上海市秋季典型大气高污染过程中颗粒物的化学组成变化特征

于2010年10月1日至11月30日在上海市城区对大气中颗粒物质量浓度及细粒子化学组分进行了在线连续观测,获得了秋季大气灰霾和沙尘等典型污染过程中颗粒物质量浓度和化学组成的变化特性.观测结果显示,在大气灰霾污染过程中PM₁₀和PM_2.5的日均最高浓度分别达到216~293 μg·m^-3和130~204 μg·m^-3,PM_2.5/PM₁₀的比值在65%以上,总的可溶性无机离子(TWSII)占PM_2.5质量浓度的50%以上,有机碳(OC)和元素碳(EC)的总和占25%~30%.二次可溶性离子(SO₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺)占TWSII的83.3%~87.5%,OC/EC的比值在5左右,表明在灰霾污染过程中二次组分对PM_2.5的贡献较大;沙尘天气以粗粒子污染为主,TWSII、OC和EC分别仅占PM_2.5质量浓度的27.2%、13.4%和2.0%,二次可溶性离子(SO₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺)占TWSII的55.7%,Ca²⁺、Mg²⁺等地壳组分的比例较灰霾天气明显升高.研究结果还显示,SO₄^2-和NO₃^-等二次离子组分的生成与颗粒物中硫与氮的氧化速率有关,在大气灰霾过程中硫转化率(SOR)和氮转化率(NOR)值较高,分别为0.24±0.10和0.15±0.06,说明SO₂通过二次反应生成SO₄^2-的能力较强,在污染的环境下高浓度的NO₂更有利于向NO₃^-转化.     

硒在土壤-农作物系统中的分布特征及富硒土壤阈值

为查明Se在土壤-农作物系统中的分布特征,开展富Se土壤阈值研究,在重庆市黔江区采集表层土壤8789件,深层土壤155件,并采集玉米籽实141件和水稻籽实159件（同时分别采集对应根系土样品141件和159件）,分析了土壤及农作物中的Se、有机质、S、Mn、TFe₂O₃、Al₂O₃和K₂O等含量及土壤pH,利用地统计法分析了表层及深层土壤Se的分布特征,基于多元回归分析,研究Se生物有效性的影响因素,基于根系土各组分含量及农作物Se含量进行土壤富Se阈值研究.结果表明,研究区高Se土壤占全区的32.72%;表层土壤及深层土壤Se含量的分布主要受到成土母质的控制,土壤Se源稳定且表层富集现象明显.玉米和水稻的富Se率分别为75.35%、46.81%,土壤有机质和S含量均会限值Se的生物有效性.若种植作物为玉米,建议以0.3 mg·kg^-1作为富Se土壤阈值;若种植作物为水稻,在土壤pH≤7.5时,建议以0.3 mg·kg^-1作为富Se土壤阈值;在土壤pH>7.5时,建议以0.4 mg·kg^-1作为富Se土壤阈值.同样地,若研究区种植有其他大宗农作物,亦可用该方法进行建议富Se土壤阈值研究.     

围栏封育对巴音布鲁克草原土壤理化性质的影响

为明确长期围栏封育对新疆亚高山草原土壤理化性质的影响,本研究以巴音布鲁克草原围封26年的高寒草甸、高寒草甸草原和高寒草原为研究对象,对三种类型草地围栏内外土壤理化性质进行对比分析,结果表明:(1)高寒草甸和高寒草原围栏内表层土壤饱和含水量、田间持水量和土壤含水量均高于围栏外样地,而土壤容重均低于围栏外,其中高寒草甸围栏内外的田间持水量、土壤含水量和土壤容重的差异达到显著水平;(2)高寒草甸围栏内表层土壤有机质含量显著高于围栏外,全氮则显著低于围栏外;三种类型草地围栏内表层土壤全磷含量均低于围栏外;(3)相关性分析表明,土壤含水量高的草地,其饱和含水量和田间持水量也较高,土壤容重较小;土壤容重高的草地其有机质含量较低;速效钾含量高的草地,其全磷含量也较高。围栏封育有利于草地土壤理化性质的恢复,但长时间围封会降低土壤磷素含量,需要通过施肥等管理措施补充以促进草地生态系统保持良性状态,本研究对草地土壤质量调控和退化草地恢复研究具有参考意义。     

不同碳源和碳氮比对一株好氧反硝化细菌脱氮性能的影响

利用间歇培养装置研究了好氧条件下丁二酸盐、乙酸盐和苹果酸盐3种不同碳源对好氧反硝化细菌X31脱氮性能的影响,并就不同碳氮比(C/N)条件下菌株X31的反硝化能力展开了研究.结果显示,不同碳源种类对菌株硝酸还原酶活性有明显影响.以丁二酸盐和乙酸盐作为碳源时,其脱氮效果均要明显好于苹果酸盐作为碳源.以乙酸盐作为碳源时菌株的反硝化速率要稍高于丁二酸盐作为碳源,其反硝化速率可以达到11.86 mg·g-1·h-1.不同碳氮比(C/N)条件下,X31菌株的好氧反硝化能力亦不相同.当C/N大于5时,脱氮率能达到90%以上.最适宜的碳氮比是5～6,在此区间能进行完全的反硝化.当C/N在1～14之间变化时,硝酸盐还原基本都发生在菌株生长的第4～10 h,整个反硝化过程中亚硝酸盐浓度一直保持在极低的水平.     

3种碳添加对退化农田土壤固碳细菌群落结构多样性的影响

为研究秸秆、生物炭和纳米碳添加对退化农田土壤固碳细菌群落结构多样性的影响,利用高通量测序技术,对3种碳源添加后黑龙江省嫩江县退化农田土壤的固碳细菌群落结构及多样性进行研究.结果表明:①在97%相似度水平下,秸秆、生物炭添加后土壤固碳细菌的Chao1指数、Observed species和Shannon指数高于纳米碳添加后的土壤.②群落组成方面,在门水平上,变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,在生物炭添加后的相对丰度最高,为94.35%;在纲水平上,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)为优势菌纲,在纳米碳添加后的相对丰度最高,为67.45%;在目水平上,着色菌目(Chromatiales)为优势菌目,在纳米碳添加后的相对丰度最高,为50.83%;在科水平上,节外硫红螺菌科(Ectothiorhodospiraceae)为优势菌科,在纳米碳添加后的相对丰度最高,为34.34%;在属水平上,硫碱弧菌(Thioalkalivibrio)、Sulfurifustis、Thiobacillus为优势菌属,分别在生物炭、纳米碳和秸秆添加后的相对丰度最高,相对丰度分别为17.02%、16.40%、13.03%.③层次聚类和主成分分析结果显示,生物炭和纳米碳添加后土壤固碳细菌群落结构差异显著,进一步进行组间差异显著性分析表明,显著差异标记主要富集在生物炭添加的土壤中,主要为硫碱弧菌和硫腺菌(Thiocystis)最为显著.④冗余分析结果表明,土壤固碳细菌群落结构受土壤pH、有机碳、全氮、全磷、碱解氮及有效磷的综合影响,其中,土壤pH和全氮含量是影响土壤固碳细菌群落结构的主要理化性质.上述结果表明,秸秆添加对土壤固碳细菌群落结构及多样性影响较小,生物炭添加可显著提高土壤固碳细菌群落多样性,纳米碳添加对土壤固碳细菌的影响具有一定特异性;土壤固碳细菌群落结构受土壤pH和全氮含量显著影响.     

蓄水期三峡水库香溪河沉积物-水系统营养盐分布特征

为研究蓄水期香溪河沉积物-水系统中氮磷营养盐的分布特征,于2016年在香溪河布点采样,分析沉积物-水系统氮、磷及有机质含量,探讨沉积物间隙水和上覆水营养盐"源-汇"特征,并对采样点位进行了聚类分析.结果表明,沉积物中ρ(TN)在河口处含量较高,在中下游区域较接近;ρ(TP)在上游区域明显高于中下游及河口;ρ(O.M.)呈现下游高上游低的分布特征,且各采样点在深度10cm的范围内,ρ(O.M.)的最大值超过了临界点(1.5%),存在一定的释放风险.上覆水的分布上,ρ(DTN)和ρ(DTP)均在干支流交汇处最大,且ρ(DTN)从河口至上游沿程递减,ρ(DTP)沿程变化不大,而间隙水中ρ(DTN)和ρ(DTP)的分布和上覆水体相反,在上游处最大,并从上游向河口处递减.研究期间5个采样点位的DTN、NH_4~+-N、DTP(除CJ点位外)均以"源"的方式向上覆水释放营养盐,而NO_3~--N和PO_4~(3-)-P则是一部分点位呈现为"源",一部分点位呈现为"汇",且氮素的"源-汇"过程较磷素更为强烈,这是因为蓄水期底部的氧化环境和干流水体的倒灌潜入深度和方式差异所致.结合聚类分析结果发现对于沉积物-水系统,CJ、1号、2号采样点特征相近,而3号和4号采样点特征相近.     

不同垃圾焚烧设备中二英的排放特征和I-TEQ指示物的研究

分析了国内3种不同类型的垃圾焚烧设备中二英化合物的排放特征,不同PCDD/F单体与I-TEQ的相关性以及23478-PeCDF与I-TEQ的线性回归分析.得到了不同类型的垃圾焚烧设备中二英同系物的统计学分布特征.结果发现,生活垃圾、医疗垃圾和危废焚烧炉中二英（PCDD/F）同系物分布虽有一定差异,但变化不大,与生活垃圾焚烧炉和危废焚烧炉相比,医疗垃圾焚烧炉中二英同系物的分布稍有区别.在3种焚烧炉的烟道气中体积分数最大的是OCDD和1234678-HpCDF,分别为12.3％～23.0％和15.0％～19.7％;而对I-TEQ贡献最大的则是23478-PeCDF,体积分数为33.1％～34.5％,远远高于其它的PCDD/F单体.通过对不同的PCDD/F单体与I-TEQ的相关性分析发现：23478-PeCDF与I-TEQ的相关性最好,相关系数R²为0.93～0.98;而毒性最大的2378-TCDD与I-TEQ的相关性较差,R²为0.29～0.49;体积分数最大的OCDD与I-TEQ的相关性很差,R²为0.03～0.12;体积分数较大的1234678-HpCDF与I-TEQ也有较好的相关性,R²为0.62～0.87,但依然次于23478-PeCDF.通过23478-PeCDF与I-TEQ线性回归的结果发现：即使I-TEQ的浓度范围为5～6个数量级,23478-PeCDF与I-TEQ也表现出很好的线性关系,对于不同的垃圾焚烧设备,回归曲线斜率为在1.16～1.40之间,相关系数R²在0.94～0.97之间.     

基于无线传感器网的噪声监测系统设计及应用

噪声污染严重危害着人类的身心健康与生活质量,基于物联网技术拓展噪声监测方法的研究对当前我国城市环境噪声污染控制具有重要的指导意义。从噪声监测同步、联动、实时的需求出发,利用无线传感器网络技术中的ZigBee技术,结合地理信息系统,设计了基于无线传感器网络的噪声监测系统,并将该系统应用于某科研单位园区噪声污染的联网监测。实验结果表明,基于无线传感器网络的噪声监测系统的监测结果可以反映噪声污染的真实情况,可以作为治理噪声污染对策的依据。     

模拟酸雨对泉州市交通区表层土壤重金属淋溶的累积释放特征

用模拟酸雨动态淋溶试验方法和改进的BCR四步提取法研究泉州市交通繁忙区表层土壤中重金属的溶出规律及形态变化,用ICP-AES测定浸出液中Ti、Zn、Co、Ni、V、Fe、Mn、Cr、Cu、Pb、Cd和As的含量。结果表明大部分重金属元素(Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb)累积释放量随模拟酸雨pH值的降低而增加。对土壤中金属释放过程进行数学方程拟合后发现,应用双常数速率方程能更好地描述V、Co和Ni的释放规律,抛物线方程则能更好地描述Zn的释放过程,修正Elovich方程能更好地描述Ti、Cr、Mn、Fe、Cu和Pb的释放过程,而双常数速率方程和抛物线方程均能很好地描述As、Cd的释放过程。对比淋溶前后重金属形态分布,发现淋溶后土壤中Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb的生物有效态比例有所增加,而V、Cd和As的生物有效态比例略有降低。     

好氧颗粒污泥同步脱氮除磷的常温启动和低温维持

为了考察好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)同步脱氮除磷(simultaneous nitrogen and phosphorus removal,SNPR)能力,以及在低温条件下的适应情况,采用2个SBR反应器(命名为A、B)以厌氧/好氧方式处理实际生活污水,历时254 d.反应器以沉淀时间为选择压,均在20 d内培养获得AGS,在第42 d加入不同附加碳源(分别为丙酸钠+乙酸钠和葡萄糖),调节COD∶N∶P的比例约为360∶60∶6,2个反应器均获得了夏秋季4个月长期稳定的SNPR效果,A的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率分别为98.42%、74.25%和94.79%,B的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率分别为99.45%、75.96%和95.60%;在低温的影响下,2个反应器分别经35 d4、9 d逐渐恢复了稳定的SNPR效果,之后A的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率分别为96.33%、79.49%和99.68%,B的出水NH4+-N、TIN和PO43--P平均去除率则分别为93.85%、76.44%和98.44%....