夏季东海和南黄海一氧化碳的浓度分布、海-气通量和微生物消耗研究

于2013年7月对东海和南黄海海水中CO的浓度分布、时空变化、海-气通量和表层海水中CO微生物消耗进行了研究.夏季东海和南黄海大气中CO的体积分数范围为68×10-9~448×10-9,平均值为117×10-9(SD=68×10-9,n=36),呈现出近岸高、远海低的特点.夏季东海和南黄海表层海水中CO的浓度范围为0.23~7.10 nmol·L-1,平均值为2.49 nmol·L-1(SD=2.11,n=36),CO的浓度受太阳辐射影响明显;不同站位CO浓度的垂直分布特征基本相同,CO浓度最大值一般出现在表层,随深度增加CO浓度迅速减小.夏季东海和南黄海海水中CO浓度具有明显的周日变化,最大值是最小值的6~40倍.各层最大值基本出现在中午,最小值基本上出现在凌晨前后.CO明显的周日变化特征进一步证明海水中CO主要由光化学产生.调查期间东海和南黄海表层海水中CO相比大气处于过饱和状态,过饱和系数变化范围为1.99~99.18,平均值为29.36(SD=24.42,n=29),表明调查海域是大气中CO的源.调查期间CO的海-气通量变化范围为0.37~44.84μmol·(m2·d)-1,平均值为12.73μmol·(m2·d)-1(SD=11.40,n=29).调查海域CO的微生物消耗培养实验中,CO的浓度随时间增长呈指数降低,消耗过程符合一级反应的特点,微生物消耗速率常数KCO范围为0.12~1.45 h-1,平均值为0.47 h-1(SD=0.55,n=5),微生物消耗速率与盐度之间有一定的相关性.     

厌氧水解酸化处理含高浓度聚丙烯酰胺污水

运用厌氧瓶和厌氧折流板反应器(ABR)对含部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的污水进行厌氧水解酸化生物处理.选取PAM-F1和PM-2两株厌氧菌为HPAM降解菌,并优化了单株菌和混合菌的降解条件.结果发现,最佳降解条件为降解9 d,连续活化3次,温度35~40℃,初始pH=7.5.此时,混合菌对500 mg·L-1HPAM污水的降解效果最好,降解率可达到40.69%.通过生理生化特征和16S rDNA分析,确定PAM-F1为红球菌(Rhodococcus sp.).混合菌降解前后的HPAM傅里叶-红外光谱图分析表明,细菌能够降解并利用HPAM的部分胺基和碳作为生长所需的氮源和碳源,并推断出HPAM的降解过程发生在厌氧水解酸化阶段.扫描电镜(SEM)图片显示,ABR中形成了能有效促进HPAM生物降解的颗粒污泥.而经过ABR处理的HPAM污水,CODCr去除率和HPAM降解率可分别达到89.96%和75.48%.研究表明,厌氧水解酸化法是一项能够有效处理含高浓度HPAM污水的技术.     

生物炭改良剂对小白菜生长及低质土壤氮磷利用的影响

生物炭技术是近年来新兴的具有多重农业和环境效益的土壤改良技术.本研究以宁夏低质淡灰钙土为研究对象,以"中白78"小白菜(Brassica chinensis)为供试作物,分别按0、1.5%、3%和5%(质量分数)的比例添加花生壳生物炭(Biochar,BC)和基于花生壳生物炭研发的生物炭改良剂(BC-based amendment,AD),系统研究了BC和AD对小白菜植株生长、产量及土壤养分利用有效性的影响.结果表明:BC和AD的添加均增加了小白菜的株高和产量,与BC相比,AD对小白菜的增产效果更为显著(BC和AD处理的产量分别为对照的2.34~3.77倍和4.37~4.60倍).各剂量BC处理中,小白菜地上部、根系生物量的顺序为1.5%BC3%BC≈5%BC;而对于AD处理,3种添加量处理的小白菜生物量无显著性差异.增产的主要原因包括两方面:第一是两种材料中主要养分对小白菜生长的直接贡献;第二则是两种材料均促进了小白菜根系的生长,增强了根际效应,从而改变了N、P等土壤养分的利用有效性.BC和AD的加入均增加了小白菜对N的利用有效性,AD促进了小白菜对P的利用有效性.可见,BC和AD均可作为土壤改良剂,改善宁夏低质淡灰钙土的养分状况,提高作物产量.     

以预处理剩余污泥为燃料MFC产电性能及不连续供电的可行性

为探讨微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)处理经预处理后剩余污泥的可行性以及不连续供电能力,采用双室MFC,以剩余污泥热处理上清液为基质进行启动和运行,通过改变电池阴极电子受体而导致电势差变化来监测其产电的运行稳定性.结果表明,反应器以氧气作为阴极电子受体148 h后启动成功,最大输出电压0.24 V,将阴极电子受体换为铁氰化钾时,能获得0.66 V的最大输出电压和4.21 W·m~(-3)的最大功率密度.当将阴极电子受体分别替换为氧气或者开路,又转换为铁氰化钾后,电池输出功率恢复迅速,电池对有机物去除效率基本不受影响,对化学需氧量(COD)、氨氮去除效率分别达70%和80%.本研究表明,利用预处理剩余污泥进行MFC处理和产电是可行的,可获得较高的功率密度,同时MFC可以实现不连续供电.     

长江口及邻近海域春夏季有色溶解有机物时空分布特征及主要影响因素

利用三维荧光光谱(EEMs)-平行因子(PARAFAC)分析技术对长江口及邻近海域春季(2015年3月)和夏季(2015年7月)有色溶解有机物(CDOM)的荧光组成及分布特征进行分析.共识别出2类4个荧光组分,即类腐殖质组分C1(370/495nm)、C2(330/405 nm)、C3(365/440 nm)及类蛋白质组分C4(295/345 nm).春夏季各层4个荧光组分分布模式基本一致,从长江口到邻近海域逐渐降低.春季类腐殖质组分的高值区分布在长江口内,而类蛋白组分高值区位于南槽附近区域,表层的CDOM主要来源于陆源输入和人类活动;中层荧光强度值比表层低,受陆源影响减弱;底层荧光强度值比中层略高,是由沉积物再悬浮造成的.各荧光组分在岱山县附近海域均有一个较高值,这与岛上的居民活动有关.夏季荧光组分高值区与春季相似,各层荧光组分值接近,说明夏季研究区域水体混合较均匀.春夏季腐殖化指数(HIX)在长江口较高,而生物指数(BIX)在邻近海域较高.将4个荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a355)与盐度(S)、溶解有机碳(DOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a(Chl-a)、溶解氧(DO)做冗余分析.结果表明,4个荧光组分(C1~C4)与总氮(TN)、总磷(TP)主要受陆源输入、人类活动的影响,溶解有机碳(DOC)受陆源与海源的共同影响.本文利用三维荧光光谱-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)技术结合多元统计方法解析了CDOM组成,清晰揭示了长江口及邻近海域CDOM的来源及主要影响因子,可为河口海域生源要素海洋生物地球化学研究提供有益的补充.     

秋夏季黄河三角洲湿地土壤汞和甲基汞的变化

汞在湿地中的行为对湿地水生生物健康具有重要影响.于2011年和2012年分别采集干(夏初)湿(秋季)季节黄河三角洲湿地土壤样品,分析不同季节汞与甲基汞的含量差异和垂直变化.秋季总汞平均含量为0.064 mg·kg-1;夏季为0.027 mg·kg-1,总汞含量平均减少57%,湿地由积水到干旱过程中导致汞的释放.秋季各点位0~10 cm深甲基汞平均含量为0.28μg·kg-1,夏季甲基汞平均含量为0.066μg·kg-1,各点位含量平均减少76%.在秋季受湿地淹水影响,利于甲基汞的形成,水分减少和湿地干旱导致土壤中的甲基汞减少.在垂直方向上,夏季与秋季相比总汞在0~10 cm深度都有减少,土壤中的汞发生释放,因此,湿地在秋季表现为汇,而在春夏季为大气汞的源.硫酸盐还原细菌的含量秋季远高于夏季,在夏季硫酸盐还原菌与甲基汞和甲基化率均显著相关,硫酸盐还原菌、淹水环境、有机物质都会影响甲基汞产生和分布.     

城市防灾应急信息数据管理研究

以防灾应急信息系统的数据管理研究为背景,重点研究城市防灾应急工作中所涉及的城市信息、灾害信息以及防灾应急信息的数据管理。调查分析国内外防灾应急数据管理的现状,在此基础上综合考虑数据库应包含的数据类型及内容,从数据应用的角度出发,思考数据管理的规范流程,并提出数据管理过程中应注意的重要事项和适用的建议。针对城市防灾应急工作中存在的问题,提出综合管理城市建设及防灾减灾中相关的各类信息和数据的建议,阐述数据集成管理的重要性与优势,旨在解决防灾应急工作中复杂的数据管理问题,希望能够为城市防灾应急工作启发新思想和新方法。     

中国沿海地区生态经济系统能值分析及可持续评价

运用能值分析理论与方法,从能值来源结构、经济子系统、生态子系统、社会子系统和可持续发展能力5个侧面,对中国沿海地区11个省市1995年和2009年生态经济系统运行状态进行对比研究。结果表明,与1995年相比,2009年沿海地区经济子系统与社会子系统实现了飞速发展,但生态子系统所承受的资源环境压力急剧上升,生态经济系统的内在有序协调机制不断恶化,导致经济子系统与社会子系统整体竞争实力及发展潜力有所萎缩。针对沿海地区生态经济系统可持续发展所面临的缺陷和问题,建议:(1)沿海地区应降低对不可再生资源的依赖性,致力于扩大可再生资源的开发规模,加快传统粗放型发展方式向高效集约型发展方式的转变,增加外界能值利用量,加强原材料、资金和劳动力等能值流的引入,缓解当地生态子系统资源供给和环境纳污压力。(2)重视城镇化、工业化过程中的生态效益,保持沿海地区经济子系统结构有序和规模适当,合理划分生态经济功能区域,科学调整人口的空间布局,减轻经济、人口日益密集造成的生态负荷。修复已受损生态系统,增强其生态经济系统的内在有序协调机制。     

基于相对资源承载力的青岛市主体功能区区划

本文根据相对资源承载力研究方法,以全国作为参照区域计算了2005～2008年青岛市主要辖区相对自然资源承载力、相对经济资源承载力和综合承载力.分析结果表明:①对于相对自然资源承载力而言,平度市处于富余状态;莱西市处于临界状态;胶州市、即墨市、胶南市处于超载状态:青岛市市区则处于严重超载状态.相对自然资源承载力序列(由富余到超载):平度市>莱西市>胶州市>胶南市>即墨市>市区.②青岛市各辖区相对经济资源承载力全部处于富余状态,其中市区的相对经济资源承载能力最大.相对经济资源承载力序列(由富余到超载):市区>胶州市>胶南市>即墨市>藁西市>平度市.③青岛市各主要辖区综合承载力全部处于富余状态,且基本保持稳定.综合承载力序列(由大到小):市区>平度市>即墨市>胶州市>胶南市>莱西市.在此基础上.本文对青岛市2005-2008期间主要辖区的主体功能区进行了区划,结果显示青岛市所辖6市区均属于优化开发区,在"十二五"期间.产业调整与优化仍是区域可持续发展的重中之重.     

活性半焦用于油田含油污水除油的研究

以经济廉价的半焦为原料,制备用于处理油田含油污水的吸附剂。采用高温焙烧活化、水蒸气活化、高压水热活化以及硝酸、氢氧化钾活化等方法对半焦进行活化处理,通过静态吸附实验测定除油率来评价活化效果,重点讨论了氢氧化钾活化条件对除油效果的影响。结果表明:KOH与半焦质量比为6∶1,80℃浸渍3 h,550℃焙烧1.5 h时,制备的活性半焦吸附除油效果最好,除油率可以达到75.6%;活性半焦对油的吸附符合Freund lich吸附方程。利用酸碱滴定法对样品表面酸碱官能团进行分析,发现KOH活化后半焦表面碱性亲油官能团明显增多;通过SEM对半焦的微观结构进行分析,发现KOH活化后半焦产生大量有利于吸附的孔结构。