基于DNDC模型评估水位变化对滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)特征的影响,以及验证DNDC(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用DNDC模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO₂吸收,地下20 cm水位则抑制CO₂吸收;(2)经过校准和验证的DNDC模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R²>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对DNDC模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注DNDC中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。     

改性生物炭对水环境中抗生素类药物的吸附研究进展

由抗生素滥用引起的药物污染对人类健康和生态系统构成潜在威胁。吸附法是去除水环境中有机污染物的最有效方法之一。生物炭作为一种廉价高效的吸附材料,改性可使其吸附性能显著提升,改性生物炭对抗生素的吸附特性及机理被广泛研究和应用。在对生物炭制备及其改性方法进行回顾的基础上,系统论述了改性生物炭对典型抗生素药物的吸附性能及机制等方面的研究进展,并对生物炭的再生及其经济性进行分析,以期为新型高效生物炭的吸附机制和材料研发提供借鉴。     

氯苯类还原性气氛下高温降解反应机理

氯苯类化合物(CBz)是生活垃圾热处置过程中存在的重要污染物,热解、气化技术能够有效降低热处置过程的CBz排放.为了探究其在热解、气化环境下的降解机理,以1,2,4-三氯苯(1,2,4-TrCBz)为研究对象,进行了1,2,4-TrCBz在中高温段(550-850℃)还原性气氛(H2,CO等)下的降解特性实验,同时通过量子化学计算,利用Gaussian 09W软件模拟了降解过程中可能存在的多条反应路径,并比较了各路径的竞争关系.结果 表明温度越高,1,2,4-TrCBz的降解效率越高.降解效率在750℃和850℃时,分别为14.07％和60.27％,1,2,4-TrCBz分子的C—Cl键解离能在370 kJ·mol-1左右,温度在650℃以下时,环境提供的热量不足以使C—Cl键断裂,H2降低了40 kJ.mol-1左右的C—Cl键断裂所需的能量,提高了降解反应速率.单独的CO不参与1,2,4-TrCBz的降解反应,实验降解特性与N2气氛相似.CO与H2共存时,在相同温度下,降解表现呈现H2＞H2+CO＞CO的规律,CO的存在提高了H2近20 kJ·mol-1的降解反应活化能,从而降低了反应速率.1,2,4-TrCBz的降解过程存在3条有效降解路径,反应更趋向于通过生成1,3-二氯苯(1,3-DCBz)的路径进行.     

阳澄湖水源中典型嗅味物质测定与来源分析

以阳澄湖水源为研究对象,采用固相微萃取-气质联用法测定水中2-甲基异莰醇(2-MIB)、土臭素(GSM)、2,4,6-三氯苯甲醚(2,4,6-TAC)、2,3,4-三氯苯甲醚(2,3,4-TAC)、2,3,6-三氯苯甲醚(2,3,6-TAC)、2-异丙基-3甲氧基吡嗪(IPMP)、2-异丁基-3甲氧基吡嗪(IBMP)、β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、异氟尔酮等10种典型嗅味物质,并分析可能的来源藻类.以2018年1月-12月阳澄湖水源中优势藻种为基础,建立以上述嗅味物质为变量的多元线性回归模型.结果表明,水源中2-MIB、GSM、β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、异氟尔酮5种嗅味物质与直链藻、针杆藻、鱼腥藻、色球藻、颤藻、微囊藻、束丝藻7种藻类有较强的相关性.     

基于分布式应变监测的埋地管道悬空识别方法研究北大核心CSCD

埋地管道在地基缺陷或管道泄漏作用下会产生局部悬空,悬空的发展不仅会威胁管道的安全运行,还会造成地面沉降、塌陷等地质危害。因此,提出一种基于分布式应变监测的埋地管道悬空识别方法。首先布设分布式应变传感器获取管道沿途任意位置纵向应变,然后提取弯曲应变并判断管道悬空状态的出现,再结合管道弯曲应变建立埋地管道有限元模型,最后通过遗传算法对管道有限元模型的土体刚度进行修正,根据修正后的土体刚度变化定量识别管道悬空出现的位置及范围。通过模型试验验证得出识别结果与试验悬空段两侧坡肩位置最大误差不超过0.2 m,反推出的管道应变峰值和挠度与监测结果相差最大分别为84.1με和3.5 mm,其对应的相对误差分别为7.7%和9.2%,试验误差都控制在工程可以接受的范围以内。研究结果表明:本方法可以实时监测管道的工作应力,反推出管道的挠曲变形,准确判断管道悬空的出现,精确识别出管道悬空的范围。本方法对管道运行的结构状态评估和悬空灾害识别都具有非常积极的意义。     

基于生态服务价值的多目标水源地土地利用结构优化

为探讨首都水源地最佳水土资源优化配置模式,选取北京山区怀柔水库流域为研究对象,基于研究区5期(1990、1995、2000、2005 和2008)卫星遥感影像数据,分析了怀柔水库流域1990~2008年间土地利用时空变化特征,并基于生态服务价值理论、灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对怀柔水库流域土地利用进行空间优化配置模式研究.结果表明:现有土地利用结构在优化配置后流域生态系统服务功能价值较2008年增加1795.4万元,增幅5.4%.其中,流域涵养水源功能价值量增加最多,为560.9万元,净化大气的价值增长幅度最大,增长率达到9.3%.研究结果可为该区域水土地资源的可持续利用、开发和管理提供科学依据.     

坡缕石黏土污泥对水相中亚甲基蓝吸附研究

利用坡缕石黏土污泥(从木质素磺酸钠废水中得到)和酸化的坡缕石黏土(1mol/L盐酸)作为吸附剂对水相中的亚甲基蓝进行吸附研究,并利用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)及Zeta电位分析对两种吸附剂的结构及表面电性进行了表征.结果表明:当吸附剂用量为10mg,温度为30℃时,1mol/L盐酸酸化的坡缕石黏土最大吸附量为97.50mg/g,坡缕石黏土污泥最大吸附量为98.7mg/g.选取坡缕石黏土污泥作为最佳吸附剂,对污泥吸附亚甲基蓝的吸附等温线、吸附热力学及吸附动力学模型进行了研究,结果显示:此吸附过程为自发吸热过程,吸附等温线更符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学模型.