基于SD模型的小江流域协调发展模式研究

三峡水库自蓄水以来水环境安全问题便受到广泛关注。选取三峡水库典型支流小江为研究对象,应用系统动力学(SD)方法和情景分析方法,构建了小江流域环境-社会-经济系统仿真模拟模型,实现了3种发展情景的模拟和分析。研究结果显示:(1)自然发展模式下流域人口、需水量、各产业GDP都实现高速增长,至2025年COD、氨氮、总氮、总磷的负荷分别达到16 796.1 t,9 578.8 t,3 461.8 t以及405.1 t;(2)经济人口调控模式下COD、氨氮负荷分别下降了7.9%和25%;(3)环境社会经济协调发展模式下实现了污染负荷的大幅度削减。结合模拟结果,提出了小江流域环境社会经济持续协调发展的相关建议。     

降雨对农家堆肥氮磷流失的影响及其面源污染风险分析

采用原位研究方法,经过历时120 d的农家堆肥试验,对比分析了秸秆、棚膜、土层、裸露等4种覆盖堆肥方式中,降雨对总氮、氨氮、硝态氮、总磷和可溶性磷径流流失的影响及其面源污染风险.结果表明,各种覆盖方式的堆肥随着堆肥的腐熟和径流的增加,氮素、磷素的径流流失浓度逐渐降低,其中总氮、氨氮、硝态氮浓度随时间的变化符合一级动力学方程,而总磷、可溶性磷符合直线方程.从各处理趋势来看,各种氮磷养分径流流失浓度与流失强度表现为无覆盖>秸秆覆盖>土层覆盖>棚膜覆盖.棚膜覆盖堆肥对面源污染的风险较小,可以作为改善农村环境卫生、控制氮磷流失的堆肥方法.     

硅藻土基多孔吸附填料的制备及其对Pb2+的吸附

以硅藻土为主要原料,添加超细碳粉、烧结助剂和粘结剂,按一定比例混合、搅拌、造粒,在设定程序下煅烧,制备了硅藻土基多孔吸附填料(DBPAF),探讨了烧成温度、造孔剂添加量、硅藻土粉体粒径对DBPAF孔隙特征的影响,运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对DBPAF的微观形貌和物相组成进行了观察和分析,采用动态吸附实验研究了DBPAF的可操作性,采用静态吸附实验研究了DBPAF吸附Pb2+的性能和机制.结果表明,最适烧成温度范围为900~1000℃,最适造孔剂添加量为7.0%,最适硅藻土粉体粒径为2.40μm;与硅藻土原土(粉体)相比,DBPAF的可操作性明显提高,孔隙结构得到了明显改善,物相组成以方石英相为主.研究还表明,烧制过程升温速率以2~5℃/min为宜以保证DBPAF气孔分布均匀;DBPAF对Pb2+吸附容量较硅藻土原土(粉体)提高了78.0%,吸附过程速率控制步骤为Pb2+与DBPAF孔道内的基团发生的化学反应,吸附动力学符合拟二级动力学模型.     

十溴联苯醚的热解及其影响因素研究

在200~300℃的温度范围内研究了十溴联苯醚(BDE-209)的热降解及其影响因素.结果表明,温度、时间以及硝酸铜、三氯化铁、氯化铝和氯化锌等处理线路板过程中产生的金属盐对BDE-209热降解有不同的影响.升高温度或延长热解时间均能促进BDE-209的热解,且温度对BDE-209降解的影响程度大于时间对其降解的影响;硝酸铜、三氯化铁和氯化铝对BDE-209的热解均起促进作用,促进作用的顺序为:硝酸铜 >三氯化铁 >氯化铝;氯化锌对BDE-209的热解有抑制作用;随着温度的升高,氯化铝和氯化锌对BDE-209热降解的影响减弱.该研究结果可为深入探究电子垃圾热处理过程中BDE-209的释放及降解提供科学依据.     

电除尘器气流分布数值计算方法研究

运用CFD方法对电除尘器内的气流流动进行数值计算,以相应的电除尘器气流分布模型试验为验证算例。数值计算采用多孔介质模型简化进口喇叭气流分布板,以第一电场进口断面的气流速度分布趋势及相对均方根值为评判标准,对比3种不同导流片布置方案的模型实测结果与数值计算结果。结果表明:各方案模拟结果与试验结果均吻合较好,最终布置方案的数值计算结果满足电除尘器设计要求。     

三峡水库典型支流不同时期的水质污染特征及其影响因素

为探究三峡水库特殊调度运行模式下支流水质分布特征及其主要影响因素,以库区一级支流香溪河和神农溪为例,于2018年7月（汛期）和10月（蓄水期）现场采样分析,利用水质指数（WQI）法进行水质评估和水质特征分析,并综合三维水动力观测资料、干支流水量交换分析识别水质变化的驱动因素.结果表明：①影响香溪河和神农溪WQI的主要参数为TN、NH₄⁺-N,且两支流WQI在7月为63~69,水质一般;10月为74~82,水质良好.水质在10月显著好于7月（p<0.01）,两支流间的WQI无显著差异（p>0.05）;另外,WQI在中间段要大于近河口和近上游段.②长江干流倒灌水体对支流水质的好坏起主导作用.汛期倒灌强度小但倒灌水体营养盐浓度较大,会增加支流营养盐浓度;蓄水期倒灌强度大但倒灌水体营养盐浓度较小,会稀释支流营养盐浓度.③支流流域面源污染协同加剧支流水质污染.汛期降雨驱动了面源污染的增加,在多因素共同作用下支流库湾TN、NH₄⁺-N在7月的累积量高于10月.研究结果可为当地水环境管理和治理提供方向,丰富大型河道型水库水环境演变相关科学认识.     

基于系统仿真模拟的三峡库区生态承载力分区动态评价

针对现有生态承载力评价研究中时间动态性、空间差异性考虑不足等问题,引入系统动力学(SD)模型,围绕生态承载力关键指标实施三峡库区分单元的系统仿真模拟和预测,整合生态承载力综合评价方法,对不同控制单元承载力状况进行动态评价. 结果表明:①2010年三峡库区生态承载力指数为0.55,为弱可承载状态. 生态承载力限制因素分析显示,长江嘉陵江重庆市辖区控制单元、长江涪陵区万州区控制单元主要受制于资源、环境要素,其他3个控制单元(澎溪河开县控制单元、长江云阳县巫山县控制单元、长江恩施州宜昌市控制单元)主要受制于社会、经济要素. ②现有发展趋势下,2010—2025年三峡库区生态承载力指数为0.48~0.57,呈先增后减的趋势,拐点出现在2015年附近,整体亦处于弱可承载状态. 2015年后,以资源、环境为主要限制因素的2个控制单元生态承载力指数开始逐年下降;以社会、经济为主要限制因素的其他3个控制单元生态承载力指数则呈延续上升态势. ③综合调控方案下,三峡库区生态承载力指数在2015年达到0.60,由弱可承载提升为基本可承载;至2018年,所有控制单元均达到基本可承载,生态承载力指数为0.60~0.76. 可见,综合调控方案对各控制单元人口、经济、环境、资源因素的调控行之有效.      

海河流域植物中碳的输出(或存留)量和土壤中的库存量

研究了海河流域地区植物中碳的输出量和土壤库存量。结果指出：不同作物－土壤系统中各种作物碳的输出量和归还量有很大不同,作物碳输出量一般为归还量的３－１７倍;海河流域地区不同子流域土壤中碳的库存量也有差异,以滹沱河子流域土壤碳的库存量最高,大清河子流域土壤中碳的库存量最低。     

冰藻在北冰洋生态系统中的重要性及其对全球变暖的响应

在全球变暖的背景下,北极正在经历剧烈的环境变化,如海冰消融、海水淡化、海平面上升、海流变化以及紫外线辐射增强等。北极是对全球气候变化最敏感的地区之一,其特殊的地理位置和极地放大效应使北冰洋生态系统极为脆弱。冰藻作为初级生产者,是北冰洋生态系统的重要组成成分,在全球生物地球化学循环和能量流动过程中发挥着重要的作用,对环境变化的响应十分敏感,是一种良好的环境指示生物,研究其对全球变暖的响应具有重要意义。本文从冰藻对北冰洋的生物量、生产力、沉积有机碳的埋藏以及渔业资源等方面的作用,分析了冰藻对北冰洋生态系统的重要性,结合冰藻的群落结构、时空分布等方面的变化,论述了冰藻对全球变暖的响应。     

插层蒙脱土去除铜绿微囊藻的研究

采用离子交换法制备了烷基糖苷季铵盐插层蒙脱土(简称插层蒙脱土)材料,采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、差热/热重联用热分析(DSC/TG)仪和X射线衍射(XRD)仪对其进行表征,并使用插层蒙脱土去除水中铜绿微囊藻,最后通过对藻絮体形态的表征分析了插层蒙脱土的除藻机制。XRD测试结果表明,烷基糖苷季铵盐可以插入蒙脱土的层间,使蒙脱土001晶面的层间距增大;DSC/TG测试结果表明,当烷基糖苷季铵盐用量为一倍蒙脱土离子交换容量时,其插入到蒙脱土的量为13.07%(质量分数);当铜绿微囊藻为2.81×108个/L,插层蒙脱土投加量为0.040g/L,藻液初始pH为8时,叶绿素a和浊度的去除率分别可以达到93.02%和90.1%;插层蒙脱土可以通过网捕絮凝作用去除铜绿微囊藻,当它与藻细胞接触时,其层间插入的烷基糖苷季铵盐可以缓慢释放,抑制絮体中藻细胞的活性,并且不会发生藻絮体反漂现象。