构建湿地中试系统基质剖面微生物活性的研究

对稳定运行的复合垂直流构建湿地中试系统基质进行分层采样,测定微生物数量,生物量氮,酶活性,硝化作用,反硝化作用以及呼吸作用等各项指标.结果表明,上行流和下行流池0～10cm的基质层中好氧微生物数量高出30～55cm的层面1～2个数量级;反硝化细菌除下行流池0～10cm的层面外其他基质层数量都达到10⁷个/g干土以上.0～20cm的基质层中脲酶活性明显高于30～55cm的层面;而0～10cm的层面中脱氢酶活性明显高出10～55cm的层面2～5倍.硝化反硝化作用广泛存在于基质中,硝化作用表现出一定的空间规律,0～10cm的基质硝化作用强度要比40～55cm层面的高出20%;反硝化作用的空间差别很小,其作用率最低也达到85.5%.     

缺失烟囱参数估算及其应用对空气质量模拟结果的改进

针对源清单中部分点源烟囱参数缺失而采用源排放模型SMOKE(Sparse Matrix Operator Kernel Emissions)默认的烟囱参数对空气质量模型模拟结果造成的不利影响,综合考虑气象观测数据、空气质量监测数据、源排放强度以及相关标准和规范对烟囱设计的要求,分别基于最大落地浓度法和基于统计方法对2009年珠三角地区源清单中缺失烟囱参数点源的烟囱参数进行了估算,并将估算烟囱参数用在WRF/SMOKE-PRD/CMAQ空气质量模型系统分析其对模型模拟的改善情况.相比于采用SMOKE默认烟囱参数,基于最大落地浓度估算烟囱参数对NO2、NOx、SO2、PM10及O3的模拟结果均具有一定改善作用,而基于统计方法估算烟囱参数仅对SO2、O3的模拟结果有所提高.结果表明,使用基于最大落地浓度法估算得到的烟囱参数更为合理,使污染物的垂直排放分配更加合理,可以应用于空气质量模型输入源清单中缺失烟囱参数点源的估算,从而一定程度上改善空气质量模型的模拟效果.     

基于GEE的1998～2018年京津冀土地利用变化对生态系统服务价值的影响

在京津冀地区可持续发展评估研究中,对生态系统服务价值进行动态估算具有重要意义.本文以京津冀地区为研究区,基于谷歌地球引擎(GEE)云平台采用分类决策树(CART)分类算法对研究区内1998、2003、2008、2013及2018年的Landsat TM/OLI影像进行监督分类得到5个时期土地利用数据并定量分析1998～2018年京津冀地区土地利用动态变化规律,再利用生态服务价值(ESV)当量估算方法定量估算京津冀地区的ESV并结合15 km×15 km尺度格网探明其时空动态变化.结果表明:①1998～2018年间,京津冀地区6种土地利用类型中建设用地(增加16. 67%)及草地(减少13. 73%)面积占比变化幅度最大,水体(减少0. 2%)面积占比变化幅度最小.②京津冀地区ESV总价值在1998～2003年间出现短暂增长(增加91. 97亿元),2003～2018年间持续降低(减少239. 07亿元),主要与建设用地面积在除1998～2003年的其余3个时间段扩张较快有关,6种土地利用类型中林地提供的ESV最高,建设用地及未利用土地提供的ESV最低.③基于15 km×15 km尺度格网的ESV时空分析表明,1998～2018年间京津冀地区ESV中等区逐渐较少,ESV较低区及较高区逐渐增加,且ESV较低区增速高于较高区.④1998～2018年间,京津冀地区6种土地利用类型对价值系数的敏感性系数(SI)范围为0～0. 40,且均低于1,表明本文ESV对修订后的生态系统服务价值系数缺乏弹性,证明本文定量估算ESV的结果是可靠的.在未来经济发展中,京津冀地区应合理优化土地利用格局,加强对林地、草地、水体及耕地的保护.研究可为制定可持续发展战略,建设生态友好型社会提供参考.     

Toxicity assessing for chlorpyrifos-contaminated soil with three different earthworm test methods

Earthworm toxicity tests are useful tools for terrestrial risk assessment but require a hierarchy of test designs that differ in effect levels (behavior, sublethal, lethal). In this study, the toxicity of chlorpyrifos contaminated soil on earthworms was assessed. In addition to the acute and chronic tests, an avoidance response test was applied. Earthworms were exposed to sublethal and lethal concentration of chlorpyrifos, and evaluated for acute toxicity, growth, fecundity and avoidance response after a certain exposure period. The test methods covered all important ecological relevant endpoints (acute, chronic, behavioral). Concentration of 78.91 mg/kg, chlorpyrifos caused significant toxic effects in all test methods, but at lower test concentrations, only significant chronic toxic effects could be observed. In the present study, chlorpyrifos had adverse effect on growth and fecundity in earthworm exposed to 5 mg/kg chlorpyrifos after eight weeks. The avoidance response test, however, showed significant repellent effects concentration of 40 mg/kg chlorpyrifos. For chlorpyrifos, concentration affecting avoidance response was far greater than growth and fecundity, it seemed likely that earthworms were not able to escape from pesticide-contaminated soil into the clean soil in field and hence were exposed continuously to elevated concentrations of pesticides.     

定位注浆顶板的稳定性数值模拟

帷幕注浆技术能实现岩溶水矿山的安全开采,而注浆(即隔障带)厚度一般是利用经验公式计算所得,存在较大的误差。本文应用流固耦合理论,对矿体开采条件下顶板注浆隔障带的稳定性问题进行了分析。采用数值模拟的方法,定量地模拟了矿房开挖过程中围岩(即隔障带)应力场的分布、破坏场的发展及位移场的变化规律。模拟表明由于顶板发生破坏,经验公式计算的隔障带不能满足隔水的要求,应增大隔障带厚度保证安全开采。根据采动影响范围为大水矿床顶板注浆及矿房参数设计提供依据,对防治岩熔水矿山突水有一定的指导意义。     

上海港船舶大气污染物排放清单研究

建立可靠的船舶排放清单不仅是大气环境科学领域对船舶排放影响进行定量研究的重要基础,也是管理部门制定污染减排措施和政策的重要依据.以常规大气污染物和温室气体为研究对象,采用由下而上的动力法对进出上海港船舶排放进行了研究.通过对上海港船舶进出签证数、船舶种类、吨位分布、运行工况、排放因子和燃油校正因子等多要素开展调查和分析,获得了上海港外港和内河9种船种和4种运行工况条件下大气污染物和温室气体排放总量,并结合船舶自动识别系统(AIS)确定了1 km×1 km网格精度的大气污染物和温室气体的排放空间分布.结果表明:2010年,上海港船舶排放PM100.46万t,PM2.5 0.37万t,柴油颗粒物(DPM)0.44万t,NOx5.73万t,SOx3.54万t,CO 0.49万t,碳氧化合物(HC)0.21万t;排放温室气体CO2 288.55万t,N2O 0.01万t,Cn4 0.004万t.与全市排放清单总量相比,上海港船舶排放对SO2、NOx和PM2.5的排放影响最为显著,分担率分别达到12.0％、9.0％和5.3％.其中,以远洋船为首要来源,其排放量对全市排放清单的分担率分别为12.0％、8.4％和5.1％.     

全球大气硫循环及区域交叉影响

二氧化硫和硫酸盐是硫的重要存在形式,是影响环境空气质量的重要大气污染物.硫酸盐气溶胶是影响全球气候变化的重要大气组分,大气中的硫酸盐气溶胶生命周期短,其浓度空间差异大、时间变化显著.在区域尺度乃至全球尺度研究其迁移转化和区域交叉影响,具有十分重要的科学意义.本研究以2010年SO_2全球排放清单为基础,应用国际通用大气化学模式(Mozart-4),模拟全球大气硫的迁移转化及其季节变化和空间分布特征,并分析全球不同区域间的交叉影响.结果表明:1SO_2柱浓度全球年均值为424.73μg S·m~(-2),中东及南亚最高,达3629.27μg S·m~(-2),南美最低,为181.06μg S·m~(-2).2硫酸盐柱浓度全球年均值为1572.86μg S·m~(-2),东亚年均硫酸盐柱浓度最高,达4556.58μg S·m~(-2),南美最低,为1014.33μg S·m~(-2).3冬季SO_2柱浓度高于其他春夏秋3季,夏季硫酸盐柱浓度高于冬季,主要是由于冬季低温使SO_2不易转化为硫酸盐.4硫酸盐表现出明显的全球迁移特征,全球各区域间交叉影响显著.东亚的净输出量最大,达4.01 Tg S·a~(-1).非洲、中亚及俄罗斯硫酸盐柱浓度的外源影响比例分别高达80.54%和73.00%.     

水力停留时间和溶解氧对陶粒CANON反应器的影响

以人工配制无机高氨氮废水为进水,通过接种CANON污泥,以陶粒作为填料,研究了HRT和DO对生物膜CANON反应器的影响.试验过程中,控制进水氨氮浓度基本不变,依次控制反应器的HRT为9、7、5 h,同时控制DO的范围为1.16~3.20 mg·L-1.研究发现:1当DO为1.20~1.75 mg·L-1时,尽管提高DO有利于提高AOB的活性和系统内基质的传质效果,但是CANON反应器的NH+4-N、TN去除效果依然随着HRT的缩短而下降,尤其当DO超过2.50 mg·L-1时,TN去除效果大幅度下降;2当DO为1.20~1.75 mg·L-1时,随着HRT的缩短,CANON反应器的短程硝化性能趋于稳定,而当DO超过1.75 mg·L-1时,即使缩短HRT,其短程硝化性能依然遭到严重破坏;3CANON反应器中短程硝化稳定性能和去除效果较佳的条件是HRT为7 h,且DO控制在1.20~1.75 mg·L-1之间.HRT和DO是废水生物处理的重要运行参数,直接影响到生物处理的效果和出水水质,协调控制两者的变化范围,对提高CANON工艺对高氨氮废水的处理效果非常重要.     

对燃油征税的区域能源环境影响研究:以中国为例

控制汽柴油消费对中国的能源安全和环境保护有着重要意义.燃油税和碳税是中国近期两种主要的已经或可能施加于燃油的税收政策.以自回归分布滞后模型为核心,本研究构建了一个燃油税和碳税的区域能源环境影响评估模型.利用模型估计了我国的燃油需求价格弹性,测算了燃油需求响应,计算了在相同CO2减排目标下,提高汽油消费税、提高柴油消费税、引入碳税三种政策情景下各省份预计产生的节能效应、减排效应和税收效益.研究结果显示,在相同的CO2减排目标下,第一,在不同情景下,各省份节能程度差异均有限,但节能数量均体现出区域匹配性,燃油消费越多的省份,节能数量一般越多,且提高汽油消费税的全国节能总量最大;第二,在引入碳税情景下,各省份CO2减排比例差异最小;第三,在全国层面,三种政策情景中空气污染物(PM2.5和NOx和SO2)减排数量均为提高汽油消费税>引入碳税>提高柴油消费税,但在提高柴油消费税情景下,有4/5的省份预计PM2.5排放减少程度超过14%.除此之外,提高汽油消费税的税收收益最大.     

真菌预处理优化制备微介多级孔炭及其吸附甲苯的研究

提出采用黄孢原毛平革菌对生物质前体物进行预处理的制备策略,从而研发孔结构可调的多级孔炭材料模板.选用荷叶作为生物质原材料,探讨菌种投加量、培养时间对多级孔炭材料前驱体的影响,并采用水蒸气物理活化法,分析活化温度和活化时间对炭材料比表面积、孔径分布和表面官能团的综合作用.最后,通过Raman、XRD、BET、FTIR、TGA、SEM、EA等手段表征其物理化学性质,并考察真菌预处理对炭材料的甲苯吸附性能的影响.结果表明,在生物质荷叶质量30 g、菌种投加量4 mL、培养时间7 d、活化温度800℃、活化时间90 min条件下制备的微介多级孔炭材料,在含有较多介孔的前提下比表面积可达937 m~2·g~(-1),总孔容为0.68 cm~3·g~(-1).动态模拟吸附实验发现,经预处理的炭材料在甲苯浓度905 mg·m~(-3)下对其饱和吸附容量为304 mg·g~(-1),是未经真菌调控荷叶吸附容量的1.83倍,吸附性能的提升主要归因于比表面积、孔容及表面酸性基团增大的作用.经真菌预处理调控的炭材料对甲苯的吸附符合Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附.