室内木柴燃烧排放水溶性离子粒径分布特征

基于实验室模拟燃烧和稀释通道采样系统,采用荷电低压撞击采样器采集了6种典型木柴燃烧排放的14级粒径段颗粒物.采用离子色谱分析了8种水溶性离子,获得水溶性离子的分粒径排放因子和排放特征.结果表明,Ca²⁺的排放因子呈双峰分布,在0.25~0.38和2.5~3.6μm粒径段出现峰值,分别为0.14和0.16mg/kg.其余离子的排放因子为单峰分布.NH₄⁺、NO₃^-和SO₄^2-的排放因子在0.25~0.38μm粒径段出现峰值,分别为0.41、0.58和0.84mg/kg.K⁺和Cl^-的排放因子在0.15~0.25μm内出现峰值,分别为0.89和0.99mg/kg.木柴燃烧排放总水溶性离子的质量中值粒径为（0.30±0.07）μm,各离子的质量中值粒径范围为0.24~0.44μm.PM_0.094、PM_0.94、PM_2.5和PM₁₀中水溶性离子的排放因子变化范围分别为1.04~9.33、5.00~48.87、5.46~52.00和6.14~53.68mg/kg.木柴燃烧排放颗粒物中K⁺/Cl^-、K⁺/NO₃^-、K⁺/SO₄^2-和SO₄^2-/NO₃^-比值随粒径变化而变化,其排放初始值在应用于源解析和生物质燃烧排放气溶胶传输老化研究时需引起关注.木柴燃烧排放PM₁₀中的阴阳离子当量比值为0.80±0.11,颗粒物的酸度随颗粒物粒径而改变,亚微米颗粒物和细颗粒物的酸度高于超细颗粒物和粗颗粒物的酸度.本研究对构建生物质燃烧排放分粒径水溶性离子清单,更新和改进相关气候和空气质量模型的参数设置,识别烟气传输过程中的老化具有重要意义.     

初始浓度分布对一维含水层中溶质运移的影响

为了研究含水层中任意初始浓度分布条件下一维含水层介质中的溶质运移规律,采用对流-弥散方程构建考虑任意初始浓度分布条件下一维含水层介质中溶质运移动力学数学模型,模型采用持续注入示踪剂、瞬时注入示踪剂和脉冲注入示踪剂3种不同的边界条件,数学模型的求解采用格林函数法.并通过开展室内一维砂柱实验进一步验证模型的科学性和适用性.结果表明：初始条件对溶质运移结果的影响不容忽视,新模型能够模拟不同初始条件下的一维溶质运移过程;新模型通过将流速变化处理为线性变化可以用来研究非稳定流条件下溶质运移过程;新模型是前人模型的完善,模型包含3种不同类型的内边界条件和任意的初始条件,新模型也能为地热开发利用提供理论依据.     

耐酸砷还原菌Bacillus sp.strain P3-23的分离鉴定及其对高砷土壤砷释放影响

砷还原微生物在原生高砷地下水形成中起关键作用,研究其对不同环境因素改变的响应以及对砷迁移与转化的影响是十分必要的。从石门土壤中分离得到一株耐酸砷还原菌,研究其形态和生理生化特征,通过分子生物学和微生物学手段对其进行系统分类和生理生化特性鉴定,并使用微生物学方法在不同温度、pH值和电子供体条件下进行培养,探究其对环境因素波动的适应能力,检测菌株对高砷土壤砷释放的影响。实验结果表明:该耐酸砷还原菌为芽孢杆菌属(Bacillus)成员,故命名为Bacillus sp.strain P3-23(以下简称P3-23);菌株P3-23最适宜的生长温度为30℃,在pH值为3.5~7.5范围内均可生长且具有砷还原能力,能够利用乳酸钠、丙酮酸钠、柠檬酸钠、酵母味素、丙三醇、葡萄糖、蔗糖为电子供体;菌株P3-23能够在72 h内完全还原2.0 mM As(Ⅴ)且菌液浓度呈上升趋势,具有强耐砷能力,40.0 mM砷存在条件下仍能生长;菌株P3-23促进土壤中砷释放能力较强,砷形态分析显示释放的可溶性砷中As³⁺占比达83.3%以上。菌株P3-23的分离不仅丰富了人们对砷还原微生物的认识,也说明砷还原微生物对不同环境因素胁迫具有相应的应答机制,预示着其可能存在于极端环境中。对不同环境中砷还原微生物进行研究,在完善砷的生物地球化学循环模式的同时有助于砷污染机制及砷修复生物手段的探索。     

基于MATLAB GUI的土壤质地类型自动识别系统

土壤质地类型反映了不同粒径颗粒在土壤中的分布,是土壤的最基本性质之一,直接影响土壤中水、气、热和溶质的迁移特征,因此确定土壤质地类型是土壤调查中最基础的工作。我国常用的土壤质地分类标准有美国制、国际制、卡庆斯基制和中国制标准,其中美国制和国际制土壤质地分类需借助平面三角坐标系来确定,不利于批量土壤样品的土壤质地分类。现有的土壤质地自动分类系统中缺少基于卡庆斯基制、中国制的分类功能,且难以直接处理激光粒度仪的测试结果。为能够批量自动实现土壤质地分类并便于不同分类制结果的对比,基于MATLAB GUI开发了土壤质地类型自动识别系统(GSTARS)。该系统界面直观、操作方便,能够批量处理土壤颗粒测试数据和多种格式数据文件,且数据处理容量大;该系统包含了4种国内应用最广的土壤质地分类标准,增加了系统的适用性,便于不同分类制分类结果的对比。与现有土壤质地分类工具的结果对比,表明本系统的分类结果可靠。     

改进离子色谱法测定水样中高氯酸盐、氯酸盐和亚氯酸盐

建立一种快速准确的离子色谱法同时测定环境水样中痕量的ClO_4~-、ClO_3~-和ClO_2~-。该方法基于Dionex ICS2100离子色谱仪,采用亲水性强的Ion Pac AS20阴离子分析柱,选用KOH淋洗液,以1.0 mL/min流速梯度淋洗。研究结果表明,待测样品中ClO_4~-、ClO_3~-、ClO_2~-含量低于100μg/L时,进样量为300μL,在1~100μg/L范围内线性关系良好,相关系数0.999 8,检出限为1μg/L,加标回收率为94.15%~96.91%,相对标准偏差≤3.43%。待测样品中ClO_4~-、ClO_3~-、ClO_2~-含量高于100μg/L时,进样量为25μL,在100~1 000μg/L范围内线性关系良好,相关系数0.999 1,检出限为10μg/L,加标回收率为91.30%~96.28%,相对标准偏差≤0.59%。该方法简单快速,可满足EPA推荐的饮用水中高氯酸盐限量质量浓度(1μg/L)检出要求,同时重现性好、回收率和准确性高,具有重要的应用价值。     

基于数值模拟的地下水环境影响预测评价体系初探:以黔西南岩溶某场区为例

目前地下水环境影响预测评价工作缺少完整的体系,污染评价不全面,无法及时捕捉污染事件或防控方案可执行性差的现象时有发生。总结了地下水环境影响预测中的主要问题,利用已有数值模型进行地下水受污过程评价,设计跟踪监测和防控方案、协同污染防控,提出"污染过程预测评价","跟踪监测方案设计"及"污染防控方案设计"的三层金字塔预测评价体系,同时以贵州西南岩溶区某场区为例,评价潜在的地下水环境并设计监测防控协同系统,以期在一定程度上为同类工作开展提供参考。     

高寒山区典型小流域河流溶解性有机碳输出的年内变化及其成因

高寒山区河流溶解性有机碳(DOC)的输出可能有别于北极、亚北极地区,但却少有人研究。选取青藏高原黑河上游的典型高寒小流域——葫芦沟流域为研究对象,通过流域出口处河水DOC浓度的连续观测,分析了河水DOC输出的季节性变化规律,并探讨了流域水文过程对河水DOC输出的影响。结果表明:河水的DOC通量与河道径流量的变化趋势一致,从冬季至春季逐渐降低,夏季急剧增高,秋季又逐渐降低;河水DOC浓度的变化则恰好相反,冬季时最高,春季时略有下降,夏季时急剧降至最低值,秋季再次增高;河水DOC的输出主要集中在夏、秋两季,7~11月份的输出量占河水DOC年输出总量的80%。各水源和流动路径对河水贡献比例的变化是导致上述季节性差异的深层机制:在夏季,低DOC浓度的冰川融水和山区产流对径流有更高的贡献,故河水具有较低的DOC含量,但因其流量远高于其他季节,故DOC通量为全年最高;秋季至初冬,高DOC浓度的寒甸带冻土层上水对径流贡献比例逐渐增大,导致河水的DOC浓度增高;冬季时,河水全部源于秋季时储存在平原区含水层中的高DOC浓度的地下水,故河水的DOC浓度最高;春季中后期,除秋季时储存起来的地下水外,具有较高DOC浓度和极低溶解性无机碳(DIC)浓度的寒甸带融雪水对河水也有一定贡献,故河水DOC浓度变化不大,但其DIC浓度明显降低。     

基于GWR模型的汉江流域土地利用类型与水质关系评估

土地利用类型与水质指标之间存在着密切的联系。地理加权回归与传统回归分析的不同点在于它是一种局部回归分析方法,可应用于空间数据以探讨土地利用类型与水质指标之间的空间变化关系。利用普通最小二乘法(OLS)模型和地理加权回归(GWR)模型对汉江流域2015年94个采样点不同河岸带宽度(20m及50m)的5种土地利用类型(草地、林地、耕地、城市用地和未利用地)与7个水质指标之间的影响关系进行了对比分析与评估。结果表明:在分析土地利用类型与水质类型的空间关系时,GWR模型优于OLS模型。GWR模型评估结果表明:在汉江流域上段,耕地面积的增加使TN、PO_4~(3-)、活体Chl-a、Ca~(2+)、NH_3-N、COD和Na~+浓度显著增加;在汉江流域中段,城市用地的增加会使TN、PO_4~(3-)、活体Chl-a、Ca~(2+)和NH_3-N浓度显著增加,耕地使COD和Na~+浓度变大;在汉江流域下段,主要影响水质的是城市用地。此外,汉江流域中下游地区河岸带宽度控制在50m范围内可以达到降低污染物浓度的作用,有利于削减面源污染。该研究结果可为汉江流域中下游地区合理规划河岸带土地利用以抑制面源污染传输提供科学依据。     

贵阳地区城镇化对浅层地下水的影响分析

以贵阳市城区为研究对象,通过收集整理2001—2014年地下水水质及水位监测点数据,并采集市区及市郊地下水样14组进行δ34S-SO2-4同位素分析,研究了城镇化对浅层地下水的水位动态、水化学作用及组分产生的影响。结果表明:研究区内地下水位变幅呈减小趋稳,且变化趋势在空间和时间上与城镇化方向和时间一致,原因在于地下水的停采导致水位抬升,地面硬化和城市给排水管网渗漏大幅削弱了地下水位的季节性和年际的波动;城镇化使地下水溶滤作用减弱,硫酸盐和氯化物的输入有所增加,硫同位素分析进一步表明城镇化区域地下水中的硫酸盐较非城镇化区域更多地受到人为活动的影响,且中心城区的超标现象多于非中心城区。