微囊藻毒素的毒性和去除研究进展

目前水体富营养化现象日益严重,蓝藻是造成富营养化的主要藻类,它所产生的微囊藻毒素具有遗传和致癌毒性.介绍了微囊藻毒素的毒性及其去除研究现状,对比分析了各个技术的去除效能,并在总结国内外研究的基础上,提出了微囊藻毒素去除领域今后研究的主要方向和需解决的问题.     

微囊藻毒素的处理方法研究进展

微囊藻毒素是在藻类细胞内合成的毒素,细胞死亡后释放出来并表现出毒性.本文主要综述了水体中藻毒素目前常用的各种物理、化学、生物以及低温等离子体灭活技术等方法的国内外研究现状,介绍了影响去除的因素、机理以及存在的问题和未来研究发展的方向.     

水体中溶解性微囊藻毒素与藻类细胞内微囊藻毒素的关系研究

应用高效液相色谱,对北方某水库水体中溶解性微囊藻毒素(extracellular microcystin,EMCs)和藻类细胞内微囊藻毒素(intracellular microcystin,IMCs)的3种异构体(LR、YR、RR)进行了为期1年的监测,研究了EMCs和IMCs随时间的变化规律及相互关系。结果表明：EMC-RR和IMC-RR的全年变化规律非常一致,在9月初之前其含量比较低,随后迅速上升并在10—11月份同时出现峰值;EMC-LR、IMC-LR、EMC-YR和IMC-YR全年出现多个起伏,且存在明显的差异,其峰值出现时间也不一样,EMC-LR和EMC-YR峰值出现在8—9月,而IMCLR与IMC-YR的峰值则出现在9月份中下旬。IMCLR和IMCRR是藻类细胞内主要毒素,但是2种异构体所占总的细胞内毒素的比值并不是固定的,5—12月份其比值不断下降。     

拉曼光谱在微囊藻毒素检测中的应用

拉曼光谱已经广泛应用于许多领域,但在检测环境毒物方面的应用还比较少.在论述了微囊藻毒素的特性及其现行检测方法的基础上,对拉曼光谱应用于微囊藻毒素检测的可行性及特点进行了分析,并对此方法做了展望.     

硅藻土对水中微囊藻毒素的吸附性能研究

富营养化是我国湖库面临的共性问题,藻类水华造成的藻毒素污染严重威胁到湖库型饮用水水源地的供水安全。选择硅藻土吸附去除水中微囊藻毒素(MC-LR),研究其吸附性能及稳定性。结果表明,硅藻土对水中微囊藻毒素(MC-LR)的平衡吸附量随着温度的升高而增大,最大能达到4.4μg/g,相同温度下,平衡吸附量随微囊藻毒素(MC-LR)起始浓度的增加而增加。硅藻土对微囊藻毒素(MC-LR)的吸附符合Langmuir等温吸附模型。吸附过程较符合一级速率方程,反应速率由多种因素共同控制。选择典型湖库自然水体,验证硅藻土对微囊藻毒素的吸附性能,1 h内可将微囊藻毒素(MC-LR)浓度降至1.0μg/L以下。通过对示范工程进出水跟踪监测,进一步验证了硅藻土对自然水体中微囊藻毒素具有良好的去除效果。     

水环境中微囊藻毒素的检测现状概述

针对蓝藻暴发所产生的微囊藻毒素,分别阐述了其含义、结构特点及理化性质,综述了目前国内外有关水体中微囊藻的检测标准和限值,对两种常用的微囊藻毒素检测方式进行了对比,并简要介绍了微囊藻毒素在海河流域的检测概况.     

液相色谱-质谱法测定水中的微囊藻毒素

运用液相色谱-离子阱质谱法建立水中微囊藻毒素(MC-LR)的多反应监测的检测方法.采用全自动固相萃取装置富集、浓缩、净化样品.MC-LR的定量限为0.00001 mg/L;回收率为71％～91％;在0.05～0.60 mg/L范围线性关系良好,相关系数(r)达到0.999.离子阱质谱的多反应监测能有效地降低背景干扰,提...     

UV/H_2O_2降解微囊藻毒素的人工神经网络模型

试验建立了UV/H_2O_2高级氧化工艺降解微囊藻毒素MC-LR的人工神经网络模型.研究了UV强度、H_2O_2投加量、MC-LR初始浓度、pH等对降解速率的影响,并以反向传播算法的神经网络模型对多因素条件下的降解效果进行仿真预测.结果表明,降解速率不受初始MC-LR浓度的影响;UV的加强及H_2O_2投加量的增加能有效提高MC-LR的降解速率;pH的降低能大幅度改善降解效果,尤其在酸性条件下,pH的变化对降解速率的影响程度更大.     

饮用水中微囊藻毒素限值与生物预处理控制

微囊藻毒素-LR(MCLR)是强烈的肝脏肿瘤促进剂,许多国家和地区规定了饮用水中微囊藻毒素(MC)的最高浓度。常规制水工艺不能有效去除富营养化原水中的MC,导致给水厂出厂水中MC超过浓度限值,对人类健康构成潜在威胁。采用阶式生物膜反应器处理含MC的富营养化湖水,HRT为2 h时,藻类的去除率大于90％,细胞外MCLR和MCRR的去除率分别达到86.7％和81.7％以上,总MCLR和MCRR的去除率分别达到71.5％和80.5％以上。阶式生物膜反应器可用于富营养化原水的生物预处理。     

S水厂粉末活性炭去除微囊藻毒素的应急技术研究

微囊藻毒素-LR(MC-LR)是蓝藻暴发期常见的毒素,其毒性大、分布广、结构稳定,难以通过常规工艺去除。S水厂原水取自太湖,蓝藻暴发期存在MC-LR污染。研究了木质、竹质、椰壳、煤质粉末活性炭对MC-LR的吸附特性。选取吸附性能较好的木质和竹质粉末活性炭,在高藻期开展生产试验,考察了S水厂净水工艺对MC-LR的应急去除效果。结果表明,在沉淀池后投加活性炭可使MC-LR去除50%~70%;当原水中MC-LR浓度较高时,还应考虑采用臭氧或光氧化等深度处理技术以保障饮用水供水安全。     

Spatio-temporal variation of microcystins and its relationship to biotic and abiotic factors in Hongze Lake,China

An investigation of three particle-associated microcystin (MC) congeners (MC-LR, MC-RR, and MC-YR) was performed in 2013 from August to November in Hongze Lake, China. All MCs congeners exhibited significant spatial and temporal variability. Particle-associated MCs were commonly found in this lake, but MC-LR was present at low levels (0.075–1.252 μg/L). All three MC congeners were found to be significantly correlated with non-toxic phytoplankton (e.g., chlorophyte, cryptophyte and diatoms), while only MC-YR and total MC were correlated with cyanobacteria biomass. Copepods, rotifers and three genera of Cladocera were positively correlated with MC concentrations, but feeding habits of these zooplankton species might have different effects on different MC congeners and total MC distributions. Linear mixed effects (LME) model results showed that the interactions between cyanobacteria and other non-toxic phytoplankton or zooplankton species may drive MCs dynamics. Physiochemical parameters also may affect MC congener variability individually or through their effects on toxic cyanobacteria. The results of this study suggested that MCs distribution in Hongze Lake was site-specific and could be influenced by biotic and abiotic factors both individually and through their interactions.     

基于灰色理论的混凝土压缩损伤参数尺寸效应

为解决混凝土损伤参数的尺寸效应问题,通过试验获得几组混凝土压缩试件的损伤参数。基于灰色理论进行混凝土压缩损伤参数的尺寸效应研究,建立预测方程,以试验测得的小试件初始损伤和峰值损伤数据为基础,预测大试件的初始损伤和峰值损伤。结果表明,大体积混凝土的初始损伤和峰值损伤均随混凝土尺寸的增大而增大,但最终均趋近于一个固定值,初始损伤趋近于0.182 7,峰值损伤趋近于0.352 6。     

钻爆施工隧道围岩爆破损伤累积效应研究

为了合理选择施工方案并为设置安全防护措施提供依据,降低施工诱发地质灾害的风险,研究了隧道施工过程中掌子面多次爆破振动对隧洞围岩带来的累积损伤影响。首先,以质点振动峰值速度作为围岩损伤判定标准,根据围岩损伤程度利用强度折减法设置围岩力学参数,对理论公式进行推导。其次,通过软件进行多次爆破开挖的数值模拟,分析得到爆破损伤的分布规律和范围。最后,量化分析并拟合成果数据,对比不同围岩等级、不同部位爆破损伤的累积效应。结果表明:爆破损伤的累积效应非常明显,且与文献中的测试数据接近;掌子面前方的累积效应最大,其他部位较为接近;Ⅳ级围岩的爆破损伤分布范围最大,其次为Ⅲ级围岩,最小为Ⅴ级围岩;隧道施工过程中考虑岩体安全厚度、安全防护措施等内容时,应当计入累积损伤效应增大系数。研究成果可以广泛应用于水利、交通、矿山等工程项目中,为隧道掘进施工方案和防护措施制定提供数据参考,为安全施工提供保障。     

覆盖层中混凝土防渗墙的三维河谷效应机制及损伤特性

土石坝覆盖层中混凝土防渗墙的性能对大坝设计及安全评价至关重要,由于传统数值方法局限于非线性弹性,难以开展深入研究。本文首先通过系统的三维非线性有限元数值模拟,聚焦墙体变形模式及应力分布空间特征,研究三维河谷效应机制;然后针对墙体计算应力超过材料强度的现象,开发了混凝土三维塑性损伤模型和堆石体本构模型协同分析的自适应增量迭代算法,揭示了防渗墙的损伤-应力特性;最后讨论了防渗墙性能评价分析的思路。结果表明:在墙体弯曲变形及覆盖层负摩阻力的联合作用下,防渗墙的三维河谷效应表现突出:墙体拉应力的方向偏于轴向,随弯曲变形增大逐渐向竖向偏转,且其峰值存在临界坡度和临界深度。线弹性分析便于认识防渗墙的受力-变形-应力规律,但不适用于评估复杂条件下墙体的防渗性能。损伤分析能描述混凝土的材料特性,反映墙体结构的破损特征,其损伤因子可与防渗性能建立联系,用于评价防渗墙安全更加合理和准确。     

基于渐进微震损伤效应的蓄水期库岸稳定性分析

大岗山水电站自2014年12月开始蓄水,至2015年11月库区水位从975 m升至1 130 m。水电站右岸边坡地质条件复杂,发育有辉绿岩脉、卸荷裂隙带和断层等不良地质体,降低了岩体性状,使右岸边坡在蓄水期存在局部或整体失稳的风险。通过对右岸边坡实施微震监测,获得了蓄水过程中右岸边坡微破裂的演化规律。结合微震监测信息,应用三维岩石真实破裂过程分析方法（RFPA3D-Centrifuge）计算蓄水期右岸边坡在渐进性微震损伤效应下安全系数随库水位升高的变化过程。经计算,边坡安全系数随库水位升高而降低,库水位升高对边坡稳定性有不利影响。最终安全系数为1.76,满足规范要求,说明蓄水过程中边坡处于稳定状态。     

X70钢的包申格效应研究

通过单轴拉伸和压缩试验，研究了X70管线钢的包中格效应（BE）。在不同预变形下对几个试件分别进行加载，当达到给定的预应变值时就卸载，随后再进行反向加载试验，记录其屈服强度。试验表明，X70钢的反向加载特性可用RambergOsgood关系拟合。最后给出了屈服强度降和预塑性应变之间的经验公式。     

明渠流动条件下单圆墩阻水效应实验研究

该文利用明渠水流的水工模型实验手段探究单圆墩阻水效应空间分布规律及其阻水系数取值新方法。利用高精度超声水位测量系统,采集了墩柱附近特定影响区域内水位过程线,通过分析墩柱周围壅高幅值,验证了阻水效应特性与流态因子之间的新关系。定量分析了墩柱阻水效应的空间影响范围及水位变化的空间分布特征,推求墩柱阻水系数计算的新公式。研究结果可为大尺度河流水动力模拟中桥梁墩柱的概化提供一定参考依据。     

塑性混凝土强度和尺寸效应的试验研究

通过对12个配合比、3个龄期共405个塑性混凝土试块的强度试验,研究了塑性混凝土相关强度之间的关系,塑性混凝土抗压强度和劈拉强度的尺寸效应,以及塑性混凝土抗压强度与龄期之间的关系。试验结果表明:塑性混凝土抗压强度、劈拉强度、抗折强度之间具有良好的统计关系;相比边长为150 mm的立方体试块,边长为100 mm的塑性混凝土立方体试块的抗压强度和劈拉强度的尺寸效应系数分别为0.937 5和0.861 6;龄期对塑性混凝土的抗压强度有较大的影响。在此基础上,建立了相关强度指标之间的换算关系式以及轴心抗压强度与龄期的对数关系式。     

局部防风措施对大坝施工的防护作用数值模拟研究

在中国西南高山峡谷中,大型水电工程的施工往往会受到大风的干扰。超过7级的大风会影响缆式起重机的运行及作业面施工,无法保证混凝土的连续浇筑,不仅影响施工进度也严重影响施工质量。结合白鹤滩水电站在无防风措施下会受到大风影响的情况,利用三维计算流体力学方法,对增设了局部防风措施的大坝施工全周期风场环境进行数值模拟,得到坝体区域及高、低线供料平台处的风场分布,分析了所增设的局部防风措施的防风效果。研究表明：在增设局部防风措施后,大坝施工区域整体风速有所减小,在大坝施工高程较低时效果较为明显,对施工区域能够提供有效的防护,高程较高时则防护效果减弱。研究成果为工程的安全施工以及下一步防护措施的提出提供了依据。