基于系统动力学的以GDP-PM_(2.5)达标为约束的大气环境承载力模型研究——以武汉市为例

当前在环境规划编制中,存在对环境容量和环境承载力弱化分析的倾向,导致环境规划科学性和逻辑性不足。面对以PM_(2.5)为特征的复合型空气污染,传统的大气容量计算方法具有局限性。以武汉市为例,基于系统动力学建立了武汉市"经济-能源-大气环境"的系统动力学多目标规划模型,不去模拟复杂的大气传输扩散的物理化学过程,而是基于统计数据和社会、经济发展目标,建立了系统中不同变量的动态数量关系,预测了武汉市2016—2030年在3种情景下GDP、PM_(2.5)年均浓度和6种大气污染物排放量的变化趋势,并计算出以GDP-PM_(2.5)达标为约束的大气环境容量和大气环境承载力的阈值,可为制定城市大气中PM_(2.5)污染的控制措施提供科学依据,实现了对环境容量与环境-经济发展趋势的同步测算。     

成都市大气颗粒物粒径分布及水溶性离子组成的季节变化特征

利用Anderson冲击式分级采样器,于2012年2月~2013年1月在成都市城东成都理工大学校园内按月采集了不同粒径的大气颗粒物样品,分析了颗粒物样品的质量浓度以及9种水溶性离子含量.结果表明,采样期间成都市PM_(2.1)和PM_(11)的年平均浓度分别为(125.9±56.14)μg·m~(-3)和(224.5±83.64)μg·m~(-3),颗粒物浓度冬季最高,春季次之,秋季浓度最低;成都市水溶性离子浓度平均水平为37.15μg·m~(-3),其中检测的9种离子浓度从大到小顺序依次为SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Ca~(2+)Cl~-Mg~(2+)K~+Na~+F~-,SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+占总水溶性离子的78%,是主要的离子组分.SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+呈单峰分布,其主要分布于细粒子中;Ca~(2+)和F~-也呈单峰分布,但是主要分布在粗粒子中;Cl~-和K~+粒径分布相似,Mg~(2+)和Na~+分布相似,均呈双峰分布.成都市冬、春季节粗、细颗粒物中的水溶性离子浓度均明显高于夏、秋季节.结合离子相关性分析,细颗粒物中的SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+可能主要以(NH_4)_2SO_4或NH_4HSO_4、NH_4NO_3的形式存在,而粗颗粒物中的主要离子组分SO_4~(2-)、NO_3~-和Ca~(2+)则可能以Ca(NO_3)2、CaSO_4等形式存在.主成分分析结果表明,颗粒物中水溶性离子主要来自二次过程、土壤扬尘、生物质燃烧和农业源.     

我国沿海地区城镇污水处理厂污泥重金属污染状况及其处置分析

采用ICP-MS分析法测定了我国3个典型沿海城市广州、上海和大连共13个污水处理厂污泥的7种重金属含量,并与2006年和2001年的数据进行了对比,以了解我国沿海城市污水处理厂重金属污染状况、变化趋势和处置方案.结果表明,我国沿海城市污泥中重金属污染分布存在较大差异,7种重金属平均含量大小顺序为Cr>Zn>Cu>Pb>As>Hg>Cd,Cr、Cu和As的含量超出了《城镇污水处理厂污染物排放标准》,污染严重.相对于以前,我国沿海城市污泥中Zn的含量明显减少,Pb、Hg和Cd的含量与没有明显变化,但Cr、Cu、As均明显增加.各区域各类型污水处理厂城市污泥重金属含量分析表明,来源于工业废水的城市污泥中Zn、Cu和Hg的平均含量较生活污水为主的污泥高;广州污水处理厂城市污泥中Cr、Pb、As、Hg和Cd的含量均高于上海和大连.沿海城市污水处理厂中超出《城镇污水处理厂污染物排放标准》中污泥农用标准限值的占总调查污水处理厂的23%,我国沿海城市污泥大部分仍可采用污泥农用的有益处置方式进行处置.同时,本次调查数据也为我国沿海城市开展污水污泥海洋倾倒相关技术标准的制定提供了基础数据.     

水汽浓度变化对温室效应影响的定量分析

为了考察大气水汽浓度变化对温室效应的影响,以全球大气温度探空数据集RATPAC-A为基础,对流层采用固定相对湿度的假设,并根据平流层水汽的历史变化趋势,进行了定量研究。结果表明,对流层绝对湿度的增加,会造成其各处向上出射长波通量的减少,并在层顶处达到最大,且对流层顶水汽含量的变化,对于向上长波通量的影响最为显著;如果地表温度升高1 K,大气水汽浓度增加所导致的对流层顶向上长波通量的减小值为2.22 W/m2,对流层水汽含量变化与地表温升之间存在着强烈的正反馈关系,有能力使二氧化碳所造成的温室效应进一步增强50%;平流层水蒸汽体积浓度每上升1×10-6,将会使对流层顶的向下长波通量增加0.31 W/m2。     

安徽滁州地区土壤有机碳储量分布特征研究

利用多目标区域土壤地球化学调查取得的土壤地球化学数据及安徽省第二次土壤普查数据对滁州地区土壤有机碳储量分布特征、有机碳密度及有机碳储量时空变化规律等问题进行了研究。结果表明滁州地区近30年间土壤有机碳储量减少了8.39Mt。区内大部分地区土壤碳储量表现出"碳源"效应,仅局部地区呈现出"碳汇"效应。滁州地区0～0.2m表层土层有机碳储量为53.74Mt,有机碳密度平均为3.42kg/m2,略低于全国平均水平。滁州地区0～1.8m表层土层中,72%的土壤有机碳储量赋存于0～1.0m土壤中。通过对滁州地区不同统计单元的中层土壤有机碳储量及密度的分析,系统查明了土壤有机碳的分布特征,为土壤碳循环研究提供了参考依据。     

论泥炭纤维素碳同位素组成作为东亚季风强度变化代用指标的可行性:吉林3个临近发育的泥炭地泥炭剖面的横向比对

降雨量通常与东亚季风强度成正比,而植物纤维素碳同位素组成又与降雨量成反比,因此泥炭纤维素碳同位素比值通常作为东亚季风强度变化的代用指标。由于季风影响的广泛性和区域性,临近发育的泥炭地植物纤维素碳同位素序列应该高度相关。为了验证这种假设,我们系统比较了吉林3处泥炭地3个泥炭剖面苔草纤维素2000年来的碳同位素序列。14 C时标控制的3个序列不呈现有意义的相关关系。不同时段,如过去500年、1000年、1500年和2000年来序列的长期趋势也不相关,序列中包含的周期完全不同。这些事实说明3处剖面苔草纤维素碳同位素比值记录的是当地性的而不是区域性的气候或环境信号,将泥炭纤维素碳同位素比值作为东亚季风强度变化的代用指标的合理性值得怀疑。     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。      

水溶性有机物电子转移能力与荧光峰强度的关系研究

以不同来源的水溶性有机物（DOM）为供试材料,采用电化学方法和荧光光谱法研究了DOM电子转移能力及其与荧光峰强度的关系.采用库仑安培法测定DOM电子转移能力,其中测得的电子接受能力为635.6～1 049.3μmol.（g.C）-1,电子供给能力为27.3～42.3μmol.（g.C）-1.利用循环伏安法研究DOM电化学活性,发现其氧化还原电位在-731～-996 mV（vs.Ag/AgCl）之间.经过电位跃阶法三次氧化还原循环后电子转移能力仍可维持在232.1～897.2μmol.（g.C）-1之间,电子循环率为36.7%～78.2%,说明DOM具有重复利用、反复转移电子的特性.采用荧光激发发射光谱法（EEMS）测定DOM的类富里酸荧光峰强度并比较其与DOM电子转移能力的关系,发现DOM的类富里酸荧光峰强度与DOM的电子循环率具有显著相关（r2=0.92）.实验结果为理解DOM在元素循环、污染物降解以及生物地球化学循环中的作用提供科学依据.     

多粘类芽孢杆菌GA1所产絮凝剂的絮凝性能研究及机理探讨

采用正交絮凝、粒度检测及电镜扫描考察了多粘类芽孢杆菌GA1所产絮凝剂（MBFGA1）对高岭土溶液、土壤悬浊液、洗煤废水及垃圾渗滤液4种废水的絮凝性能,并利用蒽酮试验和红外光谱对絮凝剂成分进行了初步鉴定.在正交絮凝实验获得的最佳絮凝条件下,絮凝剂对高岭土溶液、土壤悬浊液、洗煤废水和垃圾渗滤液的絮凝率分别高达99.53%、99.50%、98.2%和75.60%,絮体沉降速度分别为0.03 m/s、0.025 m/s、0.025 m/s和0.005 m/s;土壤悬浊液中颗粒絮凝后平均粒径增大且大于10　μm,其余３种废水中颗粒平均粒径减小且小于10　μm;电镜扫描结果显示,絮凝前后废水颗粒的形态均从棱角分明转变为包埋的无棱角;EDTA、HCl以及尿素检验发现4种颗粒与絮凝剂分子间靠离子键结合;蒽酮反应及红外光谱结果显示该絮凝剂为含有较多羟基及羧基等官能团的多糖大分子.实验结果表明絮凝剂对高颗粒物浓度废水有很好的处理效果,其絮凝机理主要是吸附架桥作用.     

SRT影响MBR有机污染物去除速率研究

通过考察污泥停留时间(SRT)对膜生物反应器(MBR)和粉末活性炭膜生物反应器(PAc-MBR)降解有机物速率的影响,探讨了污泥活性与胞外聚合物(EPS)的关系.结果表明:MBR和.PAC-MBR中COD降解速率随SRT延长均呈先上升后下降的趋势,分别在39～48d和48d时达到最快,对应速率常数为2.586和3.856,PAC-MBR中COD降解速率普遍高于MBR,说明投加PAC使污泥活性提高,SRT对污泥活性影响较大;MBR和PAC-MBR中胞外聚合物质量浓度与COD降解速率常数K1变化趋势一致,且胞外聚合物质量浓度与K1呈良好正相关关系,说明系统的胞外聚合物质量浓度可以作为衡量污泥活性的指标.