不同含水量细砂介质中挥发苯的有效扩散系数研究

挥发性有机污染物在土壤多孔介质中的有效扩散系数是土壤气相抽提(soil vapor extraction,SVE)传质过程中的一个重要参数.笔者以苯为研究对象,采用土柱扩散试验,对不同含水量条件下挥发苯在细砂介质中的有效扩散系数和扩散规律进行研究.结果表明,对于吸附型矿物含量少的细砂介质,含水量大小在一定程度上影响了挥发苯的扩散过程.含水量在50 g·kg-1时,扩散最快;低于50 g·kg-1时,随含水量增大扩散能力增强;高于50 g·kg-1时,扩散能力则随含水量增大而减弱.同一扩散柱中,随着扩散距离增加,挥发苯的有效扩散系数增大,这可能与其蒸汽分压降低有关.     

不同虫压下转Bt基因水稻与非转基因水稻生态适合度差异

为了解转基因水稻的基因扩散效率和潜在生态风险,以转Bt抗虫水稻Bt63、R1、R2和非转基因常规水稻Ⅱ优838为试材,采用高、低两个不同虫害胁迫水平和转基因与非转基因水稻相间种植方式,通过观察水稻植株营养生长、结实以及对螟虫危害的抗性表现等差异,研究比较了Bt外源基因插入后对水稻植株适合度的影响.结果表明:在低虫害胁迫条件下,转Bt基因水稻在植株分蘖数、生物量鲜重等营养生长指标方面与非转基因对照品系间无明显差异,但株高、穗长、穗重等指标不及对照,且R2和Bt63与对照间差异显著;在高虫害胁迫条件下,3个转Bt基因水稻品系的分蘖数、穗长、穗重等指标明显高于对照.而不同转基因品系株高适合度效应不同,这可能与受体本身的特性相关.3种转基因水稻的单株结实粒数、千粒重与对照在两种虫害胁迫条件下均无显著性差异,Bt基因对受体植株的结实影响不明显.在高虫害胁迫条件下,3种转Bt基因水稻的抗虫能力均显著优于非转基因水稻,表明Bt基因对受体植株的抗虫性影响显著.同时,本研究结果还表明转Bt基因水稻的适合度代价较小,预示了抗虫转基因水稻外源Bt基因在一定环境条件下具有逃逸的可能,但这种风险比较小.     

珠江三角洲土地利用变化对特征大气污染物扩散的影响

在珠江三角洲两种下垫面条件下,应用CALPUFF大气污染扩散模式,对特征污染物SO2、SO42-的扩散进行数值模拟,探讨大规模土地利用变化,尤其是城镇建设用地增加,对珠江三角洲地区大气污染物扩散的影响,并通过对4个典型区污染物月均质量浓度变化特征分析,揭示土地利用变化对不同地区的污染物分布的影响机制。模拟结果表明：土地利用变化,尤其是城镇建设用地增加,不利于污染物扩散,污染源下风方向地区受影响较大,污染物质量浓度明显升高,SO2和 SO42-年均质量浓度分别增加14.07%和3.31%;受影响范围、变化幅度与污染源排污强度呈正相关,变化幅度亦与污染源距离远近呈负相关。土地利用变化后,尤其是城镇建设用地增加,四个典型区 SO2月均质量浓度都表现为升高趋势,且冬季 SO2质量浓度升高幅度最大,夏季升高幅度最小,临近污染源密集区的两个典型区SO2月均质量浓度分别增加33.6%和26.3%。土地利用变化不仅改变局地的污染扩散,也会对区域的污染扩散有一定影响,尤其对污染源分布密集区的大气污染物扩散影响强度最大。因此,建议人类在城市化建设过程中尽可能保留自然斑块,消除人工下垫面对污染物扩散的负面影响。     

复杂地形城市SO2扩散特征的模拟研究

利用中尺度气象模式RAMS和大气扩散模式HYPACT,结合甘肃省-中科院科技合作项目"兰州市大气污染及对策研究"于2000年12月在兰州市城区进行的大气污染物监测资料,通过资料分析与模拟计算,研究了兰州市冬季SO2的扩散特点。研究结果表明:大气扩散模式较好地模拟出了SO2时空分布特征,与同期监测资料的分析结果比较一致,模式模拟的SO2浓度分布的日变化与环流场的日变化紧密相关;模拟的SO2浓度的空间分布与污染源的排放方式有关,污染源的排放高度不同,造成污染的高度也不同,高架源对地面的影响比较小,而中、低架源对地面的影响比较大。     

工业复合源大气污染长期扩散浓度模拟计算

在工业复合源大气扩散模式研究的基础上,改造传统大气污染物长期扩散模型,引入了平滑函数,使相邻扇区的交界处具有连续性,提出了计算精度。对于复合源采用坐标变换的方法,解决不同种类,多源污染物季平均浓度值叠加的难题。     

絮凝体的DLA分形模拟及其分形维数的计算方法

运用有限扩散凝聚(DLA)模型对絮凝体的成长过程进行了二维模拟.模拟絮凝体分别采用密度函数法、回转半径法、图像分析法进行分形维数计算,分形维数均随模拟絮凝体尺寸的增大而减小.三种计算方法的结果显示,密度函数法和回转半径法得到的分形维数基本相当,但图像分析法所得到的分形维数较小,约为密度函数法和回转半径法所得到的分形维数的0.8左右,其原因可能是图像分析过程中计算机对图像的识别误差所致.以DLA模型模拟得到的絮凝体内部的孔隙率随絮凝体尺寸的增大而增加.絮凝体中孔隙率的增加是絮凝体密度减小、结构松散的主要原因,也是絮凝体分形维数降低的主要因素.     

城市的低空气温分布特征及其对大气污染物扩散的影响

本文从城市热岛和城市逆温两个相互联系的不同侧面，分析城市低空气温的分布特征，并结合城市实际污染分布特征，讨论这种局地城市小气候效应对城市大气污染的形成以及对大气污染物扩散的影响，认为热岛效应以及由此引起的对低空温度层结和局地风场影响等的小气候效应是形成城市大气污染分布特征的主要气象原因。     

兰州地区DDT的环境多介质迁移和归趋模拟

利用Level Ⅲ逸度模型模拟了稳态假设下DDT在兰州地区大气、水体、土壤和沉积物中的浓度分布.根据模拟结果计算了相间迁移通量.结果表明:农业施用是该区域DDT的主要来源,其主要的迁移过程是气-土沉降、气-水沉降、土壤侵蚀,土壤中降解和大气平流输出,这是DDT从研究区域消失的主要途径.土壤中DDT占总残留量的99.83%.在大气、水体、土壤和沉积物中的浓度分别为2.80×10-11 mol·m-3,2.72×10-7 mol·m-3,2.47×10-3mol·m-3和3.16×10-5mol·m-3.模型计算浓度与同期实测浓度吻合较好,验证了模型的可靠性,并通过灵敏度分析,确定了模型的关键参数.     

“近污染源大气中的非均相过程”学术会议

1985年10月8日至11日在美国纽约召开了“近污染源大气中的非均相过程”学术会议,参加会议的有美国、加拿大、西德、中国、荷兰、、奥地利,南斯拉夫,芬兰等国的学者,以色列也派人出席了会议。 会议是在全世界能源消耗逐年增多、大气污染及酸化程度日益严重的情况下召开的。会议上宣读论文45篇,其中包括气溶胶颗粒物和降水中的二次污染物的来源。大气和云雾中的SO_2和有机物的化学转化、SO_2转化的模拟实验、金属化合物和烟炱对非均相过程的催化作用,大气中O_3的来源以及颗粒物和云雾的采样和分析技术。 由于燃煤和柴油机排旋出烟炱,SO_2和有机物,烟炱本身即是固体有机物又是气体污染物的载体,同时还对污     

利用反应-扩散模型预测生物入侵

生物人侵严重威胁着各国的生态环境,各国在生物入侵的预警、预防、预测方面给予了高度关注.文章引介了当前入侵预测中主要采用的3种方法(即统计方法、生理方法和分析方法),对入侵模拟时所需考虑的影响因素及模型的输入和输出变量进行了描述分析.以分析方法中的反应-扩散模型(简称R-D模型)为例探讨建模方法对生物入侵的预测,并基于一维反应-扩散模型的推导,阐述了R-D模型的模型特点及应用时的限制条件.R-D模型可将空间和种群过程融合进入侵速率的预测之中,且模型中连续参数的使用不受尺度限制,适用空间尺度较广.该模型以其简洁易表达的形式在生物入侵的研究中曾受到广泛应用,范围广至孢子、病毒,无脊椎农业害虫及麝鼠Ondatra zibethicus、水獭Enhydra lutris等脊椎生物.然而,随着入侵理论的不断完善,R-D模型在实际应用中的缺陷日益突出,它对空间现象模拟预测的无能为力、对生态过程相互作用模拟的失败,致使该模型应用受限、预测能力降低.月前,入侵预测倡导基于个体的空间模拟模型,并开始关注偶然发生却起着关键作用的长距离扩散的预测.从某种程度上来说这些模型比R-D模型更接近真实,但R-D模型有助于理解现有的入侵格局,对生态入侵研究提供最基本的估测,可以加深对入侵过程的理解.过去,R-D模型对入侵生态理论的发展做出过的重要贡献,今后该模型仍为我们初步预测生物入侵提供一个简单便捷的工具.     

Numerical Simulation of Interaction of the Heavy Gas Cloud with the Atmospheric Surface Layer

The numerical time-dependent three-dimensional model [Kovalets, I.V. and Maderich, V.S.: 2001, Int. J. Fluid Mech. Res. 30, 410–429] of the heavy gas dispersion in the atmospheric boundary layer has been improved by parameterizing momentum and heat fluxes on the surface of Earth using Monin–Obukhov similarity theory. Three parameterizations of heat exchange with the surface of Earth were considered: (A) formula of Yaglom A.M. and Kader B.A. [1974, J. Fluid Mech. 62, 601–623] for forced convection, (B) interpolation formula for mixed convection and (C) similarity relationship for mixed convection [Kader, B.A. and Yaglom, A.M.: 1990, J. Fluid Mech. 212, 637–662]. Two case studies were considered. In the first study based on experiment of Zhu et al., J. Hazard Mater 62, 161–186], the interaction of an isothermal heavy gas plume with an atmospheric surface layer was simulated. It was found that stable stratification in the cloud essentially suppresses the turbulence in the plume, reducing the turbulent momentum flux by a factor of down to 1/5 in comparison with the undisturbed value. This reduction essentially influences velocities in the atmospheric boundary layer above the cloud, increasing the mean velocity by a factor of up to 1.3 in comparison with the undisturbed value. A simulation of cold heavy gas dispersion was carried out in the second case based on field experiment BURRO 8. It was shown that both forced and free convections under moderate wind speeds significantly influence the plume. The relative rms and bias errors of prediction the plume’s height were σ_H ≈ 30% and ɛ_H = − 10%, respectively, for parameterization B, while for A and C the errors were σ_H ≈ 80% and ɛ_H ≈ − 65%. It is therefore advised to use the simple parameterization B in dense gas dispersion models.     

多种盐分离子作用下苋菜对重金属的吸收累积特征

模拟不同淋洗脱盐阶段滩涂土壤孔隙水中盐分和重金属含量,通过苋菜水培试验,研究多种盐分离子（SO42-、Cl-、NO3-、CO32-、Na＋、Ca2＋、K＋和Mg2＋等）的共同作用下,苋菜对Zn、Cu、Ni、Cr、Pb和Cd 6种重金属的吸收、累积和转运的变化。结果表明,与对照相比,在不同盐分离子浓度影响下,苋菜茎叶中Cd的累积增幅为69.2%～146.2%,而茎叶中其他重金属的含量无显著变化,苋菜根系中Cd、Pb、Cr、Ni和Cu含量的最大增幅分别为187.8%、197.7%、305.7%、228.1%和58.2%,但根系中Zn含量未受到显著影响。在相对较高的盐分离子浓度（〉1 312.4 mg.L-1）范围内,不同盐分离子浓度处理间苋菜茎叶和根系中6种重金属含量差异均不显著。盐分处理显著降低了苋菜对Pb、Cr、Ni和Cu的转移系数,但未显著影响苋菜对Cd和Zn的转移系数。     

天津地区地表水咸化的水化学证据

为了解天津滨海地区咸/海水入侵的水化学特征,对该区地表水的化学组成进行了全面研究.结果显示,由山前平原到滨海平原,水化学的组成呈明显的地带性分布.研究水体TDS的含量较高,咸化程度明显,由淡水逐渐向卤水演化;同时,水化学类型由HCO3-Ca型,以及其它混合类型逐渐向Cl-Na型演化.Gibbs图解分析表明,蒸发-浓缩作用是控制该区地表水化学组成的主要原因;而咸/海水入侵以及由其导致的阳离子交换反应、碳酸钙的沉淀/溶解等对其也有重要的影响.     

万家寨引黄工程水源地水质调查分析

利用气相色谱法分别在黄河沙汾河水库水中检出296和241个色谱峰；利用色质联用技术分别在黄河水和汾河水库水中检出74个和95个质谱峰，并定性56种和78种化合物。采用化学物质的潜在危害指数法，筛选出10种毒性较大的化合物，用气相以谱外标法给予了准确定量。结果表明，邻苯二甲酸酯类、苯系物和多环芳烃是黄河水和汾河水库水中主要的有机污染物，其浓度大小的排列顺序为：邻苯二甲酸酯类＞苯系物＞多环芳烃。     

A Computational Fluid Dynamics Approach for Urban Area Transport and Dispersion Modeling

A simulation tool has been developed to model the wind fields, turbulence fields, and the dispersion of Chemical, Biological, Radiological and Nuclear (CBRN) substances in urban areas on the building to city blocks scale. A Computational Fluid Dynamics (CFD) approach has been taken that naturally accounts for critical flow and dispersion processes in urban areas, such as channeling, lofting, vertical mixing and turbulence, by solving the steady-state, Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS) equations. Rapid generation of high quality cityscape volume meshes is attained by a unique voxel-based model generator that directly interfaces with common Geographic Information Systems (GIS) file formats. The flow and turbulence fields are obtained by solving the steady-state RANS equations using a collocated, pressure-based approach formulated for unstructured and polyhedral mesh elements. Turbulence modeling is based upon the Renormalization Group variant of the k–ε model (k–ε RNG). Neutrally buoyant simulations are made by prescribing velocity boundary condition profiles found by a power–law relationship, while turbulence quantities boundary conditions are defined by a prescribed mixing length in conjunction with the assumption of turbulence equilibrium. Dispersion fields are computed by solving an unsteady transport equation of a dilute gas, formulated in a Eulerian framework, using the velocity and turbulence fields found from the steady-state RANS solution. In this paper the model is explained and detailed comparisons of predicted to experimentally obtained velocity, turbulence and dispersion fields are made to neutrally stable wind tunnel and hydraulic flume experiments.     

松嫩平原盐碱土水分扩散率研究

对盐碱地土壤水盐运动的定量描述是控制区域土壤次生盐碱化的基础,其中的土壤水分扩散率是研究土壤水盐运动的重要参数之一。文章通过非稳定流水平土柱法对实验区扰动的盐碱地土壤水分扩散率进行了测定,并将实验结果拟合为经验公式,然后将测定的土壤水分扩散率应用于水平入渗方程,用数值计算软件Mathcad6.0对土柱水分水平入渗进行了数值模拟,将实测结果和方程模拟的土壤水分分布状况进行了对比。结果表明本研究得出的土壤水分扩散率的经验方程误差较小。最后讨论了影响土壤水分扩散的土壤质地因素及土壤水分扩散率和含水率之间的单值函数关系。     

盐胁迫条件下三角滨藜叶片中盐分的积累与分配

用扫描电镜和能谱仪测定不同浓度NaCl胁迫2wk后的三角滨藜幼叶和成熟叶中Na 在细胞外和细胞内的分布情况,并利用原子吸收分光光度计测定叶片中Na 的积累量,同时还观测了盐囊泡及其与盐的积累、分泌之间的关系.结果表明,在盐胁迫下,三角滨藜叶片中的Na 积累量随根外溶液盐浓度的升高而增加,而盐囊泡的含盐量并无显著变化.同时发现,叶片中的Na 主要积累在细胞内.因此,可以认为,三角滨藜主要靠吸收并在细胞内积累Na 来降低渗透势,保证植株的水分吸收,而三角滨藜的盐囊泡在盐分分泌与抗盐中并无实质性作用.图2表3参12     

应用概率物种敏感度分布法研究太湖重金属水生生物水质基准

目前广泛使用的水质基准推导方法—物种敏感度分布法存在曲线拟合模型不确定、曲线拟合效果不佳、种内差异欠考虑、基准值不准确等诸多问题,概率物种敏感度分布法可有效解决上述问题。应用概率物种敏感度分布法构建了太湖水体中5种重金属Ag、Pb、Cd、Hg和Zn的概率物种敏感度分布曲线,在此基础上得到了保护水生生物的急性水质基准分别为1.079μg·L~(-1)、637.973μg·L~(-1)、19.465μg·L~(-1)、8.729μg·L~(-1)和105.506μg·L~(-1),慢性水质基准分别为0.108μg·L~(-1)、63.797μg·L~(-1)、1.947μg·L~(-1)、2.340μg·L~(-1)和52.753μg·L~(-1);不同类群间生物对重金属的敏感度存在差异,不同重金属对同一类群生物的毒性也存在差异;通过与国内外已有的重金属水质基准值比较,发现水质基准具有明显的区域性,目前基于国外水质基准或我国整体水域特点来制定的太湖水质标准,往往造成对太湖水生生物欠保护或过保护的状况。     

On Disturbances Introduced by Impulse Source into Stratified Two-Component Media

The paper considers the problem concerning the response of a stably stratified two-component medium (salt water, moist air) in the presence of a stationary source of vertical impulse. For a homogeneous vertical distribution of the impulse source (i.e., the applied vertical force), due to the symmetry of the problem, one succeeded in finding the explicit analytical solution of the stationary problem for arbitrary source amplitude. The solution is expressed through Kelvin’s cylindrical functions and represents the stationary vertical jet. The two-component character of the medium can influence substantially the quality of the properties of the solution. In particular, the jet parameters are not defined uniquely by the buoyancy frequency (density stratification). In the solution, the stratifications of the two hydrodynamic components have the distinctive influences that are defined by values of corresponding exchange coefficients. For example, in salt water the solution dependence on salinity stratification may be much more than on temperature stratification.     

沉积物中酸挥发硫对上覆水中重金属含量的影响

在实验室条件下,利用装有新鲜河流沉积物和上覆水且可控制环境参数的模拟体系及参比体系,通过定时定量投放重金属溶液,研究了富含酸挥发硫的河流沉积物对上覆水中重金属（铜,镉,铅,锌）含量的影响,并观察了模拟体系更换为清洁上覆水后沉积物中重金属的静态释放;随后考察了同一沉积物样品经酸化后对上覆水重金属含量的影响能力的变化及在更换为清洁上覆水后沉积物的静态释放。研究结果表明：水相金属迅速转移到沉积物中,被其