

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计算机工程与应用 2024年第15期60卷 11-23页

作者：李佳益马智亮陈礼杰季鑫霖清华大学土木工程系北京100084 香港大学土木工程系中国香港999077

施工机器人的定位数据源种类繁多,融合多模态数据不仅有助于提升建筑项目中施工机器人的定位性能,同时也方便施工机器人的协同作业。数据融合方法旨在通过不同数据源的优势互补,改进数据采集及处理方法等,实现施工机器人的定位和数据共... 详细信息

施工机器人的定位数据源种类繁多,融合多模态数据不仅有助于提升建筑项目中施工机器人的定位性能,同时也方便施工机器人的协同作业。数据融合方法旨在通过不同数据源的优势互补,改进数据采集及处理方法等,实现施工机器人的定位和数据共享,支持施工机器人定位精度、实时性或鲁棒性等的提高,从而提高整体建筑施工效率和项目管理水平。已有不少针对特定场景探索施工机器人定位的数据融合方法相关研究成果,但尚无针对施工机器人定位的数据融合方法相关研究综述。经系统的检索,首先,按照是否与先验数据融合,将其分为先验数据与传感器实时数据融合和多种传感器数据融合两类进行分析;然后,对数据融合方法进行对比分析;最后,总结和展望了施工机器人多模态数据融合方法的未来研究方向。从研究结果分析,现阶段已有的研究成果中,施工机器人定位的数据源选择差异性较大,定位效果差异也很大。该综述可为相关领域的进一步研究提供参考。

关键词：施工机器人定位数据融合方法多模态数据