大亚湾惠州岸段城市化发展与海岸带生态系统保护协调研究

在分析海岸带生态系统结构、功能特点的基础上，指出大亚湾惠州岸段可持续发展的途径就是实现经济开发与海岸带生态环境保护之间的协调发展，为此，提出了区域生态－－经济系统综合效益表达工，并运用该表达式，从大亚湾海水环境保护的角度出发，得出了惠州大亚湾沿岸地区在１９９４年－２０１０年间工业发展的合理速度。     

利用CO_2为碳源的新型氢基质生物膜技术去除水中硝酸盐

本文研发了利用二氧化碳(CO_2)为碳源的双膜曝气式氢基质生物膜反应器(MBfR),并系统研究了CO_2分压对出水硝酸盐、pH和朗格利尔系数(LSI)的影响,建立了数学模型预测系统最适CO_2分压从而对实际工况运行具有指导意义.对双膜曝气MBfR长期运行的稳定性进行了考察,反应器CO_2分压设置为0.05 MPa时,反应器内的pH值控制良好,出水效果稳定,硝酸盐去除率达99%以上.     

混合胺复配溶液对二氧化碳的吸收/解吸

醇胺法是目前捕集二氧化碳的主要化学方法之一.本文主要以混合胺吸收剂为基础,考察了三乙烯四胺(TETA)-活化剂-水体系的吸收和解吸再生能力,确定了以质量分数为12.5%的TETA为基础胺的高吸收速率低解吸能耗的混合胺复配吸收液.分别选取质量分数为2.5%二乙醇胺(DEA)、二乙烯三胺(DETA)、哌嗪(PZ)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)为活化剂,即基础胺与活化剂的质量比为5∶1,从CO_2脱除率、吸收速率、吸收量、溶液负荷等指标来考察混合胺复配溶液体系的吸收情况,从中选取具有高吸收效率复配溶液进行解吸再生实验.解吸再生能力以解吸再生能耗、再生程度、再生速率等指标为依据,选取低再生能耗的混合复配溶液.实验表明,4种总质量分数为15%的TETA-活化剂复配溶液中,TETA-PZ的吸收效果最好、吸收量最大,同时解吸再生能耗最低,TETA-AMP复配体系其次.综合实验结果,选取TETA-环胺-水体系和TETA-空间位阻胺-水体系为最佳混合胺复配溶液体系.     

地质封存CO_2泄漏对蚯蚓的毒性效应

二氧化碳捕集与封存技术(CO_2 capture and storage, CCS)是当前国际上公认的CO_2减排的有效措施,但封存在地下的CO_2仍然因为各种不稳定因素存在泄漏风险,对土壤环境及土壤生态系统产生威胁。选择赤子爱胜蚓为研究对象,通过模拟高浓度CO_2对蚯蚓形态与生理变化的影响,探究CCS泄漏所产生的土壤高浓度CO_2对蚯蚓的毒性效应。研究表明,土壤高浓度CO_2使蚯蚓出现生殖环带肿大、尾部串珠以及断尾等外部形态变化,皮肤和刚毛受到损伤并且表皮发生褶皱等现象;随着CO_2浓度的增加以及暴露时间的延长,蚯蚓的死亡率不断增加,土壤高浓度CO_2对蚯蚓的7 d和14 d半致死浓度分别为26.39%和17.78%;蚯蚓体腔细胞溶酶体中性红保留时间(NRRT)减少。因此,蚯蚓有望作为监测CO_2泄漏的指示生物,NRRT可作为识别CO_2泄漏的敏感指标。     

典型锂离子电池材料的足迹家族分析

本研究引入了国际上新兴的足迹家族概念,建立了基于生命周期评价法的锂离子电池材料足迹家族评价方法体系.在此方法框架内,分别计算3种锂离子电池:LiFePO_4/C、Li Fe_(0.98)Mn_(0.02)PO_4/C和FeF_3(H_2O)3/C的碳足迹、水足迹和生态足迹,综合比较分析他们的足迹大小,由此讨论其环境影响,总结出足迹类指标评价锂离子电池材料的方法,并评估其适用性.对3种锂离子电池进行的足迹家族分析,得到下列结果:在同样合成1 kg电池正极材料的前提下,LiFe_(0.98)Mn_(0.02)PO_4/C的碳、水、生态足迹数值均为最大(对应足迹值分别为13.020 kg CO_2eq、23.865 m~3、38.432 m~2a),产生的环境影响也最大;Fe F3(H2O)3/C的碳、水、生态足迹数值均为最小(对应足迹值分别为8.712 kg CO_2eq、16.308 m~3、26.317 m~2a),产生的环境影响也最小.     

万峰湖水库回水区二氧化碳分压及扩散通量特征时空变化

为了解喀斯特高原水库回水区丰枯水期水体二氧化碳分压变化规律及二氧化碳扩散通量特征,本文以云贵高原喀斯特水库——万峰湖为例,于2016年9月和2017年2月对该水库回水区水体表层进行走航监测和采样,利用水质参数仪现场测定水体参数,其余水体参数于实验室做进一步测定分析,pCO_2通过水化学平衡原理和亨利定律计算得到.结果表明,丰水期回水区表层pCO_2变化范围为124.84—374.06 Pa,均值为219.580 Pa;枯水期回水区表层pCO_2变化范围为210.19—371.53 Pa,均值为290.607 Pa,丰水期pCO_2值小于枯水期.相关性分析得出,枯水期pCO_2与T(温度)呈负相关,且pCO_2与Cond(电导率)和TDS(总溶解固体物含量)呈正相关.而丰枯水期pH与pCO_2都呈显著负相关.丰水期和枯水期pCO_2均为过饱和状态,表现为大气CO_2的源(大气pCO_2值为40.63 Pa).通过计算得出该研究区CO_2扩散通量(F)丰枯水期分别为49.27—193.82 mmol·m~(-2)·d~(-1)、54.02—102.83 mmol·m~(-2)·d~(-1),平均通量为104.998 mmol·m~(-2)·d~(-1)和76.822 mmol·m~(-2)·d~(-1).与世界其他水库相比,库区水体丰枯水期CO_2扩散通量低于热带地区,普遍高于亚热带、温带地区.     

沙质草地生长季土壤CO_2排放特征及水热因子分析

草地土壤CO_2排放是陆地生态系统碳循环的关键生态学过程之一,研究其通量特征可以定量评估和预测区域CO_2排放状况,服务于全球气候变化下的区域碳管理。应用LI-8150土壤碳通量测定系统,定位观测并分析科尔沁沙地沙质草地生长季(6—9月)土壤CO_2通量特征,探究水热因子(降水、土壤温度和土壤含水量)对碳排放的影响机制。结果表明,(1)在日动态变化尺度上,晴天和雨天土壤CO_2通量呈现不对称"单峰型"曲线,最高值出现在11:00—16:00,最低值在04:00—06:00。(2)在生长季动态变化尺度上,土壤CO_2日平均通量呈现明显的多峰和季节变化,土壤CO_2月平均日通量分别在7月和9月出现高峰值和低峰值;2016年6月1日—9月30日日平均排放通量最小值(0.35μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在晴天(6月8日),最大值(2.68μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在雨天(7月23日),生长季平均排放通量为1.26μmol·m~(-2)·s~(-1)。(3)土壤CO_2通量表现为雨天高于晴天,降水事件是扰动土壤CO_2排放的关键因子。(4)土壤CO_2通量与土壤温度和土壤含水量分别表现出不同的时间尺度效应。在日尺度上,无论晴天还是雨天,7月土壤CO_2月平均日通量与表层(5 cm)土壤温度和含水量均呈正相关关系,且相关系数高于其他月份;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的95.0%和85.5%。在生长季尺度上,晴天的土壤含水量和雨天的土壤温度分别能够解释土壤CO_2排放的63.6%和48.0%;当土壤含水量低于4.87%、土壤温度低于25.94℃时,土壤CO_2排放量随含水量、温度的增加而增加;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的61.6%和43.7%。     

珠江河口水体的二氧化碳

本文根据1987年2月至1988年2月每月一次的调查资料,通过测定pH和碱度计算了珠江河口二氧化碳各分量,讨论了ΣCO_2,溶解CO_2与盐度、温度,叶绿素-a 和溶解氧饱和度的关系。     

红水河龙滩水库夏季CO_2分压分布特征及影响因素

为研究红水河龙滩水库的CO_2浓度分布及影响因素,于2016年7月对红水河河段龙滩水库进行定点采样,测定水体理化参数并计算水体表层CO_2分压(pCO_2)。结果表明:坝前到红水河入库水体表层pCO_2值分3个区间,坝前至库中在64.28~152.56 Pa之间,库中过渡带在161.57~257.57 Pa之间,入库水体在126.45~264.29 Pa之间,入库水体和过渡区的pCO_2均高于坝前。相关分析表明:表层水体pCO_2与电导率、总溶解固体物(TDS)、氧化还原电位(ORP)呈显著正相关,与pH值呈显著负相关,说明水生生物光合-呼吸作用、碳酸盐岩溶体系是影响水库pCO_2变化的重要因素。水库CO_2释放通量范围为9.06~78.80 mmol·m~(-2)·d~(-1),均值为45.96 mmol·m~(-2)·d~(-1),库区表层水体表现为大气CO_2的源,呈现坝前CO_2排放弱源过度到上游碳排放强源的空间变化特征,说明河流水体流经水库作用减缓了CO_2释放。     

微生物电合成系统还原二氧化碳产甲烷的电势依赖性

二氧化碳(CO_2)资源化利用是近年来的一个研究热点,利用生物电化学系统还原CO_2生产能源物质是一种新兴技术.在微生物电合成系统(MES)中利用混合微生物富集阴极功能微生物,评估阴极电势对其还原CO_2产甲烷的影响.当阴极电势从-0.70 V降低到-0.90 V vs Ag/Ag Cl时,MES产甲烷的量和速率都在增加,最大的产甲烷量和速率分别达到了0.265 mol/m~2和0.025 mmol/h.与此同时,MES的电流密度从0.002 A/m~2增加到0.18 A/m~2,阴极产甲烷的库伦效率在49%和90%之间.当阴极电势更负时,MES阴极几乎不产甲烷.扫描电镜分析(SEM)表明,有多种不同形态的微生物吸附在阴极碳毡上,它们的形态主要呈杆状和球状.16S r DNA测序分析表明Methanobacterium是MES阴极生物膜上优势的产甲烷菌.本研究表明,微生物电合成系统还原CO_2产甲烷的阴极电势必须控制在适当的范围内,才能高效地还原CO_2产甲烷.     

计算研究取代基对仲胺与CO_2反应动力学过程的影响

本文选取取代的二乙醇胺(DEA)为模型化合物,利用量子化学方法研究了5种不同电负性的取代基(—CH_3、—NH_2、—OH、—OCH_3、—F)分别在DEA氮原子的α和β位取代对仲胺与CO_2不同反应路径之间的动力学竞争的影响.研究表明,从动力学方面来看,胺与CO_2反应生成氨基甲酸盐是最可行的反应通道,其次是生成碳酸氢盐,而生成氨基甲酸难以实现.3条反应路径的动力学竞争顺序和伯胺是相同的.研究发现,反应能垒E_a除与胺的p K_a值相关外,还与胺的分子结构特性相关,比如:分子内氢键的形成会影响E_a.在将来的理想胺溶液的设计过程中,要综合考虑胺的p K_a值及胺的微观结构对胺与CO_2反应的动力学的影响.     

ERF3促根突变体缓解高浓度CO_2对粳稻植株氮吸收的负效应

大气CO_2浓度升高会显著降低粳稻植株和叶片氮浓度,从而减缓叶片净光合速率和降低产量的响应幅度。植物氮浓度在高CO_2浓度下的降低与植株氮素吸收能力密切相关,而后者受到根系大小及其活力的调控。为探索通过提高粳稻根系生长及其活力来缓解大气CO_2浓度升高对氮吸收负效应的可行性,利用CO_2生长箱和农田开放式空气CO_2浓度增高FACE(free air CO_2 enrichment)研究平台,以促根突变体ERF3及其野生型作为研究对象,评价二者根系形态指标(总根长、冠根数和扎根深度)、根系活力、氮素吸收和利用效率、各器官氮浓度、叶片净光合速率和地上部生物量对CO_2浓度升高(+200μmol?mol-1)的响应。结果表明,(1)促根突变体ERF3和野生型总根长、冠根数、扎根深度及根系生物量在高CO_2浓度下均表现为显著增加(P0.05)。突变体ERF3根系形态指标和生物量对高CO_2浓度的响应幅度为42.3%~288.9%,较野生型高出6.4%~191.0%。(2)突变体ERF3单茎根系活力在高CO_2浓度下表现为显著(P0.05)增加,增幅为212.1%;而野生型在高CO_2浓度下无显著变化。(3)无论是生长箱还是田间盆栽试验,突变体ERF3在高浓度CO_2下均可以更好地协调氮素的吸收和利用过程。突变体ERF3各器官的氮浓度在高浓度CO_2下并未表现出明显降低趋势;而野生型在高浓度CO_2下表现为显著降低。(4)叶片氮浓度和Rubisco含量的稳定显著提高(P0.05)了突变体ERF3叶片的净光合速率对浓度CO_2升高的响应能力,增幅为42.8%。以上结果表明,未来育种可考虑通过提高粳稻根系生长和活力来减缓CO_2浓度升高对粳稻植株氮素吸收的负效应,从而促进水稻生长和生产。     

镀镉退镀液化学处理法的研究

镀镉工件镉镀层的退除是镀镉工艺的组成部分之一。常用的NH_4NO_3退镀液在失效时,镉含量高达近百克/升,必须加以回收防止污染,采用化学法处理,工艺简单、经济、安全、可靠。本研究采用了(NH_4)_2CO_3为沉淀剂,对退镀液中的镉进行化学沉淀,以CdO形式进行回收。试验就沉淀剂用量、pH值对镉回收率与纯度的影响进行研究。并与目前采用的NaOH或Na_2CO_3沉淀剂进行了对比。结果表明,采用(NH_4)_2CO_3沉淀剂,比NaOH沉淀剂能获得高得多的镉回收率,并与Na_2CO_3相近。两者均>97％,而纯度以(NH_4)_2CO_3为最优,CdO纯度>99％。对上清液可重新用于退镀液的配制,或进一步用固体FeS处理,处理后的上清液镉含量完全符合国家工业废水排放标准。用不同工厂的实际退镀液进行了小试和生产试验,取得了相同的结果。     

神农架大九湖泥炭湿地CO_2通量特征及其影响因子

泥炭地在全球碳循环中起着重要作用,其碳源、碳汇功能的转变已成为研究全球气候变化的热点。为研究湖北省神农架林区大九湖亚高山泥炭湿地碳排放特征及影响因素,采用涡度相关法对大九湖泥炭湿地CO_2通量进行了观测,选取2016年6—8月作为生长季和2015年12月—2016年2月作为非生长季,对比分析泥炭湿地在不同生长季节CO_2通量的变化规律及其影响因子。结果表明,(1)大九湖泥炭湿地生态系统生长季CO_2通量的日变化规律明显,整体呈"U"型曲线,日变化范围为-6.84~6.65μmol·m~(-2)·s~(-1);非生长季CO_2通量变化趋势平缓,在-0.88~5.19μmol·m~(-2)·s~(-1)之间。(2)白天生长季与非生长季的CO2通量与光量子通量密度(PPFD)均符合直角双曲线关系,但生长季PPFD与CO_2通量的拟合效果(R~2=0.427 3,P0.01)优于非生长季(R~2=0.045 6,P0.01)。(3)生长季的气温(Ta)与CO_2通量呈二次曲线相关(R~2=0.248 6,P0.01),CO_2通量随Ta的升高呈先增加后降低;非生长季Ta与CO_2通量(R~2=0.042 8,P0.01)相关性显著,两者呈负相关,但Ta仅能解释CO_2通量4.28%的变异数据。(4)土壤温度(Ts)和土壤含水量(SWC)对CO_2通量的影响,主要体现在生态系统呼吸上。生长季夜间生态系统呼吸受Ts与SWC的共同影响(R~2=0.199 5,P0.01),生态系统呼吸的温度敏感性Q10值为1.84;非生长季夜间生态系统呼吸与Ts、SWC的相关性均不显著(P0.05)。     

Na_2CO_3/H_2O_2“稳定”的CO_2的型体研究(Ⅰ)——“稳定性二氧化氯”溶液中氯氧化物的类型及性能分析

本文对以稳定剂H_2O_2和Na_2CO_3与ClO_2制备的所谓“稳定性二氧化氯” 溶液中ClO_2存在型体及碳酸盐存在型体进行了分析,同时对“稳定性二氧化氯”的热稳定性、酸活化影响因素以及杀菌效果等方面进行了研究,并与纯NaClO_2和ClO_2进行了对比.结果表明:“稳定性二氧化氯”溶液中ClO_2是以亚氯酸盐ClO_2~-型体存在,碳酸盐是以碳酸氢盐型体存在.又通过理论分析证明“稳定性二氧化氯”溶液制备过程中ClO_2与H_2O_2和Na_2CO_3发生了氧化还原和质子传递反应,生成了亚氯酸盐ClO_2~-和碳酸氢盐HCO_3~-,并有O_2放出.因此,认为“稳定性二氧比氯”溶液是ClO_2与H_2O_2和Na_2CO_3反应生成的ClO_2~-和HCO_3~-的混合溶液.     

凤眼莲深度净化污水厂尾水生态工程中温室气体的排放特征

构建凤眼莲(Eichhornia crassipes)三级串联净化塘生态工程,对村镇污水处理厂尾水进行深度处理,采用自主研发的原位收集气体装置联合气相色谱法,于2015年8—11月采集并监测生态工程中排放的温室气体(CO_2、CH_4和N_2O),分析其排放特征,并探讨主要水体环境因子与气体释放之间的相关性。结果显示,生态工程对尾水TN和TP具有良好的净化效果,去除率分别达68.07%和64.21%;出水TN和TP浓度接近GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准。运行期间,生态工程中CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量分别为0.058、0.076和1.539 mg·m~(-2)·h~(-1),实验期内CO_2、CH_4和N_2O累积释放总量分别为1.273、1.685和33.59 kg。CO_2和CH_4排放通量呈现明显的季节变化特征,夏季释放通量远高于秋季,N_2O排放通量未表现明显季节变化特征;沿生态工程水流方向上,CO_2、CH_4和N_2O排放通量均呈现先升高后降低的变化趋势。相关性分析结果表明,CO_2和CH_4排放通量与水温呈显著正相关(P0.05),CO_2排放通量分别与pH值和DO呈显著负相关(P0.05),CH_4排放通量分别与pH值和DO呈负相关(P0.05);N_2O排放通量分别与TN和NO_3~--N浓度呈正相关(P0.05)。     

CO2去除垃圾焚烧飞灰水洗液中Cu、Cr的工艺条件

以垃圾焚烧飞灰水洗液中的Cu和Cr为研究对象,采用通入CO_2沉淀处理的方法,通过改变CO_2的浓度、流速、通入时间、反应温度以及重金属离子初始浓度,对水洗液中的Cu和Cr的沉淀效果进行实验研究.结果表明,CO_2能够很好地沉淀水洗液中的Ca~(~(2+)),以及降低p H值; CO_2的浓度越高,Cu和Cr的沉淀效果越好; CO_2沉淀处理Cu和Cr的最佳工艺条件为:CO_2浓度10%、通入时间80 s、流速2 m L·min-1和反应温度40℃,在此工艺条件下,水洗液中Cu和Cr的沉淀率分别达到95%和50%左右.     

大亚湾浮游植物群落结构变化及其对水温上升的响应

大亚湾核电站1994年建成运行。文章研究大亚湾长时期的生态和环境变化,分析大亚湾浮游植物群落结构变化与环境变化,特别是水温上升的相关性。研究显示,网采浮游植物种类数目在1994年后减少了16种;1994—2004年间,网采浮游植物细胞相对密度以2.13×107m^-3·a^-1的速率下降,而在1985—2004年间核电站建站的下降速率为2.85×106m^-3·a^-1;与1982年和1994年相比,1998年的浮游植物群落优势种中细胞个体相对较大的种的比重下降,细胞个体相对较小的种的比重上升;从1985年到2003年,叶绿素a（Chl-a）质量浓度的上升速率为0.069mg·m^-3·a^-1,而1994年到2003年的上升速率加快,为0.076mg·m^3·a^-1。与此同时,大亚湾的水温在1994年后明显上升,海水盐度、溶解氧（DO）、化学耗氧量（COD）、和营养盐在1994年后变化幅度也增大。研究结果揭示,核电站热排放导致的水温上升是影响大亚湾浮游植物群落结构的主要因素。     

阴离子黏土处理增强型地热系统返排液的研究

增强型地热系统返排液中一般存在多种有害组分.利用不同类型阴离子黏土(焙烧后水铝钙石、焙烧后水氯铁镁石、焙烧后水滑石和CO_3~(2-)插层水滑石)开展了实验室配制或基于化学刺激实验所获返排液样品中氟、砷、硼、氯等有害阴离子组分的去除实验研究.结果表明,CO_3~(2-)插层水滑石可用于有效处理以氟化物和/或氯化物为主要有害组分的青海扎仓寺样品和法国Soultz-sous-Forêts样品;而对于以氟、砷、硼为主要有害组分的美国Fenton Hill样品,焙烧后水铝钙石、水氯铁镁石和水滑石的混合物(质量比为1∶1∶4)为处理效果最佳的阴离子黏土组合.     

喀斯特地区土壤CO_2扩散通量变化特征及其影响因素分析

土壤CO_2通量是全球碳循环的重要组成部分,研究土壤垂直剖面CO_2通量的分布是了解生态系统碳循环的重要途径。因此,对喀斯特地区土壤剖面CO_2扩散通量(F值)进行研究,有助于了解喀斯特地区碳循环过程。自2016年1月—2016年12月,对大风洞上覆土壤CO_2浓度、土壤温度等指标进行长期监测并采集土壤样品,利用环刀法对土壤孔隙度和自然含水率等指标进行测定。结合土壤CO_2浓度、土壤温度、土壤孔隙度和土壤含水率等指标,运用Fick定律对不同土层深度F值进行计算,并利用多元回归模型将各因子对F值的影响程度进行量化,从而探讨各个深度土壤CO_2扩散通量大小和各因子对F值的贡献率。结果表明:土壤CO_2浓度具有显著的季节变化特征,冬夏两季的差值范围可达0.245~0.817μmol·mol~(-1)。各土壤监测点的土壤孔隙度(包括总孔隙度和充气孔隙度)具有显著的浅层大于深层的垂直分布规律,浅层土壤总孔隙度和充气孔隙度可分别达61.85%和55.47%,而深层最高仅为49.07%和40.96%。土壤体积含水率和土壤容重在表层土壤的波动性较大,随着深度增加,波动性不断减弱。表层土壤的F值高于深层土壤,20 cm深度F均值可达0.39μmol·m~2·s~(-1),而80 cm深度F均值仅为0.23μmol·m~2·s~(-1)。对F值影响最大的因素包括运移距离、土壤充气孔隙度、土壤CO_2浓度,其贡献率均值分别可达32.49%,26.69%,18.74%;而土壤总孔隙度和土壤体积含水率,贡献率均值分别为6.76%和6.31%;土壤温度和土壤容重的贡献率较弱。