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第50卷,第10期
刊出日期:2022年09月
  • 环境与生态
  • 胡智泉, 李炳堂, 程龙, 刘冬啟 doi: 10.13245/j.hust.221001 P1-9 在线阅读 下载(1.83 MB)
    综述了近年来人工微生物多细胞体系在环境领域的应用研究进展,概述了人工微生物多细胞体系的优势、构建与调控策略,重点介绍了其在废水处理、土壤修复、有机废物能源转化等方面的应用现状,并剖析了人工微生物多细胞体系在环境领域应用面临的挑战及未来的重点发展方向,包括基于微生物菌群相互作用与代谢网络设计构建复杂的人工多细胞体系,利用培养条件优化、劳动分工、群感效应、3D菌群结构设计与计算仿真技术等策略调控其组成与功能,提高其稳定性和环境适应性,以及开发基于人工多细胞体系的环境生物处理新技术新工艺.
  • 王楠, 姜子叶, 张桂花, 朱丽华 doi: 10.13245/j.hust.221002 P10-17 在线阅读 下载(2.65 MB)
    以NaCl/PdCl2(3:1)为沉积液,采用置换沉积法在泡沫镍基材上均匀沉积细小钯颗粒,制备了钯/泡沫镍电极,并利用此电极建立了典型溴代污染物2,2’,4,4’-四溴二苯醚(BDE47)的电化学还原脱溴体系.在0.015 mol/L H2SO4的甲醇/水(体积比9:1)溶液、反应温度30 ℃,-1.5 V电位(相对于Ag/AgCl参比电极)的优化条件下,电化学还原降解初始质量浓度为10 mg/L的BDE47,3 h的去除率达98.5%,4 h后BDE47被完全降解和脱溴,且无含溴有机中间产物的累积.机理研究表明:BDE47的降解脱溴主要以活性氢进攻机理为主,而非单一的电子还原脱溴途径.
  • 王飞飞, 牛广, 杨涵淋, 徐新华 doi: 10.13245/j.hust.221003 P18-25 在线阅读 下载(3.09 MB)
    对采取混合通风及孔板通风策略下的典型隔离病房内气流组织及气溶胶扩散过程开展了数值模拟研究,以探讨通风策略对病房中气溶胶扩散与沉积的影响.进一步研究了气溶胶颗粒粒径及孔板通风的多孔板开孔率对气溶胶分布的影响.利用文献中试验数据验证了所采用数值模型的准确性.结果表明:相比于混合通风,孔板通风策略可以使病房内的流场、温度场分布更加均匀,并且能加速气溶胶颗粒排出,从而有效降低医护人员的交叉感染风险;小粒径气溶胶颗粒更容易受到流场影响,在病房内扩散悬浮,而大粒径的气溶胶颗粒更容易沉积在地面和病床上;当采取孔板通风时,减小开孔率可以加速气溶胶颗粒的沉积和排出,减少颗粒物在室内的悬浮,降低空气中的病毒感染风险.
  • 郭利民, 周兆宇, 邓威, 汪大闪 doi: 10.13245/j.hust.221004 P26-37 在线阅读 下载(3.6 MB)
    综述了近年有关含氯挥发性有机化合物(CVOCs)在氧化钴基催化剂上催化燃烧的研究进展,详细介绍了三种提高氧化钴基催化剂催化燃烧CVOCs的活性、稳定性和合乎环境要求产物选择性的策略,包括酸性载体负载、负载高Deacon反应活性组分及制备氧化钴基复合氧化物.从催化剂设计的角度出发,构建具有优异低温氧化还原性能及合适酸性质的氧化钴基催化剂是目前持续关注的研究重点.从催化工艺的角度上看,可以尝试耦合多种反应场景,利用多场协同的策略以提高氧化钴基催化剂的低温活性、稳定性及普适性.
  • 姜薇, 蔡晖, 王晓明, 叶远峣 doi: 10.13245/j.hust.221006 P38-44 在线阅读 下载(3.43 MB)
    为优化光照上流式厌氧污泥床(UASB)反应器的设计运行,通过计算流体力学模拟技术对光照UASB反应器内部流场进行数值模拟分析.数值模拟采用标准RNG k-ε模型,通过对单向流和两相流的分析,考察反应器内部流场在不同高度和不同上升流速的情况下的流速分布和污泥状态.模拟结果表明:对光照UASB反应器进行单相流模拟,发现在进水处流速较高,随着高度升至0.12 m处,流速逐渐稳定下来;对光照UASB反应器进行液-固两相流模拟,发现上升流速为0.887 m/h的污泥分布较为均匀,随着上升流速的增加,污泥的分布越来越不均匀,污泥层高度也随之增加,当上升流速大于1.774 m/h时,对污泥层的提升较小.
  • 宋晓玲, 徐盼盼, 胡敬平, 杨忠 doi: 10.13245/j.hust.221007 P45-50 在线阅读 下载(885.66 KB)
    针对在生料配比过程中出现原料成分复杂、波动大而人工计算配料法无法满足生产需求的问题,基于固废原料的特征开发出以非支配排序算法为代表的全废渣水泥生料配料优化方法,输入历史进料数据后产生初始种群,经过巧妙设置的目标函数进行遗传迭代计算,直至满足终止条件输出最优解.结果表明:基于仿生算法的全废渣水泥生料配料优化方法可以满足均衡地接近目标三率值,并优先消纳库存压力较大的固废;相比传统的遗传算法,其对电石渣的消纳量提升了23.1%,计算时间缩短至30.8 s,计算速度提升了74%,迭代次数降低了73%.
  • 郭晓, 梁莎, 杨亮, 杨帆 doi: 10.13245/j.hust.221008 P51-57 在线阅读 下载(1.57 MB)
    以Fenton试剂调理脱水泥饼为研究对象,通过KHCO3活化热解得到生物炭,通过水浸从水浸液中合成了鸟粪石产品.考察了Fenton试剂中Fe2+投加量、KHCO3活化试剂及热解温度对生物炭中磷浸出的影响,试验结果表明:投加KHCO3和提高热解温度均可促进生物炭中难溶性磷向水溶性磷转化;当Fenton试剂投加量为每1 g总挥发性有机物含量(volatile solid,VS)投入110 mg Fe2+,KHCO3与Fenton试剂调理脱水泥饼质量比为1:1,热解温度为500 ℃时,制备得到的污泥热解生物炭中磷浸出率达90%;将水浸液进行除杂,以鸟粪石形式回收磷的效率可达79%.
  • 闫云君, 李德旺, 刘华北, 杨家宽, 解德, 邱爽, 潘垣 doi: 10.13245/j.hust.221009 P58-64 在线阅读 下载(784.82 KB)
    为了加强我国生态文明建设,深化绿色发展理念,尤其是对于长江经济带的保护和发展,集合各研究团队对长江经济带的生物生态本底数据、各类污染物监测与处理、自然灾害与防治、政策法规,以及绿色发展相关技术与平台的建设现状进行了调查.结果发现:长江经济带已在上述各方面均有所建树,但仍存在一些欠缺或不足,主要表现为缺乏统一管理和整体规划.针对上述不足,提出了建立整体的管理机制、出台“长江保护法”和建设大数据平台的建议.由于综合平台将有助于对长江经济带进行统筹管理,实现全面发展,因此建议规划建设综合性的国家科技平台“长江流域生物物种资源(含基因)库及生态环境保障设施”.
  • 徐乐瑾, 沈慧怡, 杨军 doi: 10.13245/j.hust.221010 P65-76 在线阅读 下载(1.33 MB)
    总结了国内外现有核电站数目及其使用年限、关闭、退役等现状,预计核反应堆及其他核设施将在2030-2050年达到退役高峰.介绍了国际上采用的三种核设施退役策略,应根据我国国情和工业技术水平因地制宜、因时制宜选择和制定合适的退役标准体系方法.针对核设施退役过程中的切割解体、去污、废物处理等关键环节,介绍了核设施切割解体方法及其系统装置,比较了各种去污方法,如干冰去污、酸碱浸泡去污、激光去污、超声波去污、熔炼去污等方法的优缺点和适用范围,并总结了退役废物的处理与处置方法.在管理规范方面,建立我国的技术标准体系及法律法规,并提出了退役相关技术的研究发展方向.
  • 朱娜, 吴涛, 胡平放, 罗振宇 doi: 10.13245/j.hust.221011 P77-82 在线阅读 下载(2.38 MB)
    将过冷水法制取冰浆的工作原理结合多相流欧拉模型和相间传热传质模型,使用Fluent软件模拟非绝热条件下冰浆在出冰管道的流动情况,管道模型包括水平直管和90°弯管.在初始含冰率为1%~10%范围内,结合两种管内冰堵判断依据,研究冰晶粒径、管径、管长、曲率半径等参数对两种临界流速的影响.结果表明:冰晶粒径和直管管长产生的影响较强,两种临界流速呈现显著上升趋势,其中对临界流速一的影响更为明显;管径产生的影响较弱,两种临界流速呈现微弱增长趋势,且增长率趋于平缓,变化范围为0.02~0.07 m/s;弯管曲率产生的影响微弱,两种临界流速呈现微弱下降趋势,变化范围为0.01~0.03 m/s.
  • 欧蓓, 薛映, 肖可可, 杨家宽, 陈海滨, 关文义, 程谦勋 doi: 10.13245/j.hust.221012 P83-96 在线阅读 下载(2.67 MB)
    将玉米、水稻、油菜和小麦四种农业秸秆作为填充剂与厨余垃圾进行堆肥,分析堆体理化性质,利用不同表征方式分析堆体成熟度、稳定度变化情况,并采用高通量测序技术研究堆肥不同阶段的微生物菌群特性.结果表明:依照堆肥成熟要求,经35 d堆肥后,仅未添加填充剂的堆肥处理组不满足堆肥成熟要求,而四组不同填充剂的堆肥产品均满足堆肥成熟要求;添加填充剂可以促进降解纤维素的变形菌门和拟杆菌门的富集;当堆肥过程结束时,4个秸秆组存在纤维弧菌和糖单孢菌等具有分解纤维素等难溶性有机质能力的菌属;与堆肥初期相比,添加玉米秸秆后,腐熟期氨基酸代谢序列的相对丰度增加了8.9%,且脯氨酸含量增加量最高,腐熟期时增加至129.69 mmol/kg.相较而言,玉米秸秆是较优的填充剂.
  • 董珍, 谢康俊, 翟茂林, 赵龙 doi: 10.13245/j.hust.221013 P97-103 在线阅读 下载(1.86 MB)
    介绍了利用电离辐射技术将不同结构的离子液体接枝固载到硅烷化二氧化硅上,成功制备出一系列吸附性能优异且耐辐照性能好的新型吸附材料;系统研究了其吸附TcO4-/ReO4-的性能与结构之间关系,分析了吸附机理并评估了其应用前景.离子液体键合固载硅基材料对TcO4-/ReO4-的吸附性能受合成方法、离子液体阴阳离子种类和硅基材料结构的影响.离子液体键合固载硅基材料后续可以从增强选择性、拓展离子液体种类、探究实际应用效果等方面进行研究.
  • 颜雪松, 周正琛, 胡成玉 doi: 10.13245/j.hust.221014 P104-114 在线阅读 下载(1.84 MB)
    针对不同地下水情况,回顾了地下水污染源识别主要方法,同时将这些方法与基于贝叶斯推理的研究方法进行比较.着重论述基于贝叶斯推理的污染源识别方法,以及其应对不同情况时的演变方法,并对不同情况下贝叶斯推理方法的效果进行评价,同时指出地下水污染源识别的贝叶斯推理方法中存在的相关问题,即地下水系统的不确定性和贝叶斯推理方法的局限性.在这些研究的基础上,对后续基于贝叶斯推理方法的地下水污染源识别研究的主要工作提出了包含优化贝叶斯推理方法、完善问题模型、融合不容方法在内的展望.
  • 陆谢娟, 余屿锋, 陶铭, 杨帆 doi: 10.13245/j.hust.221016 P115-122 在线阅读 下载(2.75 MB)
    采用人工快速渗滤(CRI)系统对氧化沟出水进行深度处理试验研究,在水力负荷为2.0 m/d、水力负荷周期为24 h、湿干比为1:1条件下运行2个多月后出水稳定,系统对COD(化学需氧量),NH4+-N,TN(总氮),TP(总磷)的平均去除率分别为46.30%,73.89%,55.94%,94.24%.在不同湿干比(1:1,1:2,1:3)、不同水力负荷(1.5,2.0,2.5 m/d)和不同水力负荷周期(8,12,24 h)下进行正交试验,结果表明:CRI系统在水力负荷为2.0 m/d,湿干比为1:3,水力负荷周期为8 h时处理效果最好,为最优运行参数.对试验前后的海绵铁填料进行XRD(X射线衍射)、XRF(X射线荧光)和XPS(X射线光电子能谱)的材料表征,结果表明:海绵铁缓释的Fe3+与水中PO43- 结合,并在填料表面形成沉淀,是CRI系统具有良好除磷效果的主要原因.
  • 李辽, 张冲, 王劲柏 doi: 10.13245/j.hust.221017 P123-128 在线阅读 下载(3.82 MB)
    提出一种利用低品位冷源的新型节能外窗——重力驱动冷却(GDC)窗.在重力作用下,GDC窗空腔空气可形成自循环流动,并且其只针对内侧空腔进行冷却,可以减少建筑外窗的室内得热和降低空调冷负荷.首先,使用计算流体力学的方法建立GDC窗的模型,并使用试验数据对该程序方法进行了验证,结果显示该方法误差在±5%以内;然后,对GDC窗的流动和传热特征进行了研究,并且将GDC窗和传统内置百叶窗、自然对流外呼吸玻璃幕墙进行了对比,结果表明:当水温为18 ℃时,GDC窗的室内对流得热相对其他二者分别减少56.3%和42%.
  • 严天, 徐新华, 于靖华 doi: 10.13245/j.hust.221018 P129-135 在线阅读 下载(2.43 MB)
    为实现碳达峰与碳中和的目标,降低能源消耗,减少碳排放迫在眉睫.为研究自力式套管封装相变墙体系统的热性能,建立了相变模型、墙体模型、热管模型及夜间辐射模型相耦合的系统简化模型,模拟该墙体系统在动态边界下的传热特性.搭建了系统热特性试验测试平台,通过试验结果对简化模型进行了对比验证.结果表明:采用简化模型模拟得到的墙体表面温度均方根误差小于0.7℃,热流均方根误差小于10 W/m2,累计热流相对误差小于10%,模型准确性较好.
  • 张东, 张彬, 张瑞, 安周建 doi: 10.13245/j.hust.220204 P136-142 在线阅读 下载(1.95 MB)
    基于农村居民用能需求,研究生物质能、太阳能及空气能互补的分布式供能系统的最优容量配置.选取环境、能耗与经济三方面评价指标最大值为多目标优化函数,内燃机、厌氧发酵罐、光伏系统和空气源热泵的容量为决策变量,采用改进的多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),利用熵权-优劣解距离(TOPSIS)法求解系统最佳容量配置.多目标优化结果表明,随着种群数和繁衍次数的增多,结果越具有优势;当环境、热力和经济权重取值相同时,最优配置方案下系统的综合性能指标由优化前48.4%增至优化后53.0%,二氧化碳减排率由103.25%增至108.43%,一次能源节约率由12.74%增至32.79%,费用年值节省率由29.34%减至17.89%.
  • 张源, 徐新华, 王飞飞, 唐倩 doi: 10.13245/j.hust.221020 P143-148 在线阅读 下载(972.38 KB)
    为解决空调系统过滤器容易滋生微生物,进而对室内空气造成二次污染的问题,提出将微波灭菌技术应用于空调系统过滤器,对过滤器拦截下来的微生物进行杀灭.为提高过滤器对微波辐射的吸收能力,提出将过滤器与吸波材料碳化硅(SiC)粉末进行结合,进一步搭建空调系统微波灭菌试验平台,研究微波辐射对提出的SiC复合过滤器上金黄色葡萄球菌的杀灭效果,结果表明:微波辐射对提出的SiC复合过滤器上的金黄色葡萄球菌具有很好的杀灭效果;在600 W灭菌功率下灭菌5 min,过滤器各测点便均能达到90%以上的灭菌率;在一定范围内,提高灭菌功率或延长灭菌时间均能在一定程度上提高灭菌率,且提高灭菌功率的效果更为明显.
6 2024
主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
    CN 42-1658/N
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