滤池滤料上细菌数的预处理方法优化

为优化生物活性炭滤池活性炭上细菌数的流式细胞术定量分析的预处理方法,本研究考察了4种物理预处理方式（机械振荡、低能量超声、高能量超声、机械振荡耦合高能量超声）以及4种化学预处理方式（含10%的柠檬酸（Citric Acid,CA）和2.5%的羟基乙酸（Glycolic acid,GA）混合液（CA+GA）、溶菌酶、吐温20、乙二胺四乙酸）对流式细胞术测定活性炭滤料上细菌数的影响,结果表明,在无菌超纯水为提取液时,机械振荡耦合高能量超声预处理后测定的细菌数最高（9.7（±1.2）×10⁷ cells·g^-1（以WW活性炭计,下同））,是最佳的物理预处理方式.0.1% CA+GA为最优的化学分散剂,耦合机械振荡与1次高能量超声预处理后细胞累积回收率较空白组（无菌超纯水）提高了21%±17%,其活细菌数也最高（约1.0×10⁷ cells·g^-1）;耦合机械振荡与3次高能量超声预处理后,分离的生物膜细菌量最高（1.5（±0.2）×10⁸ cells·g^-1）,证明0.1% CA+GA耦合机械振荡与3次高能量超声是利用流式细胞术测定活性炭生物膜的细菌数的最佳预处理方式.     

1996~2016年湖北省氨排放时空差异及影响因素

搜集10类氨（NH₃）的人为源活动水平数据,采用排放因子法,计算了1996~2016年湖北省NH₃排放量,利用GIS进行1km×1km的空间分配.分析了不同地理单元（西部山区城市、中部平原城市、东部特大城市和东部中小城市）的NH₃排放源结构和单位排放量的差异.结果表明,湖北省NH₃排放量由1996年的375.0kt增长至2016年的475.4kt,年均增长率为1.2%.西部山区城市NH₃排放增加最快,年均增长率为3.5%,高于全省平均水平.农业源是最主要贡献源,畜禽养殖和氮肥施用排放的NH₃分别占总排放量的71.6%和15.8%.除畜禽养殖和氮肥施用外,废弃物处理和生物质燃烧分别是东部特大城市和中部平原城市NH₃的重要排放源,分别占全省该类源NH₃排放总量的76.1%和41.5%.值得注意的是,东部特大城市的工业生产、人体排泄、机动车尾气排放和化石燃料燃烧等排放的NH₃占比均高于其它3种地理单元,需引起关注.     

声子晶体型高速公路声屏障的降噪性能

利用高速公路改扩建工程产生的大量废旧护栏立柱,针对高速公路轮胎-路面主要噪声,建立三种二维气-固型声子晶体声屏障.利用Comsol Multiphysics计算相应的能带结构,并探究带隙的影响因素.结果表明3种形式均可以产生相应的带隙;散射体壁厚大小对于带隙宽度影响很小,但采用空心散射体可以在低频产生一条完全禁带;对散射体进行开口处理可以有效增加低频带隙宽度;当晶格填充率增大至0.5后,随着填充率增大,从高频到低频依次产生完全禁带,且带隙总宽度增大;通过仿真模拟与室内实验相结合的方式验证了声屏障的降噪特性,声屏障在带隙范围内具有良好的降噪性能,相较直立同规格复合板声屏障,低频降噪效果提升1~16dB,高频降噪效果提升1~2dB,但在1600Hz后,声子晶体声屏障降噪效果不及复合板声屏障,降噪效果受周期数影响较大.声子晶体声屏障可实现新型降噪理念与绿色环保的有机结合.     

基于矿化垃圾的生态护岸强化脱氮基质的可行性研究

生态护岸是目前河、湖治理与修复过程中削减面源氮营养盐的重要措施之一。而筛选高效、低耗的生态护岸基质材料是其关键环节。通过优化复配矿化垃圾、沸石和砾石,研制一种基于矿化垃圾的新型强化脱氮生态护岸基质材料,并从其透水和持水性、抗剪、抗压和抗冲刷性、生态安全性、植被相容性和氮削减特性等方面对该材料进行了性能评定。结果表明:该新型基质材料的透水(渗透系数为1.31~2.55 cm/min)、持水(持水度为5.87%~8.02%)、抗剪(抗剪强度大于60 kPa)、抗压(抗压强度大于380 kPa)以及抗冲刷的性能均满足生态护岸基质材料的要求;发光细菌毒理实验证实其生态安全性;该材料适于护岸植被芦苇、鸢尾和麦冬的生长;具有优良的氮削减性能(氨氮和总氮的削减率分别为95%和70%)。静态经济评价表明,该材料具有明显的成本优势。该新型材料的研制对于生态护岸脱氮功能拓展以及解决河湖治理中面临的"氮超标"问题具有现实意义。     

湖泊水位变化对挺水植物影响分析:以洪泽湖为例

湖泊水位波动的幅度、频率、持续时长、规律性等是影响湖泊水生植被状况、水资源调配的关键因素。以往研究主要通过选取部分水位变化指标来识别主要的生态影响。而要维持湖泊生态健康进行合理水位调控,需要综合水位变化的多指标,从整体上分析湖泊植物对湖泊水位变化的响应特征。以洪泽湖为例,基于IHA/RVA法,重点分析了南水北调东线一期工程后洪泽湖水位变化对挺水植物的影响。结果表明:南水北调东线一期工程后洪泽湖3,5,7,9月月平均水位以及最小30 d平均水位等指标发生较大改变,对挺水植物面积的影响是最显著的,其他IHA指标改变度小,影响不明显。3月平均水位超过13.4 m,挺水植物萌发抑制明显;当5月平均水位在13.1 m,7月平均水位在12.7 m时,挺水植物面积显著增加;9月平均水位高于13.4 m,挺水植物面积大幅减少。当最小30 d平均水位<12.0 m时,挺水植物面积平均减少14.32 km2。为满足洪泽湖挺水植物生长和繁殖需求,确定3,5,7,9月适宜生态水位为13.20,13.10,12.70,12.85 m。     

基于三角模糊数的清河沉积物重金属评价

为全面了解北京清河沉积物重金属的空间分布及污染水平,在清河采集8个沉积物样品,测定w(As)、w(Cd)、w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Zn),并利用基于三角模糊数的地累积指数模糊评价模型对北京清河沉积物的重金属污染进行评价. 结果表明:北京清河沉积物中w(As)、w(Cd)、w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Zn)的平均值分别为43.18、1.20、70.70、49.62、38.59和297.36 mg/kg,不同重金属在各采样点间的分布差异较大,6种重金属的污染程度表现为As>Cd>Zn>Cu>Pb>Cr. 对于大部分采样点,基于三角模糊数的不确定性评价结果与常规评价结果保持一致,均显示清河沉积物重金属污染程度较低. 然而,QH6采样点(立水桥)As常规评价结果为偏中度污染,不确定性评价结果为中度污染;QH5采样点(清河大桥)Cd和Zn在常规评价结果为轻度污染,而不确定性评价结果为偏中度污染;QH8采样点(入温榆河口)Cd和Zn常规评价结果分别为轻度污染和偏中度污染,不确定性评价的结果则显示为偏中度和中度污染. 不确定性评价方法采用重金属质量分数区间值,而常规评价则采用重金属质量分数的单一值;不确定性评价通过计算隶属度确定污染等级,在接近分级界限时,不确定性评价和常规评价结果之间出现差异.      

泡沫强化多孔介质中纳米零价铁迁移试验

通过批量模拟试验考察了纳米零价铁(NZVI)在水、十二烷基硫酸钠(SDS)溶液与SDS泡沫3种流体中的沉降性能,以及3种流体输送作用下NZVI在多孔介质中的迁移分布特性.结果表明:NZVI在SDS溶液中的稳定性远大于其在水中的稳定性;搅拌速度为3000r/ min时,NZVI在泡沫中的分布较均匀且泡沫对NZVI携带量较大;NZVI对泡沫稳定性影响不大.水、SDS溶液、SDS泡沫分别作为输送流体时,NZVI迁移的最大距离分别为0.8m,7.9m和2.1m,SDS溶液和泡沫均显著促进了其在多孔介质中的运移.当NZVI由SDS溶液和泡沫输送时,其在介质中的分布范围(33.5%和42.5%)大于水(12.8%);由于重力作用,SDS溶液携带NZVI的迁移主要集中在垂向上,水平迁移能力有限;而泡沫受重力影响较小,其携带的NZVI在水平和垂直方向上的分布更为均匀.可见泡沫作为NZVI的输送流体具有明显优势.     

2013年12月石家庄一次霾天气过程中的黑炭浓度特征

2013年12月5日~27日石家庄地区连续出现霾天气,大气日均能见度为0.2~8km,其中大约89.53%的时间大气能见度不足5km.分析12月10~27日期间的黑炭固定观测数据表明:1)黑炭浓度均值为39.84μg/m3,日变化具有明显的双峰结构,第1个峰值在上午9:00左右,第2个峰值在夜晚21:00~24:00;2)黑炭浓度小时均值与大气能见度小时均值之间呈负相关关系,当黑炭浓度大于固定观测期间的均值时,重度霾发生的概率为97.78%.此外,通过在车辆上安装黑炭分析仪和GPS接收机对石家庄市区主干道进行了多天的移动观测,结果表明:黑炭浓度与交通密度和街道特点(道路类型、交通密度)直接相关; 市区二环的黑炭浓度较高,大约是二环内黑炭浓度均值的1.48倍;市中心区的黑炭浓度相对较低,且呈现明显的东西-南北向差异性.     

基于站点观测和模式模拟的北京市土壤湿度

为了获取全面的地面表层的时空变化信息,研究行政区域尺度内的水循环和能量循环,必需结合模型模拟和站点观测。基于国家气象局开发的时空连续的CLDAS土壤湿度产品,结合已获取的北京市区域内82个监测站点的逐日土壤湿度监测数据,评估CLDAS土壤湿度产品在行政区域尺度内的准确性与一致性,进一步获取北京市行政区域内的精确、全面、连续的土壤湿度时空变化信息,并在此基础上分析北京市土壤墒情时空变异特征。对比分析CLDAS产品和站点观测两种土壤湿度数据显示,北京市2013年10月1日至12月31日范围内CLDAS产品具有以下特点：CLDAS产品基本与观测数据具有一致变化的趋势,除顺义外CLDAS产品均高于观测数据。当日20∶00的土壤湿度均高于8∶00的土壤湿度,在平均气温降为0 ℃后,土壤湿度波动剧烈,20∶00与8∶00的土壤湿度出现显著差异。在时间尺度上,随着降水的减少,北京市的土壤湿度在逐渐降低。在空间尺度上,北京市干旱范围在逐渐扩大,并且呈现以昌平为中心的极旱逐渐蔓延至多个区。由于顺义区土壤相对湿度较高,呈现另外一个以顺义为中心的土壤相对湿度逐渐变小的区域,但空间范围变化较小。     

大辽河表层水体典型抗生素污染特征与生态风险评价

为评价大辽河表层水体抗生素的污染水平和生态风险,利用高效液相色谱-串联质谱检测了大辽河表层水体中5类典型抗生素(喹诺酮类、四环素类、磺胺增效剂、大环内酯类、磺胺类)的污染水平和污染特征. 结果表明:大辽河表层水体中共检测出10种抗生素,其质量浓度范围为nd(低于检出限)~1.380 μg/L;其中NOR(诺氟沙星)的检出率和质量浓度平均值均最高,分别为92%、0.214 μg/L,其次为CIP(环丙沙星)(检出率为75%,质量浓度为0.023 μg/L). 与国内外其他水域相比,大辽河水体中抗生素的质量浓度总体处于较普通水平. 在检出的10种抗生素中,除TC(四环素)和CTC(金霉素)外,其余8种抗生素质量浓度最高值均出现在营口市区最主要的工业和生活污水排污口之一——纱厂潮沟采样点,并且该采样点NOR的质量浓度和检出率均最高,这反映了喹诺酮类抗生素在大辽河流域有很高的使用率. 大辽河抗生素总的分布趋势是上游污染水平较低,城市周围污染水平较高. 评价结果表明,大辽河水体中的抗生素对相应的敏感物种存在较高的生态毒性风险.