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环境化学
环境化学

江桂斌

月刊

0254-6108

hjhx@rcees.ac.cn

010-62923569

100085

北京海淀区双清路18号（北京2871信箱）

环境化学/Journal Environmental ChemistryCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>> 《环境化学》（双月刊）是中国科学院生态环境研究中心主办的学术性刊物，中文核心期刊。自1982年创刊以来，为推动我国环境化学学科的发展，促进国际学术交流，发挥了重要作用。 迄今为止，《环境化学》是我国环境化学学科的惟一科技期刊。 《环境化学》主要刊登报道我国环境化学领域具有创新性的研究和技术成果以及国外环境化学研究趋势。范围涉及大气、水体、土壤、生态、工程技术和环境与健康等各个层面，包括大气、水和土壤的环境化学、环境分析化学、污染生态化学、环境与健康、污染控制和绿色化学等方面。
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    济南市钢铁集聚区大气细颗粒物中碳组分污染特征

    潘光杨雨欣王在峰闫学军...
    1177-1187页
    查看更多>>摘要：为分析钢铁集聚区大气细颗粒物(PM2.5)中碳组分的污染特征,对济南市钢铁集聚区和市区秋季(2020年10月15日至2020年10月24 日)、冬季(2020年12月18日至2021年1月7日)和春季(2021年4月23日至5月2日)环境空气中PM2.5进行手工采样,利用热光碳分析仪测定了 PM2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)的含量.结果表明,钢铁集聚区秋季OC和EC质量浓度范围分别为5.79-12.56 μg·m-3和 1.34-3.44 μg·m-3;冬季 OC 和 EC 质量浓度范围分别为 3.92-55.54 μg·m-3 和 0.38-11.39 μg·m-3;春季OC和EC质量浓度范围分别为2.14-4.70 μg·m-3和0.19-1.33 μg·m-3,呈现显著的季节变化,表现为冬季＞秋季＞春季.钢铁集聚区冬季PM2.5中OC和EC占比最高,分别为28.11％和5.36％,春季OC和EC占比最低,分别为9.82％和1.76％.钢铁集聚区秋季和冬季OC(EC)质量浓度均高于市区,分别是市区的2.12(2.68)、2.27(4.27)倍,表明钢铁集聚区秋冬季PM2.5的污染状况比较严峻.在以PM2.5为首要污染物的不同污染等级下,均为碳组分OC4和EC1的占比最高,分别占PM2.5的9.0％和7.5％,是碳组分的主要贡献组分.钢铁集聚区春季、秋季和冬季SOC的浓度分别为1.09、1.79、10.80 μg·m-3,分别占OC质量浓度的35.39％、19.02％和37.00％,表明钢铁集聚区冬季比其他季节二次有机污染较严重.由因子分析可知,钢铁集聚区碳组分主要来源于钢铁工业烧结等工序燃煤和柴油车尾气排放.研究成果为济南市钢铁集聚区周围环境空气质量改善措施的制定提供技术支撑.

    钢铁集聚区大气细颗粒物碳组分二次有机碳因子分析

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    金昌市PM2.5的化学组分特征及来源分析

    喻恒李忠勤周茜张昕...
    1188-1203页
    查看更多>>摘要：为研究金昌市PM2.5及其化学组分(有机碳、元素碳和水溶性离子)的特征,于2020年5月—2021年3月对金昌市大气PM2.5进行手工采样,并运用PMF模型和HYSPLIT模型解析污染来源.研究结果表明,观测期间金昌市PM2.5年平均质量浓度为(62.2±10.4)μg·m-3,各季节平均质量浓度由高到低依次为春季、冬季、秋季、夏季.化学质量闭合研究表明:碳质组分(OM+EC)是金昌PM2.5的主要组成部分.PM2.5中的OC与EC的年平均质量浓度分别为(13.4±5.6)μg·m-3、(2.9±1.5)μg·m-3,TC占PM2.5质量浓度的16.3％,并且四季OC/EC的平均值均大于2,表明采样期间各个季节均存在二次污染.夏季OC与EC之间的相关系数最低,说明夏季污染物来源较其他季节更为复杂.金昌市PM2.5中总水溶性离子的年平均质量浓度为(25.0±11.6)μgm-3,占PM2.5质量浓度的40.2％,其中,SO42-、Ca2+、NO3-和Cl-是金昌市主要的4种离子,分别占总离子的22.5％、17.1％、16.8％、12.1％.对水溶性离子做离子平衡分析表明:夏季、秋季和冬季阴阳离子的相关性较好,没有重要的离子缺失,春季较差,有重要阴离子缺失.PMF模型表明金昌市PM2.5的主要污染源为燃烧源(生物质+燃煤)(30.5％)、土壤尘(24.6％)、二次无机气溶胶(26.0％)和机动车尾气(18.9％),HYSPLIT模型表明金昌市春季PM2.5浓度受外来污染源输入影响较大,夏季、秋季和冬季应主要考虑本地排放的贡献.

    PM2.5化学组分来源分析金昌市

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    RuCu/Al2O3对CO2选择性催化加氢

    鲍世东孙敬雅郑寿荣
    1204-1210页
    查看更多>>摘要：将温室气体CO2通过催化加氢的方式生产合成气具有重要的环境意义和经济价值.本文分别采用微乳液法和浸渍法制备了 Ru-Cu双金属催化剂.通过不同分析手段对催化剂结构进行了表征,并考察了催化剂对CO2催化加氢的性能.表征结果表明,在微乳液法合成的催化剂(ME-0.2RulCu/Al2O3)中Ru和Cu紧密接触,且钌铜纳米粒子尺寸均匀,而浸渍法合成的催化剂(im-0.2RulCu/Al2O3)存在单独的Ru和Cu纳米粒子.催化实验结果说明,Ru对Cu的掺杂可提高其催化活性但会降低CO选择性.采用微乳液法合成的双金属催化剂表现出比浸渍法更高的CO选择性.此外,固定钌铜比不变,提高负载量可以有效提高活性,而CO选择性无明显下降.

    CO2催化加氢双金属微乳液法

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    壳聚糖改性污泥水热炭活化过硫酸盐降解活性黑5染料废水

    于露滢陈红于鑫王凯...
    1211-1221页
    查看更多>>摘要：印染废水可生化性低,生物处理难度大.通过在剩余污泥中掺杂壳聚糖,经水热处理制备出壳聚糖改性生物炭(CBC),并用于活化过二硫酸盐(PDS),实现对活性黑5(RB5)染料废水的高效降解.在水热温度为200℃,水热时间为6 h时制备的CBC对RB5的去除效果最优,反应60 min去除率可达到100％.此外,PDS投量为2mmol·L-1,CBC投量为5g·L-1,初始pH=5时反应效果最佳.反应系统中的Cl-和NO3-对RB5去除几乎无影响,而PO43-、HCO3-有明显抑制作用.机理研究证实了单线态氧(1O2)对RB5的降解起主要贡献,而不是PDS氧化体系常见的硫酸根自由基.

    高级氧化水热炭染料废水单线态氧

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    喷涂法负载TiO2/MnO2陶瓷膜催化臭氧氧化降解染料废水

    张轩张贤明陈鹏晏超群...
    1222-1233页
    查看更多>>摘要：染料废水存在排放量大、色度高、COD大、可生化性差、难降解等特点,其处理存在低效高耗的问题.本研究首先通过水热法制备了 TiO2/MnO2催化剂,对催化剂进行了 XRD、XPS、SEM/EDS表征,以罗丹明B(RhB)溶液为模拟染料废水,进行了催化臭氧氧化降解RhB的性能对比研究.再通过喷涂成膜技术将TiO2/MnO2催化剂负载于平板式陶瓷膜表面,研制成反应性陶瓷膜(TiO2/MnO2-CM),自制了配套膜反应器,研究了 TiO2/MnO2-CM水处理系统对RhB降解去除效果和水通量变化规律.结果表明,本工作成功合成了棒状和不规整球状结合的TiO2/MnO2催化剂,XPS结果表明存在Mn4+活性中心,促进了催化臭氧活化能力.喷涂TiO2/MnO2催化剂后,陶瓷膜的纯水通量略有下降,12层为适宜的喷涂层数,采用TiO2/MnO2-CM对2 L初始浓度为20 mg·L-1的RhB在臭氧浓度为2.5 g·m-3条件下,反应40min去除率可达100％,去除效率远高于空白膜,陶瓷膜负载TiO2/MnO2有助于提高O3溶解性、加速生成·OH.本工作可为染料废水等难降解有机废水的高效低耗处理,提供新技术思路.

    染料废水TiO2/MnO2催化剂催化臭氧氧化反应性陶瓷膜作用机理

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    碳量子点修饰g-C3N4缓解二苯醚类除草剂污染

    梁栋魏志娜王磊郝静...
    1234-1243页
    查看更多>>摘要：为加速二苯醚类除草剂在可见光环境的降解,以玉米芯制碳量子点修饰石墨相氮化碳,合成一种非金属型光催化剂.考察在该催化剂作用下,氟磺胺草醚、三氟羧草醚和乙氧氟草醚等的光解行为及光解前后毒性.结果表明,氟磺胺草醚在可见光照射下的光解速率最大、其次为乙氧氟草醚,光照3h的降解率即达99％和91％,而三氟羧草醚的光解速率最低、须光照至8 h才能达到90％的降解率.由高斯软件计算NPA(Natural Population Analysis)电荷分布得福井函数和双描述符,预测反应位点并结合液质联用分析降解产物,推测除草剂的降解过程应包括裂解、水解、脱卤、还原和羟基化等,证明了空穴和羟基自由基在其中的作用.观察玉米种子的生长实验,发现氟磺胺草醚的毒性略高于乙氧氟草醚,但二者经光照处理后毒性均显著下降,三氟羧草醚及其光解产物显示为低毒性.

    碳量子点氮化碳除草剂氟磺胺草醚光催化

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    双金属氧化物负载对污泥生物炭吸附重金属Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的影响

    林伟雄周佳丽孙水裕
    1244-1253页
    查看更多>>摘要：纯污泥生物炭由于其比表面积较低等导致其去除水中污染物的能力有限,需要对污泥生物炭进行改性强化其对污染物的去除.本文采用污泥生物炭负载层状双金属氧化物强化污泥生物炭吸附水中重金属.考察了金属组合,金属离子比例,负载金属浓度和焙烧温度对双金属氧化物(LDO)强化污泥生物炭(ASB)吸附水中重金属的影响,进而确定双金属氧化物-污泥生物炭复合材料(LDO-ASB)的制备方法.同时对制备的LDO-ASB进行表征并与ASB相比,探讨了双金属氧化物的负载对污泥生物炭的重金属吸附性能的影响机制.结果表明,Mg2+和Fe3+组合制备的LDO-ASB较其他金属组合具有更好的Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力.在Mg2+∶Fe3+物质的量比为3∶1,Mg2+的负载浓度为0.4mol·L-1,焙烧温度为500℃的条件下制备的(Mg/Fe)LDO-ASB对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附量分别为149.72 mg·g-1和183.69 mg·g-1,较ASB的吸附能力有显著的提高.材料的表征结果显示,Mg和Fe以氧化镁和三氧化二铁的形态负载在污泥生物炭表面,负载后污泥生物炭表面粗糙,加大了细纹隧道,同时也增加了—OH官能团的含量,进而强化了污泥生物炭的重金属吸附能力.

    污泥生物炭双金属氧化物重金属吸附

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    桥联配体对钛凝胶吸附砷锑性能的影响及机制

    张皓铭周畅张国洋张淑娟...
    1254-1263页
    查看更多>>摘要：针对钛凝胶吸附剂中桥联配体与吸附性能之间的关系不明问题,本文对比考察了由11种配体(有机羧酸类、醇胺类以及双酮类)合成的钛凝胶材料吸附砷(As)、锑(Sb)的性能.乙酰丙酮(AcAc)作为桥联配体合成的钛凝胶材料表现出优异的As、Sb去除能力,其对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附容量分别达到了 329、461、584、805 mg·g-1(以钛计),吸附速率分别比无配体组提高了 10.1、8.1、11.5、1.9倍.各类配体对钛凝胶吸附容量的提升效果相当,但对吸附速率提升效果差异明显.有机羧酸类配体调控后对As、Sb吸附速率仅为AcAc的30％—60％,而丁二酮等弱配体调控后几乎没有提升吸附速率.与其他配体相比,AcAc的配位能力介于丁二酮和酒石酸、三乙醇胺等强配体之间,其适中的配位能力兼顾了制备过程中抑制钛快速水解和吸附过程中新活性位点的快速释放特性.当AcAc中心碳或端基碳被甲基取代后,烯醇式AcAc的含量以及配位能力降低,进而减弱材料的砷锑吸附性能.

    重金属污染钛凝胶吸附剂乙酰丙酮配体溶胶凝胶法

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    电催化氢解脱氯反应研究进展及应用可行性分析

    胡林蒋光明孙瑞张贤明...
    1264-1273页
    查看更多>>摘要：氯代有机物是一类重要的化工原料和中间体,广泛应用于医药、农药、染料等领域,而大量的使用致使其环境暴露量增加,造成污染.因碳-氯键(C—Cl)的存在,氯代有机污染物(chlorinated organic pollutants,COPs)分子结构稳定,难自然降解,易生物累积且具三致效应,环境风险极高.电催化氢解脱氯(electrocatalytic hydrodechlorination,EHDC)是目前处理水体COPs的热点技术,其通过在催化剂表面原位电解水形成活性氢(H*)攻击C—Cl键,使氯原子脱落转化为Cl-,C—Cl键转化为C—H键,从而大大减小COPs分子毒性和稳定性,增加废水可生化性.相比以Fe0或H2驱动的氢解脱氯技术,EHDC技术主要优势在于:(1)反应条件温和,过程可控;(2)无需额外添加化学试剂;(3)反应选择性高,毒副产物少.金属钯(Pd)具有独特的电子轨道,吸附及活化C—Cl键能力强,同时在产H*方面具有显著优势,因此被广泛用于EHDC.本文重点综述了 EHDC领域研究者在催化剂筛选、电子转移路径、表界面反应机制及Pd基催化剂性能调控策略等方面的研究进展,总结了电催化技术推广应用现存的壁垒,提出了该技术可能的发展前景.

    氯代有机污染物Pd基催化剂催化剂调控应用可行性分析

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    电化学氧化反应器尺度效应对于抗生素模拟废水降解的影响

    周洪举高玮岐任华堂邢璇...
    1274-1281页
    查看更多>>摘要：反应器的尺寸对于污水处理效率具有显著的影响,是污水处理从实验室小型反应器到实际中大型反应器应用的关键.本研究建立了尺寸为33.6 cm3(3 cm×8 cm× 1.4 cm)的电化学反应器,以掺硼金刚石膜(boron doped diamond,BDD)电极为阳极,对磺胺对甲氧嘧啶(sulfametoxydiazine,SMD)的氧化降解进行实验测试.在实测数据的基础上,利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件fluent建立电化学氧化反应器降解SMD的数学模型,率定不同电流密度下的电化学表面反应速率,分析反应器尺寸对污染物流动特征分布和浓度特征分布影响,利用CFD模拟,分别将BDD阳极面积放大100倍、225倍和400倍,探究3种工况下的尺度效应模拟.结果表明,BDD体系降解反应器的尺度效应显著,在20 mA·cm-2的电流密度下持续60 min后,3种BDD阳极体系中SMD的降解率分别达到72.7％、68.0％和40.4％,相比实验室反应器降解能力分别下降5.7％、11.8％和47.6％,建议反应器放大尺度小于200倍以免显著影响降解能力.

    数学模型尺度效应磺胺对甲氧嘧啶电化学氧化BDD电极

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