沙质草地植被防风抗蚀生态效应的野外观测研究

采用定位实测法,研究了科尔沁沙地沙质草地植被防风抗蚀的生态效应.结果表明:在春季风沙活动期,退化沙质草地不同恢复阶段的植被盖度存在很大差异,从流动沙地的0.3%增至固定沙地的16%.植被盖度的有序增加导致下垫面空气动力学粗糙度从流动沙地的0.013cm增至固定沙地的0.111cm,摩阻速度从0.272 m·s^-1增至0.823 m·s^-1,近地表20cm高度平均风速由7.0 m·s^-1降至3.8 m·s^-1,侵蚀风持续时数由2h降至1h.相应地,0～20cm气流层内的总输沙量由流动沙地的88.8 g·(h·cm²)^-1降至固定沙地的1.6 g·(h·cm²)^-1.回归分析表明,在退化沙质草地的恢复过程中,植被盖度VC与土壤风蚀率Q间具有良好的指数函数关系:Q=3.93+93.66e^-0.60VC(R²=0.893,p<0.0001,n=40).     

膜吸收法脱除电厂模拟烟气中的CO2

以氨基乙酸钾、一乙醇胺和甲基二乙醇胺水溶液为吸收液,研究了聚丙烯膜接触器分离模拟烟气中CO₂的技术.分析了气液流速、吸收剂浓度、烟气CO₂浓度和吸收液CO₂负荷等对传质速率和脱除率的影响.结果表明:1mol·L^-1MEA在流速0.1m·s^-1,烟气流速0.211m·s^-1时,CO₂传质速率高达7.1mol·(m²·s)^-1;1mol·L^-1氨基乙酸钾在流速0.05m·s^-1,烟气流速0.211m·s^-1时,脱除率为93.2%;4mol·L^-1氨基乙酸钾在同样条件下脱除率达98%;而且在试验的较广烟气CO₂浓度范围内,氨基乙酸钾CO₂脱除率保持在90%以上.试验证明膜吸收法既适合目前最为普遍的PF和NGCC烟道气脱除CO₂,也是一种应用广泛、有良好发展前景的CO₂分离法.     

杭州城市内河底泥磷污染与磷释放水力模拟

在分析杭州城市内河东新河底泥磷污染的基础上,采用加长型环形水槽动态模拟水体流速（0.002～0.02 m·s^-1）、上覆水质（水体总磷本底值分别为0.18、 0.072和0.007 mg·L^-1）及上覆水深（5、 10 cm）对底泥磷释放的影响,并定量分析了不同流速下底泥磷的释放速率.结果表明,东新河底泥的pH值、含水率、磷含量等理化性质有利于磷的释放.在动态水力条件下底泥磷主要以悬浮颗粒态形式向上覆水体释放.流速对底泥磷释放的影响较为显著,模型流速为0.008 m·s^-1（原型流速为0.05 m·s^-1）时对应底泥的“少量动”,此时底泥磷释放速率趋于最大,达147.36 g·(m²·h)^-1.上覆水质影响底泥磷的释放,尤其显著影响磷的初期释放,内河水较自来水更有利于底泥磷的释放,可能是由于内河水与底泥构成了良好的磷交换关系.在浅水水体中,上覆水深对底泥磷释放影响不大.因此,可以通过调节水力学条件和水质来抑制或强化河流底泥磷的释放.     

亚氧化钛膜电极电化学特性及其处理印染工业废水的效能研究

电化学氧化法具有稳定高效、操作灵活、集成度高等特点,在处理难降解有机废水领域具有独特优势.电化学废水处理过程通常受限于传质速率,而膜电极有望解决这一瓶颈问题.亚氧化钛膜电极（TiSO-ME）的化学结构与电化学性质结果显示,经过高温还原法制备的TiSO-ME电极主要由Ti₄O₇和少量Ti₅O₉组成,大孔体积占总孔体积的92.7%,平均孔径为0.508 μm.电化学测试结果表明,TiSO-ME具有良好的导电性、高析氧电位和电化学稳定性.过滤试验结果表明,在0.82×10^-3~3.14×10^-3 mL·cm^-2·s^-1范围内膜通量与传质系数成正比.在电流密度为8 mA·cm^-2,膜通量为2.31×10^-3 mL·cm^-2·s^-1的条件下,电解1.5 h即可有效处理实际印染工业废水,sCOD去除率高达96.07%,电流效率可达24.22%,电能消耗较不存在膜通量时降低了32.99%.TiSO-ME能够实现废水在膜孔结构内部的穿流式操作,有效克服旁流式操作传质受限的问题,在小规模分散式工业废水处理中有着重要的研究价值和发展潜力.     

持续放牧和围封对科尔沁退化沙地草地碳截存的影响

研究了科尔沁退化沙地草地持续放牧和围封恢复下土壤-植物系统的碳(C)贮存,以揭示草地管理对C动态的影响.结果表明,0～15cm土壤OC和植物系统贮存的C(包括初级生产固定的C,立枯和地表凋落物C和根系C)贮量大小为:围封10年草地(584g·m^-2和309 g·m^-2)＞围封5年草地(524g·m^-2和146g·m^-2)＞持续放牧草地(493g·m^-2和95 g·m^-2).在围封10年,围封5年和持续放牧草地中,0～15cm土壤贮存C分别占各自土壤-植物系统C的65.3%,78.2%和83.9%.在风蚀严重的科尔沁沙地,持续放牧对植被,土壤及其周围环境有极严重的恶化作用.采取围封恢复措施后,植被恢复和凋落物积累使土壤免遭风蚀,也显著增加了土壤有机质的输入,因而显著作用于大气C的截存.但排除家畜放牧的长期围封使植物C向土壤C的再循环受到限制,截存的大部分C以凋落物的形式积存在土壤表面,需进一步深入研究围封的时间尺度.研究结果表明,退化沙地草地在采取有效的保护措施后,可以由C源变为C汇.     

页岩-钢渣组合填料湿地强化脱氮除磷研究

以城市污水A/O工艺出水为处理对象,运用页岩和钢渣物化除磷、调控进水碳氮比和氮素氧化性等技术手段,在中试规模上研究了页岩和钢渣组合填料湿地的脱氮除磷效能及影响因素.结果表明,当COD面积负荷率、TN面积负荷率、TP面积负荷率、HRT(水力停留时间)分别为6.5～20.7 g·(m²·d)^-1、2.57～8.22 g·(m²·d)^-1、0.41～1.32 g·(m²·d)^-1、0.5～1.6d时,①氨氮、亚硝态氮和硝态氮的去除率分别为85.8%、56.3%和18.6%,TN去除率为58.0%,TN面积负荷去除率为3.58g·(m²·d)^-1,TN反应动力学常数为0.31 m·d^-1,TN面积负荷去除率随进水TN负荷的增加而线性增加.②TP去除率为90.4%,TP面积负荷去除率为0.89 g·(m²·d)^-1,TP反应动力学常数为0.86 m.d^-1,TP面积负荷去除率随进水TP负荷的增加而线性增加.③水温、HRT、氮素组分、C/N等因素对湿地系统的脱氮除磷效率有显著影响.TN面积负荷去除率随HRT、COD/TN值的增加而幂函数增加.TN面积负荷去除率随水温(、NO₂^--N+NO₃^--N)/TN值的增加而呈指数函数增加.     

混合堆肥过程中容重的层次效应及动态变化

城市污泥、猪粪混合堆肥表明:升温期和高温期堆体容重分别为0.82g·cm^-3和0.66g·cm^-3,堆体内的氧气仍能满足微生物生长所需;降温期容重为0.58g·cm^-3,通气较充分;腐熟期容重为0.54g·cm^-3,通风充分.升温期和高温期仓门附近堆料的容重具有层次效应,降温期大部分堆料的容重具有层次效应,腐熟期堆体容重的层次效应减弱.升温期堆体中轴线附近、高温期仓内壁附近、降温期整个堆体、腐熟期仓门和中轴线附近,堆体深度对容重具有显著影响.升温期和腐熟期,仓门对容重产生显著影响.各堆肥期堆体的容重随深度的增加而呈增大的趋势,容重与堆肥时间满足二级动力学方程.     

车辆限行对道路和施工扬尘排放的影响

采用降尘法对道路和施工扬尘排放进行连续监测,通过限行之前和限行期间数据分析,研究了“好运北京”体育赛事期间机动车交通限行措施对道路和施工扬尘的消减情况、道路和施工扬尘对北京大气环境颗粒物的贡献率、道路和施工扬尘源占本地颗粒物排放总量的比重.结果表明,车辆限行措施对降低道路和施工扬尘的效果明显;环路限行期间降尘量平均值为0.27 g·(m²·d)^-1,限行之前1个月和限行之前7d降尘量平均值为0.81和0.59 g·(m²·d)^-1,主干道和次干道限行期间降尘量平均值为0.21 g·(m²·d)^-1,限行之前1个月和限行之前7 d降尘量平均值为0.54和0.58 g·(m²·d)^-1,道路降尘量下降了60%～70%;限行期间民用建筑施工降尘量平均值为0.27 g·(m²·d)^-1,限行之前20 d为1.15 g·(m²·d)^-1,限行期间公用建筑施工降尘量平均值为1.06 g·(m²·d)^-1,限行之前20 d为1.55 g·(m²·d)^-1,施工降尘下降30%～47%;道路和施工扬尘是北京市颗粒物污染的主要来源,其对环境PM₁₀的贡献率为21%～36%;当本地污染源PM₁₀排放量占环境总量的50%和70%时,道路和施工扬尘PM₁₀排放量分别占本地污染源的42%～72%和30%～51%.     

天津冬季两个典型污染过程高浓度无机气溶胶成因及来源分析

无机气溶胶是天津冬季霾天出现的主要成分,研究挑选了2020年1月污染天中两个典型的高浓度无机气溶胶（SIA）过程（CASE1和CASE2）,利用观测数据和耦合了在线污染物来源追踪方法的大气化学传输模式NAQPMS综合探究了气象要素、区域输送和化学过程的影响.两个过程的ρ（SIA）均值分别为76.8 μg·m^-3和66.0 μg·m^-3,硝酸盐浓度高于硫酸盐和铵盐,均为硝酸盐为主导的污染过程.气象条件影响了无机气溶胶的生成,CASE1过程ρ（SIA）>80 μg·m^-3对应的温度和相对湿度区间分别是[-6℃,0℃]、[2℃,4℃]和[50%,60%]、[80%,100%];CASE2过程对应的温度和相对湿度区间分别是[2℃,4℃]和[60%,70%].外来源对CASE1和CASE2过程SIA的平均贡献率为62.3%和22.1%,分别为区域传输主导和局地生成主导过程.CASE1本地排放对硝酸盐和硫酸盐的贡献分别为16.2 μg·m^-3和8.2 μg·m^-3,均高于外来源的贡献（31.7 μg·m^-3和8.8 μg·m^-3）;CASE2过程本地排放对硝酸盐和硫酸盐的贡献分别为29.3 μg·m^-3和25.1 μg·m^-3,而外来源的贡献为8.1 μg·m^-3和9.4 μg·m^-3.这表明CASE1本地生成和外来源输送贡献造成硝酸盐高于硫酸盐浓度,而CASE2仅本地源造成硝酸盐浓度高于硫酸盐.两个污染过程气相氧化反应是无机气溶胶生成的首要来源,贡献率分别为48.9%和57.8%;非均相反应也是重要过程,对SIA的贡献率分别为48.1%和42.2%;液相反应的影响小.     

淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量年际变化及其对氮输入的响应

利用静态暗箱-气相色谱法自2002～2004年连续3a观测了三江平原淡水沼泽湿地CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体排放特征及外源氮素输入条件下温室气体通量的变化.结果表明,三江平原CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体排放具有明显的季节及年际变化规律.其中生态系统呼吸CO₂排放的最大值[779.33～965.40 mg·(m·h)^-1]出现在7、8月份,CH4通量最大值[19.19～30.52 mg·(m·h)^-1]出现在8月,N₂O通量最大值[0.072～0.15 mg·(m·h)^-1]出现在5月和9月,3种温室气体通量最小值CO₂为2.36～18.73 mg·(m·h)^-1;CH₄为-0.35～0.59 mg·(m·h)^-1;N₂O为-0.032～-0.009 mg·(m·h)^-1大都出现在冬季,且冬季淡水沼泽湿地表现为N2O的吸收.对气候因子的分析发现,温度条件是影响淡水沼泽湿地温室气体排放通量季节性变化的主要因子,而降水和积水水位变化是影响其排放年际变化的关键因素,特别是降水对CH₄排放通量的影响较其它2种温室气体更显著,且冬季雪融水对夏季CH₄的排放起重要作用.CO₂和CH4排放与土壤温度(5cm)呈显著的指数相关关系,而N₂O排放通量与土壤温度和水深相关性不显著.氮输入促进了三江平原CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体的排放,与对照处理相比,其排放通量分别升高了34%,145%和110%.     

阿尔乡沙地围封治理效应的分析

围封治理沙地是促进沙地植被演替的有效手段，通过对阿尔乡沙地围封治理前后生态调查，对沙丘面积和分布、植被种类组成和分布等演替指标进行比较分析，进一步证明了围封治理取得的显著效应，并提出合理化建议。     

内蒙古呼伦贝尔南部沙带植被恢复进程中土壤理化特性变化

为了解呼伦贝尔沙漠人工植被恢复进程对土壤理化性状的改善效应,论文选取呼伦贝尔沙地人工和自然状态下植被恢复的2个系列、7种样地类型开展研究。结果显示：1）随植被恢复年份的增加及流动沙丘向固定沙丘的演进,地上植被生物量、盖度显著增加;2）2个系列样地土壤有机C含量均随植被的发展而显著增加,土壤上层显著高于中、下层;3）土壤全N、全P含量表现出与土壤有机C基本一致的同向变化规律,土壤全K含量在各样地间、各土壤层间基本相当;4）土壤速效养分含量一定程度上也出现增加,但总体上表现出较大的波动性。人工植被恢复1~3 a内,土壤养分含量与流动沙丘基本相当,但当恢复到5 a以上后,地上植被的发展对土壤特性的改良呈现出较为显著的正效应,沙漠化逆转程度显著提高。然而,拥有更高植被盖度及生物量的8 a人工植被恢复样地,有机C、全N等含量却显著低于自然状态下的固定沙丘样地,可见,当地人工植被恢复的同时,更应注重自然植被的保护。     

科尔沁沙质草地群落物种多样性、生产力与土壤特性的关系

研究了科尔沁沙地6个典型生境类型的沙质草地群落物种多样性与生产力的变化,分析了植物群落格局、物种多样性、生产力与土壤特性的关系.结果表明,从湿草甸向干草甸、固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘和流动沙丘退化过程中,群落生产力逐渐下降;群落物种多样性先增加后减小,表现出由湿生化和土壤贫瘠化生境向中生、中旱生生境逐渐增加的趋势;土壤极细沙和粉粒含量逐渐递减,土壤有机碳和全氮含量、电导率逐渐递减.典范对应分析(CCA)表明,土壤有机碳、全氮、有效氮、有效钾、土壤含水量、酸碱度和盐分含量的变化共同影响植物群落分布格局,其解释总方差为40％,其中土壤养分梯度是沙质草地群落分布格局的主要土壤限制因子. 沙质草地植物群落的生态优势度、物种多样性指数分别与土壤养分梯度和水盐及酸碱因子二元指标之间存在显著的二元线性关系.沙质草地群落物种多样性变化受土壤养分、水盐及酸碱度因子的共同影响.多元回归模型分析表明,土壤养分对生物量的贡献率为86.73%,明显大于水盐及酸碱度对群落生产力的影响.     

骨炭修复重金属污染土壤和降低基因毒性的研究

采用分级提取的方法研究了施加骨炭对污染土壤重金属的固定效果,结果表明,土壤施加10 mg·kg^-1骨炭后水溶态、交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb的浓度都显著下降;而加入骨炭后土壤有机结合态Pb的浓度显著上升,表明骨炭可以吸附、固定土壤中的Pb,改变Pb的化学形态,降低Pb的生物可利用性.加入骨炭后土壤中水溶态和交换态Cd的浓度都显著下降,残渣态Cd的浓度明显上升.骨炭处理对土壤中Cu化学形态的影响和Pb相似,表明骨炭可以吸附固定土壤中的Cu.骨炭处理对Zn也有一定的固定效果,降低了土壤中水溶态的Zn.采用植物彗星实验研究了施加骨炭对土壤基因毒性的影响,表明加入骨炭后减轻了污染土壤对洋葱根尖细胞的DNA的损伤,降低了土壤污染对植物的基因毒性.生物评价和化学评价的结果均表明骨炭是重金属污染土壤的有效修复剂,能有效降低污染土壤中重金属的生物有效性和对植物的毒性.     

生物炭与化肥混合对氨挥发和磷固定的影响

为探究生物炭化肥的加合作用,利用烟沫（YM）和酒糟（JZ）这2种工业废弃物及农业废弃物玉米秸秆（JG）为原材料制成生物炭,同时将烟沫生物炭进行改性制成烟沫改性生物炭（M-YM）,采用培养实验的方法,研究4种生物炭分别在不同化肥配比下,在一定时间内氨挥发和磷固定的规律,以期为生物炭的农业利用提供科学依据.结果表明：①4种生物炭与不同化肥配比下氨的累积挥发量和挥发率表现为A1 > A2 > A3（A1：2.25 g尿素;A2：2.25 g尿素+2.25 g氯化钾;A3：2.25 g尿素+2.25 g磷酸二氢钾）,尿素中添加氯化钾与磷酸二氢钾减少了氨挥发,不同生物炭在所有化肥配比下氨累积挥发量和挥发率均表现为JZ > M-YM > YM > JG;②4种生物炭在B1、B2和B3（B1：0.4 g磷酸二氢钾;B2：0.4 g磷酸二氢钾+0.3 g尿素;B3：0.4 g磷酸二氢钾+0.3 g氯化钾）处理下磷的固定量均先增加后减小,随后在培养的第30~60 d所有处理的磷固定量随时间变化不明显,4种生物炭对磷的固定率均在B1处理时最大,在B1、B2和B3化肥配比下,4种生物炭对磷的固定率大小顺序均为M-YM > YM > JG > JZ.因此,在农业施肥中为降低氮肥中氨的挥发可在尿素中添加氯化钾和磷酸二氢钾,同时在磷的固定方面,可考虑增大生物炭的粒径以减弱其对磷的固定能力.     

我国北方的土地利用与沙漠化

沙漠化已成为我国北方地区一个重大的环境和社会经济问题。土地利用的方式和程度是沙漠化发展或逆转的主导因素。人类经济活动强度的增加和范围的扩大,造成北方地区农牧交错带的逐渐北移,大面积土地利用方式的改变和地表植被覆盖的减少,使得以风沙活动为主导外营力的沙漠化过程得以发展。我国北方地区近５０年来的土地沙漠化面积不断扩展,已达近３５万ｋｍ２,其蔓延的速率呈加快的趋势。据历史资料分析、野外调查和遥感动态监测与评价,对典型沙漠化地区的土地利用与沙漠化过程的发展及其防治开展了深入的研究。     

我国北方沙漠化地区的土地利用结构优化研究

利用多元统计方法中的因子分析,对我国北方沙漠化地区县市级行政区的土地利用结构进行了综合评价。基于中国生态地理区域系统,对含有结构性映射综合得分值的评价单元进行了归并,从而实现了对研究区土地利用结构的综合数值分区。利用典型区土地资源遥感调查和评价结果,以及新近权威性的县市级土地利用详查结果,探讨了相应土地利用结构区内土地利用存在的问题,并提出了土地利用结构优化调整的方向。     

西藏日喀则机场周边风沙源空间分布及近34年的演变趋势

通过大量野外调查与遥感数据人机交互式目视解译方法,运用3S技术,解译了日喀则机场周边9县1975年、1990年、2000年和2008年4期遥感数据,分析了风沙化土地的空间分布,以及近34 a风沙化土地的演变趋势。结果表明:2008年日喀则机场周边共有风沙化土地50 053.31 hm²,其中,日喀则市、南木林县、白朗县和仁布县所占比例为51.41%。距离机场40 km内风沙化土地面积为21 338.54 hm²,占沙地总面积的42.63％,主要分布在仁布大桥以西、年楚河与雅鲁藏布江交汇处以东,高寒河谷两岸的南木林县和日喀则市江当乡境内的季节性边滩、江心洲和山坡上。1975-2008年间风沙化土地呈缓慢增长趋势,共增长了13.57%,年均增长率为175.94 hm²/a。以1990-1999年风沙化土地扩展最快, 2000-2008年增长最慢。气温升高、空气相对湿润程度下降是造成风沙化土地进一步扩展、蔓延的主要原因。     

我国化肥施用量持续增长的原因分解及趋势预测

我国化肥大量使用在提高农业生产的同时也对环境产生了严重的负面影响。目前国内外学术界对我国化肥施用量持续增长的原因以及未来我国化肥使用的发展趋势还存在较大争议。论文利用过去20 a 间我国化肥施用量的相关数据, 对化肥施用量持续增长的成因进行了分解。研究结果表明:化肥使用强度的增长是我国化肥施用总量增长的主因, 但从2007 年以来, 使用强度的贡献不断下降, 播种面积调整的贡献有所提高。根据分解结果并利用“中国农业可持续发展决策支持系统”(CHINAGRO) 预测了2020 年全国和各省化肥使用量情况。模型分析结果表明如果不采取措施, 我国未来化肥的使用总量和单位播种面积化肥施用量将依然呈现增长趋势, 且单位面积化肥用量将长期高于225 kg/hm²的国际上限标准。预计到2020年我国化肥总施用量和单位播种面积化肥施用量比2010 年分别提高2%和4.3%。东部地区单位播种面积化肥施用量较高, 2020 年广东、福建、天津、北京等省(市) 化肥单位面积施用量将接近或超过600 kg/hm², 这将对当地环境造成巨大压力。     

污水再生处理微滤-反渗透工艺药剂使用及费用分析

在微滤/超滤-反渗透(MF/UF-RO)工艺运行过程中,需要投加多种药剂,以保障反渗透系统的正常运行.系统分析了北京市某再生水厂MF-RO工艺的药剂使用情况.结果表明,该MF-RO工艺投加了杀菌剂、阻垢剂、还原剂、非氧化性杀菌剂、中和剂、清洗剂等,在产水量约为7000m3/d时,药剂总投加量为3347.3kg/周,每吨产水的平均耗药量为68.32g/m3.该厂每周药剂总费用约为19,120元,每吨产水的药剂成本为39.02分/t,其中阻垢剂费用占药剂成本的比例最大,达47.44%.