TRMM和GPM卫星降水数据在中国三大流域的降尺度对比研究

以中国三大流域为研究区域,分别针对TRMM 3B43和GPM IMERG降水数据,构建基于归一化植被指数(NDVI)和数字高程模型(DEM)数据的地理加权回归(GWR)模型,以2014年夏季(6～8月)数据为例,得到了三大流域1 km分辨率的降尺度降水数据,并进一步通过气象站点数据对降尺度结果进行验证.研究表明:(1) GPM原始数据整体精度优于TRMM数据,两种数据在黄河流域的精度评价指标优于长江流域与珠江流域;(2)经降尺度计算,两种数据空间分辨率得到了显著提高,且表现出更多降水变化的细节与趋势,但精度指标对原始数据依赖性大,导致提升并不显著;(3)当联合使用NDVI及DEM作为GWR降尺度模型的辅助变量时,两种降尺度结果的差异值在长江流域与珠江流域的高海拔地区中更为显著;(4)黄河流域中,使用不同辅助变量下的降尺度结果在空间分布上总体相似.TRMM数据使用地形作为单独辅助变量的降尺度结果最佳,而GPM数据不同辅助变量下降尺度结果差异并不明显.     

中日韩循环经济政策比较研究

在中国经济迅猛发展的同时，投资主导型的经济模式中环境保护要素的缺失导致我国工业化发展旱、中期的资源、能源约束、效率低下和浪费严重。在我国实施循环经济刻不容缓。循环经济政策是依据不同的社会、经济和环境条件而制定的。由于历史的原因，中日韩三国在地缘关系、政治传统、风俗习惯、文化教育等内在制度和外在制度彼此趋同，反映在循环经济政策的制定、执行上也有某些相似的地方。对三国循环经济的历史和现状进行比较研究，得出有益于我国的经验，无疑具有很重大的现实意义。采用制度变迁的基本理论作为指导，运用历史研究法、调查研究法等方法进行研究，对中日韩循环经济政策演变的历程进行系统梳理和比较，深入全面地考量其指导思想和举措的选择动机，系统广泛地从多方面研究中日韩循环经济政策。并将三者加以比较，以得出对我国循环经济的发展具有较强借鉴意义的经验，更好地推进循环经济在我国的发展。     

上海地表湿润度变化特征及成因分析

基于上海11个气象站历史气候数据,利用湿润指数分析了1960～2008年期间上海地表湿润度的时间变化特征和空间分布差异,并对其变化原因和不确定性进行探讨。结果表明,过去49年间,上海地表湿润度在1990s最高,而在1960s最低;湿润度在夏季显著增加,而在秋季显著减小。上海湿润度在空间分布上表现为南部高于北部,整个上海湿润度在过去49年间总体都呈增加趋势,且东部增加多于西部。上海湿润度变化主要受降水量和潜在蒸散量的影响,日照时数、气温日较差和平均地温通过对潜在蒸散的影响,从而都与湿润指数显著负相关。上海潜在蒸散的变化与其它研究中关于城市化对实际蒸散的影响结果不一致,评估城市和城镇地区地表湿润度,还有待建立更完善的湿润度指标。     

输水情景下白洋淀好氧反硝化菌群落对溶解性有机物的响应

溶解性有机物（DOM）是影响微生物群落演变的重要因素,而生态输水是白洋淀的一个重要特征,为了探究输水情境下DOM对好氧反硝化菌的影响,本文结合水体DOM的组分解析和好氧反硝化高通量测序技术,进行了水体好氧反硝化菌对DOM的响应研究.结果显示,白洋淀水体DOM的相对浓度存在显著差异,河口区要低于内部区;DOM呈现出较强自生源特征,河口区具有更高的分子量和更强的腐殖化;平行因子法解析出3种类蛋白组分和1种类腐殖质组分,类蛋白组分占比达到35.64%~96.38%,与荧光区域积分得到类蛋白占主体的结果相一致.与此同时,该时期水体好氧反硝化菌主要属于变形菌门（Protebacterice）,主要包括Cupriavidus、Aeromonas、Thauera、Shewanella和Pseudomonas,与随机森林筛选出的指示物种相一致;网络分析得到35个网络关键节点,主要隶属于Thauera、Cupriavidus以及Unclassified_bacteria;冗余分析（RDA）显示类腐殖质物质是影响水体整体好氧反硝化菌群落组成的因子,类蛋白物质是影响指示物种群落和关键节点群落结构分布的重要因素.综上可知,水体溶解性有机物中类蛋白组分可以作为筛选适于生态输水期水体特征的耐低温高效好氧反硝化菌的碳源选择.     

中温和高温厌氧生物产氢反应器连续运行的研究

采用2个厌氧生物产氢反应器分别在中温(37℃)和高温(55℃)下连续运行.以河底沉积物接种,葡萄糖为基质,在CSTR中成功实现了连续中温厌氧产氢,最高产氢量达8.6L/(L·d),基质产氢摩尔比(H₂/葡萄糖)为1.98.以厌氧产甲烷颗粒污泥接种,蔗糖为基质,在UASB反应器中成功实现了连续高温厌氧产氢过程,最高产氢量达6.8L/(L·d),基质产氢摩尔比(H₂/蔗糖)为3.6.在高温UASB反应器中培养获得了灰白色的产氢颗粒污泥,平均粒径为0.8～1.2mm,沉速为30～40m/h,电镜观察发现其表层生长大量杆状细菌.对2种产氢污泥的总DNA进行提取和纯化,通过PCR扩增和DGGE分析,发现高温和中温厌氧产氢污泥中的大部分真细菌种类相同,但各自的优势菌种明显不同.     

回收法氧化镁湿法烟气脱硫机理和工艺基础研究

以氧化镁浆液作为吸收液,对空气与SO₂混合气的鼓泡吸收做了全过程的实验观察.测试分析表明,在高效而稳定的脱硫过程中,吸收液的酸化是由HSO₃^-所致;酸化趋势与SO₂水解规律相一致,由初期高pH值下SO₃^2-为主的缓变到低pH值下HSO₃^-为主的剧变;吸收液温度对脱硫率的影响不敏感;MgSO₃相对高的溶解度和易氧化性及MgSO₄良好的水溶性保持了MgO脱硫的高效率(>98%)和高利用率.燃煤烟气脱硫工业试验确认了MgSO₄经吸收液循环可提浓至实验温度(40～50℃)下的饱和浓度而不产生有害影响,脱硫率因脱硫活性物质的富集反而提高,从而显示出回收工艺的技术经济可行性.     

北京市黑臭水体治理的动态遥感监测及影响因素分析

为及时、准确掌握黑臭水体治理进展,基于“北京二号”影像数据和同期的野外综合水体实测数据,采用深度学习算法对黑臭水体进行识别,并引入地理探测器对黑臭水体影响因素进行定量分析。结果表明：基于Faster R-CNN算法的黑臭水体遥感识别,总准确率达到90%左右,短时间内(5~33 h)即可完成北京市建成区黑臭水体的筛查工作;在空间维度上,黑臭水体主要分布在中心城区以外,并在通州区、朝阳区和大兴区较为集中;在时间维度上,专项治理期间(2015—2018年)内,黑臭水体的数量和长度总体趋势都是递减的,但偶尔也有反黑现象;2018年底,在全市建成区范围内,已全面消除黑臭现象;在一年内,第1季度水体环境最好,第2季度次之,第3季度最差,从第4季度开始好转;在北京市大兴区,土壤全氮量(贡献率为32.07%)和周边养殖场排污(贡献率为27.04%)是黑臭水体形成的主要影响因素,高程(贡献率为8%)、土壤类型(贡献率为7.6%)和土地利用类型(贡献率为6.1%)的贡献率较弱。由此可以看出,基于Faster R-CNN算法识别影像中的黑臭水体识别准确率高,可及时、准确地监测城市黑臭水体治理情况,使用地理探测器可定量分析并确定各影响因素的贡献率。本研究成果可为城市黑臭水体的动态监测和治理提供有力的技术支撑。     

基于固态碳源的同步硝化反硝化反应器对海水养殖废水中氮的去除性能

通过批次实验考察了非生物作用下3-羟基丁酸/戊酸酯共聚物(PHBV)的有机碳释放规律;以PHBV颗粒和陶粒作为填料建立了填充柱生物膜反应器,并通过长期(90 d)运行考察了其对海水养殖废水中氮的去除性能。结果表明,非生物作用下PHBV难以向水体中释放有机碳;以PHBV作为固态碳源的生物膜反应器可以实现同步硝化反硝化。反应器运行状态(HRT为2 h)稳定后,氨氮和总氮的去除率分别为(91.8±1.3)%和(87.5±2.2)%,硝化速率和反硝化速率分别为0.11 g·(L·d)⁻¹和0.20 g·(L·d)⁻¹。填充柱沿水流方向可以分为2个区段,0~20 cm柱体内主要进行同步硝化反硝化过程,20~100 cm柱体内主要进行反硝化过程;反应器中微弱的亚硝酸盐积累可以归因于短程反硝化。以上研究成果可以为海水养殖业绿色发展提供参考。     

不同阳离子和碳氮比对反硝化性能及亚硝酸盐氮积累的影响

在序批式反应器(SBR)中,采用乙酸钠为碳源,通过硝酸钠和硝酸钙的交替投加、微量元素的投加以及碳氮比(COD/NO₃⁻-N)的改变,探究了不同控制条件对反硝化性能及NO₂⁻-N积累的影响,并分析了反应器中微生物种群演替特征。结果表明,在以乙酸钠为碳源的SBR中,Ca²⁺浓度过高会抑制反硝化。以NaNO₃为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率维持在50%左右;相同条件下,以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率仅有20%。反应器中补充适量磷元素后,硝酸盐氮还原率提高至62%,同时有少量的亚硝酸盐氮积累。当C/N比提高为4后,硝酸盐氮还原率大于98%,长期运行下亚硝酸盐氮积累率平均为83.8%。高通量测序分析结果表明,变形菌门和拟杆菌门在系统中占主导地位。NO₂⁻-N积累的关键功能菌属是Thauera菌属,其最高占比为17.25%。以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,Thauera菌属占比仅为0.14%。以上研究结果为短程反硝化的快速启动和稳定运行提供参考。     

生物接触氧化—复合人工湿地组合工艺对工业园区污水的处理效果研究

根据广州从化市玮思工业园排放的综合污水的特点,设计了生物接触氧化—复合人工湿地组合工艺对其进行处理,考察了该工艺运行一年来对COD、BOD5、TP、NH4+ -N、TN的去除效果.结果表明,该组合工艺对工业园区综合污水中的COD、BOD5、TP、NH4+ -N和TN都有较好的去除效果,出水COD、BOD5、TP、NH4+ -N、TN的平均去除率分别为86.07％、74.91％、60.73％、89.62％、46.01％;该组合工艺对各污染物的去除效果明显优于单一的生物接触氧化池和单一的复合人工湿地的去除效果,生物接触氧化池对COD、BOD5和NH4+ -N的去除贡献较大,但对TP和TN的去除能力有限;采用该组合工艺处理工业园区综合污水,具有运行费用低、处理效果好、操作方便、管理简单、景观效果良好等优点.