基于脱氧核酶的水中铀酰离子光纤倏逝波生物传感检测技术研究

为了满足铀的高通量快速筛查及环境突发事件快速检测的需要,本研究利用脱氧核酶的特异性催化反应,结合本课题组自主研制开发的倏逝波光纤生物传感器,通过设计两步法的反应策略,即"均相反应,固相杂交"的检测方案,建立了光纤倏逝波生物传感检测铀酰离子的新型技术方法.结果发现,该方法对于5~100 nmol·L~(-1)内的铀酰离子具有良好的线性检测区间,检测限低至0.5 nmol·L~(-1),整个检测过程仅需16 min即可完成,铅和汞等10种金属离子对于本检测方法无明显干扰,表现出了对铀酰离子的良好选择性.传感光纤可重复使用100次以上,不会有信号的明显衰减,可有效降低检测成本.对丹江口水库水进行的实际水样加标回收实验结果显示,丹江口水库实际水样的加标回收率为91.6%~94.6%.本研究可为利用生物传感器法检测环境水体中的铀酰离子提供技术支撑.     

基于MODIS数据的中国气溶胶光学厚度时空分布特征

利用Aqua/MODIS C006大气气溶胶光学厚度(AOD)遥感数据,统计了中国2007—2017年的AOD值,对11年间AOD的空间分布特征及年际和四季变化特征进行分析,并采用Theil-Sen Median趋势分析、标准偏差和Hurst指数3种方法,分析了基于像元的中国大陆地区AOD时空变化特征.结果表明:①空间特征:11年间AOD分布具有东部高、西部低,东部减少、西部基本不变的特征;②时间特征:AOD变化在年际间呈余弦曲线式波动下降的特征,最高值出现在2007年,为0.34,最低值出现在2016年,为0.22,11年间AOD平均值下降了35.29%;年内AOD值表现出春夏高(0.33/0.32),秋季次之(0.26),冬季最小(0.15)的季节变化特征;③稳定性与持续性:东部稳定性差但集聚、西部稳定性好但分散,东西差异显著;中国AOD持续性特征以弱反持续性为主,弱持续和弱反持续镶嵌分布,西北干旱区表现为强反持续性的特点.     

Relationship between liquid depth and the acoustic generation of hydrogen: design aspect for large cavitational reactors with special focus on the role of the wave attenuation

Understanding the effect of the liquid depth (z) on the acoustic generation of hydrogen is highly required for designing large-scale sonoreactors for hydrogen production because acoustic cavitation is the central event that initiates sonochemical reactions. In this paper, we present a computational analysis of the liquid-depth effect on the generation of H₂ from a reactive acoustic bubble trapped in water irradiated with an attenuating sinusoidal ultrasound wave. The computations were made for different operating conditions of frequency (355–1000 kHz), acoustic intensity (1–5 W/cm²), and liquid temperature (10–30°C). The contribution of the acoustic wave attenuation on the overall effect of depth was appreciated for the different conditions. It was found that the acoustic generation of hydrogen diminished hardly with increasing depth up to z = 8 m, and the depth effect was strongly operating parameter-dependent. The sound wave attenuation played a crucial role in quenching H₂ yield, particularly at higher z. The reduction of the H₂ yield with depth was more pronounced at higher frequency (1000 kHz) and lower temperature (10°C) and acoustic intensity (1 W/cm²). The attenuation of the sound wave may contribute up to 100% in the overall reductive effect of depth toward H₂ production rate. This parameter could be imperatively included when studying all aspects of underwater acoustic cavitation.     

基于MODIS气溶胶光学厚度与气象要素的苏锡常地区PM2.5地面浓度分布研究

基于GIS技术和岭回归分析方法,采用苏锡常地区的MODIS高分辨率气溶胶光学厚度资料、PM_(2.5)浓度观测资料和苏锡常及周边地区的气象观测资料,构建了基于气溶胶光学厚度和气象要素的PM_(2.5)地面浓度分布估算模型,模拟了2013年春季苏锡常地区PM_(2.5)的空间分布状况,并将此模型与气象要素多元回归模型、气溶胶光学厚度直接回归模型进行比较.结果表明:该模型将遥感观测资料与地面气象观测资料相结合,能够有效地模拟PM_(2.5)的空间分布状况;2013年春季苏锡常地区PM_(2.5)的空间分布具有整体上西北高、东南低,中心城区高、城郊区低的趋势,局部高浓度区域可能与工业生产、交通等人为因素有关;该模型能够在保持较高精度的前提下,有效地突出局部地区的变化特征,体现出更强的空间分异性,对于研究PM_(2.5)的空间分布规律具有一定的实际应用价值.     

南京市大气PM_(10)浓度的估算模型研究

以南京市为例,利用空气污染指数API、气象数据和TERRA/AQUA卫星气溶胶光学厚度(AOD)产品,分析了南京市PM_(10)浓度的变化规律,在PM_(10)浓度与气象要素进行相关分析的基础上,初步建立了基于气象要素和AOD的PM_(10)浓度估算模型。结果表明,南京市PM_(10)浓度在每年11,12月或1月最高,7,8月最低,季节性变化表现为冬春季浓度最高,秋季其次,夏季最低,PM_(10)浓度有逐年下降的趋势,但年均值仍高于国家II级标准;除了大气混合层高度外,PM_(10)浓度与大气压、风速、气温、相对湿度、水汽压、能见度、气溶胶光学厚度都有较好的相关性;基于气象要素的PM_(10)浓度估算模型的绝对系数R~2为0.510、平均相对误差为26.04%,基于AOD的PM_(10)浓度估算模型以TERRA和AQUA卫星AOD平均值构建的最佳,绝对系数R~2为0.482、平均相对误差26.11%,两种模型对PM_(10)的预测预报具有一定的指示意义。     

超声波预处理城市水厂剩余污泥的研究

利用超声波处理剩余污泥,通过离心作用模拟污水厂污泥脱水过程,以离心后含水率表征剩余污泥的脱水性能,最终确定最佳超声条件为:超声时间10 min,超声声能密度0.8 W/m L;另外分别研究了单独超声作用、单独絮凝剂作用以及超声-絮凝联合作用对剩余污泥脱水性能的影响。结果表明,单独超声处理或絮凝调理均可降低剩余污泥离心后含水率,超声波与絮凝剂共同作用能更好地提高剩余污泥的脱水性能,并对剩余污泥脱水性能改善的机理进行了理论分析。     

Analysis of the origin of peak aerosol optical depth in springtime over the Gulf of Tonkin

By aggregating MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer) AOD(aerosol optical depth) and OMI(ozone monitoring instrument) UVAI(ultra violet aerosol index)datasets over 2010–2014, it was found that peak aerosol loading in seasonal variation occurred annually in spring over the Gulf of Tonkin(17–23°N, 105–110°E). The vertical structure of the aerosol extinction coefficient retrieved from the spaceborne lidar CALIOP(cloud-aerosol lidar with orthogonal polarization) showed that the springtime peak AOD could be attributed to an abrupt increase in aerosol loading between altitudes of 2 and 5 km.In contrast, aerosol loading in the low atmosphere(below 1 km) was only half of that in winter. Wind fields in the low and high atmosphere exhibited opposite transportation patterns in spring over the Gulf of Tonkin, implying different sources for each level. By comparing the emission inventory of anthropogenic sources with biomass burning, and analyzing the seasonal variation of the vertical structure of aerosols over the Northern Indo-China Peninsula(NIC), it was concluded that biomass burning emissions contributed to high aerosol loading in spring. The relatively high topography and the high surface temperature in spring made planetary boundary layer height greater than 3 km over NIC. In addition, small-scale cumulus convection frequently occurred, facilitating pollutant rising to over 3 km, which was a height favoring long-range transport. Thus, pollutants emitted from biomass burning over NIC in spring were raised to the high atmosphere, then experienced long-range transport, leading to the increase in aerosol loading at high altitudes over the Gulf of Tonkin during spring.     

基于光纤微弯损耗的垃圾填埋场渗漏定位研究

提出了基于光纤微弯损耗原理和光时域反射OTDR技术,针对新型无黏土层危险废物填埋场渗漏检测的定位方法。由于渗漏的垃圾渗滤液会使膨润土防水毯(GCL)膨胀,导致与之紧贴的光纤发生弯曲变形,激光束通过弯曲的光纤会出现光能损耗,通过测量后向瑞利散射光的功率,即可实现对光纤沿程的弯曲情况进行检测,结合光时域反射原理对出现弯曲损耗的故障点进行定位。建立了填埋场渗漏检测的数学模型,利用理论推导和实验研究证实了该方法的可行性。实测结果表明:防渗膜破损位置与测量结果高度吻合,最大定位误差为1.4 m,最大定位引用误差为0.133%。     

油罐火灾沸溢发生时间预测模型

油罐火灾发生沸溢具有很大的危险性,而沸溢时间的准确预测是目前的一个技术难题。笔者结合宽沸程油品油罐火灾沸溢实验,对油层内部传热过程进行详细分析,认为油罐火灾沸溢事故可近似地看作一无内热源、常物性的非稳态传热问题,其过程包含油水界面不参与换热和参与换热的两个阶段。建立了油罐火灾沸溢发生时间预测模型,对两个不同阶段,分别进行理论分析和数值方法进行求解,并同实验数据对比。结论可信,误差较小,为沸溢机理探讨研究和油罐沸溢火灾的扑救提供了参考依据。计算表明:燃烧速度和油罐底部水层厚度对沸溢时间的影响很大,而降低罐壁温度并不能有效地延迟沸溢的发生。     

上海环球金融中心大厦弹塑性时程分析

在材料应力-应变关系的层次上，进行了高层钢筋混凝土结构的弹塑性时程分析。采用两种非线性宏观单元——梁柱单元和墙单元，单元截面分析采用纤维模型。在计算单元刚度矩阵时，采用子结构技术，从而实现了一根柱或一根梁采用一个非线性梁柱单元来模拟。编制了高层钢筋混凝土结构弹塑性时程分析程序，且用该程序对上海环球金融中心大厦振动台模型结构进行了分析，并与试验数据进行了对比。最后对该大厦原型结构进行了弹塑性时程分析和抗震性能评价。