二氧化钛悬浆体系中过硫酸盐对苯酚光催化降解的影响

研究了二氧化钛悬浮溶液中过硫酸盐对苯酚的吸附和光催化降解动力学的影响.在过硫酸盐浓度较低的条件下,S2 O2 - 8的加入能有效提高苯酚的光催化降解速率和表观量子产率,UV TiO2 K2 S2 O8体系下的表观量子产率大于UV TiO2 与UV K2 S2 O8两体系下表观量子产率之和;但是,当过硫酸盐浓度较高时,随着S2 O2 - 8浓度的增加,竞争性吸附加剧,二氧化钛表面的苯酚吸附量急剧减少,导致苯酚的降解速率和表观量子产率不升反降,苯酚平衡吸附量与光催化降解速率呈高度一致性.在本实验条件下,当K2 S2 O8浓度为5 0 0mg·L- 1 时表观量子产率达到最大,协同因子达0 3 9.在不同强度的入射光条件下,也能得到相似的结果.此外,讨论了pH值对不同体系TOC去除率的影响,并对在K2 S2 O8存在时TiO2 的光催化机理进行了探讨     

太湖春季和秋季蓝藻光合作用活性研究

采用Phyto-PAM浮游植物分析仪测定太湖蓝藻光合作用活性的时空间分布.结果表明,太湖蓝藻光合活性具有显著的时空差异:春季蓝藻的最大光量子产量F_v/F_m (可变荧光和最大荧光之比)和实际光量子产量F_v'/F_m'分别在0.35~0.49和0.16~0.29之间,秋季蓝藻分别在 0.33~0.53和0.21~0.43之间,太湖秋季蓝藻的最大光合作用能力和实际光合作用能力大于春季蓝藻.春季和秋季蓝藻的非光化学淬灭NPQ(non-photochemical quenching)分别在0.012~0.17和0.035~0.26之间,秋季蓝藻的NPQ高于春季蓝藻,说明秋季蓝藻的自我保护能力高于春季蓝藻.快速光响应曲线(Rapid light curve, RLC)的特征参数表明春季蓝藻的光能利用效率、最大电子传递速率和光饱和强度点高于秋季蓝藻;从空间分布来看,蓝藻的最大光合作用能力、实际光合作用能力和光合作用效率在营养水平低和有水草分布的湖区相对较低,富营养化水平高的湖区则相对较高.因此,降低太湖营养盐浓度,恢复水生植物,能够抑制蓝藻的光合作用活性和生长,从而降低蓝藻水华强度.     

纳米TiO_2胶体分离富集水样中痕量镍研究

利用纳米二氧化钛胶体比表面积大,吸附能力强以及吸附离子沉积后又很容易转化为胶体的特点,提出用纳米二氧化钛胶体富集水样中痕量镍。系统研究了胶体纳米二氧化钛对N(iII)的吸附行为,考察了吸附时间、酸度以及共存离子对吸附行为的影响。研究结果表明:在优化条件下,纳米二氧化钛胶体对N(iII)的吸附率可达99%以上。建立了纳米二氧化钛胶体分离富集与火焰原子吸收光谱联用测定水样中痕量镍的方法。该法检出限(3σ)为4.17μg/L,相对标准偏差(RSD)为2.8%;并且由于纳米二氧化钛胶体吸附镍后不需要脱附,分析过程简便、快速;用于实际水样中痕量镍的测定,结果满意。     

世界谷物产量与农业气候资源利用效率

世界谷物产量的农业气候资源利用效率有明显地区差异。谷物产量的综合气候资源利用效率以欧洲最高,为２．７８,其后依次是北美洲１．４３,大洋洲１．４３,亚洲１．４０,南美洲１．１２,非洲最低,为０．６１。相对光能利用率（％）从０．０３（安哥拉）至０．７６（荷兰）,热量利用效率（ｋｇ／１℃·ｈａ）从０．０３至２．０３（荷兰、瑞典）,降水量利用效率（ｋｇ／·ｈａ）从０．３５（安哥拉）至８．７１（荷兰）（表１－４）。光热、降水量与作物要求的条件配合较一致的地区,谷物转换效率高。干旱、半干旱地区水分容易发挥效率。世界农业气候资源谷物利用潜力很大。中国比高产国家利用效率低主要是单产利用效率低,应以提高单产的资源利用效率为重点。     

锰前驱体对MnO_x/TiO_2催化剂低温选择性催化还原NO_x影响

以醋酸锰和硝酸锰为前趋体通过浸渍法制备了MA和MN两种系列的MnOx/TiO2催化剂,结合BET、XRD、TPR及FT-IR等手段对催化剂进行了表征,并进行了比较,同时对两种系列的催化剂进行了选择催化还原脱硝的活性测试。结果表明,MA和MN均具有良好的低温催化活性,脱销效率随温度的变化趋势基本相同,在80℃时已经达到80%的脱硝效率;随着温度的升高,在200℃时效率上升至接近100%。通过对催化剂性能测试比较表明,锰的含量对于催化剂的活性有一定的影响。总体上看,MN具有更好的活性,脱销效率较高,并且其活动的窗口也是相对更宽,可能是因为以硝酸锰为前躯体制的的催化剂中MnO2的含量相对较多,即两类前驱体在制备过程中与载体之间的相互作用不同,导致最终催化剂表面活性组分MnOX结构和价态的不同,从而影响催化剂的低温活性。     

硝化抑制剂对我国蔬菜生产产量、氮肥利用率和氧化亚氮减排效应的影响:Meta分析

我国蔬菜生产系统由于长期过量施肥导致氮肥利用率低和环境问题严重,氮肥配施硝化抑制剂是降低活性氮损失、增加蔬菜产量和提高氮肥利用率的有效策略,然而缺乏系统研究.基于数据整合分析的方法,系统分析了氮肥配施硝化抑制剂［双氰胺（DCD）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三氯甲基吡啶（NP）］对我国蔬菜生产的产量、植株氮吸收、氮肥利用率和氧化亚氮减排效应的影响,进一步揭示不同田间管理措施对其效果的影响.结果表明,氮肥配施硝化抑制剂能够显著提高蔬菜产量（9.2%）、植株氮吸收（10.4%）和氮肥利用效率（11.2%）,同时减少氧化亚氮排放（28.4%）.不同硝化抑制剂类型中,NP对增产效应和氧化亚氮减排效应的影响幅度最高,分别为16.1%和32.0%,其次是DMPP和DCD.硝化抑制剂在不同氮肥用量中能提高蔬菜产量（6.7%~14.7%）和减少氧化亚氮排放（14.6%~36.8%）.在中性和碱性菜地土壤中,硝化抑制剂的增产效应和氧化亚氮减排效应的影响幅度较酸性土大.硝化抑制剂在露地栽培、根菜类和叶菜类的条件下对产量的增加和氧化亚氮的减排效果较好.主成分分析表明,土壤总氮含量和土壤pH是影响硝化抑制剂对蔬菜产量形成和驱动氧化亚氮排放的主要因素.综上,硝化抑制剂是实现蔬菜系统提质增效、节肥减排的重要举措.同时,农户应根据土壤和田间管理措施选择适宜硝化抑制剂类型,以最大限度提高其有效性.     

控释掺混肥对麦玉轮作体系作物产量和温室气体排放的影响

为探究控释掺混肥一次性施肥对华北平原麦玉（冬小麦和夏玉米）轮作体系作物产量和温室气体排放的影响,于2020~2022年在德州市现代农业科技园区开展田间试验.冬小麦和夏玉米均设不施氮对照（CK）、农户习惯施氮（FFP）、优化施氮（OPT）、CRU1（包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为5∶5和3∶7）、CRU2（包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为7∶3和5∶5）共5个处理.对比分析了不同处理的作物产量、氮肥利用效率、施肥经济效益和温室气体排放的差异.结果表明,施氮可显著提高麦玉轮作系统单季和周年作物产量（P<0.05）.与FFP相比,CRU1和CRU2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量分别提高了0.4%~5.6%、-5.4%~4.1%和-1.1%~3.9%（P>0.05）;氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别提高了-8.6%~43.4%、2.05~6.24 kg·kg^-1和4.24~10.13 kg·kg^-1;周年净收益提高了0.2%~6.3%.施氮显著增加了麦玉轮作体系的土壤N₂O和CO₂的周年排放（P<0.05）,但对CH₄周年排放没有影响（第1年FFP处理除外）.CRU1和CRU2处理的土壤N₂O周年排放总量较FFP处理显著降低了23.4%~30.2%（P<0.05）.施氮显著增加了麦玉轮作体系的周年全球增温潜势（GWP）（P<0.05）,但各施氮处理通过提高作物产量降低了温室气体排放强度.与FFP相比,CRU1和CRU2处理的周年GWP降低了9.6%~11.5%（P<0.05）,周年温室气体排放强度（GHGI）降低了11.2%~13.8%（P>0.05）.综上所述,一次性减量施用控释掺混肥在减少氮肥和人工投入、提高作物产量、经济效益和降低温室气体排放方面具有积极作用,是促进华北平原粮食作物清洁生产的有效氮肥管理措施.     

TiO2纤维光催化降解X-3B影响因素研究

采用溶胶-凝胶法及水蒸汽活化热处理工艺制备了15%(质量分数)SiO2掺杂的TiO2纤维,并利用SEM、XRD和HRTEM对其结构进行了表征.同时,以活性艳红X-3B染料水溶液为降解对象,研究了热处理温度、溶液pH值、紫外光源、溶液浓度等因素对TiO2纤维光催化活性的影响.结果表明,所制得的TiO2纤维为锐钛矿相,直径约为5～10μm;其最佳热处理温度为700℃,且在强酸(pH=2)或强碱(pH=14)条件下均表现出良好的光催化活性,并对不同浓度的X-3B溶液都有良好的降解效果,同时TiO2纤维也具有良好的可重复使用性.     

氮掺杂TiO_2光催化降解甲基橙染料废水的试验研究

采用溶胶-凝胶法以尿素为氮源制备了氮掺杂锐钛矿型纳米TiO2光催化剂(TEM像图显示制备的样品的平均粒径在20 nm左右,UV-vis漫反射分析表明氮掺杂使催化剂的吸收带边红移至550 nm的可见光区域),以氙灯为辐照光源,用自制光催化反应器降解甲基橙染料溶液,研究了催化剂用量、染料初始浓度和环境pH值变化对甲基橙降解率的影响,同时考察了催化剂在太阳光下的光催化活性,结果表明:当催化剂用量为2 g/L、溶液pH值为2.74时,初始浓度为10 mg/L的甲基橙在氙灯光照45 min后降解率达100%;自然光照120 min后降解率为95.4%。     

镍掺杂二氧化钛光催化剂的制备与光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了镍掺杂的二氧化钛,采用紫外可见分光光度计、傅里叶红外分光光度计、X衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对结果进行了表征。表征结果表明在550℃下煅烧的产物主要是锐钛型二氧化钛,镍的掺杂使得二氧化钛的紫外可见反射光谱明显红移,且镍掺杂二氧化钛的粒度减小,团聚程度下降。以活性艳蓝KN-R为模型降解目标物,通过比较镍掺杂二氧化钛、纯二氧化钛以及标准P25二氧化钛的光催化性能发现镍掺杂二氧化钛的光催化活性最好。当钛酸正丁酯/乙醇比为1:25;钛酸正丁酯/冰乙酸比为1:1;钛酸正丁酯/硝酸镍比为1 000:3;煅烧温度为550℃,煅烧时间为2 h时,镍掺杂二氧化钛的光催化效率最高,达到73.3%。     

低温等离子体与催化剂联用降解空气中低浓度的苯

采用介质阻挡放电(DBD)与催化剂(MnO2,TiO2)联用降解空气中低浓度的苯(C6H6)。考察了苯的转化率、产物选择性、能量效率随能量密度的变化关系。研究发现,苯的转化率随能量密度的增加而增加,当注入DBD反应器的能量密度为1200J/L时,等离子体协同催化剂MnO2氧化苯的转化率达到了92%。苯的氧化产物为一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),进而阐述了其氧化机理。当能量密度为430J/L时,在催化剂MnO2,TiO2存在的条件下,能量效率分别达到了0.062与0.043mol/kWh。     

3,5-二硝基水杨酸表面修饰纳米Ti2吸附对硝基苯酚

化学吸附法合成3,5-二硝基水杨酸表面修饰的TiO₂纳米粒子,TiO₂表面修饰后呈浅黄色,TiO₂表面羟基与3,5-二硝基水杨酸发生类似于醇和酸间的酯化反应.表层链接有苯环,极性减弱,非极性增强,在水、苯、乙醇中均分散性良好,与芳香族污染物的亲合力增强,有利于吸附去除芳香族污染物.表面修饰的TiO₂纳米粒子20mg,在最佳吸附pH值3、吸附时间10min,对100mL对硝基苯酚(3～10 mg/L)的吸附率可由改性前的43%增至99.9%.该法吸附效率高,可直接达到一级排放标准,提供了深度处理对硝基苯酚废水的新方法.     

UV/TiO2去除水中磺胺甲 唑的动力学及影响因素分析

采用UV/TiO2工艺去除磺胺甲 唑(SMX),研究了SMX在纳米TiO2(Degussa P-25)悬浆体系中的光催化去除效果,考察了TiO2投加量、SMX初始质量浓度、pH值、CO32-和叔丁醇等因素对SMX去除效果的影响.结果表明,UV/TiO2工艺可以有效地去除水中的SMX,其反应过程符合拟一级反应动力学模型.当TiO2投加量为500mg/L,SMX初始质量浓度为5mg/L,反应液pH值为7时,SMX的去除率达到98.76%,反应速率常数k为0.1438min-1,半衰期t1/2为4.82min.相同条件下,反应速率在TiO2投加量为500mg/L 时最大,pH7时最大,并随SMX初始质量浓度增加而降低.少量CO32-投加不利于SMX的去除,但大量CO32-投加明显促进反应速率.叔丁醇对SMX光催化去除存在显著的抑制效果.同时引入和计算了每一对数减小级电能输入(EEo)指标以评价该工艺的电能利用效率.     

基于pH值分区控制的湿法烟气脱硫增效研究

石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)系统在我国具有广泛的应用,如何提高传统WFGD系统的污染物脱除效率,对燃煤电站SO_2实现超低排放具有重要的意义.本文基于pH分区控制,设计搭建了新型双循环湿法烟气脱硫试验系统,重点研究了烟气量、SO_2浓度、喷淋密度等对pH分区特性及系统脱硫性能的影响.研究发现,随着烟气量、入口SO_2浓度的增加,喷淋密度的降低,主副浆液池pH值差值增大;脱硫效率随着烟气量、入口SO——2浓度的降低,喷淋密度的增加而升高.基于pH分区控制的新型双循环湿法烟气脱硫系统相比传统脱硫系统内部结构简单、同时具有较高的污染物脱除效率,可为现有脱硫系统增效改造提供一条有利途径.     

The influence of source and timing of nitrogen fertilizers on yield and nitrogen use efficiency of four sweet potato cultivars

Nitrogen (N) availability is a very important determinant of crop yield. It is also one of the most expensive inputs in crop production. Thus, the efficient management of N by farmers with limited resource is a very important part of successful soil and crop management system. A field study was conducted on a Norfolk sandy loam soil at the George Washington Carver Agricultural Experiment Station, Tuskegee, AL, to evaluate the influence of fertilizer source and timing on the yield of four sweet potato [Ipomoea batatas (L.)] cultivars. Two N sources (urea, CO(NH₂)₂ and ammonium nitrate, NH₄NO₃), four sweet potato cultivars (‘Georgia Jet’, GA-Jet; ‘TU-82-155’, TU-155; ‘TU-1892’; and ‘Rojo Blanco’, Rojo-Bl) and three times (zero, single, and split applications) were used in a factorial designed experiment. Plants were harvested after 80 and 120 days and total and marketable yields determined. Nitrogen recovery efficiency, yield efficiency and physiological efficiency were also determined. Total and marketable yields of early maturing cultivars were significantly higher than of late maturing cultivars (P<0.05). The single application of N resulted in significantly higher yield in storage roots than split application (P<0.05). Physiological efficiency values were highly correlated with total marketable yields. Recovery rates increased with time. Late maturing cultivars tended to have higher N recovery and physiological efficiency than early maturing cultivars. These results suggest that cultivar maturity group should play an important part in N fertilization recommendations for sweet potato.     

耕地细碎化对农户化肥使用效率的影响

在国家提倡化肥使用零增长、减量化的背景下,如何提高农户化肥使用效率变得至关重要。论文从技术效率角度衡量化肥使用效率,使用回归分析和基于R²的夏普里值分解方法考察了耕地细碎化对农户化肥使用效率的影响方向及程度。结果表明：（1）农户在化肥使用上存在着较高的技术无效率,在保持劳动力、土地等其他要素投入数量不变的情况下,约52.51%的化肥投入可以削减且不影响产出。通过提高农户对化肥的使用和管理水平完全可以做到化肥减量而作物不减产。（2）耕地细碎化对农户化肥使用效率具有显著负影响,是导致农户化肥使用效率低下的一个重要原因,能够解释农户间化肥使用效率差异12.15%,在所有决定因素中位居第四,仅次于村虚拟变量、水田比例和粮食作物种植比例。而且,在细碎化程度越高的西部地区,耕地细碎化对农户化肥使用效率差异的贡献越强。（3）农户在化肥使用效率上的差异主要源于所在村特征和包括经营规模、种植结构、土地质量、是否加入合作社等因素在内的生产经营特征的不同;而农户个体特征受集体决策影响,解释力较弱。     

破坏水库水温分层系统的能量效率估算:以金盆水库为例

为指导高效节能的破坏水库水温分层技术及系统的选择,需建立统一的能量效率基准.根据质量守恒和热量守恒定律,求出分层水库水体完全混合后的水温,计算水库水体混合前后的重心;采用库容以及与水温相关的密度等数据,对水深方向各微小水层的势能进行积分得到水体总势能,混合后水体总势能的增加量即为破坏分层所需的最小理论能量,应用耗电量估算法得到破坏分层所产生的最小碳排量;破坏分层系统的能量效率为破坏分层的最小理论能量与实际输入能量之比.以西安金盆水库为例,采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,应用该方法估算了水库不同季节破坏分层所需最小能量和扬水曝气破坏分层系统的能量效率.采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,计算破坏分层所需最小能量.结果表明随水体垂向温度梯度的增加而增大,在6~10月期间相对较高,7月达到最大值2432.08kW?h;该水库扬水曝气破坏分层系统的能量效率约为4%;在水温分层开始阶段运行破坏分层系统可有效降低破坏分层所需的能耗,减少碳排放量.     

作物生产、水分消耗与水分利用效率间的动态联系

在对水分消耗与产量（或同化物生产）关系剖析的基础上，引入边际水分利用效率与水分生产弹性系数概念，探讨具有动态特征的作物生产、水分消耗与水分利用效率间的内在联系。就作物产量层次上的水分利用效率而论，当Ｙ＝ｆ（ＥＴ）表现为线性时，ＷＵＥ随ＥＴ的变化趋势直接受常数项的取值条件的影响；当Ｙ＝ｆ（ＥＴ）表现为二次抛物线时，随着ＥＴ的增加，ＷＵＥ的最大值要先于Ｙ的最大值而提前达到，使ＷＵＥ达到最大值的ＥＴ值等于常数项与二次项系数之比的算术平方根，在其之前，ＷＵＥ渐增，在其之后，ＷＵＥ渐降。     

云南菊科入侵物种与本地共生物种光合特性比较

为了探求菊科入侵植物的入侵机制,了解菊科入侵植物与非入侵植物光合特性的差异,以云南省包括薇甘菊(Mikania micrantha)、紫茎泽兰(Ageratina adenophora)、飞机草(Chromolaena odorata)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)在内的4种菊科入侵物种为研究对象,并以与其共生的菊科外来非入侵物种熊耳草(Ageratum houstonianum)为对照,研究外来入侵物种与非入侵物种叶片特性及气体交换参数等方面的区别. 结果表明:薇甘菊、紫茎泽兰、飞机草和三叶鬼针草的P_nmax(maximum net photosynthetic rate, 最大净光合速率)分别为15.92、18.69、17.15和22.78 μmol/(m2·s),分别比其共生非入侵物种熊耳草的高出21.63%、42.77%、31.02%和73.99%;4种入侵物种的LSP(light saturation point, 光饱和点)和LCP(light compensation point, 光补偿点)也显著高于熊耳草,但其AQY(apparent quantum yield, 表观量子效率)却显著低于该共生种. 4种入侵物种叶片的N_mass(leaf N content per unit mass, 单位质量N含量)和CC_mass(leaf construction cost per unit mass, 单位质量建成成本)均显著高于熊耳草,除飞机草外,其他3种入侵物种的PEUE(photosynthetic energy use efficiency, 光合能量利用效率)和PNUE(photosynthetic nitrogen use efficiency, 光合氮利用效率)均显著高于熊耳草,而飞机草和熊耳草之间差异并不显著. 5种植物叶片N_mass分别与叶片SLA(specific leaf area,比叶面积)、CC_mass呈极显著正相关,与植物P_nmax、叶片P_mass(leaf N content per unit mass, 单位质量P含量)和PEUE呈显著正相关,植物P_nmax与PNUE、PEUE呈极显著正相关,与叶片SLA呈显著正相关. 研究显示,与菊科共生外来非入侵植物相比,较高的光合特性参数、叶片特性指标和能量利用效率指标可能是外来菊科入侵物种成功入侵的原因之一.      

基于柱状发光体悬浆式光催化反应器绝对量子产率的计算方法

与均相体系不同 ,多相光催化体系不能忽略催化剂颗粒对光子的散射 ,但严格求解光辐射传递方程在数学上是很困难的 .通常采用的输入光强计算表观量子产率的方法往往低估了真实的光量子产率 .本文针对带有柱状发光体圆筒形悬浆体系反应器 ,在做出一些合理的简化后 ,提出了一种以二氧化钛为催化剂在近紫外光辐照下多相光催化绝对量子产率的计算方法 .以苯酚为模型化合物 ,应用在典型反应器中光催化降解的实验结果 ,求得局域体积光子吸收速率 (LVRPA)在反应器内的分布 ,计算了绝对光量子产率 .表观量子产率与绝对量子产率相差7.08% ,约有1.1%输入光辐射从反应器筒壁上被淬灭 .本方法可用来评价不同催化剂或同一催化剂不同模型化合物的光催化效率 ,也为光催化反应器的设计提供了依据 .