闽江口鱼虾混养塘水-气界面温室气体通量及主要影响因子

以闽江口区鳝鱼滩湿地分布的鱼虾混合养殖塘为研究对象,于2011年9月-2012年1月,采用悬浮箱-气相色谱法对养殖塘白天水-气界面CO2、CH4和N2O的通量进行观测,并同步测定地面气象及养殖塘表层水的物理、生物和化学指标.结果表明,观测期间养殖塘水-气界面CO2、CH4和N2O 3种温室气体通量变化范围分别为-22.15 ～74.79 mg·m-2·h-、0.08～6.62mg·m-2·h-1和-9.82 ～ 47.16μg·m-2· h-1,平均值分别为21.04、3.15 mg·m-2ˉh-1和16.58 μg·m-2·h-1,整体均表现为大气中3种温室气体的排放源.养殖塘水-气界面3种温室气体通量特征受到人类管理行为(水质管理和饵料投放等)、养殖鱼虾的觅食和代谢过程及气象因子和水体理化性质等诸多因素的共同影响.     

崇明东滩芦苇湿地氧化亚氮排放

采用静态箱-气相色谱法,研究了崇明东滩芦苇带氧化亚氮(N2O)的排放通量.结果表明,在生长季,高潮滩无植被覆盖沉积物与芦苇根际土中NO3--N的含量变化趋势基本一致,而两者的NH4+-N的含量变化趋势则有所不同;芦苇对高潮滩沉积物N2O排放有较强的促进作用,特别是7月份,使高潮滩沉积物的排放量由0.71μg·m-·2h-1增加到566.28μg·m-·2h-1.而在1月份,芦苇根际土N2O的通量也存在小幅排放,由-4.02mg·m-·2h-1增加到67.54μg·m-·2h-1.对于芦苇根际沉积物而言,除NO3--N、NH4+-N、温度和水分以外,植物的生理过程也是控制N2O排放通量的主要因子.     

五孔支撑膜的次临界通量运行特征及膜污染阻力分析

以自制的五孔支撑中空纤维膜为研究对象,采用五孔和单孔膜的膜生物反应器处理模拟印染废水,在次临界通量的运行下考察膜污染特性。在水力停留时间为15 h,MLSS为4 g/L,曝气量为200 L/h的操作条件下,采用通量阶式递增法测得五孔膜和单孔膜的临界通量区域分别为18~21 L/(m2·h)和15~18 L/(m2·h);在10 L/(m2·h)的次临界通量下运行两组膜组件,五孔膜和单孔膜的稳定运行时间分别为13 d和9 d;通过对膜阻力的计算分析,发现五孔膜和单孔膜的总阻力值分别为57.04×1011m-1和68.45×1011m-1。膜阻力主要由浓差极化阻力和滤饼层阻力造成,且五孔膜的浓差极化阻力所占的比例大于单孔膜,而滤饼层阻力的比例小于单孔膜,因此五孔膜较单孔膜耐污染。     

碳化硅陶瓷膜管对PM_(2.5)捕集性能的实验研究

PM2.5因其粒径小、吸附能力强、输送距离远、环境危害大,同时捕集困难而成为世界各国共同关注的大气环境问题。以涂氧化铝膜的碳化硅陶瓷膜管(孔隙率28.16%,平均孔径20μm,过滤面积0.28 m2)为过滤元件,搭建了PM2.5捕集的实验装置,对膜管的过滤时间、通量与阻力降的关系以及捕集效率与时间的关系和膜污染控制方面进行了研究。结果表明:随过滤时间增加,通量逐渐减小,阻力降逐渐增大,捕集效率逐渐增大,对PM2.5捕集效率高达99.9%;对膜污染控制参数优化后反吹压强选定为0.8 MPa,反吹间隔时间为10 min,反吹时间为14 s。     

陶瓷膜接触器在润湿模式下吸收SO2的传质强化

将平均孔径为100 nm的Al_2O_3陶瓷膜组装成膜接触器,以单乙醇胺(MEA)为吸收剂,在考察吸收剂浓度对膜吸收过程影响的基础上,深入比较了陶瓷膜在润湿和非润湿模式下脱除SO_2的传质性能.实验结果表明,当MEA浓度大于0.26 mol·L~(-1)时,润湿模式下SO_2的脱除率和传质系数均高于非润湿模式.根据膜理论和阻力串联模型建立了陶瓷膜吸收SO_2的传质方程,理论计算表明,润湿模式下膜相传质阻力因瞬间化学反应的存在大幅降低,润湿模式更适用于脱除烟气中低浓度的SO_2.本研究结果可为陶瓷膜接触器在膜吸收领域的工业化应用和进一步传质优化提供参考.     

稻鸭复合系统的温室气体排放及其温室效应

利用密闭箱技术和碱液吸收法.通过田间试验研究了稻鸭复合系统土壤CH4、N2O和CO2的排放规律及其温室效应.结果表明:①在水稻生长期间,CH4分别在分蘖期和抽穗期出现2个排放高峰.平均排放通量养鸭处理为(7.68±0.74)mg·m-2·h-1.常规淹水稻田(对照)为(9.53±0.40)mg·m-2·h-1;N2O排放通量呈现出在稻田淹水期间保持较低值,在稻田落干后迅速升高的趋势,平均排放通量养鸭处理为(0.092±0.073)mg·m-2·h-1,对照为(0.082±0.074)mg·m-2·h-1;而CO2的排放则在分蘖期和成熟期田面水逐渐落干后呈现2个排放峰,养鸭处理和对照的平均排放通量分别为(121.20±4.21)mg·m-2·h-1和(107.53±3.92)mg·m-2·h-1.②稻田养鸭显著地降低了CH4的排放.水稻整个生育期间排放量为18.41 g.m-2,比对照减少19.3%;而显著地提高了N2O的排放,整个生育期间排放量为0.2 g·m-2,比对照增加了10%;养鸭稻田土壤CO2的总排放量为273.66 g·m-2,对照为245.73 g·m-2,两者之间没有显著性的差异.③CH4是引起稻田温室气体综合温室效应的主体,其贡献率在60%左右,相对于常规稻作,稻田养鸭能有效降低甲烷的温室效应,使其温室气体的综合温室效应显著降低.说明在中国南部稻鸭共作是一个减缓全球温室效应的可行措施.     

氧化铝陶瓷膜分离高浊度水试验研究

实验研究了氧化铝陶瓷膜处理高浊度水时膜通量衰减变化规律,发现运行初期膜通量衷减很快,后期衰减趋于平缓,总体成线性下降。对0.8μm、0.2μm、50nm 3种不同孔径的氧化铝陶瓷膜性能进行了比较,发现50nm氧化铝陶瓷纳滤膜处理高浊度水膜通量明显大于0.8μm和0.2μm氧化铝陶瓷超滤膜,而浊度和污染指数也较两者小。     

贵州红枫湖底泥磷释放的模拟实验研究

在实验室条件下,模拟了温度、溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)、pH、扰动、微生物等环境因子对红枫湖底泥磷释放的影响。实验结果表明:(1)底泥磷的释放量随温度的升高而增大,5℃时底泥磷的释放通量为0.59mg·m-2·d-1;25℃和35℃时底泥磷的释放通量分别为1.25和3.68mg·m-2·d-1。(2)厌氧(DO2.0mg/L)条件下,底泥磷释放显著,释放通量在1.15~4.57mg·m-2·d-1之间;好氧(DO6.0mg/L)条件下,底泥磷的释放通量仅为0.82mg·m-2·d-1。(3)底泥磷的释放与上覆水pH值密切相关,且释放量随上覆水pH值的升高而增大,当pH=5.5和pH=7.5时,底泥磷的释放通量分别为1.15和1.25mg·m-2·d-1;当pH=9.5时,底泥磷的释放通量为4.57mg·m-2·d-1。(4)扰动条件下的底泥磷释放通量(2.62mg·m-2·d-1)明显大于静置条件下的底泥磷释放通量(1.25mg·m-2·d-1)。(5)微生物对底泥磷释放有明显影响,灭菌条件下的底泥磷释放量明显大于有微生物条件下的底泥磷释放量。综上所述,高温、厌氧、高pH值、强烈扰动均可促进红枫湖底泥磷的释放,微生物对底泥磷释放有明显抑制作用。基于红枫湖底泥磷释放模拟实验结果,计算了不同环境条件下红枫湖底泥磷的释放通量,在此基础上估算出红枫湖夏季热分层期间(6~9月)底泥磷释放量约为8.58t,占红枫湖水体总磷负荷(约28t)的30.6%,表明红枫湖底泥内源磷释放对水体磷负荷和富营养化有重要贡献,亟待开展底泥内源污染治理。     

冬水田转稻麦轮作对小麦生长季温室气体排放的影响

用静态暗箱-气相色谱法测定了川中丘陵地区典型冬水田(RF)及冬水田转稻麦轮作处理(RW)在小麦生长季的温室气体排放通量,并同步测定了土壤温度、水分和可溶态碳氮含量.结果表明,RW在小麦生长季的CH4、生态系统呼吸CO2和N2O平均排放通量分别为0.05、117.01 mg·m-2·h-1(以C计)和77.19μg·m-2·h-1(以N计),而RF相应通量分别为1.43、7.85 mg·m-2·h-1和-0.61μg·m-2·h-1.RW施氮肥后出现N2O的排放峰,其N2O直接排放系数为1.28%.土壤可溶态有机碳含量与CO2通量之间呈显著正相关关系(r=0.342,p0.01),与CH4、N2O的相关关系不显著;硝态氮、可溶态总氮含量与N2O通量的关系为显著正相关,但与CH4通量呈显著负相关.RF的综合增温潜势(以CO2-eq计,下同)为3.03 Mg·hm-2,大于RW(-1.66 Mg·hm-2),暗示冬水田转稻麦轮作会降低生态系统的综合增温效应.     

膜堵塞机理研究与膜阻力测定

对膜污染堵塞机理进行了深入的研究 ,提出了膜内部的生物堵塞机理 ,指出膜表面的浓差极化、膜表面与膜孔内的污染、膜内部的生物堵塞是造成膜通量下降的主要原因。同时对膜阻力进行了测定 ,得出实验所用超滤膜组件的自身阻力Rm 为 5 4 4× 10 1 2 m- 1 ,膜污染产生的总阻力RZ 为 19 88× 10 1 2 m- 1 ,RZ 约是Rm 的 3 6倍 ,是导致膜通量下降的主要因素。     

不同类型紫色土土/气界面汞释放通量及其影响因素

运用动力通量箱与RA-915 汞分析仪联用技术,对重庆市3种类型紫色土的土/气界面汞交换通董进行了实地监测.结果显示,不同类型紫色土的土/气界面汞交换通量有一定差异,随着土壤pH值的增加,汞交换通量值增大,酸性紫色土平均通量值为(30.8±23.7)ng·m-2·h-1,中性紫色土为(34.9±25.7)ng·m-2·h-1,石灰性紫色土为(39.0±27.O)ng·m-2·h-1.土/气界面汞交换量受光照、气温、土壤温度和空气相对湿度等因素的影响,汞交换通量与光照、气温和土壤温度呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系,与大气压不相关.     

上海城市河岸带土壤反硝化作用研究

2011年4月至2012年2月,以2个月为周期,在上海市不同地点浦东(PD)、金山(JS)、嘉定(JD)、青浦(QP)、崇明(CM)、闵行(MH)采集不同类型城市河岸带土壤,采用乙炔抑制法测定土壤反硝化速率.结果表明,上海河岸带土壤反硝化速率介于1.00 ～ 82.92μmol·m-2·h-1之间,时空差异明显.不同区域,农田背景下的河岸带土壤反硝化速率(浦东:29.51 μmol·m-2h-1,嘉定:36.99μmol·m-2·h-1)要高于以草地(青浦:4.95 μmol·m-2·h-1,闵行:7.84 μmol·m-2·h-1)、矮灌丛(金山:27.83 μmol·m-2·h-1,崇明:23.26 μmol·m-2·h-1)背景为主的河岸带土壤;垂直变化上,2～5 cm深度处的河岸带土壤反硝化速率最大,随深度增加反硝化速率呈逐步降低趋势;季节变化上,河岸带土壤反硝化速率呈现夏秋高冬春低的特点,夏季是反硝化作用最为强烈的季节.温度、pH值、土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)、土壤总氮(Soil Total Nitrogen,STN)等是影响反硝化速率的重要因子,其中,反硝化速率与温度、SOC、STN含量呈正相关关系,与pH值呈负相关关系.     

臭氧-CNT膜改性联用工艺对PVDF中空纤维膜污染进程的缓解

采用碳纳米管(carbon nanotube,CNT)对聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)中空纤维超滤膜进行改性,结合臭氧预氧化技术,考察了臭氧-CNT膜改性联用工艺对PVDF中空纤维膜污染进程的缓解作用,研究了CNT负载量和臭氧投量对中空纤维膜组件通量变化和抗污染性能的影响.结果表明,CNT负载量为3 g·m-2、臭氧投量(以O3/DOC计)为0.22mg·mg-1时,临界通量下[144 L·(m2·h)-1],膜组件单位面积过水量达到850 L·m-2,相比原始超滤膜过水量提高了4.5倍;低通量[18 L·(m2·h)-1]下运行15d,膜组件单位面积过水量达到3000 L·m-2,相比原膜单位过水量提高近10倍.使用共聚焦激光扫描电镜观测污染膜表面,结果表明,运行压力增长最快的原膜表面污染层内活菌数量最多;臭氧氧化与CNT膜均能够减少膜表面污染层内的微生物总量和活菌数量,从而缓解了运行压力的增长.臭氧氧化后CNT层的存在,进一步减少了膜表面污染层内的活菌数量,同时截留了部分死菌,但截留的死菌与运行压力增长无明显相关性.     

太阳能层叠式膜蒸馏组件实验研究

本文设计了一种适用于太阳能膜蒸馏技术的新型层叠式空气隙膜蒸馏组件,该组件结构紧凑,可由冷、热、冷等N层容腔并联运行,膜组件中的分水盘使热溶液调整为沿着膜面切向方向的旋转入流,削弱了膜面附近的温度和浓度极化,提高了膜通量。以自来水为热工质,实验研究了不同膜材料温度和流量对膜通量的影响,工质温度70℃,流量300L/h时其产水通量可达50 kg/m~2.h。如运行10个热容腔,每10 h产水为142 kg,可以解决一家人的正常用水。以太阳能作为组件的加热热源,分析了3 m~2集热系统在自然循环状态下,集热器出口温度、水箱温度和太阳辐射对膜通量的影响,为应用太阳能膜蒸馏解决西部地区苦咸水淡化奠定了实验基础。     

设施菜地N_2O释放特征及其土壤环境影响因素

设施菜地是农田生态系统N_2O排放的重要来源。本试验选取设施番茄菜地为研究对象,探讨在不同形态氮肥以及温度和季节变化时,N_2O的释放规律及影响其释放的相关主要因子。结果表明:施肥对N_2O排放影响显著,N_2O通量随施肥量增加而增加,且不同氮肥处理的N_2O释放速率为UN(酰胺态氮)AN(铵态氮)NN(硝态氮)。随着温度从5℃上升到30℃,N_2O排放峰值由73.07 mg·h-1·m-2增加到133.43 mg·h-1·m-2,但温度继续增加,N_2O排放量有所下降。此外,与无作物种植的设施菜地相比,番茄设施菜地的N_2O排放通量较低,该现象在施加NN时尤为明显,说明番茄对N_2O有一定的吸收作用。     

长江口盐沼带湿地生态演替过程中甲烷排放研究

甲烷(CH4)作为河口湿地碳循环的重要中间产物,是大气中仅次于二氧化碳(CO2)的第二大温室气体,其排放清单对于全球气候变暖趋势的预测具有重要意义.因此,本研究采用静态箱-气相色谱技术,针对长江口盐沼带湿地CH4的排放通量展开了为期2年、每月1次的现场观测.研究结果表明,长江口盐沼带湿地持续表现为大气CH4的净排放源,其中,2011年在海三棱藨草覆盖情况下,全年CH4平均排放通量达到了1.00 mg·m-2·h-1,2012年互花米草大规模入侵后,海三棱藨草生物量显著减小,全年CH4排放通量减小为0.55 mg·m-2·h-1.Pearson相关性分析表明,沉积物有机碳含量、光合有效辐射及含水率等均不是影响长江口盐沼带湿地CH4排放的重要环境因子.在2011年,海三棱藨草生物量(p=0.001,r=0.928)、气温(p0.01,r=0.432)均与CH4排放通量呈现显著正相关,全年CH4最大排放通量出现在生物量最大的夏季8月份;2012年随着互花米草的入侵,CH4排放通量在5月份达到了最大值,自5月份之后逐渐减小,互花米草的入侵使长江口中潮滩盐沼带湿地CH4排放通量整体呈现出了下降的趋势.     

双模式微孔曝气对MBR膜污染的控制

为减轻膜生物反应器运行过程中的膜污染,研究了不同曝气模式对膜污染的影响。结果表明:单模式微孔曝气条件下,曝气孔径越大膜污染阻力越低;双模式(双管)微孔曝气条件下,孔径差值越大膜污染阻力越低,曝气管与膜组件间距越大膜污染越严重;双模式(三管)微孔曝气条件下,曝气管存在最佳位置。所用反应器的最佳曝气组合为1μm+10μm+1μm双模式(三管)曝气,膜污染阻力为0.834×10~(12)m~(-1)。     

闽江河口芦苇潮汐湿地甲烷通量及主要影响因子

2007年利用静态箱-气相色谱仪法对闽江河口区最大的鳝鱼滩芦苇湿地和入侵种互花米草斑块涨潮前、涨落潮过程及落潮后甲烷通量季节动态进行了原位测定,并利用室内培养-气相色谱仪法测定了芦苇湿地不同土层土壤甲烷产生潜力.结果表明,鳝鱼滩芦苇湿地全年均属于大气甲烷的排放源,排放通量具有明显的季节变化;涨潮前、涨落潮过程和落潮后甲烷通量大小并无一致的规律,平均排放通量分别为5.13、5.06和4.74 mg·m-2·h-1,差异不显著,其中涨落潮过程排放到潮水和大气环境的甲烷通量分别为2.98和2.08 mg·m-2·h-1.互花米草入侵斑块年均甲烷排放通量(11.02mg·m-2·h-1)明显高于芦苇湿地年均甲烷排放通量(4.98mg·m-2·h-1),互花米草入侵明显增加了闽江河口区湿地的甲烷排放通量.芦苇湿地0～40 cm土壤中甲烷产生潜力范围为0.029～0.123μg·g-1·d-1,0～5 cm土层的甲烷产生潜力最大,且与其它土层差异显著(P<0.05).气温、土壤温度和地上生物量对芦苇湿地甲烷排放影响显著(P<0.05),落潮后芦苇湿地甲烷排放通量与盐度有负相关关系.     

长江口潮滩湿地-大气界面碳通量特征

选择长江河口崇明东滩为典型研究区域,使用原位静态箱-气相色谱法,对长江河口潮滩湿地-大气界面碳通量(CH4和CO2)进行了为期一年的现场观测实验.结果表明,观测期内,崇明东滩低潮滩(CM-3)表现为碳的吸收汇,平均碳通量为-13.23 mg·m-2·h-4,且有明显的变化特征,8月为碳吸收的高峰期,2月碳的通量值最低;虽然低潮滩CH4年平均排放通量仅为0.04mg·m-2·h-1,在碳通量中所占比例很小,但却是大气CH4的持续排放源.中潮滩(CM-2)为大气CH4的排放源,在7月达到排放高峰;对CO2而言,光照条件下(明箱)以吸收为主,而无光照时(暗箱)中潮滩是CO2的排放源.中潮滩湿地-大气界面碳的年平均交换通量为51.79 mg·m-2·h-1,显著高于低潮滩,植被和有机质含量的不同是导致两者差异的主要原因.温度和光照是影响碳通量及其季节变化的重要因素.海三棱藨草植株和中、低潮滩藻类的光合作用均显著促进了潮滩对大气碳的吸收.     

碳纳米管径向尺寸对碳纳米管自支撑膜孔隙结构及通量的影响

为了探索碳纳米材料膜在水处理中应用的可能性,本实验选取4种径向尺寸的碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs),采用压力辅助过滤技术制备CNTs自支撑膜.通过对CNTs自支撑膜的平均孔径、孔径分布及截留分子量(Molecular weight Cut-Off,MWCO)等进行分析,研究了CNTs径向尺寸变化对CNTs自支撑膜孔隙结构的影响.结果表明,CNTs的径向尺寸越小,制备得到的CNTs自支撑膜越趋向于形成小孔径的膜孔,且孔径分布更加均匀,孔隙面积比越高,膜的MWCO越小.单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotube, SWNT)与多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotube, MWNT)相比,前者更容易形成膜平均孔径更小且孔径分布更均匀的CNTs自支撑膜.膜通量测定结果表明,研究制备的CNTs自支撑膜的通量属于低压膜范围,通量在230～347 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1)之间.其中,虽然由径向尺寸较小的CNTs所制备的CNTs自支撑膜的平均孔径更小,但由于其具有更高的孔隙面积比和更小的膜厚度,其纯水通量相对高于由大径向尺寸CNTs制备的CNTs自支撑膜.