泥石流源地土壤团聚体抗蚀特征研究--以蒋家沟为例

土壤团聚体的抗蚀性特征对土壤侵蚀的影响已经受到国内外学者的广泛关注,但还未见有泥石流源地土壤团聚体与抗蚀性研究的报道。本文通过对蒋家沟泥石流源地典型剖面土壤团聚体抗蚀性研究,发现由于受山地垂直性气候的影响,该区土壤团聚体抗蚀性与海拔呈协同性变化规律,随着海拔的增加,年降雨量增加,植被覆盖增加,土壤持水量、有机质等胶结物质相对增加,土壤结构相对较好,稳定性好,土壤抗蚀能力增强,水土流失相对变弱。     

超声对净水沉淀污泥絮体特性及对污泥回流效能的影响

为解决污泥回流强化混凝技术存在的有毒有害物质积累的问题,取净水沉淀污泥经超声预处理后进行回流试验,考察超声作用后净水沉淀污泥絮体特性的变化及其对回流效能的影响.结果表明:超声作用后污泥溶液的温度升高,絮体粒径减小,长时间作用后粒径可降至几个mm,且粒径与声能密度呈现相关性;1,5W/mL的超声处理后,絮体Zeta电位降低,比表面积增大,10,15W/mL的超声处理后絮体Zeta电位升高,比表面积有所下降;低声能密度(1W/mL)超声处理后污泥回流可强化混凝效果,30min超声作用后污泥回流的浊度、UV254和CODMn去除率分别提高了2.7%、23.12%和10.02%,长时间高声能密度(15W/mL)超声波处理污泥回流后混凝效果反而恶化.超声技术对污泥回流后污染物的去除率有一定的提高,但超声时间和声能密度必须很好控制.     

混凝过程中絮体形貌的PIV成像观测与表征

采用粒子成像速度场仪(PIV)对Taylor-Couette反应器内的混凝过程中絮体的微观形貌进行了观测与表征.结果表明,内筒转速在20～60r/min范围内,生成的絮体颗粒较大,粒径分布均匀,絮凝沉淀效果最好.由于内筒旋转速度的变化直接导致混凝流场形态的变化,所以混凝过程中流场形态的变化对絮体生长过程有重要影响,进而直接影响到混凝效果.混凝过程中流场的周期性变化、涡间存在液体传递的波状涡结构有利于絮体颗粒的结合生长,并导致较高的絮凝沉淀去除率.这也说明PIV技术能够在测量流场的同时较好地反映混凝过程中微絮体的形貌变化特征,从而实现对絮凝过程的原位观测与表征.     

Fate of proteins of waste activated sludge during thermal alkali pretreatment in terms of sludge protein recovery

Maillard reaction between reducing sugars and amides happened during pretreatment. Over 90 min of TAH at the optimal condition, 67.59% sludge proteins was solubilized. 15.84% soluble proteins broke down to materials with small molecular weight. Proteins are the major organic component s of waste activated sludge (WAS); the recovery of sludge proteins is economically valuable. To efficiently recover sludge proteins, WAS should undergo hydrolysis pretreatment to fully release proteins from sludge flocs and microbial cells into aqueous phase. One of the most widely used chemical methods for that is thermal alkali hydrolysis (TAH). Here, the soluble protein concentration achieved the highest level over 90 min of TAH pretreatment at 80°C; the sludge floc disintegration and microbial cell destruction were maximized according to the content profiles of bound extracellular polymeric substance (EPS) and ribonucleic acid (RNA) of sludge. Both less proteins broken down to materials with small molecular weight and less melanoidin generated were responsible. TAH pretreatment at 80°C for 90 min resulted in the solubilization of 67.59% of sludge proteins. 34.64% of solubilized proteins was present in soluble high molecular; 1.55% and 4.85% broke down to polypeptides and amino acids. The lost proteins via being converted to ammonium and nitrate nitrogen accounted for 9.44% of solubilized proteins. It was important to understand the fate of sludge proteins during TAH pretreatment in terms of protein recovery, which would be helpful for designing the downstream protein separation method and its potential application.     

不同轮作模式对潮土团聚体及其有机碳分布的影响

为揭示不同轮作模式下潮土土壤团聚体及其有机碳含量变化规律,于2018-2019年在山西大同进行了田间试验.设置处理为油菜—荞麦(RB)、玉米—荞麦(CB)、马铃薯—荞麦(PB)和燕麦—荞麦(OB)4种轮作模式,荞麦—荞麦(BB)连作和休闲—休闲(FF)为对照,测量指标为土壤团聚体组成、稳定性和团聚体内有机碳分布.结果显示:与连作模式(荞麦—荞麦)相比,各轮作模式均提高了土壤大团聚体数量和稳定性;油菜—荞麦(RB)轮作模式0-60 cm土层的大团聚体含量均增加,其0-20 cm土层的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)增幅为5%和7%,20-40 cm土层的团聚体R0.25、MWD、GMD值增幅为8%、26%和37%.各轮作模式土壤有机碳主要富集在土壤表层,且>3 mm粒级土壤团聚体中有机碳含量对整个土壤有机碳含量和土壤有机碳库的贡献率最高.同时,各轮作模式0-20 cm土层各个粒级团聚体的有机碳含量均显著增加,油菜—荞麦(RB)轮作模式20-40 cm土层各个粒级团聚体的有机碳含量显著增加,随粒径级数递减其增幅分别为41%、49%、72%和39%,其>3 mm粒级团聚体的有机碳储量及贡献率也最高.总之,轮作有利于增加土壤团聚体的有机碳含量,可改善土壤团聚体组成及稳定性,增加土壤的固碳能力,但不同轮作模式间有差异.本研究表明油菜—荞麦轮作更有利于土壤固碳,可以在研究区域作为重要轮作模式进行推广和应用.(图2表5参41)     

苏南丘陵区主要林分类型土壤抗蚀性分析

以苏南丘陵区杉木、马尾松、麻栎、毛竹等4种林分土壤为研究对象,研究了该区域内不同林分类型土壤的抗蚀性。结果表明：不同林地土壤的抗蚀指数、抗冲指数、抗剪强度均表现出明显的规律性,即随着土壤深度的增加,呈减小的趋势;对不同林地土壤的抗蚀指数（S）随浸水时间（t）的变化过程进行拟合,发现本研究区内土壤的抗蚀指数与浸水时间呈二次多项式函数关系,其通式为S=at2＋bt＋c;选取土壤理化性质、土壤团聚体特征、抗冲、抗剪等17个指标,以主成分分析为基础,筛选出了土壤抗蚀性的最佳评价指标体系;计算各林地土壤的抗蚀性综合指数,得出各林地土壤抗蚀性由强到弱依次为：毛竹（1.33）,杉木（0.35）,麻栎（-0.75）,马尾松（-0.89）。     

利用方式对岩溶山地土壤团粒结构的影响研究

岩溶山地是典型的脆弱生态环境，土壤资源存在先天不足性，其退化恢复受土地利用方式的影响大。以重庆市北碚、黔江、金佛山为代表，研究了6种典型土地利用方式对岩溶山地土壤水稳性团聚体的影响。结果表明：＞0．25mm水稳性团聚体为灌草坡＞原始林地＞次生林地＞果园＞弃耕地＞耕地；林地、草坡的土壤表层团聚体的水稳性较高且水稳性团聚体以＞2mm为主，而果园、弃耕地、耕地土壤团聚体的水稳性较低且＞2mm的水稳性团聚体较少。水稳性团聚体(尤其是＞2mm的水稳性团聚体)以及团聚的水稳性主要受有机质的含量影响，目前有机质是这一地区土壤结构形成的最为重要的胶结物质；林地、草坡开垦后，土壤有机质分解加快或补充减少是土壤团聚体水稳性下降及数量减少的主要原因。坡耕地退耕后，土壤团聚体可得到恢复。     

贡湖湾退渔还湖区的基底稳定性的时空特征

2012年11月至2014年5月期间季度性对无锡贡湖湾退渔还湖生态修复工程进行跟踪调查与检测,就贡湖湾湿地土壤环境退渔还湖修复工程前后的理化性质进行了分析比较,用以评估修复工程实施后退渔还湖区基底的改善效果.结果表明:退渔还湖区内基底化学性质,有机质、总氮、总磷比退渔还湖初期分别提高241.59％、98.61％和162.86％.其中,有效氮和有效磷的均值为102.31 mg/kg和15.10 mg/kg,满足土壤养分分级标准Ⅲ级标准.有关基底稳定性物理性质与退渔还湖初期相比,土壤容重减少17.84％,pH值稳定在5.8 ～6.5之间,土壤缓冲能力明显提高,修复区南部(人为种植植物)的土壤团聚体稳定性恢复状况最好,西部(自然恢复)次之,北部(基底状况差,无植物种植)恢复状况低于前述两区.总之,贡湖退渔还湖修复区在经过17个月后,其基底的整体质量趋于良好,土壤各项养分及团聚体稳定性指标逐步达到合理水平,土壤环境已具有良好的生态功能.     

Particle size distribution and removal in the chemical-biological flocculation process

The particle characterization from the influent and effluent of a chemical-biological flocculation (CBF) process was studied with a laser diffraction device. Water samples from a chemically enhanced primary treatment (CEPT) process and a primary sediment tank process were also analyzed for comparison. The results showed that CBF process was not only effective for both the big size particles and small size particles removal, but also the best particle removal process in the three processes. The results also indicated that CBF process was superior to CEPT process in the heavy metals removal. The high and non-selective removal for heavy metals might be closely related to its strong ability to eliminate small particles. Samples from different locations in CBF reactors showed that small particles were easier to aggregate into big ones and those disrupted flocs could properly flocculate again along CBF reactor because of the biological flocculation.     

聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)絮体的不同拓扑空间下分形维数的研究

通过对PFC混凝去除水中HA过程中所形成的PFC-HA絮体的研究结果表明,原水pH分另4为9.0、7.0和5.0时,最佳投药量下形成的絮体的平均沉降速度之间的比值为1.17:1.00:0.49,而且所有絮体的水平投影方向的平均直径与垂直投影方向的平均直径的比值均接近0.85.结合Logan公式和有效密度-长轴的双对数关系计算出的絮体三维空间的分形维数Df较为可靠,在本试验中3种pH的原水下形成的PFC-HA絮体的Df均小于2.0.絮体沉降速度的变化是质量分形维数Df、有效密度和粒径等因素的变化综合影响结果,因此,絮体的Df、有效密度各自的变化趋势有可能与沉降速度的不一致.原水pH=7.0时絮体的Df稍大于原水pH=9.0时絮体的Df,但比原水pH=5.0时絮体的Df大11.73%.可见,与原水pH=9.0时形成的絮体相比,原水pH=7.0时形成了稍微密实的小絮体,但原水pH=5.0时却形成了较为疏松的、很小的絮体.在本试验的图像分辨率下,PFC-HA絮体在一维拓扑空间下的分形维数D1比较低,一般都低于1.10.基于投影面积-长轴关系计算的二维拓扑空间的分形维数D2变化趋势为样品3稍大于样品2,样品1最小;然而基于投影面积一周长计算的二维拓扑空间的分形维数D2却呈现不同的变化趋势.另外,尽管PFC-HA絮体的Df小于2,但其与基于投影面积-长轴关系计算的二维拓扑空间的分形维数D2不相等,不符合Meakin的结论,这与本试验中CCD相机的分辨率和絮体样本数量有关.