工作簡歷
1962-1975年 在中國科學院化學研究所任研究實習員。
1975-1985年 在中國科學院環(huán)境化學研究所任研究實習員、助理研究員。
1985-1998年 在中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心任助理研究員、副研究員、研究員(自1991年),研究室副主任、主任,生態(tài)環(huán)境研究中心學術委員會委員、學位委員會委員。
1984-1986年 在美國Brookhaven 國家實驗室進修酸雨化學。
科研進展
從鹵水直接提取鋰鹽
大學畢業(yè)后在中國科學院化學研究所跟隨柳大綱先生、胡克源先生、程祖良先生研究鋁酸鹽沉淀法從鹵水中直接提取鋰鹽。發(fā)現(xiàn)當鋁酸鈉加入鹵水中時,首先迅速生成鋁酸鎂沉淀,是快過程;鋁酸鎂沉淀化學吸附氯化鋰,在酸性條件下溶出鎂鹽,是慢過程;當水洗沉淀以除去其中的氯化鈉等雜質時,氯化鋰脫附。把這些發(fā)現(xiàn)應用到提鋰工藝中,可以提高提取鋰鹽的產率。
電鍍廢水處理
推導出“間隙式逆流漂洗”各洗槽濃度的顯式公式,其效率是連續(xù)式逆流漂洗效率的2倍,供有關工程師們參考和選用。
天津市空氣污染及二氧化硫轉化
在“京津渤區(qū)域環(huán)境綜合研究”課題下,1980-1981年與天津市環(huán)境保護監(jiān)測站合作,現(xiàn)場觀測,研究天津市空氣污染及二氧化硫轉化。二十多個采樣點觀測二氧化硫、總顆粒物、總顆粒物中硫酸根等七種污染物,并搜集氣象數(shù)據。在8位計算機上編寫包括主成分分析在內的多元統(tǒng)計分析程序,處理數(shù)據。這批污染物數(shù)據呈對數(shù)正態(tài)分布;計算污染物濃度超過國家各級標準的百分數(shù),討論天津市的空氣污染狀況;估計二氧化硫轉化成硫酸鹽的速率;發(fā)現(xiàn)當時影響天津機場能見度的是空氣污染與相對濕度的協(xié)同作用,兩者相比,空氣污染已經超過了相對濕度對能見度的影響;發(fā)現(xiàn)冬天、清晨、小風、靜風時,污染物堆積,空氣污染最重。
酸雨化學
在美國Brookhaven國家實驗室期間,美國的幾個國家實驗室聯(lián)合,天上有幾架飛機,地上有監(jiān)測車,研究云、雨物理與化學,我參加了現(xiàn)場觀測。平時在美國Brookhaven國家實驗室觀測氣體臭氧、過氧化氫、降水組成等,重點觀測降水中的過氧化氫和二氧化硫,研究其反應動力學。發(fā)現(xiàn)除冬天一些降水中有亞硫酸根外,春、夏、秋降水中都有過氧化氫存在。用準16位計算機建立起計算機輔助水相過氧化氫-二氧化硫反應動力學研究裝置,能測量幾秒鐘內反應物濃度降低至二分之一時的動力學常數(shù),測量了現(xiàn)場采集的降水中的過氧化氫-二氧化硫反應動力學常數(shù)。
我國酸沉降化學過程
回國后在“我國酸沉降及其生態(tài)環(huán)境影響研究”的兩個五年攻關課題之下,在四川、貴州、江西組織野外觀測。一些基礎性、理論性問題在國家自然科學基金委員會申請多項基金,進行實驗室實驗和數(shù)值模擬。野外觀測和基礎研究兩者相輔相成,研究我國酸沉降化學過程。
發(fā)現(xiàn)當時中國以二氧化硫為代表的空氣污染及其形成的酸沉降,地區(qū)差別很大,在經濟要發(fā)展,尚未發(fā)展的四川、貴州山區(qū),空氣污染和酸沉降呈城市為中心的點狀分布,酸雨形成以云下洗脫過程為主;在經濟快速發(fā)展華南、中南地區(qū),隨著時間進展,污染范圍從點,擴大到面,擴大到區(qū)域,酸雨形成以云中洗脫過程為主。發(fā)現(xiàn)中國大氣中作為OH、HO2自由基儲庫的過氧化氫,其濃度與美國的相當,而臭氧濃度比美國的低得多。野外觀察期間降水中總是有過氧化氫存在,過氧化氫把大氣中二氧化硫在云、雨中氧化成硫酸,形成酸雨。
實驗室驗證了過氧化氫氧化二氧化硫,及鐵、錳催化氧化二氧化硫的液相反應動力學。以“數(shù)值模擬云下洗脫痕量氣體”為平臺,模擬了降雨云下洗脫二氧化硫、硝酸、氨、過氧化氫、臭氧等痕量氣體;二氧化硫與過氧化氫、臭氧的液相氧化反應,及鐵、錳催化液相氧化反應等。研究了在不同條件下,各平行反應分別的貢獻率。只要有過氧化氫存在,主要化學過程是過氧化氫液相氧化二氧化硫。
硝酸銨氣溶膠
上個世紀末,發(fā)現(xiàn)有時北京大氣中硝酸濃度已經上升到硝酸與氨的濃度積達到硝酸銨相平衡點,可以形成硝酸銨氣溶膠。用擴散管差分法測定了北京大氣中的硝酸和氨,顆粒物中的硝酸鹽和銨鹽;數(shù)值模擬表明硝酸銨氣溶膠揮發(fā)是化學動力學限制的;實驗研究了硝酸銨氣溶膠揮發(fā)動力學。
直接法化學動力學靈敏度分析
提出了“直接法化學動力學靈敏度分析”,一般的靈敏度分析的運行時間隨著物種數(shù)、反應式數(shù)增加成兩次方、三次方增加,該方法是線性增加的,有理論證明和實驗驗證。把幾十個物種、幾十、上百個化學反應,寫成化學動力學的微分方程組,直接法靈敏度分析的偏微分方程組、及其高階的偏微分方程組,再編寫成計算機程序,是大量、繁瑣、精細的工作,通過自我編寫的計算機軟件,交由計算機完成,在486計算機上,兩秒鐘內可以編寫出六千多條FORTRAN程序語句。并用該方法討論了大氣中碳、氮、硫光化學反應中的化學耦合作用。
獲獎情況
1,1991年“西南地區(qū)酸雨來源、影響和對策”獲中國科學院科學技術進步獎一等獎
2,1997年“我國酸沉降及其生態(tài)環(huán)境影響研究”獲國家環(huán)境保護局科學技術進步獎一等獎
3,1998年“中國酸沉降及其生態(tài)環(huán)境影響研究”獲國家科學技術進步獎一等獎
代表論著
1 沈濟 間歇式逆流漂洗環(huán)境科學No.4, pp24-28,1978
2 Ji Shen and Yin-Nan Lee Computer-assisted study of the kinetics of H2O2-S(IV) reaction in precipitation samplesBNL 52013Brookhaven National Laboratory,1986
3 Ji Shen A direct method of calculating sensitivity coefficients of chemical kineticsJournal of Chemical PhysicsVol.111,No.16,pp7209-7214,1999