土壤中重金属镉锌铅复合污染的研究

采用吸附与解吸实验及盆栽试验，研究了在重金属镉、锌、铅复合污染条件下，棕壤对重金属的吸附、解吸规律，以及菠菜吸收重金属的特点。结果表明：棕壤对铅、锌的吸附分别符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程，对镉的吸附用Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ及Ｔｅｍｋｉｎ方程回归都不显。重金属被吸附后的解吸率顺序为：Ｚｎ〉Ｃｄ〉Ｐｂ。Ｐｂ＾２＋与吸附位结合的牢固程度较单一污染时大，而Ｃｄ＾２＋和Ｚ     

基于地理探测器的湖南新石器时期聚落遗址人居环境适宜度评价

湖南地区是长江中游新石器时期文化发源地之一,为了更有效地了解新石器时期的人地关系,以高程、坡度、坡向、水体、地貌、土壤和植被类型这7个指标构建新石器时期聚落遗址人居环境模糊指数综合评价体系,运用地理探测器的因子探测法确定各要素的权重,在ArcGIS中将各因子的权重值进行加权叠加和综合等级类型分类,最终得到湖南新石器时期聚落遗址人居环境适宜度评价结果:宜居度中等以上的区域面积最大,总面积为18.59万km2,占湖南省总面积的87.77％;水体权重值占比最高;古人偏爱聚水而居,且集中分布在洞庭湖区域,湘、资、沅、澧周边沿干流分布或在河流的交汇区域分布;适宜度等级较高的遗址类型偏向于丘陵型、台地型和平原型;宜居度中等及以上的遗址多分布在地形较低、朝南、微斜坡、地貌、土壤和植被类型最为丰富的区域.本文可为今后史前聚落遗址分布与自然环境分析提供借鉴意义.     

进水C/P对SNEDPR系统脱氮除磷性能的影响

为了解不同进水C/P条件下同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)的脱氮除磷特性.以实际城市污水为处理对象,采用延时厌氧(180 min)/低氧(溶解氧0.5~1.0 mg·L~(-1))运行的序批式反应器(SBR),考察了进水C/P(分别为60、30、20、15、10)对系统C、N、P去除特性的影响.结果表明:适当降低进水C/P(由60降至30)有利于提高系统内PAOs竞争优势.当C/P为30时系统除磷性能最高,厌氧段释磷速率(PRR)和好氧段吸磷速率(PUR,以P/MLSS计,下同)分别高达3.5mg·(g·h)-1和4.2 mg·(g·h)-1,出水PO3-4-P浓度均低于0.3 mg·L~(-1),且PPAO,An高达88.1%;但进一步降低进水C/P至10时,PO3-4-P去除率和PPAO,An分别由38.1%和82.4%降低至3.1%和5.3%,PRR和PUR分别仅为0.2 mg·(g·h)-1和0.24mg·(g·h)-1,系统表现出较差的除磷性能.降低C/P对系统COD去除性能没有影响,COD去除率稳定在85%左右.此外,当C/P由60降低至20时,系统硝化性能变差,表现为出水NH+4-N和NO-2-N浓度分别由0和6.9 mg·L~(-1)升高至5.1 mg·L~(-1)和16.2 mg·L~(-1);而当C/P进一步降低至10时,系统硝化性能得以恢复,但亚硝积累特性遭到破坏,表现为出水NH+4-N和NO-2-N浓度逐渐降低为0,但出水NO-3-N浓度由0.08 mg·L~(-1)升高至14.1 mg·L~(-1).SNED率先由62.1%降低为36.4%后又逐渐提高至56.4%.C/P低于15时,有利于提高GAOs的竞争优势,且C/P由20降至10时系统脱氮性能得以恢复,原因在于GAOs内源反硝化作用的增强.     

季铵化纳米SiO2-N+@PCMS荷电改性正渗透复合膜及其对四环素的分离性能

通过化学法合成叔胺化纳米SiO₂(SiO₂-N)和聚对氯甲基苯乙烯(PCMS),利用SiO₂-N中的叔胺基与PCMS中的氯甲基反应,生成大分子季铵化纳米SiO₂(SiO₂-N⁺@PCMS),通过进一步与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,以相转化法制备纳米荷电改性的PCMS/PVDF支撑底膜,进而采用界面聚合法制备正渗透(FO)复合膜.采用红外光谱、扫描电镜、zeta电位计和接触角测定仪等对支撑底膜和FO膜表面的化学结构、形貌、荷电性和亲水性等进行了分析,并通过正渗透装置对膜的分离性能进行了测试.结果表明该改性正渗透膜具有较好的荷正电性能,且随着SiO₂-N的加入可以有效提高正渗透膜的亲水性和分离性能,添加2%的SiO₂-N改性正渗透膜的纯水通量最高可达到22.76 L·m^-2·h^-1,对四环素的截留率可达到98.5%,经3次水-四环素-水循环过滤后,纯水通量恢复率仍然可达到9...     

施用化肥对砂姜黑土碳库管理指数的影响

针对安徽省砂姜黑土的不良属性,在安徽蒙城砂姜黑土上进行了4年的施肥定位试验,施肥方式为年施氮量（以 N计）0、360、450、540、630、720 kg·hm-2,玉米季占55%,通过研究连续施肥措施下砂姜黑土耕层土壤活性有机质组分的变化特征,分析了单施化学氮肥对土壤有机质组分及碳库管理指数的影响。结果表明：施用化学氮肥有利于提高土壤总有机质质量分数和活性有机质质量分数,变化幅度分别为17.49~19.46、3.10~3.52 g·kg-1,化肥施用水平之间差异不显著,相比不施肥,施肥土壤的总有机质质量分数增加1.53~3.53 g·kg-1、活性有机质质量分数增加0.10~0.52 g·kg-1、稳定态有机质增加1.02~4.30 g·kg-1。处理间高活性有机质质量分数变化范围为0.46~0.62 g·kg-1,施用化肥后降低,高量氮肥与不施肥处理间差异显著（P＜0.05）;中活性有机质质量分数在2.21~3.25 g·kg-1之间,且与氮肥施用水平有关,年施氮量（以N计）高于540 kg·hm-2时其值增加,但各施用水平间无显著差异（P＞0.05）。施氮对CMI的影响不显著,土壤总有机质增加的有机质组分主要为稳定性有机质。施氮处理的玉米籽粒产量明显高于不施氮处理,年施氮（以N计）720 kg·hm-2的玉米籽粒产量最高,达11137.90 kg·hm-2。相关性分析结果显示,3种活性有机质之间,活性有机质和高活性有机质相关性最高,关系最为密切;碳库管理指数与活性有机质呈极显著正相关,相关系数为0.910;总有机质含量与活性有机质含量显著正相关（P＜0.05）,与碳库管理指数无显著相关性（P＞0.05）;玉米籽粒产量与总有机质、活性有机质极显著正相关（P＜0.01）,与碳库管理指数显著相关（P＜0.05）。由此可知,化学氮肥可促进砂姜黑土耕层土壤总有机质和活性有机质的提高,且二者均能够反映砂姜黑土施用化肥后的肥力变化情况;提高砂姜黑土总有机质的有机质组分主要是稳定态有机质;要提高玉米产量需要较高的氮肥用量。     

基于农产品安全的土壤重金属有效态含量限值推定方法

相较于土壤重金属总量标准,有效态含量限值与农产品质量相关性更强,可更科学地指导土壤污染防治工作.通过典型重金属污染区域案例研究,在统计分析区域农田土壤重金属总量、有效态含量和不同水稻品种重金属蓄积量的基础上,运用物种敏感性分布(SSD)法,推定土壤中镉和铅的有效态含量限值.结果表明,大冶市农田土壤中Cd和Cu样本超标率分别是90. 7%和42. 6%,表明大冶市农田土壤存在较为广泛的Cd和Cu污染;糙米Cd和Pb的含量分别有50. 9%和89. 8%的样本超标,其平均值分别是相应农产品污染物限量标准的2. 95倍和6. 75倍,表明大冶市稻米受Cd和Pb污染严重.利用BurrⅢ型分布拟合样品中8个水稻品种富集Cd和Pb的SSD曲线,依据农产品中污染物限量标准推导计算得出,保证95%水稻品种糙米不超标的土壤重金属Cd和Pb有效态含量限值分别为0. 02 mg·kg-1和0. 005 mg·kg-1.比较于该区域土壤中Cd有效态含量调查数据和其他国家或研究有效态含量限值,Cd有效态含量推导限值较为科学,可应用于当地土壤污染防治实践.在大冶地区土壤Pb可能不是稻米Pb的主要来源,水稻这一物种对于Pb有效态含量限值的推导不具有代表性,同时缺乏稻米在低积累水平和不同土壤污染水平下对Pb的累积数据,因而Pb有效态含量限值不具实际指导意义.     

北京市冬季典型重污染时段PM2.5污染来源模式解析

为了探究近年来北京市PM_2.5污染区域来源规律和重污染累积过程中PM_2.5的生成途径,利用第三代三维空气质量模型CAMx的颗粒物源示踪(PSAT)和过程分析(PA)技术,模拟计算了北京市2013年和2014两次冬季典型重污染时段PM_2.5的源-受体关系和物理、化学过程对PM_2.5的生成贡献. 结果表明:在区域来源贡献中,随着空气污染等级由优升至严重污染,外地PM_2.5贡献率从42.9%升至67.4%,本地贡献率由57.1%降至32.6%,其中外地二次PM_2.5贡献率从20.2%升至39.8%,为北京市重污染时段的主要贡献因子;在外地贡献中,廊坊市、山东省、天津市、唐山市的贡献率较大,分别为3.2%~4.7%、3.8%~7.5%、3.6%~5.8%、2.2%~3.2%. PA分析结果表明:在不利气象条件(持续性的逆温层结)下,南边界的输送在重污染过程中起到了重要作用,对ρ(PM_2.5)增长的贡献速率可达10 μg/(m3·h). 此外,本地化学转化在重污染时段对ρ(PM_2.5)爆发性增长的贡献率也可以达到40.0%,其中特殊天气条件下二次PM_2.5生成贡献的显著增加是造成ρ(PM_2.5)出现峰值的主要原因. 研究显示,随着污染程度的加重,北京市受区域性污染的影响逐渐加大;在重污染过程中,不利气象条件下的本地化学转化与水平输送对近地层ρ(PM_2.5)峰值的出现与维持发挥了重要作用.      

土壤中石油污染物的脱附过程

采用有机溶剂萃取法(OSE)对高浓度石油污染土壤进行修复,经过精馏回收绝大部分原油,有机溶剂经分离后循环使用.采用批实验法,以土壤-有机溶剂体系为研究对象,模拟物理化学修复过程,建立了脱附等温曲线并确定了脱附类型;研究了石油污染物在土壤.有机溶剂两相间的迁移规律.考查了液固比SSR对萃取的影响.结果表明,复合溶剂可以使土壤中约80%的石油污染物在4～5 min内得到脱附,20 min达到脱附平衡;Freundlich模型可以很好地描述石油污染物在土壤中的脱附行为,并计算出复合溶剂和乙酸乙酯的脱附平衡常数K分别为:0.0009和0.001 5,结果显示复合溶剂对石油污染物的迁移效果高于乙酸乙酯,符合相似相溶原理.液同比SSR对脱附等温线影响明显,平衡常数随液固比增大而减小,即SSR越大脱附效果越好.当SSR由6:1提高到8:1时,平衡常数变化很小.综上所述,复合溶剂对土壤中石油污染物的脱附行为符合Freundlich模型,常温下液固比为6:1时,5 min脱油率达80%,20 min达90%～95%.考虑后期溶剂回收成本建议液固比在3:1到5:1之间为宜.     

渭河上游两次致洪暴雨过程的对比分析

对渭河支流上游两次致洪暴雨过程进行了对比分析,结果表明:在泾河上游,两次大暴雨的落区相差在100km以内;两次暴雨过程均给当地和渭河下游造成了严重的洪涝灾害;洪水过程的洪峰特点分别属于缓型洪水和陡型洪水;500hPa天气分型虽然一次为西南气流型,一次为西风槽型,但700hPa的直接影响系统基本相同.物理量诊断对比分析表明:在暴雨出现前12h,低层辐合、高层辐散的垂直结构已基本形成,到暴雨出现临近辐合辐散迅速加强,为暴雨形成和维持提供了非常有利的动力条件.     

双向水平地震作用下复杂地铁车站振动台模型试验的方案研究

采用数值模拟和振动台试验相结合的方法,完成了悬挂式层状多向剪切变形模型箱装置的制作,开展了模型箱自振特性的测试和模型材料物理性质测试,探讨了试验相似比的确定、地基和复杂地铁车站结构模型的制备方法、复杂地铁车站结构合理规模的确定、振动台输入地震动的选取及其加载方式、动态数据采集系统和传感器的选择与布置等问题,为顺利开展双向水平地震作用下复杂地铁车站振动台模型试验奠定了基础。