湿地植物根际微生物处理生活污水模型的长期研究

在冬季和春季分别做了为期2个月的长期实验。研究了人为增加湿地植物根际微生物对生活污水中COD的降解效果,以及温度的影响,细菌数量的变化,湿地基质的堵塞状况。连续运行的结果表明,随着时间的增加,空白模型和实验模型上层土壤中的细菌数量呈上升趋势,同时处理率稳步提高。表明废水中COD的去除与湿地系统中成长的微生物数量有关。在温度大于10℃时,温度与模型处理率没有相关性。空白模型出现不同程度的积水现象,而实验模型运行正常,土壤渗透率测定中,空白模型土样的渗水时间比试验模型长28%,均说明实验模型中人为添加的菌对湿地的堵塞具有明显的缓解作用。     

盾构隧道下穿建筑物引起的地表沉降分析及控制研究

以广东某区间地铁隧道下穿单层工业厂房为工程背景,在ANSYS平台建立了地铁盾构施工的三维模型,再通过有限差分软件FLAC3D对不同工况下不同开挖阶段的横、纵向地表沉降进行数值模拟计算,研究了盾构隧道开挖时的空间效应和时间效应对地表沉降及周围建筑物的影响规律。同时针对上软下硬复合地层中的沉降控制技术进行研究,可为类似工程的沉降控制提供有力参考。     

湿地土壤活性有机碳研究进展

本研究对湿地土壤活性有机碳的生物地球化学循环过程、测量方法、影响因素进行系统梳理,并从研究的不足之处提出了未来的研究方向,主要结论包括:(1)湿地土壤活性有机碳的研究还相对较少,对于活性炭的测量还不是那么全面,应该按照活性炭分组逐级进行,对于同一湿地进行深入分析。(2)国内外关于湿地土壤活性有机碳的研究主要集中在滨海湿地,对于高寒和干旱区湿地的研究还相对较少,应加强干旱、高寒区湿地土壤活性有机碳的研究,填补湿地研究的不足。(3)对于湿地土壤活性有机碳的研究多采用室内模拟配演实验,应该在实验地建立湿地土壤活性有机碳长期观测点,以便能够观测到最真实状态下湿地土壤活性有机碳的变化。     

5种淹水频率湿地土壤硝态氮水平运移室内模拟研究

通过水平土柱室内模拟试验,研究了硝态氮在5种淹水频率洪泛区湿地土壤中的水平运移过程及土壤理化性质对硝态氮水平运移的影响。结果表明,5种淹水频率洪泛区湿地土壤硝态氮运移通量与运移距离呈负相关的关系,并随运移距离的增加呈指数衰减变化;与土壤水分扩散率呈一定的正相关关系,并随土壤水分扩散率的增加呈指数增长。5个不同淹水频率洪泛区湿地各层土壤硝态氮水平运移规律在一定程度上存在差异,表层土壤硝态氮通量明显低于亚表层土壤硝态氮通量。通过建立硝态氮通量与土壤基本理化性质关系的数学模型发现,硝态氮的运移通量随着土壤容重和含水率的增加而减小,并在一定程度上受土壤结构的影响。     

沙尘暴传输机理及源地环境特征

对沙尘暴的发生、传输机理及沙尘暴源地的环境特征进行了研究.结果表明,沙尘暴的发生与地理环境、地表土质、气候条件和地表植被状况等自然因素密切相关.裸露于地表的沙尘是形成沙尘暴的物质基础,降水稀少、空气干燥是沙尘暴发生的重要气候因素.地面上升的热气旋和大气的环流运动是地表沙尘暴发生和传输的动力.沙尘粒子的传输方式有蠕动、跃迁和悬浮3种.沙尘的传输距离和方向与大气环流的变化情况直接相关.沙尘暴源地一般位于大陆腹地,地域宽阔、平坦.地表土质多为沙砾、沙质土壤,地表土层裸露,土质干燥、疏松.沙尘暴源地的植被稀疏,气候的共同特征是全年降水稀少,空气干燥,冬季和春季大风天气频频出现.近年来人为的破坏活动也加剧了沙漠化的进程.     

天津芦苇湿地影响碳储量关键参数的模拟优化

采用室内模拟试验的方法,研究了水位、氮沉降、电导率等单因素对土壤呼吸的影响,以及三因素对土壤碳储量交互影响的响应面优化,并得到了土壤碳储量最大的最优方案。结果表明:对于单因素试验而言,过高或过低的水位及氮沉降梯度均会对土壤呼吸造成不利影响,而电导率的增加对土壤呼吸呈显著抑制作用,当水位、氮沉降、电导率分别为-9 cm、20 g/m2、0.3 d S/m时,土壤90 d累积呼吸总量最大,分别为84.95μmol/(m2·s)、92.88μmol/(m2·s)和85.70μmol/(m2·s);响应面优化分析中,北大港芦苇湿地碳储量的最优方案为水位-5.49 cm,电导率3.52 ds/m,氮沉降13.40 g/m2,在此条件下预测的理论碳储量最大值为8.62 g/kg。该优化方案可为天津滨海湿地资源的合理开发利用及湿地保育政策的制定等提供参考。     

某矿村庄下煤柱开采方案研究

为了充分开采村庄下的煤炭资源和缓解矿区采掘接替紧张的矛盾以及延长矿井服务年限,同时又能最大限度地减小地下开采对地表建筑物损害。结合某矿特定的地质采矿条件,根据岩层与地表移动机理,对该矿区地表移动变形的影响因素和工作面推进速度与地表变形的关系进行了分析,得出了该矿13264工作面最佳的推进速度为3.0m/d。应用村庄下压煤开采技术的理论和方法,对该矿区村庄下保护煤柱后期开采方案进行了优化分析,指出:13266工作面顺序开采并能够在较短的时间内开采停止,则顺序开采对地表建筑物的损害程度要小;13264工作面开采通过该矿区村庄以后,下一个工作面通过的时间相隔时间较长,则跳采方式对地表建筑物的损害程度要小。     

不同放牧强度影响下的土壤剪切力空间变化

在内蒙古锡林河流域建立典型羊草植被覆盖下围封、冬季放牧和过度放牧试验区以及典型大针茅植被覆盖下围封和持续放牧试验区。在长135 m,宽105 m,共计100个测量点的空间区域测量土壤剪切力并研究其空间变化情况。结果表明,土壤含水量是引起区域土壤剪切力变化的主要因素,而放牧是引起土壤剪切力空间变异的关键因子,其途径主要是通过改变土壤结构、土壤含水量以及植被状况。过度放牧严重破坏土壤结构导致的土壤剪切力最小。适度放牧因局部干扰,土壤剪切力的空间分布具有清晰的递变性,但这种递变性在干旱条件下减弱。而围封仅在土壤含水量与植被根系的作用下并未形成类似前者的空间分布形式。这说明在适度放牧的干预下,土壤剪切力的空间分布具有相对稳定性。     

中压天然气管道泄漏扩散模拟研究

建立了埋地中压天然气管道发生泄漏时时的数学模型,将土壤视为各向同性的多孔介质,采用FLUENT对天然气在土壤中的扩散规律及浓度分布进行模拟,分析不同时刻地表的危险区域范围,并对比了不同管道压力、泄漏孔径大小、泄漏位置等工况下危险半径随时间的变化。结果表明:管道压力越大,泄漏的体积流量越大,同一时间危险范围越大;相同的泄漏压力下,泄漏孔径对危险半径没有很大影响;不同泄漏孔位置,泄漏初期向上开口时危险半径最大,一段时间后向下开口危险半径最大。     

污染土壤电动修复过程中铜的形态转化研究

采用电动修复法对铜质量浓度为1 500 mg/kg的污染土壤进行处理,在不同修复时间条件下对铜的去除效果、电流变化和土壤p H值进行研究,在此基础上采用Tessier法对土壤中铜的不同形态进行了分离提取测定。结果表明,在修复电压为30 V,修复时间为7 d时,土壤中的铜质量浓度可以降至400 mg/kg以下,可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等不稳定态铜的总占比升高,有机物结合态、残渣态等稳定态铜的总占比降低,铜形态的变化有利于提升电动修复的效果。     

桂林会仙湿地生态退化特征研究

综合评价湿地的退化特征,可以为湿地的保护和修复提供参考依据。对桂林会仙湿地的地表水、地下水、土壤和生物等特征进行了调查和监测,并通过相关方法进行了比较分析。研究结果表明,会仙湿地的地表水污染严重,地下水水质较好;湿地土壤退化指数很低,退化程度严重;湿地植物资源丰富,大量动物已灭绝。研究成果为会仙湿地的治理修复方向提供了一定的理论依据。     

基于CFD的城市埋地天然气管道泄漏扩散数值分析

针对城市埋地天然气管道泄漏天然气扩散问题,基于计算流体动力学CFD方法建立城市埋地天然气管道泄漏扩散数值模型,对天然气的主要成分——甲烷在土壤中的扩散行为进行模拟与分析,根据甲烷的爆炸极限观察天然气泄漏扩散危险区域变化,并分析不同孔隙率土壤对天然气扩散的影响。研究结果表明:埋地天然气管道泄漏气体扩散至土壤过程中,气体浓度等值线出现不规则变化,高浓度区等值线近似为椭圆,浓度梯度随时间的增加而减小,爆炸下限位置在天然气泄漏初期迅速变化,10 s后以均匀速度向地表移动;土壤孔隙率对天然气对流扩散影响显著,孔隙率越大,管道泄漏口处高浓度区域越大,中浓度区域越小,低浓度区域越容易扩展到地表,浓度梯度变化趋势相似。     

乌梁素海湖滨湿地硫酸盐还原菌群落多样性及系统发育分析

以内蒙古高原湖滨湿地乌梁素海小河口为研究对象,在湖中芦苇沉积物、湖滨沼泽水葱沉积物、湖滨碱蓬盐碱化草甸土壤、湖岸白刺荒漠化土壤的陆向分布梯度上采集样品,应用克隆文库构建技术对湿地环境中硫酸盐还原菌(SRB)群落多样性进行研究,分析了土壤基质条件对SRB群落的影响及该类功能菌群在湿地退化过程中的环境响应机制。结果表明:4个样地中的硫酸盐还原菌属于Proteobacteria中的5个目,即着色菌目(Chromatiales)、酸硫杆状菌目(Acidithiobacillales)、脱硫弧菌目(Desulfovibrionales)、脱硫杆菌目(Desulfobacterales)和硫还原菌目(Desulfurellales),且着色菌目(Chromatiales)、脱硫弧菌目(Desulfovibrionales)和脱硫杆菌目(Desulfobacterales)为优势菌群;沉积物与土壤环境中SRB群落结构差异性较大,沉积物基质中SRB群落结构较为相似,而盐碱化与荒漠化环境中SRB群落较为相似,沉积物环境中SRB群落多样性较高;铵态氮、含水率对沉积物SRB群落影响显著,水溶盐总量对土壤基质SRB群落影响显著。     

鱼藤酮在不同类型土壤中的降解

利用高效液相色谱法(HPLC)研究鱼藤酮在不同类型土壤(稻田土、菜田土和果园土)中的降解,并探讨土壤微生物、土壤含水量、紫外光照和土壤理化性质等因子对鱼藤酮降解的影响.结果表明,鱼藤酮在不同类型土壤中的降解符合一级动力学方程.避光条件下,鱼藤酮在稻田土(pH=5.5)、菜田土(pH=5.64)和果园土(pH=4.78)中的降解速率常数分别为0.164 5、0.147 8和0.120 3;鱼藤酮在灭菌菜田土中的半衰期为10.51 d,而在未灭菌菜田土中的降解半衰期为4.76 d.避光条件下,鱼藤酮在烘干的土壤中稳定.其半衰期为15,16 d;土壤含水量为田间饱和含水量的60%时,鱼藤酮半衰期为4.03 d;厌氧条件下,鱼藤酮半衰期为3.51 d.紫外光照也是加速鱼藤酮降解的重要因素,未接受紫外照射的土壤中的鱼藤酮半衰期为67.28 h,接受照射时仅为10.51 h.研究表明,鱼藤酮在土壤中的降解受微生物、紫外光照及土壤含水量的影响较大;土壤pH值越小,鱼藤酮滞留时间越长;此外,土壤理化性质也是影响鱼藤酮在土壤中滞留性的重要因子.本研究为正确评估鱼藤酮的环境安全性提供了依据.     

白洋淀湿地芦苇根际土壤微生物电子传递体系(ETS)活性的研究

微生物电子传递体系(ETS)活性是反映微生物活性的一个重要指标。为了解湿地环境中微生物活性的特征,探讨湿地植物根际土壤微生物活性对湿地生态系统物质循环的影响,以白洋淀湿地典型植物芦苇为研究对象,分析了不同水位条件下芦苇根际土壤微生物ETS活性的季节变化规律。结果表明,根际土壤ETS活性季节变化明显,呈现先上升后下降的趋势。ETS活性在夏季较高,8月前后出现最大值,淹水区、水陆交错区和台地的最大值分别为0.08 mg O_2/(g·h)、0.084 mg O_2/(g·h)、0.13 mg O_2/(g·h),随后逐步下降;在冬季较低,淹水区、水陆交错区和台地的最小值分别为0.027mg O_2/(g·h)、0.037 mg O_2/(g·h)、0.045 mg O_2/(g·h),出现在12月前后,最大值约为最小值的3倍。相关性分析指出其活性变化与气温变化呈显著正相关(p0.01)。不同水位条件下ETS活性从大到小依次为台地、水陆交错区、淹水区。其中,台地区和水陆交错区根际土壤ETS活性与淹水区相比均存在显著差异(p0.01),其活性分别为淹水区的1.8倍和1.2倍。芦苇根际沉积物TN、NH+4及NO_3~-质量比呈现相似的季节变化趋势。最大值出现在6月1日,淹水区、水陆交错区、台地区TN质量比峰值的范围在2.8~3.4 mg/g,NH_4~+质量比峰值的范围在72.0~78.3μg/g,NO_3~-质量比峰值的范围在20.0~28.5μg/g;最小值出现在9—10月,淹水区、水陆交错区、台地区质量比最低值的范围在0.6~1.6 mg/g,NH+4质量比最低值的范围在8.1~15.0μg/g,NO_3~-质量比最低值的范围在5.1~9.7μg/g。其中,水陆交错区ETS活性与土壤中TN和NH+4质量比的相关性极其显著(p0.01),淹水区ETS活性与土壤中NH_4~+质量比相关性极其显著(p0.01),其他条件下ETS活性与土壤中氮素质量比均无显著相关性。由此可见,湿地植物根际土壤ETS活性不仅受到水位和气温变化的影响,还可能与土壤中TN和NH+4含量相关。因此,在评价湿地土壤质量变化时,除考虑土壤微生物量等敏感指标外,还应获得环境因素等其他信息,为正确快速评价土壤微生物群落和土壤质量变化提供参考。     

基于MODIS数据FPI-NDVI火灾监测方法研究

根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIS数据火灾监测原理,利用MODIS数据22通道(火点辐射)和31通道(背景辐射)亮温构建了一个火点指数FPI.根据只有当植被覆盖率达到一定程度时才会发生火灾的情况,利用归一化植被指数(NDVI)对其火点提取精度进行了修正,去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域,有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判.就黑龙江2004年10月15日特大森林火灾的情况,提取了几种地物的FPI、NDVI值,分析了FPI、NDVI值与不同地表类型的关系.其中,云是干扰火点FPI值的最大因素,地表植被是干扰燃烧植被的最大因素.并确定了FPI和NDVI的阈值.经过分析,相对于MODIS绝对火点识别算法,其精度及提取速度都有提高.     

基于MODIS数据火点监测指数研究

根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIS数据火灾监测原理,利用MODIS数据22通道(火点辐射)和31通道(背景辐射)亮温构建了一个火点指数FPI.根据只有当植被覆盖率达到一定程度时才会发生火灾的情况,利用归一化植被指数(NDVI)对其火点提取精度进行了修正,去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域,有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判.就湖南2008年3月1日和黑龙江2004年10月15日特大森林火灾的情况,提取了几种地物地FPI、NDVI值,分析了FPI、NDVI值与不同地表类型的关系.其中,云是干扰火点FPI值的最大因素,地表植被是干扰燃烧植被的最大因素,并确定了FPI和NDVI的阈值.经过分析,相对于MODIS绝对火点识别算法,其精度及提取速度上都有提高.     

长三角地区植被物候时空变化及其对城市化的响应

为理解城市化对植被物候产生的影响,利用长三角地区2001-2018年的MODIS-EVI时间序列数据,采用动态阈值法提取植被物候参数,即植被物候开始期(SOS)、结束期(EOS)和生长期(GSL),分析长三角地区11个重要城市及周边区域植被物候的时空变化.研究表明:2001-2018年长三角11个重要城市出现物候开始期提前、结束期推迟、生长期延长的现象.植被物候沿城区—郊区—农村方向呈现明显的梯度变化,城区植被比农村植被的生长季开始期平均提前9.6 d、结束期平均推迟6.8 d.城市化的发展对物候开始期提前、结束期推迟、生长季延长具有重要影响,但在不同的区域背景下,城市化对植被物候的影响具有差异性.研究表明,地表温度与物候期在城乡梯度上存在明显的非线性函数关系.研究有助于加深城市化发展对生态系统影响的理解,且对城市规划与保护生物多样性具有指导意义.     

大连市化肥农药流失影响模拟研究

以海域生态环境保护为目的,开创性地引用高等数学中的拉格朗日中值定理,结合水土流失通用方程,从土壤有机质含量、地面植被覆盖类型、植被覆盖率和流失距离等方面,模拟计算其对化肥农药流失产生的影响力,得出不同条件下控制化肥农药流失的理论经济点和敏感点,提出综合分析结论,为城市决策、规划和管理等提供科学依据.     

基于MODIS数据的火点监测指数方法研究

根据火点辐射与背景辐射的差异及MODIS数据火灾监测原理，利用MODIS数据22通道（火点辐射）和31通道（背景辐射）亮温构建了一个火点指数FPI。且只有当植被覆盖率达到一定程度时才会发生火灾的情况，利用归一化植被指数（NDVI）对其火点提取精度进行了修正，去除了地表不是植被、或植被稀少的不足以引起火灾的区域，有效减少了因裸土或城市热岛引起的误判。就南方几省2008年3月和黑龙江2004年10月15日特大森林火灾的情况，提取了几种地物地FPI、NDVI值，分析了FPI、NDVI值与不同地表类型的关系。其中，云是干扰火点FPI值的最大因素，地表植被是干扰燃烧植被的最大因素，并确定这两个地区的FPI和NDVI的阈值。经过分析，相对于MODIS绝对火点识别算法，其精度及提取速度上都有提高。