生化池中不同粒径细微沙的悬浮特性

进入生化池的沙粒受粒径影响,或沉积或悬浮在生化池,粒径≤73 μm的细微沙容易悬浮在污泥混合液中,导致活性污泥ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)(生物有机质所占的比例)下降. 以粒径≤73 μm的沙粒为对象,研究生化池中不同粒径细微沙对活性污泥ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)的影响,探讨细微沙的可悬浮性和悬浮态势,揭示细微沙对污泥活性的影响,以期为污水厂的运行管理提供理论基础. 通过显微观察发现,粒径>33 μm的细微沙不易被活性污泥卷捕,呈自由悬浮态势;粒径≤33 μm的细微沙容易被活性污泥絮体卷捕,呈卷捕附着态势. 细微沙粒径越小,悬浮比(悬浮在污泥混合液中的细微沙占生化池进水中细微沙总量的比例)越大,活性污泥ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)越低,悬浮比与细微沙粒径呈显著线性相关(y=0.996-0.010x),活性污泥ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)与悬浮比相关性显著〔y=2.84/(12.27x+3.06)〕. 研究显示,细微沙不影响污泥中微生物的活性,污水厂可结合活性污泥ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)调控ρ(MLSS),保证ρ(MLVSS)的稳定,有利于实现污水处理系统的稳定运行.      

植被恢复对旱区表土颗粒中有机碳和氮分布的影响

采用物理分离的方法,获得植被恢复过程中不同土壤粒径的组分,并进行了各组分中有机碳和全氮含量的测定.结果表明,黏粉粒(<0.05mm)含量的增加和沙粒(0.25～0.1mm)含量的减少,共同导致表层土壤质地细粒化.土壤质地的细粒化伴随着有机碳和氮的固存效应,该效应在固沙20年以后效果显著(P<0.05).沙粒(>0.1mm)含量与有机碳和氮含量呈显著负相关(P<0.001),而极细沙(0.1～0.05mm)和黏粉粒(<0.05mm)含量与有机碳和氮含量均呈显著正相关(P<0.001).产生上述结果的原因是,表层土壤颗粒组成中各粒径结合的有机碳和氮含量均增加相关,其贡献程度为黏粉粒>极细沙>沙粒.植被恢复过程中,表层土壤中黏粉粒含量的增加对维持有机碳和氮固存起着主要的作用,土壤的物理稳定也因为土壤中有机质和黏粉粒含量的增加而增大.     

跃移层风沙输运数值模拟

利用fluent软件,选用欧拉-欧拉法对跃移层风沙输运进行模拟,分析了粒径、风速对沙粒体积浓度的影响。结果表明:风沙流发育分为增长、回落和稳定3个阶段;风沙流稳定后沙粒体积浓度沿高度按层分布;输运层主要集中于地表30 cm以下;同一粒径沙粒,随着风速的增大,沙粒体积浓度最大值与最大值出现的高度增大;同一种风速下,粒径增大,体积浓度最大值减小,最大值出现的高度则增高。     

水体扰动条件下物质在沉积介质中的迁移

为了研究在上覆水体扰动条件下物质在沉积介质中的迁移,本实验建立了简单的沉积物再悬浮发生装置,并分别利用不同粒径大小的沙粒作为均质沉积物,同时利用500μg·cm-3的溶解性罗丹明B作为示踪剂,观察在紊流扰动条件下物质在不同的均匀沉积介质中的迁移情况.结果表明,在粒径不同的各类沉积介质中,由于不同颗粒的孔隙度、渗透率不同,在各沉积介质中形成的孔隙水压力差产生了孔隙水对流现象,从而导致了物质在多孔介质中发生垂向或水平迁移,并且其平均迁移速度受到染色剂的埋深和多孔介质的粒径大小的影响.而在均匀的沉积层中,200 r·min-1的扰动主要影响各沉积介质中物质的垂向迁移,并且当适当增加介质的粒径时,这种垂向对流迁移现象相对增强.     

三峡库区典型支流库湾消落带沉积泥沙特征及重金属评价

为了分析三峡库区支流消落带沉积泥沙的理化特征以及重金属污染的空间变化特征,选择9条典型一级支流,共采集54个消落带沉积泥沙样品,测定了粒径分布、容重、有机质(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、钾(K)等养分元素含量特征以及运用地累积指数评价铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(Zn)等重金属.结果表明消落带沉积泥沙粒径分布在空间上(乌江-磨刀溪)中值粒径呈波动变化;支流消落带下部(160~165 m)沉积泥沙相比上部(165~175 m)偏粗,不同高程带砂粒和黏粒体积分数变化属于中等变异,粉粒属于弱变异.独立样本t检验表明消落带上部和下部之间沉积泥沙特征差异不显著.地累积指数评价表明支流消落带沉积泥沙只有Zn元素在珍溪河、龙洞河和龙河属于无-中的污染程度,Pb元素在磨刀溪属于无-中的污染程度,其他元素在所选支流消落带均为无污染.     

布朗扩散对颗粒床过滤的影响

在实验的基础上 ,得到了计算单个颗粒扩散收集效率的经验方程式。结果表明 ,气溶胶粒子的粒径越小 ,布朗扩散越显著 ;气体流速的增加不利于粒子的扩散沉积 ;过滤介质的粒径越小 ,粒子的扩散沉积效应越高 ,穿透率也就越低。     

某工业城市大气颗粒物中PAHs的粒径分布及人体呼吸系统暴露评估

为研究大气颗粒物中多环芳烃(PAHs)的粒径分布与富集特征,确定不同粒径颗粒物中PAHs在人体呼吸系统各器官内的沉积浓度,以准确评估其人体呼吸暴露风险,选择东北某钢铁工业城市,在采暖期和非采暖期按粒径对大气颗粒物进行分级采样,用高效液相色谱对样品中14种优控PAHs进行分析,并将大气颗粒物粒径分级采样技术与人体呼吸系统内部沉积模型结合进行呼吸暴露评估.结果表明,大气颗粒物中总PAHs浓度变化显著,采暖期(743. 9 ng·m~(-3))高于非采暖期(169. 0ng·m~(-3)),多数PAHs(86. 3%～89. 9%)与大气中粒径≤2. 06μm的细颗粒有关;中低分子量PAHs单体呈双峰型,峰值位于1. 07～2. 06μm和7. 04～9. 99μm.高分子量PAHs呈单峰分布,峰值位于1. 07～2. 06μm; 4环PAHs的含量占主导优势,为总PAHs浓度的40%;在采暖期和非采暖期分别有53. 3%和55. 3%的颗粒态PAHs沉积在人体呼吸系统的不同器官,分别采用人体呼吸系统沉积浓度和在颗粒物上的总浓度计算该地区人群颗粒态PAHs的终身致癌超额风险值(incremental lifetime cancer risk,R值),成人的R值在采暖期为1. 3×10-5和2. 9×10-5,非采暖期为3. 1×10-6和6. 0×10-6,儿童的R值在采暖期为1. 0×10-5和2. 3×10-5,非采暖期为2. 4×10-6和4. 8×10-6.结果表明,颗粒物粒径分布直接影响呼吸系统沉积浓度和致癌风险,将分级采样技术与呼吸系统沉降模型结合方法可有效避免对人体呼吸暴露量的过度评估.     

上呼吸道内可吸入颗粒物运动及沉降的模拟研究

建立了一个从人体口腔到前3级支气管的上呼吸道3维几何模型和流场计算模型以及可吸入颗粒物运动模型.将数值模拟结果与相关的实验数据进行了对比,表明数值模拟结果与实验结果基本吻合.在此基础上,在拉格朗日框架下追踪研究了可吸入颗粒物的运动轨迹,并统计了颗粒物在气道内不同部位的沉积分数;对人体上呼吸道内可吸入颗粒物的运动及沉积过程以及影响因素进行了分析.结果表明,可吸入颗粒物在上呼吸道内不同部位的沉积与呼吸强度、颗粒物密度以及粒径等因素密切相关;高呼吸强度时颗粒物在气管内的沉积分数明显升高,且随粒径的增大呈下降趋势;颗粒物在喉部的沉积分数最大,可以达到35%左右,但沉积分数受呼吸强度和粒径的影响相对较小;颗粒物在支气管内的沉积分数随粒径增大呈明显下降趋势;中小呼吸强度下颗粒物在支气管内的沉积分数明显高于高呼吸强度下的沉积分数.研究成果可以为可吸入颗粒物对人体健康影响的研究以及医学中气溶胶吸入疗法的研究等提供一定的依据.     

城市污水管网中污染物冲刷与沉积规律

为探明城市污水管网中污染物的冲刷与沉积规律,对西安市污水管网进行实际调研,结果表明,污水支管和干管的沉积物厚度时变化较大,变化量分别为0~24 mm和0~12 mm,管道污水中颗粒态污染物发生沉积和冲刷的概率高;而污水主干管的沉积物厚度时变化较小,管道内颗粒物沉积与沉积物冲刷水平维持相对平衡.为进一步明确污水中污染物浓度变化与水流流速的关系,建立了污水管道冲刷与沉积模拟中试装置,研究了不同流速下管道中碳(有机)、氮、磷三类污染物含量和粒径分布的变化规律.结果表明,随着污水流速的增加,冲刷强度增大,管道中污染物浓度急剧升高,通过粒径分布监测结果可知,管道中有机污染物易存在于粒径较大的颗粒物上,氮、磷类污染物易吸附在粒径较小的颗粒物上;当流速小于0.6 m·s~(-1)时,污水中颗粒态污染物的沉积作用大于冲刷作用,发生物理沉积,造成污水中碳源不足,当流速大于0.6 m·s~(-1)时,水流冲刷强度增大,沉积物被水流大量携带,但污水中碳类有机污染物的增加比重大于氮和磷类污染物,使现有污水碳源不足得到改观,利于生物脱氮除磷工艺的碳源需求.     

基于CFD的渗滤液输运管道结垢特性的数值模拟

为缓解垃圾渗滤液输运对管道的结垢影响,设计了渗滤液浸置管材的结垢实验,以实验数据驱动计算流体动力学建模,模拟了渗滤液在直管和90°弯管中的结垢变化趋势,探究了不同管型中垢物的沉积变化特征,分析了温度、流速、管壁粗糙度、垢物粒径等因素对垢物沉积的影响。结果表明：渗滤液输运管道垢物中无机垢和有机垢的占比分别为75.6%和24.4%,垢物晶体成分主要是CaCO₃,伴有少量NaCl;垢物沉积量与温度呈正相关,与流速、污垢粒径呈负相关,壁面粗糙度对沉积量影响相对较小;直管和90°弯管2种管型内垢物在多个影响因素作用下的平均沉积率分别为1.26%和7.45%,90°弯管内垢物沉积量显著大于直管。该研究结果可为渗滤液输运管路系统设计与优化提供科学依据。     

城市道路交叉口颗粒物浓度及行人暴露研究

为研究城市道路交叉口内部颗粒物浓度的分布规律以及评估行人暴露水平,探究了6种粒径颗粒物(0.3～0.49、0.5～0.99、1～1.99、2～4.99、5～9.99、10μm)在交叉口的分布规律,分析研究气象要素(温度、相对湿度、风速和气压)对颗粒物浓度变化的影响,并基于交叉口微环境内的颗粒物浓度对不同人群的颗粒物暴露水平进行了评估。实验结果表明:粒径5μm的颗粒物冬季高于夏季,5μm的颗粒物夏季高于冬季,6种颗粒物数量浓度早高峰均高于晚高峰以及工作日均高于非工作日;相邻粒径范围颗粒物间显示出强相关,同时温度和气压对粒径在0.5～0.99μm间的颗粒物影响较大,相对湿度对粒径5μm的颗粒物影响较大;PM_1、PM_2和PM_(10)这3种颗粒物均在老年人的体内沉积率最高,这表明环境颗粒物对老年弱势群体的危害更大;夏季PM_1、PM_2和PM_(10)的沉积率分别比冬季高出116%、112%和20%,因此相较于粗颗粒物,细颗粒物对人体健康危害更为严重。     

原位乳液聚合法制备聚N-甲基苯胺/钡铁氧体复合物

采用原位乳液聚合法制备聚N-甲基苯胺/钡铁氧体复合物。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对复合物的形貌和结构进行了表征。结果表明:钡铁氧体呈六角片状结构,粒径在1~2μm,分布较为均匀;复合物呈均匀的球状,粒径大致在2~3μm,且表面有小颗粒PNMA沉积。     

颗粒床过滤中的惯性碰撞效应研究

在实验的基础上,得到了计算单个颗粒惯性碰撞收集效率的经验方程式。结果表明,气溶胶粒子的粒径越大,惯性碰撞越显著;气体流速的增加有利于粒子的惯性沉积;沙介质的粒径越小,气溶胶粒子的惯性碰撞效应越高,穿透率也就越低。     

皆伐油松林不同恢复措施下团聚体与球囊霉素分布特征

以未扰动油松林为对照,研究了油松林皆伐后在不同措施下恢复为幼林地、灌木地和撂荒地0~20cm土层团聚体稳定性、团聚体中球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)和有机碳(SOC)含量变化特征.结果表明:与对照相比,幼林地团聚体稳定性显著降低(P0.05),而灌木地及撂荒地团聚体稳定性显著增加.不同恢复措施团聚体中易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)分布的变化趋势与团聚体稳定性一致,灌木地团聚体中EE-GRSP含量相比对照显著增加且最大.灌木地和撂荒地大团聚体(250μm)中总量球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)含量相比对照显著增加而撂荒地粉黏粒团聚体(53μm)中T-GRSP含量显著减小.粉黏粒团聚体中EE-GRSP含量普遍大于其他粒径团聚体;微团聚体(53~250μm)中T-GRSP含量普遍大于其他粒径团聚体.相比于其他粒径团聚体,大团聚体中T-GRSP可以更准确的反映土壤碳库的变化,团聚体稳定性更依赖于大团聚GRSP.     

南京北郊大气颗粒物的粒径分布及其影响因素分析

在南京北郊使用FA-3型9级采样器对2014年1~11月颗粒物的粒径分布进行了采样分析.首先将FA-3与中流量分级采样器(KC-120H)和环境保护局在线监测仪器的同期监测结果进行对比,数据相关系数均在0.95以上,对细粒子FA-3分别偏低13.9%和16.6%,而对PM_(10)偏高15.2%和13.3%,但采样偏差在大气采样可接受范围之内,说明其可以对大气颗粒物进行准确分级和采样.南京北郊颗粒物污染严重,PM_(1.1),PM_(2.1)和PM_(10)的年平均浓度分别为(65.6±37.6)、(91.0±54.7)和(168.0±87.0)μg·m-3,污染以细粒子为主,且大部分在1.1μm以下;颗粒物粒径呈双峰分布,峰值位于0.43~0.65μm和9~10μm粒径段;中值粒径为1.83μm,为积聚模态污染.颗粒物粒径分布在冬季细粒径段较高,春季粗粒径段较高,夏季细粒径段降低并不明显,粗粒径段明显低于其他季节;颗粒物浓度的昼夜变化在粗粒径段差异很小,在细粒径段基本表现出夜晚大于白天的特征.除了夏季,降水对各个粒径范围的颗粒物都有清除作用,且在细粒径段表现得更为明显;霾发生时随着霾等级的加重,0.43~2.1μm粒径段颗粒物浓度逐渐增加,该粒径段颗粒物质量浓度与能见度呈显著负相关.以相对湿度70%为界,颗粒物粒径分布发生了明显变化,湿度大于70%后,小于0.43μm粒径段颗粒物质量浓度显著降低,而0.43~2.1μm粒径段明显上升,颗粒物的吸湿增长应是主要原因.南京北郊的气团来源可以分为四类,其中西北方向快速输送的气团最为洁净,细粒径颗粒物浓度明显低于其它方向;本地和周边近距离输送的气团污染最重,粗细粒径颗粒物浓度都较高,其传输距离短,风速小,发生污染的概率最大,达到73.9%,对南京市的空气污染贡献较大.     

生物炭配施磷肥对土壤养分、酶活性及紫花苜蓿养分吸收的影响

生物炭作为一种既能单独施用,又能与化肥共同施用的土壤改良剂,在农业生产实践中被广泛施用.然而,关于不同粒径生物炭与磷肥联合施用对土壤和植物的影响研究较少.采用盆栽试验,研究在两个磷水平下,不同粒径生物炭对土壤养分、酶活性以及紫花苜蓿养分吸收的影响[生物炭根据直径分为：C1(>1 mm)和C2(<0.01 mm)这两种处理].结果表明,生物炭和磷联合施用显著提高了土壤养分、酶活性和苜蓿养分吸收;其中,C2处理显著提高了土壤有效磷含量(P<0.05)和磷酸酶活性(P<0.01),而C1处理对铵态氮、硝态氮、脲酶和过氧化氢酶活性有显著影响(P<0.05).并且,不同粒径生物炭处理间的养分及酶的差异受到土壤磷水平的影响,P0水平下,C1和C2处理的铵态氮和硝态氮含量并没有显著差异;而在P1水平下,C1处理的铵态氮和硝态氮含量比C2处理高24.19%和18.68%(P<0.05),但C1和C2处理的有效磷之间并无显著差异;磷添加显著提高了苜蓿地上和地下部的N和P含量(P<0.05),但是不同粒径生物炭之间苜蓿养分含量并没有显著影响.综上所述,生物炭与磷肥...     

基于管理实践的农业面源控磷措施分类及进展

近年来农业面源已成为水体氮、磷超标的主要来源。本文通过对国内外农业面源控磷措施进行文献梳理,将流域治理单元进一步划分为农业生产系统、土壤系统、流域水文系统以及受纳水体系统,分别对各系统农业面源污染控磷措施的特点、作用机理、主要功效以及存在的局限性进行分析,得出如下结论:(1)在农业生产系统内,实施农业化肥等投入品的精准减量化措施,控制子系统的养分平衡;(2)在土壤系统中,以耕作管理措施为主,减少对土壤系统的扰动,避免磷的流失;(3)在流域水文系统中,以河岸缓冲带、河道护栏等过程拦截措施为主,削减面源污染物进入受纳水体的负荷量;(4)在受纳水体系统中,以"截外源"和"清内源"措施为主,提升河湖水生态系统的自净能力。     

滇池典型湖区沉积物粒径与重金属分布特征

对滇池3个代表性湖区(草海、湖心区、外海南部)表层(0~10cm)沉积物的粒径组成进行了分析,测试了不同粒径沉积物的主要理化性质和Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Fe、Mn、Cd等8种重金属的质量分数,并对滇池沉积物中重金属质量分数的粒径效应作了校正. 结果表明:滇池表层沉积物粒径主要分布在<250μm的范围内;粉砂(4~<63μm)所占比例最大,平均达到60%;黏土(<4μm)次之,平均占19%. 随着粒径的减小,大部分重金属质量分数在不同粒径的沉积物中呈增加趋势. 重金属在细粒径(<63μm) 沉积物中所占比例平均达79%,显著高于其他粒径(63~<125、125~<250μm). Cr、Cd、Cu、Pb、Zn和Ni具有相似的富集特性,其质量分数高值均出现在粒径为4~<63μm的沉积物中,该粒径沉积物中6种重金属的质量分数分别为土壤背景值的2.04、9.77、4.35、5.11、3.47和4.60倍;而w(Fe)和w(Mn)在各粒径沉积物中无明显差异. 黏土校正结果与不同粒径沉积物黏土校正的理论计算值相差不大. 黏土校正与参比元素校正都适合校正滇池不同粒径沉积物的重金属质量分数.      

汉江上游现代洪水滞流沉积物重金属元素特征

年对汉江上游现代洪水SWD(滞流沉积物)系统采样,并分析样品的粒度、烧失量和重金属元素质量分数,以揭示该流域内大洪水期间重金属的面源污染状况. 结果表明:汉江上游现代洪水SWD的粒度成分中,黏粒(粒径<2μm,下同)占1.3%~6.9%,细粉沙(2~<16μm)占9.0%~40.9%,粗粉沙(16~63μm)占22.7%~50.3%,并且三者沿程自上而下逐渐增加;而沙粒(>63μm)占7.1%~65.6%,沿程自上而下呈逐渐减少的趋势. 与全国泛滥平原沉积物重金属背景值比较发现,Co、Cr、Ba和V累积明显,而w(Cu)、w(Ni)、w(Pb)和w(Zn)不同程度地高出背景值. 运用地质累积指数(I_geo)和污染指数(PI)评价表明,主要污染元素的地质累积指数为Co>Cr>Ba>V,而Cu、Ni、Pb和Zn都属于清洁. 汉江上游现代洪水SWD的重金属整体处于中等污染水平. 利用相关性和主成分分析发现,Co和Cr多富集在沙粒中,而Cu、Ni、Pb、Zn、Ba和V多累积在黏粒、细粉沙和粗粉沙中. 现代洪水SWD的粒径分布和重金属元素质量分数空间变化明显,聚类分析发现其空间分布可分为安康盆地、汉江上游北岸和汉江上游南岸3类,这种分布特征与汉江上游地貌特征、羽毛状水系和人类活动的影响等密切相关.      

毫米波在带电沙粒的传播特性研究

沙粒带电是以表面部分区域带电的方式存在,应用沙粒的等效介电常数模型,对沙尘暴引起毫米波的衰减和相移进行了分析和仿真计算。结果表明,频率小于35GHz时,沙尘对电磁波的衰减影响较小;当水含量增大时,衰减会随之显著增加。沙粒带电量越大,沙尘引起的相移频率随之而增大。