不同经济发展路径下的能源需求与碳排放预测——基于河北省的分析

运用协整检验和马尔科夫链等方法研究不同经济增长路径下河北省2017~2035年的能源需求与结构、CO₂排放情况.结果显示：经济增长对能源需求具有明显的拉动作用.低速增长情景下,河北2035年的人均能源消费量与能源消费总量将分别达到5.261tce和41613.294万tce,而高速情景下则分别为7.618tce和60258.456万tce.河北未来的能源结构将长期保持相对稳定的状态,煤炭在能源结构中的绝对份额短期内难以改变,预计到2035年煤炭的消费占比仍将达到88.16%.河北的CO₂排放量将依然长期保持增长趋势.高速情景下,预计CO₂排放量将从2017年的87699.314万t增加至2035年的159117.415万t,分别是同期低速增长情景下的1.01倍和1.45倍.应保持经济合理增长,优化能源消费结构,调整产业布局,培育和发展新动能.     

天津城区大气气溶胶复折射指数的反演及消光贡献分析

气溶胶的复折射指数是直接影响其散射特性和吸收特性的基本物理量之一.为深入研究城市大气气溶胶的复折射指数特征,引入一种具有高时间分辨率优点的反演方法来反演气溶胶复折射指数.依据辐射传输理论,将天津大气边界层观测站观测到的高精度散射系数、吸收系数和数浓度谱分布数据利用查表法代入Mie理论气溶胶粒子群消光计算公式,对大气气溶胶复折射指数进行反演.结果表明:①天津城区2011年4月观测地点0.55 μm波长处的气溶胶复折射指数实部平均值为1.64,虚部平均值为0.015.②气溶胶复折射指数实部和虚部均有明显日变化规律,实部和虚部均与相对湿度呈正相关,与风速呈负相关.③利用反演得到的复折射指数对不同粒径大气气溶胶的消光特性进行计算发现,对散射特性而言,>0.25~1.00 μm粒子对散射系数的贡献率达86%;对吸收特性而言,>0.25~2.50 μm粒子对吸收系数的贡献率为53%,>2.50~32.00 μm粒子对吸收系数的贡献率为47%.研究显示,>0.25~1.00和>1.00~32.00 μm的粒子对吸收系数的贡献率均较高,但对散射系数而言,>0.25~1.00 μm的粒子贡献率较高,因此综合考虑气溶胶散射系数、吸收系数和消光系数,控制>0.25~1.00 μm的气溶胶粒子数浓度可有效改善大气能见度.      

电磁环境胁迫对铜绿微囊藻氧化应激和光合固碳酶的影响作用研究

研究了3种典型电磁环境(射频电磁辐射(RF-EMF)、极低频电磁场(ELF-EMF)、交变电场(AEF))胁迫对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)细胞氧化应激(超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA))和光合固碳酶(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA))的影响作用.结果表明,短期和长期RF-EMF、ELF-EMF及AEF暴露胁迫铜绿微囊藻细胞,总体能极显著提高藻细胞的SOD活性(p0.01).铜绿微囊藻经RF-EMF、ELF-EMF及AEF短期暴露处理后,均极显著提高了藻细胞内MDA含量(p0.01);铜绿微囊藻经RFEMF、AEF长期暴露处理后,藻细胞内MDA含量极显著降低(p0.01).RF-EMF暴露处理铜绿微囊藻,总体能显著提高藻细胞Rubisco酶活性(p0.05).长期RF-EMF、AEF和ELF-EMF暴露下的铜绿微囊藻,总体表现出FBA酶活性极显著降低(p0.01).以上结果说明,RF-EMF、ELFEMF、AEF均能够诱导铜绿微囊藻发生氧化应激反应.而RF-EMF能够对铜绿微囊藻细胞参与光合作用的关键酶(Rubisco和FBA)产生一定的调控作用,表明射频电磁波能够在一定程度上影响铜绿微囊藻细胞的光合作用.     

中国燃煤部门大气汞排放协同控制效果评估及未来预测

汞污染已成为一个全球性的环境问题,我国是世界上大气汞排放量最大的国家,在批准《关于汞的水俣公约》之后,我国的汞污染控制面临严峻的挑战.燃煤部门是我国大气汞排放的第一大部门,也是履约的重点部门.本研究建立了我国燃煤部门2010年和2012年的大气汞排放清单,评估了"大气污染防治行动计划"("大气十条")对燃煤部门大气汞排放的协同控制效果.同时,使用情景分析法,对2020年和2030年燃煤部门的大气汞排放进行了预测,分析了未来不同控制措施的减排效果.结果表明,2010年中国燃煤电厂、燃煤工业锅炉和民用燃煤炉灶的大气汞排放量的最佳估计值分别为100.0、72.5和18.0 t."大气十条"的实施可使我国燃煤部门到2017年比2012年减少92.5 t的大气汞排放.能源结构的调整、洗煤比例的提高和除尘设备的升级改造对于大气汞的减排效果最显著.在最佳估计情景下,2020年和2030年燃煤部门大气汞排放量分别为128.5和80.0 t,与2010年相比分别降低了33%和58%;在最严格控制情景下,2020年和2030年燃煤部门大气汞的排放量分别为103.2和50.9 t,相较2010年分别下降了46%和73%.     

不同氮磷比条件下绿球藻对猪场污水的净化效率

采用添加NaH_2PO_4的方法调节猪场污水中氮磷比(N∶P)分别为8∶1、16∶1、32∶1和64∶1,以未添加NaH_2PO_4的污水为对照(氮磷比为532∶1),探讨一株耐污绿球藻(Chlorococcum sp.)在不同氮磷比污水中的生长性能及其对猪场污水(初始氨氮浓度为291.31 mg·L~(-1))的净化效果.结果表明:经过12 d的培养,绿球藻(接种密度为400×104cells·m L~(-1))在N∶P为64∶1的污水中生长最好,且对污水中氨态氮和总氮的去除效果最佳,细胞密度和生物量分别为3393×104cells·m L~(-1)和0.49 g·L~(-1),对氨态氮和总氮的去除率分别为74.94%和48.78%,显著高于对照组,氨态氮浓度降低到73.01 mg·L~(-1),总氮浓度降低到148.96 mg·L~(-1).培养期间各试验组污水中硝态氮浓度均升高.培养12 d后,N∶P为64∶1组污水中总磷浓度降低为3.07 mg·L~(-1),去除率为71.86%.综上,绿球藻在N∶P为64∶1的污水中生长性能及其对污水中氨态氮和总氮的去除效果均最佳,可使污水中的氨态氮和总磷浓度基本达到相关排放标准.     

武汉某深基坑工程变形数值模拟与现场监测的对比分析

为保证深基坑工程的稳定性和安全性,掌握深基坑支护结构及土体的变形规律尤为重要。以武汉某深基坑工程为研究背景,利用MIDAS/GTS三维有限元软件对基坑开挖过程中三种工况下基坑支护桩水平位移、基坑土体水平位移及基坑外地表土体沉降变形特征进行了数值模拟,并与现场实际监测数据进行了对比分析。结果表明:随着基坑开挖深度的增加,基坑支护桩水平位移、基坑土体水平位移、基坑外地表土体沉降量越来越大,需要在施工过程中注意及时处理;模拟曲线与现场实际监测曲线的形状和变形趋势基本吻合,验证了数值模拟结果的合理性,对类似基坑工程的设计和施工具有一定的参考价值。     

亚洲季风变迁与全球气候的联系

通过研究冰期-间冰期至百年尺度亚洲季风的演变特征,阐明了季风变化同南北半球冰量、太阳辐射、大洋环流、热带辐合带等气候系统内外部因子的动力联系。在海-陆-气相互作用的框架下提出了"冰期-间冰期印度季风变化动力学"新理论,揭示大西洋经向环流对东亚季风突变事件的影响和动力过程,探讨了全新世亚洲季风变化的时空特征和控制因素。该项成果以亚洲季风变迁历史和机理为主线,从地球系统科学的视角,将亚洲古季风研究拓展为多尺度与多动力因子、区域与全球相结合的集成研究,推动了与季风相关的过去全球变化科学的发展。     

沼液SBR处理出水养殖螺旋藻

养猪沼液氮磷等营养物质丰富,可作为廉价的螺旋藻培养基,但其成分复杂,尤其是高氨氮等因素严重抑制螺旋藻的生长.采用序批式生物反应器(sequencing batch reactor,SBR)降低沼液中的氨氮浓度,通过改变进水中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)与总氮(total nitrogen,TN)的比值,研究了沼液中的亚硝态氮及硝态氮的保留情况,为螺旋藻生长提供氮源.通过对比螺旋藻在不同工况出水中的生长情况,以及氮元素的保留情况,筛选出最佳SBR工况.摇瓶试验结果表明,当进水COD/TN=3.0,出水中氨氮、硝态氮、亚硝态氮浓度分别为51.2、91.6、213.1 mg·L~(-1),此时螺旋藻具有较快生长速率,产率达到0.084 g·(L·d)~(-1).在此基础之上,通过放大螺旋藻培养规模至120L,研究了螺旋藻在室外大棚中的生长情况及螺旋藻对沼液中氮、磷元素的去除,结果表明螺旋藻在室外依然生长良好,培养10 d后,产率为(0.075±0.003)g·(L·d)~(-1),螺旋藻蛋白含量达到60%左右,养殖出水中氨氮去除率达到99%.     

化学预氧化对苏氨酸生成三氯乙醛的影响

以具有最大比三氯乙醛生成潜能(SCHFP)的苏氨酸为研究对象,分析了次氯酸钠(NaClO)、二氧化氯(ClO_2)、高锰酸钾(KMnO_4)、过氧化氢(H_2O_2)、臭氧(O_3)和臭氧过氧化氢(O_3/H_2O_2)等预氧化剂对三氯乙醛(CH)生成的影响,以确定合适的预氧化剂及其适宜投加量,为CH的控制提供指导.结果表明,能够有效去除一天CH生成量(CH1d)的预氧化方式依次为H_2O_2、ClO_2、KMnO_4和NaClO,适宜投加量分别为3、0.5、0.6和0.5mg·L-1,对CH1d相应的去除率分别为61.54%、47.63%、29.77%和10.94%;能够有效去除CH生成潜能(CHFP)的预氧化方式依次为KMnO_4、NaClO、H_2O_2和ClO_2,适宜投加量分别为0.6、0.5、3和0.5mg·L~(-1),对CHFP相应的去除率分别为41.01%、33.38%、8.36%和2.40%;O_3和O_3/H_2O_2预氧化能够使CH1d和CHFP增加,不适用于对CH的控制.     

CuO强化MFC活化过硫酸盐降解偶氮染料废水及同步产电研究

利用CuO强化微生物燃料电池(MFC)活化过硫酸盐(PDS),提高MFC对偶氮染料的降解率及同步产电性能.考察初始pH、CuO浓度、PDS浓度等因素对降解率及同步产电的影响.实验结果表明,最佳反应条件:初始pH为3.0,CuO浓度为0.6 mmol·L~(-1),PDS浓度为2 mmol·L~(-1)时,反应4 h后MO降解率达到99.3%.比未投加CuO时MO降解率提高12.8%;MFC最大输出功率密度从53.0 mW·m~(-2)增大到103.5 mW·m~(-2),输出功率密度提高1.95倍;对应的表观内阻从484.1Ω减小到318.6Ω,下降幅度达到34.1%.降解机理研究表明,MO降解过程中的主要活性物质为SO~-_4·和少量·OH.反应前后水样的紫外-可见光谱对比显示,MO降解过程中偶氮键率先断裂,然后生成含苯环类的中间产物,最终得到矿化.