基于模糊聚类的PM_(2.5)拟合组分选择模型的研究

提出了一种新的PM2.5源成分谱拟合组分选择模型,在充分考虑拟合过程的物理意义的基础上,采用聚类正确率作为组分选择的依据.实验验证,该模型能够准确获取较好的拟合主组分,相比与经验选或者手动盲选所得拟合结果,我们提出的模型将成功拟合(误差范围在0~0.05之间)的比例由40%提升到83%.     

嗜酸性细菌对废旧线路板浸出的吸附行为及动力学

探究嗜酸性细菌对废旧线路板浸出的吸附行为及其动力学模型是生物浸出机制研究的重要基础.本研究通过考察接种不同浓度氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)浸出线路板中铜的吸附行为,探索了菌体在线路板粉末表面的吸附过程,分析了其吸附行为的动力学特性.结果表明,A.ferrooxidans在线路板粉末表面的吸附均于5 h内达到平衡.随着初始菌浓度的增大,吸附速率和吸附的微生物量也随之增大.初始菌体浓度为2.4×105、2.4×107和2.4×109cells·m L-1时对应的最大吸附量分别为1.8701、2.3552和2.9833 mg·g-1,吸附的微生物量占总生物量的比例分别为43.75%、53.97%和55.94%,铜的浸出率分别达到71.20%、88.33%和95.05%.进一步的非线性拟合结果显示,一级动力学模型适用于A.ferrooxidans与线路板粉末的吸附行为,模型拟合度(R2)分别达到0.9321、0.9134和0.9193.     

有机生活垃圾多组分联合厌氧降解产甲烷性能研究

为了阐明生活垃圾多组分的混合对其厌氧降解产气性能的影响,通过在中温（37±1）℃下对餐厨类、纸类和园林类垃圾组分进行单独和联合厌氧降解产甲烷实验,研究接种物来源对单组分和多组分物料厌氧降解产甲烷性能的影响,应用修正的Gompertz模型拟合和分析物料产甲烷过程动力学特征,并借鉴和发展评价混合物料联合厌氧降解性能的量化指标方法.试验与模型拟合结果均表明：接种物来源对各组分及其组合的厌氧生物可降解程度无显著影响,但对其降解速率存在明显影响.此外,尽管物料的混合对试验初期物料降解产甲烷速率存在促进作用,但仅有3组分混合试验组在最终累计甲烷产率方面表现出显著的协同促进,在2种接种物条件下,相比于3组分单独降解的甲烷产率分别增长了16%和14%.     

中国PM2.5跨区域传输特征数值模拟研究

基于CAMx空气质量模型的颗粒物来源追踪技术(PSAT)定量模拟了全国PM2.5及其化学组分的跨区域输送规律,建立了全国31个省市(源)向333个地级城市(受体)的PM2.5及其化学组分传输矩阵.基于此传输矩阵,从区域、省、城市3个空间尺度解析了PM2.5及其主要组分,包括一次PM2.5、硫酸盐、硝酸盐和铵盐的空间来源.结果表明,跨区域传输对重点区域、省及京津冀典型城市的PM2.5污染均有显著贡献,其中京津冀、长江三角洲、珠江三角洲区域及成渝城市群PM2.5年均浓度受区域外省市的贡献分别达到22%、37%、28%、14%;海南、上海、江苏、浙江、吉林、江西等省PM2.5年均浓度受省外源贡献超过45%;北京、天津、石家庄PM2.5年均浓度受省外源影响分别达到37%、42%、33%.     

在模拟酸雨胁迫下,棉花(Gossypium hirsutum L.)子叶圆片叶绿素含量和可见伤害症状应变模型研究

以棉花子叶圆片为材料,研究了酸雨在伤害叶绿素过程中的胁迫强度、胁迫时间(胁程)和胁变量三者相互间的数量关系.结果表明,叶绿素含量下降率和可见伤害指数与酸雨pH值之间具有拟合度很高的Logistic曲线关系;Logistic拟合方程中的拐点处pH值和曲线降低率及A,b等参数均是时间的函数,分别与胁程有一定的相关性;在pH值为2.5酸雨胁迫下,叶绿素含量下降率在24h内、可见伤害指数在4h内与胁程之间具有拟合度很高的直角双曲线关系;根据这些关系建立植物酸雨伤害模型.     

在模拟酸雨胁迫下,棉花(Gossypium hirsutum L.)子叶圆片叶绿素含量和可见伤害症状应变模型研究

以棉花子叶圆片为材料,研究了酸雨在伤害叶绿素过程中的胁迫强度、胁迫时间(胁程)和胁变量三者相互间的数量关系.结果表明,叶绿素含量下降率和可见伤害指数与酸雨pH值之间具有拟合度很高的Logistic曲线关系;Logistic拟合方程中的拐点处pH值和曲线降低率及A,b等参数均是时间的函数,分别与胁程有一定的相关性;在pH值为2.5酸雨胁迫下,叶绿素含量下降率在24h内、可见伤害指数在4h内与胁程之间具有拟合度很高的直角双曲线关系;根据这些关系建立植物酸雨伤害模型.     

城市河道再生水特征水质因子空间变异机制分析

受城市污水处理厂处理工艺的限制和水源来源复杂等因素限制,再生水中富含的无机氮和痕量持久性有机物在河湖补给过程中通过侧向渗漏或生物累积的方式造成潜在人体健康风险.探究再生水补给河道不同类型再生水特征水质因子空间变异规律及其成因对于河湖管理具有重要意义.以北运河京津冀段为研究区域,借助于聚类、判别、主成分和方差分解等方法探究河道水质中常规理化指标、全量指标、无机氮指标、盐分离子和抗生素的空间变化特征.结果表明,不同类型的水质因子虽然在空间分布格局模式具有一致性,均呈现显著的中上游与下游分布,但变异程度和变异机制存在较大差异.无机氮和抗生素空间变化最为明显,而常规理化指标和全量指标变异最弱,盐分离子表现为中等程度的变异.常规理化指标空间变异机制主要体现为以微生物降解为主;全量指标则是由微生物、扩散和二者的协同作用及一定程度源汇同质化效应综合作用的结果;扩散是影响盐分离子空间变异模式的主要作用机制;无机氮空间变异机制主要体现为源汇同质化和微生物降解,扩散作为无机氮空间变异的次要机制与微生物降解具有协同作用;抗生素因化学结构稳定性和生物可降解性存在较大差异,从而表现为较高的空间变异性,且扩散与微...     

金沙江丰富类和稀有类浮游真核微生物的分布特征与影响因素

浮游真核微生物通常由少数丰富类和大量稀有类组成,二者在维持水生生态系统健康稳定方面具有重要作用.目前对大型筑坝河流中这两类真核微生物的生物地理分布模式所知甚少.以我国西南梯级水电开发河流金沙江为研究区域,对比分析丰富类和稀有类浮游真核微生物在不同河段的分布特征,解析影响两类微生物空间分布的主导因素.结果表明,相比上游自然河段,金沙江浮游真核微生物的α多样性在梯级大坝河段显著升高,稀有类的α多样性增长比高于丰富类.浮游真核丰富类和稀有类微生物的群落组成在不同河段间存在显著差异,其中Vermamoeba属等优势属的相对丰度在两河段间同样存在明显差异.影响丰富类和稀有类浮游真核微生物群落组成的关键地化因子有海拔和pH等,两类微生物群落相似性与地理距离和环境异质性均符合距离衰减关系,其群落构建均受扩散限制和环境筛选共同影响;方差分解分析和偏Mantel检验结果显示扩散限制是影响丰富类和稀有类分布的主要驱动因素.研究结果为我国西南缺资料区水电开发河流中微生物的地理分布模式和生态响应提供数据支持.     

天然富碳沉积物中菲的吸附行为研究

根据密度和粒度,对受煤矿活动影响的天然沉积物进行分离,并研究原始沉积物和各组分对菲的吸附行为.岩相分析鉴别出沉积物中富含煤和各种煤的生成物,这些富碳物质对沉积物中PAHs的行为意义重大.分别应用了Freundlich以及分配和填孔二元模型对实验数据进行拟合.结果表明,各组分对菲的吸附均表现出非线性的吸附特征,其n值在0.72～0.76之间.轻组分lgKFr高达4.03,显示出与原煤相当的吸附容量.同时,相比Freundlich模型,二元模型表现出更好的拟合度,揭示了低cw下以“填孔”为主导,高cw下以“分配”为主导的吸附机制.富含富碳物质的轻组分虽然在沉积物中含量不足5%,但该组分对整个沉积物吸附量的贡献率高达60%以上.     

岩溶与非岩溶区水稻土团聚体细菌群落结构和功能类群比较

研究岩溶与非岩溶区土壤团聚体中微生物群落结构和功能类群异同,可以为揭示岩溶区土壤有机微生物与团粒结构稳定之间的互作机制提供理论依据.以岩溶与非岩溶稻田的耕层土壤为研究对象,采用湿筛法将团聚体分为大团聚体(0.25～2 mm)、微团聚体(0.053～0.25 mm)和粉、黏粒组分(<0.053 mm),通过高通量测序对土壤团聚体微生物群落结构进行分析,并采用共现网络分析细菌关键类群以及利用FAPROTAX进行功能预测.结果表明,(1)岩溶区大团聚体质量占比为30.94%,团聚体平均质量直径和几何平均直径分别为0.41 mm和0.15 mm,这3个项目均显著高于非岩溶区,表明岩溶区的环境有利于团聚体的形成;(2)岩溶区3个粒径团聚体的酸杆菌门、变形菌门、酸杆菌(Gp3、 Gp4和Gp6)和鞘氨醇单胞菌属等相对丰度均高于非岩溶区.岩溶区微团聚体中的绿弯菌门的相对丰度(6.13%)显著高于粉、黏粒组分(2.79%);(3)共现网络分析表明,变形菌门和酸杆菌门为3个粒径团聚体中的关键类群.岩溶区微团聚体中细菌正相关边(65.5%)最高,相互关系多为协同关系;(4)岩溶区土壤3个粒径团聚体中...     

浙江金华秋季干气溶胶中主要化学组分的消光贡献解析

造成雾霾事件的主要原因是高浓度的大气细颗粒物污染.为了深入研究大气细颗粒物的消光来源,本研究采用高时间分辨率气溶胶观测仪器获得了浙江金华秋季PM1主要化学组分浓度及干气溶胶吸收系数和散射系数演变情况.结合有机气溶胶正矩阵因子解析模型(PMF)和多元线性回归方法,建立了拟合优度很高(R2=0.977)的细颗粒物中主要化学组分与干气溶胶消光系数间的定量关系模型.结果表明,观测期间消光贡献最大的是硫酸铵,贡献率为35.1%;其次是硝酸铵,贡献率为26.7%;二次有机气溶胶(SOA)、生物质燃烧有机气溶胶(BBOA)、黑碳(BC)及氯化铵的消光贡献率分别为14.3%、11.2%、8.7%、4.0%.在一些特定污染时段,BBOA具有最大的消光贡献,是导致此时大气能见度大幅度衰减的首要因子.     

离子液体吸收废印刷线路板热拆解过程中挥发性有机物——基于COSMO-RS模型

模拟废印刷线路板（WPCB）的热拆解过程,分析热拆解过程中的挥发性有机物（VOCs）组分;利用真实溶剂似导体屏蔽（COSMO-RS）模型对浓度较高的污染物进行量子力学模拟,研究离子液体（ILs）组成单元对目标污染物溶解度的影响差异,分析溶解过程中主导分子间作用力类型,确定优选吸收剂;测定不同溶剂进行溶解性,验证模型适用性.结果表明：①乙酸乙酯和环戊酮是浓度较高的VOCs组分,在240和250℃时浓度分别为43.1,153mg/m³和105,252mg/m³,质量百分比总和分别为76.3%和67.3%.②高表面屏蔽电荷密度分布峰、长烷基链阴阳离子和亲电基团的存在可提高乙酸乙酯和环戊酮在ILs中的溶解度.双三氟甲磺酰基亚胺盐（NTf₂^-）类ILs是一类优良吸收剂.静电力和范德华力对溶解过程起主导作用.③COSMO-RS模型可定性和半定量用于预测乙酸乙酯和环戊酮的溶解度.     

北运河京津冀段河道浮游微生物群落多样性变化分析

再生水在缓解城市水资源短缺方面发挥重要作用,但再生水中痕量污染物质与病原体对受纳水体中浮游微生物群落产生影响.基于OTUs和门水平的片段数量和片段丰度的浮游微生物数据矩阵探究北运河京津冀河道微生物群落多样性空间变化机制,结果表明,再生水的频繁汇入引起的物理和化学扰动改变了水体的水文和水质,使浮游微生物群落沿地理尺度分为中上游(MUC)和下游(DC)两个不同的类群.基于OTUs数据矩阵的多样性指数的分析显示DC类群物种多样性显著高于MUC类群,丰度分布及均匀度则呈现相反的趋势;物种丰富度主要由偶见菌群的片段多样性决定,而均匀度则主要由优势菌群的丰度变化决定;不同丰度等级的亚群落结构对空间变化的敏感性依次为:非优势菌群>偶见菌群>优势菌群.基于门水平的数据矩阵的多样性分析同样显示DC类群物种多样性显著高于MUC类群,丰度变化趋势相反;敏感微生物类群为非优势菌门,偶见菌门次之,优势菌门最不敏感;基于门水平片段数量的数据矩阵对环境变化的响应比基于门水平的丰度数据矩阵的响应更加敏感.与微生物类群显著相关的环境因子为排污口尺度的浊度(Turb)、高锰酸盐指数、氧化还原电位(ORP)、大...     

巢湖流域岩源磷释放的动力学研究

为了研究巢湖流域富磷地质岩石中磷素(即岩源磷)的释放动力学特征,用0.5mol·L-1NaHCO3连续提取法对岩样进行岩源磷释放的动力学实验,并应用统计学原理建立化学动力学的非机理模型研究岩源磷的释放过程.同时,选用零级方程、一级方程、二级方程、抛物线方程、Elovich方程、权函数方程等6个动力学模型进行解析过程拟合,分析岩源磷动力学释放的主要化学过程.结果显示,随着反应时间的延长,磷的释放量均不断增加,释放速率随时间的延长而下降.选用的几种动力学模型中,一级方程、Elovich方程、权函数方程和抛物线方程对岩源磷的释放动力学过程均能很好地拟合,其中以一级方程拟合度最佳.岩源磷的释放动力学过程是一个以扩散过程为主的反应过程.     

戴云山南坡不同海拔森林土壤微生物群落结构特征和影响因素

土壤微生物作为森林生态系统主要驱动力,是影响生态系统物质循环和养分转化的重要因素.探讨不同海拔和季节森林土壤微生物群落的分布规律,对理解土壤生态过程和预测土壤生态系统功能具有重要研究意义.以戴云山南坡不同海拔森林土壤(海拔900～1 500 m)为研究对象,探讨夏季和冬季不同海拔土壤微生物群落结构和功能多样性,揭示驱动土壤微生物群落变化的主要因素.结果表明：(1)夏季土壤微生物群落中革兰氏阳性菌含量最高,冬季土壤真菌含量最高,海拔1 200 m处土壤总磷脂脂肪酸含量均高于其它海拔.随海拔升高,冬季土壤微生物群落中土壤真菌群比细菌群占据更大优势.(2)冗余分析表明,夏季7个海拔土壤微生物群落磷脂脂肪酸(PLFA)含量主要受环境因子和地形因子共同作用,累计解释量达56.72%;冬季土壤微生物群落磷脂脂肪酸含量主要受环境因子驱动,单独解释量达52.23%,环境因子和地形因子累计解释量为55.37%.(3)土壤全碳含量、土壤pH和多酚氧化酶是驱动夏季土壤微生物群落变化的主要因子;土壤有效磷、全钾、全碳含量和土壤pH是驱动冬季土壤微生物群落变化的主要因子.     

沼气产生的两步一级反应耦合模型

根据有机物厌氧产生沼气的生化机理,假设沼气通过两步相互衔接的一级反应生成,即复杂有机物的水解酸化反应和简单有机酸的产气反应.根据假设,建立了基于两步一级反应耦合的沼气产气率与产气量随时间变化的数学模型.该模型用统一的数学公式对沼气产气率随时间变化的倒“U”形曲线进行了解释,指出这一过程是两步相互衔接的一级反应相互作用的结果.已知有机物质量,通过拟合或根据经验得出K值后,利用该模型可解出任一时刻有机物的产气率、产气量、最大产气率及其发生的时间.拟合表明,两步反应的反应常数趋于相等.利用该模型可导出已有的Scholl Canyon模型,并可对Palos Verdes模型和Sheldon Arleta模型的经验假设进行解释.      

土地利用结构与空间格局对鄱阳湖流域中小河流水质的影响

为揭示土地利用结构与空间格局对中小河流水质的影响机制,于2022年1月与2022年7月在鄱阳湖流域3条中小河流的25个采样点收集水样.采用Bioenv分析、Mantel检验与方差分解量化不同空间尺度的土地利用结构与空间格局对水质的影响,使用广义加性模型拟合水质与土地利用结构与空间格局的关系,广义线性模型构建分段回归模型,并基于逐步递归法计算阈值.结果表明：①土地利用结构与空间格局对河流水质的平均解释率在丰水期（59.72%）大于枯水期（48.95%）;子流域与河岸100 m是土地利用结构与空间格局影响中小河流水质的关键尺度,平均解释率分别为54.70%和64.88%;土地利用结构与空间格局的共同解释部分是驱动河流水质变化的重要因素,占总解释率的66.90%.②土地利用结构对中小河流水质的影响具有显著的阈值效应,当子流域尺度下建设用地占比低于2%、耕地占比低于8%和林地占比高于82%,河岸缓冲区尺度下建设用地占比低于12%、耕地占比低于41%和林地占比高于49%时,均能明显改善水质.③空间格局对中小河流水质的影响也具有阈值效应但弱于土地利用结构,当子流域尺度下斑块形状值大于28.77和斑块多样性大于0.69,河岸缓冲区尺度下斑块形状值大于2.99和斑块多样性大于1.02时,均能改善水质.以上结果表明,加强对子流域与河岸100 m尺度的土地利用的管理,合理规划土地利用结构与空间格局能够有效地防止水质恶化.     

有机污染物土地生物处理过程动态规律模拟研究

应用土壤颗粒内部有机污染物屏蔽理论,说明土地生物处理过程中残余有机污染物在土壤中的滞留现象,提出描述有机污染物在土壤及相连的水环境中生物降解过程的数学模型.其中,污染物的扩散过程用Fick第二扩散定律表示,可逆的吸附和解吸过程用线性吸附等温线表示,不可逆的土壤颗粒内部屏蔽过程用假一级反应动力学方程表示,生物降解过程用Monod动力学方程表示.模型计算结果与实验结果基本拟合,表示模型基本可靠.利用该数学模型,可以定量预测有机污染物进行土地生物处理所需的时间、处理的程度及动态规律.     

矿物油污染土壤中芳烃组分的生物降解与微生物生长动态

以石油污染土壤中分离的细菌和真菌为供试微生物,研究不同微生物组合对矿物油芳烃组分降解及降解率与微生物生长间的关系.将不同组合的微生物接种到加有柴油浓度为1 000mg/L的液体培养基中,25～30℃经摇床连续培养100d.于0～60h内连续取样,进行微生物生长动态检测;于5～100d定期取样,研究微生物生长状况与矿物油降解率动态变化.同时,以草甸棕壤(0～20cm)制备的土壤悬浮液为土壤微生物对照,以灭菌培养基为非生物降解对照.结果表明,试验前期(约20d)外源菌的降解效果优于土壤微生物,试验中、后期,土壤微生物降解优势增大且保持持续.试验结束时,土壤微生物处理的液体培养基中芳烃降解率最高达79.24%,显著高于其它3组处理.     

用扩散层模型解释固态离子选择电极的选择性系数

基于扩散层模型解释了固态电极的选择性系数。依据Nernst方程,主要离子的浓度可用扩散系数D_B、D_C与AB+C AC+B反应平衡常数的关系来表示。这里AB代表膜材料,C代表干扰离子,方程式的形式为: 此处用下标“0”标志的浓度是表示直接感应电极电位的表面浓度,而[B]和[C]是所指物质的容积浓度。以这个模型为基础能够说明各种文献数据之间的差异。 在离子选择电极发展方面,基础研究的作用正在不断增长。着重于各种现象,对电极机能已经提出了几种模型。近来,对膜表面的扩散过程给予了很大的注意,而撇开了更难研究的膜内过程。在溶液组分和膜材料之间络合物形成反应的基础上,在有关电极灵敏度的论述中,扩散现象的详细描述可能是有用的。 关于混合相的情况,R.P.巴克曾经描述了共存的两种固相与溶液中离子的热力学平衡,但仅有J.哈瓦斯(Havas)作了扩散过程的定量叙述。在早先的文章中,我们曾就铜离子选择电极(硫化铜)对此进行了定量讨论,但因在很低浓度水平时工作上的困难,这个实例的严格实验验证是困难的。 本文中这一方法已发展为更普遍的形式。这个论述使若干电极选择性系数的理论解释有了可能。这些数值可与混合溶液法和分别溶液法实验测定值相比较,在某些情况下还能解释存在的差异。