Scenario-based assessment and multi-objective optimization of urban development plan with carrying capacity of water system

• Impact of urban development on water system is assessed with carrying capacity. • Impacts on both water resource quantity and environmental quality are involved. • Multi-objective optimization revealing system trade-off facilitate the regulation. • Efficiency, scale and structure of urban development are regulated in two stages. • A roadmap approaching more sustainable development is provided for the case city. Environmental impact assessments and subsequent regulation measures of urban development plans are critical to human progress toward sustainability, since these plans set the scale and structure targets of future socioeconomic development. A three-step methodology for assessing and optimizing an urban development plan focusing on its impacts on the water system was developed. The methodology first predicted the pressure on the water system caused by implementation of the plan under distinct scenarios, then compared the pressure with the carrying capacity threshold to verify the system status; finally, a multi-objective optimization method was used to propose regulation solutions. The methodology enabled evaluation of the water system carrying state, taking socioeconomic development uncertainties into account, and multiple sets of improvement measures under different decisionmaker preferences were generated. The methodology was applied in the case of Zhoushan city in South-east China. The assessment results showed that overloading problems occurred in 11 out of the 13 zones in Zhoushan, with the potential pressure varying from 1.1 to 18.3 times the carrying capacity. As a basic regulation measure, an environmental efficiency upgrade could relieve the overloading in 4 zones and reduce 9%‒63% of the pressure. The optimization of industrial development showed that the pressure could be controlled under the carrying capacity threshold if the planned scale was reduced by 24% and the industrial structure was transformed. Various regulation schemes including a more suitable scale and structure with necessary efficiency standards are provided for decisionmakers that can help the case city approach a more sustainable development pattern.     

不同种植模式下添加伊利石对污染土壤的修复

为了探究伊利石与种植模式在重金属污染修复中的应用效果,采用室内盆栽试验,测定了植物的生理生化指标和土壤、植物的重金属含量,评价了不同种植模式下植物对重金属的吸收富集能力。结果表明,添加伊利石可以显著提高土壤pH,枸骨(Ilex cornuta var.fortunei)与绿萝(Epipremnum aureum)间作模式有利于提高土壤的有机质含量,提高枸骨抗逆性。添加1%(质量分数)伊利石后,各处理Pb有效态含量显著低于空白对照,而Zn有效态含量无显著性差异。枸骨与绿萝间作模式下,土壤有效态Zn含量显著高于绿萝单种,而与枸骨单种无显著差异。间作模式下,绿萝地上部Pb含量高于单种107.92%,而地下部Pb较单种显著降低19.69%。因此,枸骨与绿萝间作可显著提高绿萝对Pb的转运能力。     

西南山地区域森林火险综合预报模型研究——以重庆市为例

森林火灾严重破坏森林生态系统的结构和功能,针对其风险预报开展研究具有重要的理论意义和应用价值。通过融合气象、地表覆盖和人类活动等要素的方式构建森林火险综合预报模型,是西南山地区域森林火险综合预报业务化应用的重要发展方向。基于《森林火险气象等级》国家标准(GB/T 36743-2018),本文研究首先构建了重庆市森林火险气象风险预报模型。然后通过融合可燃物因素和人为因素的方式,进一步构建重庆市森林火险综合预报模型。最后利用历史火点数据针对上述两类模型的精度进行对比和分析。研究结果表明:重庆市森林火灾发生次数较多,且呈现出季节性规律;重庆市森林火灾的发生不仅受到气象条件的影响,而且受到地表覆盖和人类活动等多种要素条件的共同影响;与森林火险气象风险预报结果相比,森林火险综合预报结果在空间分布上具有更高的精细程度;森林火险综合预报模型能有效提高森林火险等级预报精度。     

吸力基础沉贯过程中桶⁃土界面力学机理研究进展∗

吸力式桶形基础在海洋工程特别是作为海上风力发电机的基础中得到越来越广泛的应用,其沉贯能力是保证桶形基础下沉到预定位置,达到承载力要求的关键。分析了沉贯过程中桶?土界面力学机理的研究现状,讨论了不同土质、模型尺寸、渗透系数等对桶?土界面力学机理的影响,对理论计算、试验和数值模拟等研究方法进行分类总结。发现对于吸力基础在负压沉贯过程中的研究多是针对沉贯阻力和临界吸力的计算,很少对沉贯过程中桶?土界面力学机理进行细观研究,尤其是对桶?土界面力学特性的影响因素进行定量分析少有论述。指出了在研究吸力基础沉贯特性和桶?土相互作用机理的理论分析、模型试验及数值模拟中的本构模型等方面存在的问题。最后,对吸力基础沉贯过程中桶?土相互作用机理的进一步研究进行了展望。     

落地油泥土壤性质对超声除油效果的影响

落地油泥是油田产生的一类危险固体废弃物,其无害化处理是目前各大油田所面临的重大挑战之一。为了深入认识超声处理过程中油泥土壤性质与超声处理除油效果之间的关系,以不同油田典型落地油泥为研究对象,超声处理后对其土壤残留含油量、土壤颗粒级配、土壤化学组成等进行分析。结果表明:油泥中土壤颗粒粒径较大的大庆、大港落地油泥经超声处理后的除油效果均在60%以上,而土壤颗粒粒径较小的冀东落地油泥超声除油率仅为11%;同时,超声除油效果较好的大庆、大港落地油泥中的钙氧化物含量较低(分别为4.84%和5.94%),而超声除油效果差的冀东落地油泥中的钙氧化物含量较高(11.57%)。进一步的模拟实验结果表明,钙氧化物含量高的土壤对原油的吸附量大、吸附强度高、超声除油效果差,而钙氧化物含量低的土壤吸附量小、吸附强度低、超声除油效果好。以上结果可为油田落地油泥超声处理技术的开发及规模化应用提供指导。     

废旧锂电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中钴的回收

随着新能源汽车工业的快速发展,废旧三元动力锂电池的量在不断地增加。三元动力锂电池中含有丰富的Co、Mn、Li和Ni资源,回收三元动力锂电池是防止环境污染和回收贵重金属的理想选择。利用抗坏血酸(C6H8O6)的酸性和还原性对废旧三元锂电池正极材料进行浸出,KMnO_4的强氧化性回收浸出液中的Co制备β-CoC_2O_4·2H_2O,采用浓度为1.3 mol·L~(-1)的C_6H_8O_6,在60℃的条件下对正极材料浸出20 min,向浸出夜中加入1 mol·L-1的H_2SO_4反应20 min后加入KMnO_4继续反应1 h,制得β-CoC_2O_4·2H_2O。实验结果表明,Co的回收率达91%,Li的浸出率可达96.4%,Mn和Ni完全浸出,可实现简单环保地浸出有价金属并回收Co。     

2种典型碳纳米管低浓度暴露诱发锦鲫组织损伤与肝脏氧化损伤效应研究

采用半静态染毒方法,研究了单壁碳纳米管（SWCNT）和羟基化多壁碳纳米管（MCWNT-OH）对锦鲫抗氧化防御系统的影响。 结果表明,锦鲫经28d不同质量浓度的SWCNT和MWCNT-OH（0,10,100和1000μg/L）暴露后,暴露组14d鳃组织切片检查发现出现鳃动脉瘤、鳃细胞水肿、畸形生长等病理症状;然而在2种碳纳米管低浓度暴露下,锦鲫的肝脏切片没有观察到损伤,高浓度时肝脏有轻微空泡损伤。暴露期间锦鲫没有死亡,随着暴露天数的增加,2种碳纳米管都能对SOD和CAT酶产生抑制作用,高浓度组抑制明显,肝脏抗氧化系统受到损伤。指出,虽然碳纳米管的毒性较低,但其长期暴露对鱼类的影响仍需进一步关注。     

新型涂料在弹药储运环境防护中的运用研究

在分析了弹药储运过程中恶劣的电磁环境基础上,结合目前我军弹药用涂料的现状,探索了利用膨胀石墨蠕虫作为填料,以聚氨酯清漆作为粘结剂的新型涂料的防静电性能,分析了膨胀石墨蠕虫的膨胀体积、填料含量、涂层厚度与电阻率的关系,并论述了新型弹药用涂料的应用前景。