基于猪粪流变特性的厌氧消化反应器内的数值模拟

采用流变仪对不同含固率猪粪的流变性质进行测量,分析其流变特性,将流变数据与非牛顿流体模型进行拟合,得到用于描述猪粪流变特性的最佳流变方程。结果表明:猪粪是一种非牛顿流体,黏度随剪切速率的增加而减小并趋于稳定。基于其流变特性,运用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟技术,对猪粪厌氧消化反应器内的流场进行研究。模拟结果显示:反应器内速度最大值出现在桨叶末端,猪粪流体在其反应器内的宏观循环运动状态为沿着搅拌轴径向的绕流运动;壁面及顶部和底部区域速度几乎为零,形成死区,容积比率为29.85%。     

长江流域全氟化合物污染态势与生态效应

简述了PFASs在长江流域上、中、下游水环境中的空间分布格局和时间变化趋势,探讨了其生物蓄积效应、淡水生物毒性效应和生态风险评价。指出,PFASs广泛赋存于长江流域从上游至下游的干流和支流及湖泊之中,其平均值低于我国其他主要流域;PFOA在长江流域内环境浓度最高,而PFOS在近10年环境管控措施下浓度降至极低,PFBS、PFBA和PFHxA等短链物质正作为替代物使用,可能在未来出现升高趋势。长江流域内水生动物（包括食用鱼类）能够从环境中富集PFASs并通过食物链传输,在其血液、肌肉和内脏中蓄积。虽然目前长江流域生态风险评价表明PFASs总体上风险为低级,但局部高浓度地区仍可能对敏感生物造成基因表达受损等毒性效应。     

3种材料添加对紫色土吸附四环素的影响

采用批量处理法探究活性硅酸钙（S）、膨润土（B）、硅藻土（D）的添加对紫色土（P）吸附四环素（TC）的影响。结果表明：各供试土样对TC的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量qm在564 mmol/kg~5413 mmol/kg之间,且当材料添加质量分数为5%时土样对TC吸附效果最佳;相同材料添加比例下,土样对TC的吸附量均呈现出P-B＞P-S＞P-D＞P;热力学参数表明,TC吸附是一个自发、吸热和熵增的反应,当pH值为5、离子浓度为01 mol/L时吸附量达到最大。     

反复等向加卸载路径下粉质黏土变形特性研究

黏土的变形特性与应力路径密切相关,直接影响到相关工程的安全性。针对三峡库岸某路基边坡粉质黏土,采用应力路径控制试验系统,开展了两组等向固结应力状态下反复多次的加卸载试验,揭示了土体的体积变形发展规律,发现再固结过程呈现为一条先平缓后变陡的曲线,说明前期固结压力范围内的再加载也会产生不可恢复的塑性变形,且变形速率随加卸载循环次数逐渐减小。最后,结合试验曲线特点,建立了土体再固结系数与加卸载次数及应力状态相关的数学模型,能够较好的模拟反复等向加卸载条件下土样的体变特征,且可预测土体经历更多次加卸载循环中的次固结过程,为土体的持续塑性变形分析和预测提供参考。     

不同菌糠生物炭对水体中Cu2+、Cd2+的吸附性能

以菌糠废弃物为原料,采用限氧裂解法在500℃条件下制备香菇菌糠、猴头菇菌糠和平菇菌糠生物炭(LEBC、HEBC和POBC).利用SEM、XRD和FTIR等方法对吸附剂进行了表征;通过吸附动力学、等温吸附、生物炭酸化实验探究了3种菌糠生物炭去除水溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的效果及机理.结果表明,在溶液初始pH 2—3时,3种菌糠生物炭对溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附量急剧增加.LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,对Cu~(2+)的吸附速率分别为10.15×10~(-3)、7.08×10~(-3)、0.69×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1),对Cd~(2+)的吸附速率分别为6.53×10~(-3)、5.19×10~(-3)、0.26×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1).不同浓度下LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量依次为56.74、11.98、77.32 mg·g~(-1);而Cd~(2+)的吸附符合Freundlich模型,最大吸附量依次为74.26、36.49、70.2 mg·g~(-1).LEBC在较短的时间内能达到较大的吸附量,可作为去除水体中Cu~(2+)、Cd~(2+)的优质吸附剂.XRD和FTIR等分析结果表明生物炭对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附机制包括物理吸附、阳离子-π作用、官能团络合及沉淀.3种生物炭经酸化处理后,对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附能力显著下降,表明生物炭中碳酸盐引起的Cu~(2+)、Cd~(2+)表面沉淀在吸附过程中起重要作用.     

作业补贴与农户绿色生态农业技术采用行为研究

绿色生态农业技术是农业可持续发展的关键,中国提出建立以绿色生态为导向的农业补贴制度,探索政府购买服务等作业补贴方式,促进绿色生态农业技术推广。但是“补给谁”“如何补”“补多少”等政策操作问题尚未很好解决。本文以农作物秸秆机械化还田技术作业补贴为例,基于江苏、山东、黑龙江三省622户农户2018年实地调查数据,综合评估了绿色生态农业技术作业补贴政策及补贴方式(即补贴种植户和补贴作业服务组织)对农户绿色生态农业技术采用行为的影响。结果表明:第一,作业补贴政策对农户是否采用绿色生态农业技术和采用时间均有显著正向影响,补贴发放给农户的地区,农户更倾向于采用绿色生态农业技术,且采用时间更早。第二,相对于无农机的农户而言,有农机的农户更倾向于采用生态农业技术,且采用时间更早。第三,农户受教育程度、家庭劳动力人数、是否规模户、技术培训对农户是否采用生态农业技术和采用时间有显著正向影响。第四,农户类型、是否加入农民专业合作社、家庭劳动力人数、技术培训对农户是否获得补贴有显著正向影响。据此,政府需要继续扩大绿色生态农业补贴的技术类型及实施区域,适当提高重点区域补贴额度,补贴对象应当向种植户倾斜;为农户提供技术指导服务,加强绿色生态农业技术培训,提升农户生态农业理念;根据不同规模种植户禀赋特征制定相应推广政策,让不同类型农户享受到绿色生态农业技术的益处;鼓励获得补贴的农机户或服务组织等积极提供生态农业技术作业服务,使其真正成为推动农户采用绿色生态农业技术的重要途径。     

中国植被覆盖度时空特征及其影响因素分析

植被覆盖度是衡量植被生长状况和描述生态系统环境的重要指标,以2001～2018年MODIS NDVI数据集为基础,采用混合像元二分模型,计算中国植被覆盖度(FVC),分析中国年FVC的时空变化特征,探讨FVC对气候和人类活动干扰的响应机制,以及人类活动对FVC影响的未来变化特征。结果表明:(1)中国FVC整体呈上升趋势;西北的年均FVC明显低于东南的年均FVC;除青藏高原FVC为下降趋势外,其余均呈上升趋势,且该趋势具有一定持续性。(2)各植被类型中,混交林的年均FVC最高,草原的年均FVC最低;而农作物变化率最大,混交林变化率最小,且未来将由改善转为退化趋势,其余均表现为持续性改善。(3)中国FVC与气温呈负相关、与降水呈正相关,且降水对FVC的影响强于气温,表明降水是影响FVC变化的主要因素。(4)中国人类活动对FVC的影响程度整体表现为增强趋势,未来人类活动影响力以反向持续性为主。表明未来18a中国FVC受人类活动的影响有所下降。     

桂林毛村地下河水-气界面CO_2通量的变化特征及其影响因素

为揭示不同时间尺度下岩溶区地下河出口CO_2通量的变化特征及其影响因素,本研究采用静态浮游箱-气相色谱法对毛村地下河出口水-气界面CO_2交换通量开展季节性和连续48小时昼夜监测。结果显示:水-气界面CO_2交换通量具有明显的季节性和昼夜变化特征,并且均表现为由水体向大气释放CO_2,呈现出大气CO_2源的特征。在季节性尺度上,CO_2交换通量的变化范围为90.27～406.32 mg·(m~2·h)~(-1),平均值为253.50 mg·(m~2·h)~(-1)。CO_2交换通量的季节性特征表现为雨季大于旱季。在昼夜尺度上,CO_2交换通量的变化范围为46.8～244.45 mg·(m~2·h)~(-1),平均值为137.81 mg·(m~2·h)~(-1)。CO_2交换通量的昼夜性特征表现夜晚大于白天,最高值出现在凌晨0∶00和1∶00,最低值出现在下午14∶00和15∶00。由于毛村地下河出口水-气界面CO_2交换通量受到诸多因素的影响。通过相关分析表明,毛村地下河出口水-气界面CO_2交换通量在季节性尺度下的主控因素为岩溶水体中碳酸的平衡系统,但是在昼夜尺度下的主控因素为局地区域环境参数。     

模拟酸雨对巢湖底泥营养盐和重金属释放及其影响

通过降低巢湖上覆水pH值以模拟限定条件的酸雨,旨在探究模拟酸雨对巢湖底泥营养盐和重金属释放的影响,以期预测酸雨或者酸性废水对湖泊生态系统稳定性的影响。结果表明:模拟酸雨过后上覆水的pH值均有回升,但强酸性模拟酸雨(pH 4.0)的恢复力较差;试验期间水体中的DO大小顺序始终为对照组试验组(pH 5.5)试验组(pH 4.0);模拟酸雨促进了底泥中氮和磷的的释放,且试验组(pH 4.0)上覆水中TN和TP含量显著高于试验组(pH 5.5)(p0.05);弱酸性模拟酸雨条件下以Fe/Al-P释放为主,强酸性模拟酸雨作用下以Ca-P释放为主;对照组的微囊藻生物量显著高于模拟酸雨组,说明模拟酸雨抑制微囊藻生长;pH值、TN、TP和Fe/Al-P均与底泥中四种主要重金属Pb、Zn、Cd和Cu含量显著相关(P0.05),说明酸雨和营养盐均是影响底泥中重金属赋存形态和释放性的重要因子。     

高压水射流卸压防治复合动力灾害机理及应用

为研究高压水射流卸压防治复合动力灾害的可行性,以余吾煤业高瓦斯矿井东翼采区内首采N2105工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、理论分析、数值模拟和工业性试验等方法,对N2105进风平巷两帮采取高压水射流卸压防治效果进行了研究。结果表明:对巷帮煤体采取高压水射流卸压技术,煤体在高压水射流的冲击力和扰动应力波共同作用下瞬间发生破坏;巷帮侧支承应力分布曲线由原有的“单高峰值”转变为“内低外高双峰值”,受以上支承应力变化的影响,底板煤岩体内难以形成范围较大且连续的塑性应力状态区;现场电磁辐射和矿压监测结果表明高压水射流技术对煤层卸压增透效果显著,降低了巷道发生复合动力灾害的可能性。研究结果可为同类矿井复合动力灾害的防治提供参考和借鉴。