微藻脂肪酸在中国近海缺氧海水-沉积物界面中的降解模拟研究

通过一系列培养实验,模拟了有机物在中国近海季节性缺氧环境沉积物-海水界面的降解过程.以中国近海典型的赤潮藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为研究对象,对中肋骨条藻中的几种典型脂类生物标志物在不同程度缺氧海水-沉积物界面中的降解行为进行追踪.通过分析测定不同培养时间获取的不同含氧体系(氧饱和度100%、50%,25%和0%)中中肋骨条藻4种主要脂肪酸[14:0、16:0、16:1(7)、20:5]的含量,结果表明,在前2~3周4种脂肪酸迅速减少,之后则变化很慢甚至几乎不变.在不同含氧体系中4种脂肪酸的降解存在很大差异,14:0、16:1(7)、20:5经过两个月的培养,在4种不同含氧体系中几乎降解完全,而16:0在4种体系中剩余25%~35%.根据multi-G模型对4种脂肪酸降解进行定量描述,结果表明,每种化合物可以分为降解较快和较慢的部分,各化合物的平均降解速率常数k av范围在0.079~0.84 d-1,14:0与16:1(7)的降解在25%含氧体系中最快,在降解最快的体系中,14:0的k av是最慢体系(含氧50%)的2.3倍,16:1(7)的k av是最慢体系(含氧100%)的1.7倍;16:0的最快降解速率出现在无氧体系中(0.17 d-1),是最慢体系[50%含氧体系(0.079 d-1)]的2.1倍;20:5的降解速率常数则与含氧量呈正相关.结果表明,影响中国近海缺氧海区沉积物-海水界面中中肋骨条藻中脂肪酸降解的因素除了含氧量之外,有机化合物本身的结构和性质以及环境中微生物作用等对其降解也存在着很大影响.     

香溪河初冬降温过程中垂向混合结构特征分析

基于2018年11月29日~12月15日三峡水库支流香溪河峡口站点的水文气象等实测数据,讨论了香溪河初冬一次典型降温过程中水体的垂向混合结构动力过程,以及水-气界面的热通量和风应力在其中的贡献机制.结果表明,该时段香溪河表层约8m水深范围的垂向混合结构呈显著的日间弱分层,夜间强混合模式,且日间分层时段较短,仅发生在正午前后的约4h内（最大浮力频率约2×10^-4s^-1）.水-气界面的能量输入或耗散过程对水体分层混合过程的贡献显著大于风应力对水体的机械扰动作用.太阳短波辐射是表层水体日间吸热从而分层的主要驱动力,长波辐射在夜间放热过程中处于主导地位,潜热和感热过程在水体放热过程中作用相当.风应力以机械扰动的方式对水体混合模式的影响极小（湍能通量最大值2×10^-7m³/s³）,主要集中在表层水体约0.5m内,但其可通过影响潜热和感热的方式显著增强中层水体混合特征.由于研究时段香溪河水温较低,蒸发放热较小,而水-气温差相对较大,风应力通过感热驱动的湍能通量（8×10^-7m³/s³）略大于潜热（7×10^-7m³/s³）.     

潘家口水库温室气体溶存、排放特征及影响因素

以大型深水水电类水库潘家口水库为例,于2020年春季（5月）、夏季（8月）在研究区设置33个采样点,采用顶空平衡-气相色谱法和经验模型法对水柱温室气体浓度和水-气界面扩散通量进行了观测及估算,并分析了潘家口水库温室气体浓度及通量的主要影响因素.结果表明：春季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（1.11±1.60）μmol/（m²·h）,（1333.31±546.43）μmol/（m²·h）,（76.65±19.54）nmol/（m²·h）.夏季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（0.62±1.13）μmol/（m²·h）,（746.08±1152.44）μmol/（m²·h）,（141.18±256.02）nmol/（m²·h）.潘家口水库温室气体排放呈现出大的时空异质性,空间上春季和夏季各温室气体通量均表现为干流大于支流;季节上CH₄与CO₂扩散通量表现为春季大于夏季,而N₂O扩散通量夏季大于春季.统计分析表明CH₄扩散通量主要受电导率、风速等环境因子影响,CO₂扩散通量受风速、pH及DOC影响,N₂O扩散通量主要受水柱NO₃^--N、NO₂^--N的影响.     

Simultaneous measurement of aqueous redox-sensitive elements and their species across the soil-water interface

The redox-sensitive elements, such as iron, manganese, sulfur, phosphorus, and arsenic, shift their speciation every millimeter (mm) across the soil-water interface in the flooded soil environments. Monitoring of element speciation at this high-resolution (HR) within the SWI is still difficult. The key challenge lies in obtaining sufficient porewater samples at specific locations along the soil gradient for downstream analysis. Here with an optimized inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) method and a HR porewater sampler, we demonstrate mm-scale element profiles mapping across the SWI in paddy soils. High-concentrations of iron and manganese (> 10 mg/L) were measured by ICP-MS in an extended dynamic range mode to avoid signal overflow. The iron profile along the SWI generated by the ICP-MS method showed no significant difference (p < 0.05) compared to that measured independently using a colorimetric method. Furthermore, four arsenic (arsenite, arsenate, monomethylarsonic and dimethylarsinic acid), two phosphorus (phosphite and phosphate) and two sulfur (sulfide and sulfate) species were separated in 10 min by ion chromatography -ICP-MS with the NH₄HCO₃ mobile phase. We verified the technique using paddy soils collected from the field, and present the mm-scale profiles of iron, manganese, and arsenic, phosphorus, sulfur species (relative standard deviation < 8%). The technique developed in this study will significantly promote the measurement throughput in limited samples (e.g. 100 μL) collected by HR samplers, which would greatly facilitate redox-sensitive elements biogeochemical cycling in saturated soils.     

新时期国土空间安全背景下的空间规划系统思考

当前,国土空间治理模式正由原空间规划“集群”向统一的国土空间规划转变,国土空间安全这一空间发展底线问题成为规划各界热议的焦点。基于系统理论,梳理了国土空间及其规划系统,重点分析了具有什么系统性质的空间规划才能更好地保障国土空间安全。研究表明：（1）国土空间规划完善的法律体系与科学的系统接口是保障国土空间系统安全的关键; （2）国土空间规划立法,应构建以国土空间规划法作为基本法,形成以法律法规、标准体系为核心的结构清晰、内容统一的法规体系,以使空间规划系统结构合理;（3）系统接口方面,建立以硬件接口和软件接口为主要类型、国土空间规划全生命周期为核心的三维系统接口,实现“五级三类四体系”的三维衔接。     

自供电式同步翻转电荷提取电路的优化设计

目的 解决现有接口电路俘能效率低、开关控制电路模块结构复杂等问题。方法 基于电压翻转及电荷提取技术,提出一种自供电式同步翻转电荷提取的压电能量俘获电路(Self-Powered Optimized Synchronous Inversion and Charge Extraction Circuit,SP-OSICE)。该电路设计了2个电压峰值检测电路,检测压电换能器两端电压峰值,并在正峰值处进行一次电压翻转,然后在负峰值处采用同步电荷提取方法,提取压电换能器寄生电容上储存的电荷,提高能量的收集效率。结果 在低负载区,SP-OSICE电路的输出功率略低于SICE电路的输出功率,随着负载电压的增大,SP-OSICE电路的输出功率略高于SICE电路,且可达到全桥整流电路最大输出功率的6倍以上。结论 SP-OSICE电路优化了SICE电路中的开关控制策略,无需整流桥结构,提高了接口电路的输出功率。整体电路采用自供电设计,无需外部辅助电路控制晶体管通断,降低了电路结构的复杂性。仿真和实验结果均验证了SP-OSICE电路的优势。     

不同形态磷对沉积物-水界面浮游植物增殖及群落结构演替的影响

探讨了不同磷形态对沉积物-水界面浮游植物增殖及群落结构演替的影响,以九龙江北溪西陂水库沉积物-上覆水体(水体藻类丰度为7.2×10~4cells·L~(-1),以硅藻、绿藻、蓝藻为主,分别占藻类丰度的49.16%、32.40%、17.32%)为研究对象,磷源包括:无机磷(NaH_2PO_4·2H_2O)、有机磷(单磷酸腺苷,AMP)、SMT方法提取沉积物总无机磷(SMT-TP)、鲜沉积物(Sediment)和野外原水(OW).结果表明,无机磷和有机磷(N∶P=20∶1)培养组对藻类增殖有明显促进作用.其中,无机磷组中浮游植物群落结构演替为以蓝藻和绿藻为主,分别占藻类丰度的76.67%和23.34%;有机磷组中浮游植物群落则演替为以绿藻为主,占藻类丰度的92.51%.在低磷组(N∶P=25∶1)、野外原水(N∶P=17∶1)、SMT-TP组(N∶P=10∶1)中,浮游植物群落结构从硅藻、绿藻和蓝藻演替为以蓝藻和绿藻为主,与无机磷组结果趋于一致.而鲜沉积物(N∶P=10∶1,含有无机磷和有机磷)组群落结构演变为蓝藻占优势,所占比例为71.80%.该结果表明,磷的形态对浮游植物群落结构具有重要的影响.模拟环境无机磷组、有机磷组和SMT-TP培养组中,浮游植物群落多样性具有降低的趋向,硅藻逐渐消失;而野外原水和鲜沉积物组中浮游植物群落多样性稳定,硅藻仍然存在,表明自然环境中其他元素调控水体中浮游植物群落多样性.鲜沉积物组中浮游植物群落结构逐渐演替为以蓝藻为主,暗示沉积物对蓝藻水华暴发具有重要贡献.     

基于光谱分析仪的通量-梯度法测量小型池塘水-气界面温室气体交换通量

小型池塘作为内陆水体的一部分,是被忽视的温室气体重要排放源.本研究主要利用通量-梯度方法测量长江三角洲地区的一处小型池塘水-气界面温室气体(CO_2和CH_4)交换通量.结果表明:1零梯度测试结果显示本套通量-梯度系统测量H_2O、CO_2和CH_4通量的精度分别为7.525 W·m-2、0.022 mg·(m2·s)-1、0.054μg·(m2·s)-1,并且在正常实验观测期间3种气体(H_2O、CO_2和CH_4)的通量值分别有84%、80%和94%的结果高于零梯度测试精度,以上结果可以保证本套通量-梯度系统具有足够的精度测量池塘水-气界面温室气体交换通量;2通量-梯度计算结果表明此小型池塘在夏季为CO_2和CH_4的排放源,其排放通量平均值分别为0.038 mg·(m2·s)-1和0.889μg·(m2·s)-1,其中CH_4排放通量远高于内陆湖泊甲烷排放通量的中值,说明小型池塘的温室气体排放量是估算内陆水体温室气体排放量特别是CH_4排放量中不可忽视的重要量值,本研究结果可为准确估算区域温室气体排放量提供科学参考.     

室内组合家具全尺寸燃烧实验研究

以室内组合家具为研究对象,以研究组合家具与单体家具燃烧的区别和研究组合家具燃烧特征为目的,通过全尺寸燃烧实验,得到结论:组合家具燃烧不同于单体家具,其燃烧过程中,各个家具的燃烧相互影响相互促进;燃烧过程中通风口位置存在一个分界面,界面两侧温度差别较大;燃烧结束后的痕迹分析可以为火灾鉴定提供参考依据。     

影响沉积物-水界面持久性有机污染物迁移行为的因素研究

沉积物-水界面是自然水体在物理、化学和生物特征等方面差异性最显著的环境边界,界面及附近发生的物理和化学反应,如吸附和解吸、迁移和转化、扩散和掩埋以及生物扰动等作用是控制和调节水体和沉积物之间物质输送和交换的重要途径.持久性有机污染物由于其具有致癌、致畸、致突变及内分泌干扰作用而受到人们的广泛关注,它们在沉积物-水界面的...