成都平原区水稻土有机碳剖面分布特征及影响因素

了解环境因素对土壤有机碳剖面分布的影响,是准确拟合土壤有机碳在垂直方向上的连续变化、开展其三维空间分布模拟和估算区域土壤有机碳储量的基础.基于171个土壤剖面采样数据,利用指数递减函数拟合土壤有机碳剖面分布,分析成都平原区水稻土有机碳剖面分布的空间变异特征,并探讨成土母质、土壤类型(亚类和土属)、海拔、与河流距离和土地利用方式对其空间变异的影响作用,进而揭示环境因素对土壤有机碳剖面分布的影响.结果表明,0~20、20~40、40~60和60~100 cm土壤有机碳均值分别为19.42、9.59、5.99和5.20 g·kg-1,表现出显著的剖面递减趋势.土壤有机碳含量主要集中在40 cm以上,占整个土壤剖面的质量分数为72.17%,是研究成都平原区水稻土碳源/汇的关键部分.拟合土壤有机碳剖面分布的指数递减函数的2类参数呈现出一致的空间分布格局,具有空间相关性;参数C和k的块金系数分别为55.400%和47.671%,表明成都平原区水稻土壤有机碳剖面分布受结构性因素和随机性因素共同影响.回归分析揭示,成土母质和土属是影响研究区土壤有机碳剖面分布的主控因素,但海拔、与河流距离和土地利用的作用不容忽视.在拟合成都平原区水稻土有机碳剖面分布、构建其三维空间预测模型和估算土壤有机碳储量时,应重点考虑成土母质和土属的作用.     

施硼对水稻幼苗吸收和分泌砷的影响

通过3组水培试验研究了营养液不同供硼(B)浓度和叶面施B对水稻(Oryza sativa L.)幼苗吸收、转运和分泌砷(As)的影响.在10μmol·L-1三价砷[As(Ⅲ)]或五价砷[As(Ⅴ)]处理下,营养液B浓度没有显著影响水稻体内As(Ⅲ)、As(Ⅴ)和总As的含量、转移系数和根吸收效率.叶面施B使得水稻幼苗地上部的B含量显著增加15.8倍,使得As(Ⅴ)处理条件下的根部As含量和As根吸收效率分别显著降低20.9%和18.0%,As(Ⅲ)处理条件下的根部As含量和As根吸收效率分别降低12.6%和13.8%(P0.05),而地上部As含量降低不显著(P0.05).在As(Ⅴ)处理下,叶面施B使根部B含量显著降低达47.1%,而As(Ⅲ)处理下根部B含量无显著变化.As(Ⅴ)处理下的水稻根部B含量平均比As(Ⅲ)处理高85.3%(P0.05).叶面施B后,As(Ⅴ)处理下水稻根部中总As含量和As(Ⅴ)含量均与根部B含量呈显著正相关(P0.05).As(Ⅲ)预处理后水稻幼苗根系外泌的As总量比As(Ⅴ)预处理高105.2%.叶面施B使As(Ⅲ)预处理水稻的As外泌量增加14.0%~16.9%(P0.05),对As(Ⅴ)预处理的水稻As外泌无影响.水稻根部有45.9%~70.7%的As可以在1周内被外排到生长介质中.结果表明,营养液供B浓度为As浓度的4倍时仍不能减少水稻幼苗对As的吸收累积,而叶面施B有助于减少水稻对As的吸收.B通道不是As(Ⅲ)进入水稻根系的主要途径;As(Ⅴ)在水稻中的迁移分配机制可能与B的迁移运输有关.     

改性膨润土对杭州西湖沉积物各形态磷的吸附性能

通过盐酸、碳酸钠、高温焙烧及复合改性等多种改性方法对膨润土进行改性,并借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪及X射线衍射仪等仪器对其进行表征,探讨最佳的改性方法.结果表明,10%碳酸钠+450℃高温焙烧复合改性膨润土(Modified bentonite,MB)为最佳改性用土.对比改性前后膨润土颗粒对沉积物各形态磷吸附性能,发现MB颗粒对沉积物磷吸附性能优于膨润土原土(raw bentonite,RB)颗粒.在最佳动态吸附条件下,RB对沉积物TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的吸附率分别为32.5%、25.4%、52.6%、34.6%和12.4%;MB对沉积物TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的吸附率分别为35.5%、29.1%、54.5%、44.6%和10.7%.静态吸附实验结果表明:RB颗粒和MB颗粒在静态吸附时间为28 d时,对沉积物TP的吸附量分别为828.2 mg·kg~(-1)和977.2 mg·kg~(-1),相应的吸附率分别为58.2%和68.6%.MB对沉积物磷的吸附性能较好,可进一步用于富营养化湖泊沉积物磷控制.     

利用PARAFAC及SOM研究不同来源及粒径胶体的三维荧光光谱特征

利用三维荧光光谱法(3D-EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)和自组织神经网络分析(SOM),解析了不同来源水体中不同粒径胶体的荧光特性,同时与挑峰法进行比较,以期寻找一种更好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.基于PARAFAC模型,研究区水体中不同粒径胶体共解析出2个类腐殖质荧光峰(C1和C3)及3个类蛋白荧光峰(C2、C4和C5).其中,300 k Da~1μm分级胶体荧光强度最高,C1、C2、C3组分的荧光强度随粒径增大而增强,C4、C5组分的荧光强度随粒径增大而减弱.不同来源胶体(生活污水:进水和出水;农业污水:大盈和天恩桥;天然水体:吴淞口)的荧光强度变化大致规律为:吴淞口进水大盈天恩桥出水.SOM分析结果与PARAFAC一致,且可视化程度更高,但EEM-SOM模型存在输入变量多、兼具挑峰法缺点的问题.而PARAFAC-SOM模型不仅兼具了前两者的优点,还具有输入变量少、运行时间短、可靠性高等优点.同时,该模型还成功应用于胶体其他理化参数的分析(Parameters-SOM模型),使得前期工作结果系统性更强、更直观.因此,PARAFAC-SOM模型是相对较好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.     

基于模糊隶属度的多核SVR遥感水深融合探测

遥感是海岸带浅海和岛礁周边水深探测的重要手段,支持向量回归(SVR)是广泛应用于数据回归的机器学习模型。本文将SVR引入多光谱遥感水深探测,针对单核SVR模型在浅水区水深反演中误差较大的问题,以单核SVR模型反演不同水深段的模糊隶属度作为决策融合因子,提出了基于模糊隶属度的多核SVR遥感水深融合探测方法,并以我国西沙群岛中的北岛为实验区,与单核SVR模型和传统的对数线性水深遥感模型开展对比实验。实验结果表明:1)基于模糊隶属度的多核SVR融合模型在25 m以浅的水域,平均绝对误差0.99 m,平均相对误差8.2%;2)融合模型的平均相对误差分别比以RBF、Sigmoid、多项式、线性为核函数的四种单核SVR模型提高了1.7%、4%、4.4%、4.8%,比对数线性模型提高了5.5%;3)对于不同水深段,多核SVR融合模型在0~15 m的3个水深段内平均相对误差比四种单核SVR模型提高了0.7%至54.9%不等,在0~25 m的5个水深段内比对数线性模型提高了1.1%至20.4%不等。     

基于高斯模型的新场气田输气管道泄漏模拟研究

基于高斯烟团模型建立了适合新场气田的输气管道泄漏模型,考虑了管道压力、泄漏衰减、环境因素的影响,模拟分析了管道压力、泄漏时间与大气稳定度对泄漏天然气燃爆区域的影响,并计算获得了新场气田某干线天然气泄漏下风向燃爆极限距离图版,对指导管道安全政策、方案制定具有重要意义。     

Uranium speciation in coal bottom ash investigated via X-ray absorption fine structure and X-ray photoelectron spectra

Similar to chromium contamination, the environmental contamination caused by uranium in radioactive coal bottom ash (CBA) is primarily dependent on the chemical speciation of uranium. However, the relationship between uranium speciation and environmental contamination has not been adequately studied. To determine the relationship between uranium speciation and environmental contamination, X-ray absorption fine structure (XAFS) and X-ray photoelectron spectra (XPS) analyses were performed to determine the uranium speciation in CBA exposed to different chemical environments and simulated natural environments. The leachability of the different forms of uranium in the CBA was studied via a simulated acid rain leaching experiment, and the results showed that 57.0% of the total uranium was leached out as U(VI). The results of a linear combination fit (LCF) of the X-ray absorption near edge structure (XANES) spectrum revealed that in the raw CBA, the uranium mainly occurred as U3O8 (71.8%). However, in the iron-rich particles, the uranium mainly occurred as UO2 (91.9%) after magnetic separation. Magnetite is a ubiquitous ferrous-bearing oxide, and it was effective for the sorption of U(IV). The result of FeSO4 leaching experiment indicated that 96.57% of total uranium was reduced from U(VI) to U(IV) when infiltrated with the FeSO4 solution for 6 months. This result clearly demonstrated the changes in chemical valence of uranium in the coal ash and provided a conceptual principle for preventing uranium migration from ash to the surrounding soil and plants.     

“异养-硫自养”组合工艺去除高浓度高氯酸盐特性

通过运行双室的异养-硫自养联合反应器(下部为异养区、上部为自养区),去除高浓度高氯酸盐(ClO_4~-)废水.考察不同进水碳氯比(C/Cl)和ClO_4~-浓度条件下,ClO_4~-的降解特性及出水硫酸盐(SO_4~(2-))浓度.结果表明,通过调节进水C/Cl比由2~1,反应器在36 d快速成功启动;进水ClO_4~-浓度由250 mg·L~(-1)提升至400 mg·L~(-1)时,微生物对高浓度ClO_4~-表现出良好的耐受性,ClO_4~-的去除率始终稳定在95%以上;通过调整C/Cl比至1.2,可减少自养区ClO_4~-负荷,使出水SO_4~(2-)浓度降至250 mg·L~(-1)以下.此外,本研究证实了细菌分泌的溶解性有机物中色氨酸和酪氨酸是造成自养区出水TOC升高的原因.由于采用异养-硫自养联合工艺,控制碳源的投加,从而减少了异养区污泥的产量;同时,异养区产生碱度可以平衡自养区产生的酸度,减少了自养过程中碱度的投加;异养区产生碳酸盐也可以作为自养区的碳源,实现了异养区和自养区功能上的"互补".     

边境贫困县建设用地变化特征与驱动因素——以广西龙州为例

边境贫困县的土地利用、城镇发展与脱贫攻坚事关边境稳定和可持续发展大局。论文选取广西壮族自治区的龙州县为案例研究区域,以2011年和2016年高分影像作为主要数据源,结合社会经济数据,探讨该县近年建设用地时空变化特征及驱动因素。研究结果表明：1）龙州县主要建设用地的增幅达10.08%,其中城镇用地、农村宅基地、独立工矿用地、交通设施用地和旅游设施用地的增量分别占建设用地增量的37.74%、25.48%、20.96%、15.49%和0.33%;2）县城涉及的龙州镇、上龙乡建设用地增加较快,边境口岸城镇的建设用地增速也较快;3）从建设用地扩展模式来看,县城龙州镇为填充式扩张,其他乡镇为边缘式扩张;4）城镇发展提速、农民新房建设、工业园区建设、交通设施建设是建设用地扩张的直接驱动因素,近年来精准扶贫战略的深化落实、边境贸易活动的不断增多,是重要的政策驱动力。研究建议：深化落实贫困县建设用地倾斜政策,针对贫困县的建设用地,在省市层面要明确总量、增加流量,在县域层面要用好增量、优化布局、提高效率,切实助力脱贫攻坚和乡村振兴。     

Simultaneous Fe(III) reduction and ammonia oxidation process in Anammox sludge

In recent years, there have been a number of reports on the phenomenon in which ferric iron (Fe(III)) is reduced to ferrous iron [Fe(II)] in anaerobic environments, accompanied by simultaneous oxidation of ammonia to NO₂^-, NO₃^-, or N₂. However, studies on the relevant reaction characteristics and mechanisms are rare. Recently, in research on the effect of Fe(III) on the activity of Anammox sludge, excess ammonia oxidization has also been found. Hence, in the present study, Fe(III) was used to serve as the electron acceptor instead of NO₂^-, and the feasibility and characteristics of Anammox coupled to Fe(III) reduction (termed Feammox) were investigated. After 160days of cultivation, the conversion rate of ammonia in the reactor was above 80%, accompanied by the production of a large amount of NO₃^- and a small amount of NO₂^-. The total nitrogen removal rate was up to 71.8%. Furthermore, quantities of Fe(II) were detected in the sludge fluorescence in situ hybridization (FISH) and denaturated gradient gel electrophoresis (DGGE) analyses further revealed that in the sludge, some Anammox bacteria were retained, and some microbes were enriched during the acclimatization process. We thus deduced that in Anammox sludge, Fe(III) reduction takes place together with ammonia oxidation to NO₂^- and NO₃^- along with the Anammox process.