以水鸟保育为目标的水稻田构建技术及效果评估

海岸带自然湿地具有重要的水鸟保育价值。近年来,大规模的海岸带围垦造成了海岸带自然湿地的消失和质量退化,导致水鸟栖息地面积和质量的急剧下降,严重降低了水鸟的保育效果。海岸带自然湿地围垦后,部分转化为水鸟保育效果较差的工业模式水稻田。提升水稻田的水鸟保育效果,关键在于改善水稻田的构建技术。根据海岸带水稻田的种植管理模式和水鸟的生境选择特点,提出了一种以水鸟保育为目标的水稻田构建技术,以生态工程手段提升水稻田的水鸟保育效果。该技术的核心内容为在水稻田中构建水池单元,并设置生境小岛等功能组件,建立水稻田复合生态系统,实现多种种植和养殖。在满足水稻田生产管理需要的同时,为水鸟提供丰富的食物和适宜的多样性栖息场所。为验证该技术的水鸟保育效果,2013年夏季在崇明东滩依此技术构建了10 hm~2水稻试验田。2013年秋季至2014年春季,对比工业模式水稻田,各选取总面积10 hm~2的调查样方,开展一个完整年度的水鸟群落调查,每个季度调查5次,共计15次水鸟调查。水稻试验田共记录到水鸟34种,平均密度为41.87±6.62只/hm~2;工业模式水稻田共记录到水鸟12种,平均密度为2.08±0.45只/hm~2,水稻试验田的水鸟种类和密度均显著高于工业模式水稻田。结果表明,水稻田构建技术能够显著增加水稻田的水鸟种类和数量,提升水稻田的水鸟保育效果,从而弥补海岸带自然湿地缺失对水鸟造成的影响。水稻田构建技术可以为海岸带水稻田的水鸟保育工作提供了科学依据,同时为海岸带受损湿地的修复和水鸟栖息地的优化改造提供了参考案例。     

不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层氧化行为研究

目的提高铝硅涂层的抗氧化性能。方法采用料浆法在DZ417G定向凝固镍基高温合金叶片的燃气流道表面制备铝硅防护涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)分析不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层表面显微组织形貌和截面显微组织形貌。结果无保护气氛下进行渗后扩散处理的铝硅涂层,在扩散过程中就已经发生了氧化,氧化过程首先形成多孔非致密结构的θ-Al_2O_3相,随着氧化过程的进行,θ-Al_2O_3相逐渐转变成致密结构的α-Al_2O_3相,从而起到真正的抗氧化作用。结论铝硅涂层中的Al元素提前被消耗,对铝硅涂层的使用寿命存在一定影响,因而渗后扩散须保证在真空条件下或有保护气氛条件下进行,使叶片表面渗后的铝浓度达到一定的要求,从而在使用过程中可以生成致密结构的α-Al_2O_3相,起到抗氧化作用,提高叶片的使用寿命。     

曝气策略调控CANON工艺降温降基质稳定运行

通过调整曝气策略,研究了降温降基质（氨氮）运行过程中实现全程自养脱氮（CANON）序批式生物膜反应器（SBBR）稳定运行的可行性.结果表明,在中温（35℃）高基质[（446.47±43.77）mg NH₄⁺-N/L]曝气/停曝=60min/60min条件下,反应器稳定运行223d,总氮去除负荷（TNRR）和总氮去除率（TNRE）分别为（0.49±0.07）kg N/（m³·d）和（84.3±4.6）%.温度降至20~23℃,根据一个运行周期内NO₂^--N积累速率和去除速率之比调整曝气工况为曝气/停曝=40min/80min,运行69d后TNRR和TNRE分别降至（0.43±0.04）kg N/（m³·d）和（69.5±5.7）%.而后逐步梯度降低基质至（105.6±16.1）mg NH₄⁺-N/L,采用相同策略分别调整曝气/停曝时间为40min/80min、30min/90min和8min/32min,运行93d后TNRR降至（0.16±0.02）kg N/（m³·d）,TNRE升至（71.5±7.5）%.高通量测序结果从群落组成角度证实了降温和降基质过程中实施的曝气调控策略维持了CANON系统脱氮功能菌的主导地位,亚硝酸盐氧化菌NOB相对丰度一直被控制在0.1%以下.     

中国中部高山湖泊记录的小冰期水热配置不同模态

小冰期水热配置模态在中国南北方存在明显差异,敏感响应于气候变化的高山湖泊在小冰期阶段水热变化模式仍缺乏研究。选取中国中部两个高山湖泊——太白山玉皇池与六盘山东海子的沉积物岩心为研究对象,基于总有机碳（TOC）、总有机氮（TN）,碳氮比（C/N）等地球化学指标,并结合已发表的水文数据,重建了东海子和玉皇池近2 ka来的水热变化模态。结果显示：近2 ka气候变化主要受太阳辐射影响,在900 AD之前,两个湖泊区域气候同为冷湿,中世纪暖期（900—1300 AD）转为暖干;在小冰期（1300—1800 AD）时期水热组合不同,东海子降水与温度呈同步下降趋势,主要受控于东亚夏季风,而处于东海子东南方向的玉皇池表现为降水的持续增加,可能受加强的印度季风和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的共同影响。     

渗铝温度/时间对镍基高温合金的渗层形成影响规律

目的提高材料的高温抗氧化腐蚀性能。方法采用气相渗铝方法在K417镍基高温合金表面制备铝化物涂层,通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析渗铝层厚度、显微组织形貌和各元素在渗层中的分布,分析温度和时间对镍基高温合金渗铝层的形成影响规律。结果气相渗铝方法制备的渗铝层组织为典型的外扩散型组织即外层是单一的β-NiAl相,内层是含富Cr析出相的扩散层,扩散层的细小析出相对Al元素的扩散起到阻碍作用。结论随着渗铝温度的提高和渗铝时间的延长,渗层厚度逐渐增加,且渗铝温度对渗层厚度的影响远高于渗铝时间对渗层深度的影响。渗铝温度临界值为980℃,低于该温度时厚度增长不显著,高于该温度时厚度对渗铝温度和时间的敏感性增加。此外,渗铝温度越高,渗铝层组织中形成孔洞的倾向越大。     

连续/间歇曝气MBBR-亚硝化工艺性能及N2O释放特性

采用移动床生物膜反应器（MBBR）,利用载体固定化氨氧化菌（AOB）,分别以连续曝气和间歇曝气方式长期平行运行两套MBBR亚硝化反应器（RC和RI反应器）,分析对比不同曝气方式下亚硝化工艺性能和强温室气体（N₂O和NO）释放特性.结果表明：两种曝气方式均能实现亚硝化工艺,但RI出水NO₂^--N平均浓度较RC高20%左右,且出水NO₂^--N和NO₃^--N浓度波动性更小,因此间歇曝气条件下具有更好的亚硝化效果,更易形成稳定的亚硝化体系.在线测定两种体系N₂O和NO释放特性可知,RC比RI减少NO释放量约87.3%,增加N₂O释放量约57.5%.16S rDNA高通量测序结果表明,Nitrosomonas为AOB主要菌属,相对丰度最高分别为8%和10.06%,最低分别为2.19%和2.26%.间歇曝气方式下反应器可获得更高的AOB相对丰度.     

连续/间歇曝气下MBBR-亚硝化生物膜特性

本文分别以连续曝气和间歇曝气方式长期运行两套亚硝化移动床生物膜反应器,对比分析两种曝气方式下亚硝化生物膜特性差异和变化.研究表明,连续曝气和间歇曝气均可实现亚硝化生物膜生长（K_d> 0）,但间歇曝气下生物膜连续脱落对生物总量基本无影响,生物膜生长过程更加稳定,且当亚硝化运行稳定后,间歇曝气可获得更高的生物总量（1.42g/m²）.而连续曝气下生物膜可获得更高的蛋白质/多糖（PN/PS=1.8~2.0）和蛋白质/挥发性固体（PN/VS=0.145）以及更低的腐殖质/挥发性固体（HS/VS=0.05）和死细胞占比（13.66%）.这说明连续曝气下生物膜中活性生物量占比更高,惰性生物量占比更低,活细胞占比更高,因而生物膜活性更高,微生物代谢更活跃.荧光实时定量PCR结果显示,以连续曝气运行的MBBR生物膜中亚硝化菌总量远高于间歇曝气,连续曝气更利于亚硝化菌的生长富集（2.36copies×10⁸/g > 0.25copies×10⁸/g）.