高速冲击下多胞材料细观结构中波传播规律

目的 获取安全防护结构中细观多胞材料在高速冲击下的波传播规律.方法 采用基于3D-Voronoi细观多胞结构数值仿真和基于最小二乘法的局部应变梯度法,研究细观多胞结构在高速冲击下的冲击波波阵面传播规律.通过细观多胞结构数值仿真提取的位移场数据,结合局部应变梯度法得到界面清晰的冲击波波阵面.结果 冲击端和支撑端分别诱发右行和左行冲击波波阵面.冲击波波阵面传播过程分为3个阶段,即冲击端诱发右行冲击波阶段、支撑端诱发左行冲击波且未压缩区刚性向右运动阶段和右行冲击波压缩区域与未压缩区域一体刚性向右运动阶段.通过冲击波波速的演化规律研究,分别获取了右行和左行冲击波波阵面的拉氏位置和拉氏波速,通过严格理论推导解释了右行冲击波波阵面具有恒定减加速度的结论.最后对冲击波波阵面划分阶段的合理性进行了验证.结论 基于3D-Voronoi细观多胞结构数值仿真和基于最小二乘法的局部应变梯度法可以获取界面清晰的冲击波波阵面,细观多胞结构在高速冲击下的冲击波波阵面传播规律可为安全防护结构的设计和研究提供参考依据.     

黄土高原草地土壤水分和物种多样性沿降水梯度的分布格局

研究土壤水分、生物多样性的空间变异性是认识陆地生态系统对降水变化的响应特征及适应机制的有效途径。论文利用黄土高原自东南向西北的天然降水梯度,采用样带研究方法对47个草地0~3 m土壤水分和物种多样性进行测定,系统分析了草地土壤水分和植物物种多样性在降水梯度上（250~550 mm）的空间分异及二者之间的权衡关系。结果表明：降水自东南向西北递减是控制黄土高原草地0~3 m土壤水分和物种多样性空间异质性的关键因素。随降雨减少,土壤水分呈线性递减趋势,其中浅层土壤水分（0~1 m）与年降水量相关系数最大。物种丰富度指数和物种多样性指数随降水减少呈显著的线性递减趋势,物种均匀度指数在降水梯度上没有明显变化。370 mm年均降水量是物种多样性和土壤水分权衡关系的转折点,转折点以上二者存在协同关系,即土壤水分和物种多样性沿降水梯度以相同速率变化。370 mm年均降水量以下,物种多样性和土壤水分的权衡增大,意味着维持物种多样性以消耗土壤水分为代价。     

铅锌尾矿砂污染下的岩溶土壤微生物群落碳源代谢特征

以广西阳朔思的村铅锌矿尾砂污染的水稻田、玉米地、柑橘园以及对照(旱地)土壤为研究对象,采用碳素利用法和18S rRNA变性梯度凝胶电泳技术探究岩溶区重金属污染下土壤微生物群落碳源代谢特征以及土壤真菌与土壤有机碳的交互关系.结果表明,广西阳朔思的村铅锌矿尾砂污染区土壤重金属总体含量(Pb、Zn、Cu、Cd)依次为:水稻田玉米地柑橘园对照;同时地累积综合指数显示该区重金属污染以Pb、Cd为主,其中Cd带来的环境风险最高.受Pb、Zn、Cu、Cd等重金属复合污染物影响,土壤微生物生物量碳、微生物熵和碳源代谢速率表现出随总体重金属质量分数增加而降低的变化规律,但土壤总有机碳质量分数却表现为:水稻田对照柑橘园或玉米地.DGGE结果进一步显示对照组土壤存在担子菌门多孔菌目Pycnoporus sp.ZW02.30,柑橘园和玉米地土壤存在镰刀菌属Fusarium solani和Fusarium oxysporum以及柑橘园土壤存在青霉属Penicillium decumbens.然而,上述参与淀粉、纤维素、半纤维素、木质素等糖类降解过程的真菌没有在水稻田土壤检出.加之,水稻田土壤微生物功能多样性指数和微生物熵最低而土壤有机碳质量分数最高,说明铅锌尾矿砂通过影响不同样地土壤微生物糖类代谢过程,进而调节土壤碳在微生物特别是真菌作用下的矿化速率.     

短程硝化工艺出水水质及微生物区系分析

实验采用短程硝化工艺处理高氨氮废水,并用PCR-DGGE分析了系统中的微生物区系。结果表明,进水氨氮浓度在50～400mg/L之间梯度增加时,出水氨氮浓度在10mg/L以下;随着氨氮浓度的增加,亚硝态氮积累率逐渐升高,当氨氮浓度达到300mg/L时,积累率达到90%左右。DGGE分析结果表明,随着运行时间的延长,微生物区系多样性减少;氨氮负荷为50mg/L与400mg/L相比,相似性为0.24。     

强制电流阴极保护阳极地床杂散电流干扰特性研究*

为研究杂散电流干扰影响范围及严重程度,通过现场测试典型深井和浅埋阳极地床地表电位梯度,探讨地表电位梯度分布规律,分析阳极地床杂散电流干扰特性。结果表明:深井阳极地床地表电位梯度沿阳极井中心辐射线方向先增大后减小,浅埋阳极地床地表电位梯度沿垂直于阳极体方向呈递减趋势;浅埋阳极地床地表电位梯度峰值和衰减速率均大于深井阳极,但强干扰平均影响半径仅为深井阳极的1/2;从强干扰影响半径看,应优先选用浅埋阳极地床;可通过适当增加井深、对干扰区内金属构筑物排流等方式,缓解深井阳极地床杂散电流干扰影响。研究结果可为强制电流阴极保护阳极地床选型和选址提供理论指导。     

Spatiotemporal optical properties of dissolved organic matter in a sluice-controlled coastal plain river with both salinity and trophic gradients

Due to the combined effect of sluices and sea tide, the sluice-controlled coastal plain river would be characterized by both trophic state and salinity gradients, affecting the spatiotemporal optical properties of dissolved organic matter (DOM). In this study, we investigated the spatiotemporal variation of water quality parameters and optical properties of DOM in the Haihe River, a representative sluice-controlled coastal plain river in Tianjin, China. A significant salinity gradient and four trophic states were observed in the water body of the Haihe River. Two humic- and one protein-like substances were identified from the DOM by the three-dimensional fluorescence spectra combined with the parallel factor (PARAFAC) analysis. Pearson's correlation analysis and redundancy analysis (RDA) showed that the salinity significantly affected the abundance of chromophoric DOM (CDOM) but did not cause significant changes in the fluorescence optical characteristics. In addition, the effect of Trophic state index (TSI) on the CDOM abundance was greater than that on the fluorescence intensity of fluorescent dissolved organic matter (FDOM). In the water body with both salinity and trophic state gradients, TSI posed a greater influence than salinity on the CDOM abundance. Our results fill the research gap in spatiotemporal DOM characteristics and water quality variation in water bodies with both salinity and trophic state gradients. These results are beneficial for clarifying the joint influence of saline intrusion and sluices on the DOM characteristics and water quality in sluice-controlled coastal plain rivers.     

渗滤液中胶粒的梯度分离

用系列滤膜对老港填埋场的新鲜渗滤液、1991年垃圾产生的渗滤液进行了梯度分离 ,并研究了COD、氨氮、TS、DS、电导率和pH的变化趋势与不同孔径膜之间的关系 .结果表明 :随着系列膜孔径的减小 ,经过膜的梯度分离后 ,出水COD、氨氮、DS值逐渐减少 ,但减少的幅度并不一样 ,电导率先减小后增加 ,pH则先增加后减小 .     

新疆典型城-郊-乡梯度带土壤微量元素空间分布与来源

从新疆某地典型城-郊-乡梯度带采集了77个表层(0~20 cm)土壤样品,基于GIS技术与多元统计分析方法,研究各梯度带表层土壤中Hg、As、V、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和Sb等10种微量元素的空间分布特征与主要来源。结果表明:Hg元素在城区、郊区和乡村表层土壤中的平均含量均超出研究区土壤背景值,As元素在城区和郊区表层土壤中的平均含量超出背景值,Zn和Pb元素在城区表层土壤中的平均含量超出背景值,其余元素在3个梯度带表层土壤中的平均含量均低于相应的背景值。研究区表层土壤中,V、Co、Ni、Zn、Cd、Pb和Sb等7种元素的空间分布格局基本相似,均呈现沿城市化梯度带分布的地带性格局;As、Cu和Hg等3种元素的空间分布呈现岛状格局。来源分析结果表明,各梯度带表层土壤中的微量元素的来源各不相同。     

大通河流域土壤细菌及氮循环功能菌群沿海拔的空间分布

探究土壤微生物的海拔分布格局及其驱动机制对理解气候变化下陆地生态系统的响应至关重要.土壤微生物群落的海拔分布格局随空间尺度有所差异,为此分别沿大通河流域干流流向（海拔梯度1 000 m）和山体坡面（海拔梯度500 m）设置了两种空间尺度的样带,利用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性沿海拔的分布特征,基于FAPROTAX数据库分析氮循环功能类群的海拔分布,探讨驱动土壤细菌群落沿海拔分布的关键环境因子.结果表明:①土壤理化性质沿海拔分布有显著差异,总氮（TN）和硝态氮（NO₃ ^-）含量与海拔正相关（P < 0.01）,土壤容重（BD）、pH与海拔负相关（P < 0.001）;②细菌群落OTU丰度沿海拔升高显著增大（P < 0.01）,丰富度和多样性指数沿海拔增大,但趋势不显著（P > 0.05）;③细菌群落以酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势门,其相对丰度随海拔升高分别增加、减小和微弱减小;④参与氮循环的功能类群共13种,以硝化作用、好氧氨氧化和好氧亚硝酸盐氧化作用为主,随海拔升高响应规律不同,其中硝化作用细菌丰度显著增加（P < 0.01）,好氧氨氧化和硝酸还原细菌丰度微弱增加,而参与含氮化合物异化还原的细菌丰度先增后减;⑤冗余分析表明海拔（ELEV）、pH和氨氮（NH₄ ⁺）是驱动门水平土壤细菌群落的主要因子,Mantel分析表明土壤细菌氮循环优势类群均受海拔驱动（P < 0.01）.⑥流域和坡面尺度上细菌群落α-多样性沿海拔的规律一致,但土壤性质、氮循环功能菌群丰度和主要环境影响因子均不同.因此从不同空间尺度探究土壤微生物的海拔分布格局具有重要意义.     

釜溪河自贡城区段季节性低氧成因研究

釜溪河为沱江一级支流,在自贡城区段设有国考碳研所断面。收集碳研所断面近10年来水质自动站数据,分析溶解氧(DO)变化特征,采样调查釜溪河自贡城区段水质及河道底泥污染状况,采用相关性分析、数值模拟等,研究分析釜溪河自贡城区段溶解氧分布特征及碳研所断面季节性低氧成因。研究结果表明,碳研所断面的溶解氧质量浓度变化特征呈现春末夏初最低,白天高晚上低的特征。釜溪河碳研所断面河水耗氧类污染物质量浓度较沱江流域内其他断面高,耗氧强度较大,溶解氧质量浓度较沱江流域其他断面偏低;其次,研究河段中釜溪河污水厂以下河段受污水厂低氧水排入和金子凼堰底层低氧水下泄影响,其溶解氧水平整体较污水厂以上河段低;最后,河段底泥有机质含量较高,春夏季气温升高将导致微生物分解活性增强大量消耗溶解氧,同时,闸坝和外来水体排入的水文扰动造成污水厂以下河段水温梯度弱,表层溶解氧易受底层低氧水影响,促使断面形成季节性低氧现象。溶解氧预测模型结果也进一步证实了温度变化和垂向温度梯度弱是碳研所断面溶解氧质量浓度季节性偏低的主要因素。