高效厌氧氨氧化颗粒污泥的动力学特性

通过运行厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket,UASB)反应器,培育获得了高效厌氧氨氧化颗粒污泥(high-rate ANAMMOX granules,HAG).以絮状厌氧氨氧化污泥(flocculent ANAMMOX sludge,FAS)作为对照,采用批次试验研究了HAG的动力学特性.结果表明,HAG的比厌氧氨氧化活性(specific ANAMMOX activity,SAA)为2.63kg.(kg.d)-1,是FAS的2.5倍;对基质氨和亚硝酸盐的半速率常数(KS)分别为17 mg.L-1和19 mg.L-1,低于FAS的对应值;对氨、游离氨和亚硝酸盐的抑制常数(KI)分别为11 679、505和735 mg.L-1,远远高于FAS的对应值.HAG具有优良的动力学性质,可使其在不利环境中竞争基质,这对新型的厌氧氨氧化菌种流加工艺具有积极意义.     

湖南地区不同集约化栽培模式下双季稻稻田CH4和N2O的排放规律

采用静态暗箱-气相色谱法研究了湖南双季稻稻田不施氮(NN)、当地常规(FP)、高产高效(YE)、再高产(HY)、再高效(HE)5种不同栽培模式下温室气体(CH4、N2O)的排放规律.结果表明:水稻生长季CH4累积排放量变化为(206.5±37.5) kg· hm-2(FP,早稻)～(490.5±65.7) kg·hm-2(HE,晚稻),N2O-N累积排放量变化为(0.08±0.05) kg·hm-2(NN,早稻)～(0.326±0.15) kg·hm-2(HY,晚稻).不同栽培模式对CH4和N2O的排放都有显著影响(p＜0.05).HE模式CH4排放显著高于其他模式62％～ 87％(p＜0.05),尤其是晚稻季节;除NN模式外,其他4种模式间N2O排放差异不显著.冬季休闲期也是CH4和N2O排放的重要时期,分别占全年排放量的9.7％～19.7％和42％～ 62％.CH4主导了稻田不同栽培模式下的综合温室效应,在各模式中均占95％以上.施氮肥提高了作物产量,降低了温室气体强度(GHGI).在5种模式中,YE和HY模式温室气体强度较小,HY模式下仅为(0.97±0.16) kg·kg-1(以每kg产量排放的CO2当量计).因此,与FP模式相比,YE和HY模式既能提高产量和氮肥利用率,也能减缓温室效应;但HE模式排放的温室气体较高,在实际应用前尚需进一步研究.     

山区高速公路隧道洞口边坡稳定性的数值模拟

山区高速公路在建设过程中,隧道洞口的开挖往往易造成古滑坡的复活或部分复活,并形成新的滑坡灾害。为了保证隧道进洞口施工的顺利进行,隧道洞口边坡的稳定性动态分析尤为重要。本文结合栗石沟隧道进洞口边坡工程实例,利用FLAC3D软件分别对该边坡在自然状况、坡脚开挖+坡面削坡2m以及坡脚开挖+坡面削坡2m+隧道开挖13m三种工况下的稳定性状况进行了数值模拟分析,并通过分析三种工况下的边坡稳定性系数、边坡剪应变增量变化及塑性区破坏情况,探讨了其剪应变的变化特点和塑性区破坏的规律,以验证边坡削坡卸载方案在隧道施工中的安全性和可靠性。     

基于MIKE11模型提高污染河流水质改善效果的方法

为寻求提高污染河流水质改善效果的方法,本研究选择中国多坝闸重污染河流颍河为研究对象,针对引江济淮工程颍河段的水质改善要求,以颍河主要的污染物高锰酸盐指数、氨氮为指标,提出了应用MIKE11建立试验河流一维河网水动力和水质模型,采用数值模拟的方法,试验研究河流水质改善的最优技术方法,模拟试验主要进行了补水流量、补水水质、补水位置和补水方式等措施对改善颍河水质效果的影响.模拟结果表明:用MIKE11模型中水动力模块(HD)和对流扩散模块(AD)并结合降雨径流模块(NAM)来进行污染河流水质改善是可行的,即补水流量为河流本底流量的10%,分别对补水点1采用Ⅲ类水,补水点2和补水点3采用Ⅳ类水进行补给,补给效果最佳,高锰酸盐指数和氨氮的去除率分别为72.3%和55.7%,使研究区颍河85%以上的河段达到Ⅳ类水水质标准,为河流污染控制提供了一种新方法.     

上海市郊工业区附近蔬菜中重金属分布及其健康风险

分析比较上海市郊工业区附近露天蔬菜样品清洗前后Cd、Zn、Pb、Cu、Hg和As含量,并利用目标危害商数对蔬菜可食部分进行健康风险评价.结果表明,清洗蔬菜样品中Cd、Zn、Pb、Cu、Hg和As的平均含量(以鲜重计)分别为0.023、4.444、0.112、0.826、0.004、0.094 mg·kg~(-1).苋菜对于重金属Cd、Zn、Pb和Cu的富集能力最大,而杭白菜对重金属Hg和As的富集能力最强.不同重金属在空间分布特征上没有表现出显著性差异.食用蔬菜前进行清洗可一定程度上降低摄食蔬菜导致的重金属危害风险.健康风险评价结果表明,As元素对TTHQ的贡献率均达到了55%以上,其余元素THQ均小于1,长期食用可能造成As健康风险.食用相同的蔬菜,儿童的健康风险高于成人.     

西南高镉地质背景区农田土壤与农作物的重金属富集特征

为探明高地质背景区农田土壤与农作物系统中重金属富集与转运特征,通过对采自重庆黑色岩系高镉地质背景区的土壤和农作物样品进行分析,并与其他典型黑色页岩区域进行对比研究.发现研究区部分农田土壤pH极低; Cd、Cr、Ni和Zn显著富集.土壤样品Cd的超标率为100%,其次为Cr和Ni,91. 3%的土壤样品Cd污染级别为严重污染及以上.土壤Zn、Cu、Cr和Ni的残渣态占比为80%以上,Cd和Pb较低;弱酸提取态Cd占比27. 0%±6. 4%,Zn和Ni次之.黑色岩系母质风化导致研究区土壤重金属富集,Cd是区域内的特征污染元素,其生物有效性较高,并易于在农作物中富集. Cd的转运系数高于其他元素,农作物中Cd的富集和污染程度最高,特别是叶类蔬菜,平均Cd含量(干重)高达11. 5 mg·kg~(-1),不适于种植和食用;部分农作物Cr超标,存在一定风险.因此,有必要对研究区农田土壤进行污染等级划分,实行科学管控,并进行农作物种植结构调整,以保障当地人群健康.     

岷江上游小流域多尺度NDVI与地形的关系研究

基于2015年OLI遥感影像和DEM数据,运用二维小波变换研究了岷江上游干旱河谷渭门小流域NDVI与地形因子的多尺度耦合关系。结果表明：（1）渭门小流域NDVI的空间分布特征为东南低西北高、河谷低山地高。多尺度下低频部分NDVI与地形因子的空间相似性和相关性大小均为坡向 > 高程 > 坡度。高程、坡度与NDVI低频系数的最强相关性出现在较大尺度,而坡向与NDVI低频系数的最强相关性出现在较小尺度。（2）NDVI的空间波动性随着分解尺度的增大而增强,但波动性的强弱与地形因子并未表现出明显的空间相似性。高频部分NDVI与各地形因子的相关性随小波分解尺度的变化规律不明显。（3）NDVI的空间分布特征是由高程、坡度和坡向共同决定,但是各因子对NDVI的控制作用大小随尺度发生改变。小波变换可以揭示出NDVI和地形因子的多尺度特征,对干旱河谷植被景观的合理布局,提高生物多样性,生态环境保护和农业产业规划具有重要意义。     

基于加速寿命试验理论的履带式起重机用控制器验收方法

目的提高履带式起重机用控制器可靠性验收试验的效率和效果。方法以履带式起重机用控制器为研究对象,在分析控制器实际使用环境条件和FMEA的基础上,利用加速寿命试验理论对控制器的可靠性验收试验方案进行设计,对温度和湿度进行加速,振动和电压保持典型值,利用高温高湿加速系数模型,得到改进后的验收试验定时截尾方案。结果给出了三综合(通电)条件下的高风险定时截尾方案,包括高温高湿加速条件下控制器可靠性验收试验的应力剖面、加速系数、试验方案参数以及基于试验结果的MTBF估计方法等。高温高湿加速系数为142.14,生产方风险α和使用方风险β均为30%,鉴别比d=2,最低可接受值为30 000 h,高温高湿加速条件下累积试验时间为780.92 h,判决接收故障数为2。结论该方法能够在较短的时间内获得控制器可靠性特征量的估计值,并作出接收或拒收的验收决策。加速后验收试验时间从111 000 h缩短到780.92 h,能够满足控制器实际验收需要。     

干化-干湿转化对鄱阳湖湿地土壤氮矿化的影响

本研究采集鄱阳湖湿地3种典型植被(虉草、苔草、芦苇)土壤,在室内分别设置30%WHC(最大持水量)、50%WHC和80%WHC 3种水分条件培养1个月,分别模拟重度干旱、轻度干旱和适宜水分环境,然后添加水分到200%WHC模拟干湿转化过程;基于~(15)N同位素稀释法计算干化-干湿转化过程中湿地土壤的总氨化速率和总硝化速率.土壤干化过程中,芦苇带土壤总氨化速率最高,虉草带土壤总硝化速率最高;土壤总氨化速率和总硝化速率都随干旱程度增强而降低,轻度干旱条件下总硝化速率的降低比总氨化速率更明显;除水分条件外,总氨化速率主要受土壤碳含量影响,总硝化速率主要受pH值影响.土壤湿化过程中,苔草带和芦苇带土壤氮总氨化速率在1 d内变化较小,1～5 d不断下降;虉草带重度干旱土壤氮总氨化速率在湿化后呈上升趋势,轻度干旱土壤只在湿化后1 d内明显增大;3种植被土壤总硝化速率都在1 d内明显下降,此后维持较低水平.干化过程中,氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)丰度对土壤总硝化速率的影响相近,湿化过程中AOB丰度的影响相对增大.     

中国人为热变化及其对地表能量平衡的影响

利用人口统计、分布数据及能源消费统计资料,对中国1980~2015年人为热通量（Q_a）的时空变化进行了研究,并将其与地表净太阳辐射（R_n）进行了对比分析,以探讨人为热对不同尺度地表能量平衡的影响.结果表明,在研究时段内,全国平均Q_a呈显著升高趋势（0.11W/m²/10a,P<0.001）,从1980年的0.07W/m²上升到2015年的0.45W/m²,已经约相当于全球工业革命以来CO₂排放引起辐射强迫（1.68W/m²）的27%;其中Q_a高值区（≥ 1.00W/m²）已由1990年的点状分布变为2015年的面状分布,占到全国面积的10%;全国平均R_n的趋势率（0.18W/m²/10a）略大于Q_a,但未通过显著性检验（P=0.381）.对于参与计算的31个省会城市,2015年市区Q_a平均值在1~32W/m²之间,平均达17W/m²,相当于R_n平均值（147W/m²）的12%;在栅格尺度上（0.5min×0.5min）,除拉萨外,其余城市的Q_a像元最大值均超过了120W/m²,已经导致局地的热平衡发生了本质变化.研究认为,人为热释放因素不但需要在城市气候模拟研究中给予更多考虑,而且在全球和区域气候模拟与评价中以及制定气候变化应对策略时也有必要给予充分考虑,以促进全面认识并减缓气温升高.