喀斯特洞穴滴水Ca、Mg离子特征与降雨、温度相关研究——以贵州安顺石将军洞为例

为了分析洞穴滴水Ca2+、Mg2+和降雨、气温内在联系、进一步帮助解译周围地区地表环境,我们从2011年6月至2012年5月对贵州石将军洞滴水Ca2+、Mg2+等地球化学特征和周围气候进行了为期一年的监测,发现7个滴水点Ca2+、Mg2+年际变化趋势具有明显一致性,分为波动区、高值区及低值区,滴水点Mg/Ca比值与月降雨量没有明显一致性变化,但波动区,高值区及低值区均值与月降雨量具有很好的相关性,能够反应外界降雨量变化。并且研究发现,在低值区由于温度和土壤CO2的影响,造成滴水Ca2+、Mg2+在1月份突变性降低,成为年际变化的波谷期。     

基于数据库的农业非点源污染最佳管理措施效率评估工具构建

针对流域非点源污染的关键源区,配置最佳管理措施（BMPs,Best Management Practices）是非点源污染控制的有效途径.然而,受限于研究成本和不同地区自然地理条件的差异性,通过实地监测对BMPs削减效率进行评估的研究案例还不多见.多数相关研究仅关注单一类型BMPs的效率评估,使得研究成果仅仅适用于某些特定区域.对BMPs的潜在效益进行评估,可通过收集不同区域内BMPs的削减效率信息来实现.本文采用基于文献的BMPs效率评估方法,通过整理国内154篇关于BMPs研究的文献信息,建立适用于农业流域非点源污染控制的BMPs数据库.在此基础上,采用VBA（Visual Basic for Applications）和SQL（Structured Query Language）程序语言构建BMPs削减效率评估工具箱.该工具箱适用于非点源污染控制措施削减效率的评估,能够根据不同研究区特征,给出目标BMPs的污染负荷削减量,从而为BMPs的优选提供定量依据.以密云水库上游蛇鱼川小流域为案例研究区,根据该流域的非点源污染特征,对拟采用的BMPs进行评估,结果表明：草型植物篱、25 m河岸缓冲带、河岸带畜禽活动护栏以及集中放牧等措施控制效率最高.     

生物滴滤塔净化含低浓度苯乙烯废气的研究

利用菌丝体热解炭作为填料,采用两座相同实验室规模的生物滴滤塔,分别填装热解炭-木屑混合填料和木屑单一填料,并联操作,进行微生物净化含苯乙烯废气的实验,研究并对比了两座生物滴滤塔的净化性能.结果表明,由于热解炭具有比表面积大、孔隙率高等特点,热解炭-木屑混合作为生物滴滤塔填料,比单一的木屑填料挂膜速度快,净化效果好,停运恢复能力强.适宜操作条件为:入口气体浓度50～ 450mg·m-3,停留时间21.6～43.2 s,气液比110.7 ～55.3,净化效率92％ ～ 100％,最大去除负荷可达153.1 g·m-3· h-1.整个实验过程中,系统的压降始终维持在0～255 Pa,动力消耗小.研究发现,循环液中氨氮(NH4+-N)浓度只需能够保证微生物正常的生命活动即可,不宜过量或不足.生物滴滤塔循环液的紫外吸光度(UV254)与苯乙烯去除率具有一定的相关性,可通过测定循环液UV254,了解生物滴滤塔的运行状况.     

模拟酸雨对亚热带三个树种凋落叶分解速率及分解酶活性的影响

利用凋落物袋法研究了模拟酸雨对中国亚热带地区3个典型树种杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、银杏(Ginkgo biloba)凋落叶分解速率及酶活性的影响.酸雨分别设置为重度酸雨(pH=2.5)、中度酸雨(pH=4.0)、对照处理(pH =5.6)3个梯度.试验结果表明:酸雨胁迫会抑制凋落叶的分解,且随着酸雨强度的增强,抑制作用更明显.杉木、香樟、银杏3个树种对照处理下周转期分别比中度酸雨短33％、43％、14％,比重度酸雨短44％、52％、17％.3种分解酶对酸雨胁迫的表现不同,脲酶和纤维素酶表现为一定的抑制作用,基本呈现为对照处理(pH=5.6)＞中度酸雨(pH=4.0)＞重度酸雨(pH=2.5),与凋落物的分解速率排列情况一致,蔗糖酶在酸雨胁迫下反而有激活的趋势,表现为重度酸雨(pH=2.5)＞中度酸雨(pH =4.0)＞对照处理(pH=5.6).不同树种对酸雨胁迫的影响有一定的差异性,针叶树种杉木受影响最大,阔叶树种香樟和银杏受影响较小,银杏的抗酸性较强,且针叶树种的分解速率比阔叶树种慢.脲酶和纤维素酶对凋落叶的分解贡献较大,而蔗糖酶的影响相对较小.酶活性与季节有较大的关系,夏季活性相对偏高,冬季活性相对偏低.     

密云水库流域非点源污染负荷估算及特征分析

采用改进的输出系数模型,以研究区实测数据为基础,结合基于水文水质资料和文献数据的方法确定输出系数取值,估算了密云水库上游潮河和白河流域平水年(2000年)和丰水年(2010年)的非点源污染负荷.结果表明:①通过对降雨和地形的表征,改进的模型降低了估算误差,总氮、总磷在平水年和丰水年的模拟误差均降低20％以上,可以更精确地模拟污染负荷的时空分布情况.②总氮、总磷负荷量在平水年和丰水年分别为7505.28 t、997.88 t和10022.1 t、1075.6 t,总氮负荷量随降雨径流量的增加而有显著增大,但总磷负荷增加不大,反映出总氮负荷量在不同水文年份中变化显著.③来自流域农业非点源污染的总氮、总磷负荷量占总负荷的85％以上.总磷主要来自于农村生活污染源,占70％以上,2000年与2010年比例变化不大;总氮污染,在2000年主要来自于农村生活,占当年污染负荷总量的31.44％,而2010年主要来自禽类养殖,占当年污染负荷总量的27.27％,反映出10年间经济发展导致主要污染源发生变化.④污染高风险区空间分布的总体特点是“东高西低,局部集中,分布不均,靠近水体”,密云县、赤城县以及丰宁县等人口密度较大、以农业种植和畜禽养殖为主要产业的地区为污染负荷总量较高的区县.     

铝炭微电解处理刚果红废水的效果及脱色机理研究

采用铝炭微电解法处理刚果红废水,通过批式实验和正交试验考察了主要因素对刚果红脱色及COD去除效果的影响,并采用紫外扫描、离子色谱及LC-MS分析了脱色产物.结果表明,在铝粉投加量为8～24 g·L-1范围内,刚果红脱色率及COD去除率均随铝粉投加量的增加而提高,合适的铝粉投加量为16 ～24 g·L-1;刚果红脱色率和COD去除率随着铝炭质量比的减小呈现先增加后降低的趋势,适宜的铝炭质量比为1∶3～1∶1;初始pH对处理效果影响最大,在pH为10～12.5时,刚果红脱色率及COD去除率随着pH升高而急剧增加;在溶解氧为1.25 ～7.59 mg·L-1的范围内,刚果红脱色率及COD去除率随着溶解氧的升高而降低.最佳条件(铝粉投加量24 g·L-1、铝炭质量比1:2、pH=12、反应时间90 min)下,刚果红脱色率及COD去除率分别为90.4％和78.6％刚果红脱色历程为:刚果红分子中的N=N双键在新生态[H]的攻击下断裂,生成3,4-二氨基萘-1-磺酸盐和4-氨基3-((4’-氨基-[1,1'-联苯]-4-基)偶氮基)萘-1磺酸盐;后者在[H]的进一步作用下,发生N=N双键的断裂,转化为3,4-二.氨基萘-1-磺酸盐和联苯胺,萘环开环和C-S键断键,分别生成4-氨基-3-((4’-氨基-[1,1’-联苯]-4-基)偶氮基)-1-磺酸盐和2-((4'-氨基-[1,1’-联苯]-4-基)偶氮基)-1-萘胺.研究表明,铝炭微电解法不能将刚果红完全矿化.     

CMAQ-DDM-3D在细微颗粒物(PM2.5)来源计算中的应用

应用M M5 (Fifth-Generation NCAR/Penn State Mesoscale Model)-Models-3/CMAQ(Community Multi-Scale Air Quality)空气质量模拟系统对京津冀地区进行了模拟,分别采用Brute Force方法和DDM-3D(Decoupled Direct Method in 3 Dimensions)技术对两个代表性城市石家庄、北京的PM2.5来源进行了分析计算.结果表明,两种方法的计算结果具有显著相关性,相关系数在0.950～0.989之间;其次,在某一地区浓度贡献较低的情况下,两种方法的计算结果非常接近,但随着浓度贡献的增加,Brute Force方法的计算结果逐渐高于DDM-3D方法,直线拟合的斜率在1.14 ～2.05之间.以石家庄为例,Brute Force和DDM-3D方法估算的河北南部地区排放的浓度贡献分别为54.7％和64.4％,相差10％左右.浓度贡献空间分布的对比表明,Brute Force方法计算出的浓度影响范围更大,出现某些离散的负值点,或某些负值点与很大的正值点相邻,反映了数值计算带来的计算误差;相比之下,DDM-3D方法的计算结果则更为合理.     

浙江蔬菜基地土壤重金属污染及潜在生态风险

在浙江省现代农业园区(示范区、精品园)中随机选择了36个"菜篮子"种植基地,以这些基地表层土壤(0～20 cm)为调查对象,分析了土壤中重金属Cd、Pb、Hg、Cu、As、Zn和Cr的含量。调查结果表明,除个别点位外,7种重金属含量算术平均值均低于《食用农产品产地环境质量评价标准》(HJ/T 332-2006)中土壤重金属评价指标限值,但均超过浙江省土壤背景值。平均单项积累指数除Cd外,其余重金属均小于1,但各别点位还是存在重金属积累指数超标现象,表明基地重金属含量受人类活动影响。潜在生态风险评价表明,36个基地土壤重金属潜在生态风险指数(RI)为26.4～123.3,均处于轻微生态危害水平,但个别基地的Cd、Hg生态因子均处于中等危害水平。     

淋洗条件下砂土和粉土水盐运移过程的监测研究

土壤水盐运移过程和运移机制研究是盐渍土研究的核心问题,淋洗条件下土壤水盐运移动态规律是研究盐渍土形成、冲洗、排水、改良的理论基础.通过室内一维垂直入渗试验,采用自主研发的电阻率监测装置研究了砂土和粉土在淋洗过程中的水盐运移的动态变化特征.结果表明,监测装置的实时数据能够监测到两种土壤淋洗过程中电阻率峰值的下移和逐渐消失的过程,在每次淋洗后,砂土经过30 min达到水盐平衡,而粉土需要70 min.砂土每次淋洗脱盐的深度基本保持一致,约为35 cm,经过3次淋洗后土柱脱盐;粉土每次淋洗脱盐深度约为10 cm,经过7次淋洗后土柱脱盐.该监测装置可以针对不同土壤水盐运移的速率而设置其时间和空间分辨率从而实现水盐运移的远程、原位、动态监测,为盐渍化的监测、评估和预警提供了一种有效的手段.     

地下污水管线泄漏原位自动监测模拟实验研究

地下污水管线的泄漏将会对土壤、地下水环境产生严重的影响.本研究建立一套基于高密度电阻率测量的地下污水管线泄漏原位自动监测装置,通过室内模拟实验,验证该装置在不同地下水水位条件下对地下污水管线泄漏进行实时监测的可行性.结果表明,当泄漏管线位于包气带中时,能够迅速监测到管线发生的小流量泄漏;当管线位于地下水水位附近,也能迅速监测到管线发生的小流量泄漏,而且通过管线以上土层电阻率的梯度变化,还可推测污染物泄漏的程度;当管线位于地下水位以下时,由于污染物在地下水中迅速的混合并扩散,只有当泄漏达到一定浓度,使电阻率产生能够观测到的变化,才能监测到泄漏发生.本研究所使用的装置能够对位于不同地下水位和埋深条件下的污水管线泄漏进行实时自动监测.