海洋低氧区的微生物效应研究进展

低氧区（oxygen minimum zones,OMZs）是海洋中的溶解氧含量极低的一种特殊生境,广泛分布在世界各地的远洋或近海,低氧会对其生态系统功能以及沿岸的经济发展产生影响,严重时会引发物种灭绝。由于低氧使得该区域内几乎没有多细胞生物,其内部的元素循环几乎都是靠微生物驱动,微生物在其中的地位至关重要。本文首先简述了低氧区的形成机制以及影响低氧区形成与发展的因素,而后综述了其中的微生物为了适应环境变化而进化出独特的呼吸方式,低氧区对微生物最直接的影响,造成了微生物群落结构和功能活性不同于富氧环境,并将本部分归纳为微生物学效应。对低氧区微生物的研究复杂且具有挑战,但为我们更好地认识微生物在环境中的适应性、多样性和进化提供了特殊的通道,对于完善我们对生物地球化学循环的理解具有重要意义。     

三种典型菌种复合环境下2A12铝合金的腐蚀行为研究

目的研究由硫酸盐还原菌、铁细菌、脱氮硫杆菌三种典型菌种复合环境下飞机常用材料2A12铝合金的腐蚀行为。方法实验室内菌种培养再现飞机内部封闭部位复合菌种环境,通过电化学交流阻抗、动电位极化曲线及体视显微镜对2A12铝合金的电化学性能和宏微观形貌进行表征,揭示2A12铝合金在复合菌落下腐蚀程度随时间和复合菌落的影响。结果与空白试验对比发现,复合菌种环境下,2A12铝合金表面出现明显裂缝与腐蚀坑,部分腐蚀孔隙中有腐蚀产物与微生物膜的残留。在复合菌液中,腐蚀电流密度最小为1.12×10~(-6)A/cm~2,最大为2.43×10~(-6)A/cm~2。结论三种典型菌种复合环境下,2A12铝合金的腐蚀速率是对照组的62.79倍,腐蚀深度是对照组的3.41倍,复合菌落对2A12铝合金的腐蚀影响规律与菌落种类、代谢特点及多种菌落间相互作用有关。     

模拟高低空交变环境下30CrMnSiNi2A钢力学性能研究

目的研究30CrMnSiNi2A钢制腔体的力学性能影响及演化规律。方法借助高低温低气压试验和中性盐雾试验交替进行,模拟高低空交替变化的腐蚀环境。通过比较静力拉伸试验和疲劳试验的结果,进一步揭示预腐蚀对静力拉伸性能和疲劳性能的影响。结果经过预腐蚀处理,30CrMnSiNi2A钢制腔体的力学抗拉强度下降了0.73%,规定塑延伸强度上升了0.04%,断后伸长率下降了0.95%。疲劳寿命数据与对数疲劳寿命数据均符合正态分布,未发生明显变化。结论高低空交变环境下,腔体内部会发生一定程度的腐蚀,但由于腐蚀程度较小,对30CrMnSiNi2A钢力学性能影响不大。     

二氧化硅-聚苯胺-氧化石墨烯复合纳米材料改性水性涂层的制备及防腐蚀性能研究

目的将SiO2-PANI-GO三维复合物添加到水性醇酸涂层中,并对改性涂层防腐蚀性能进行研究。方法将纤维状的PANI和球状SiO2与片状的GO进行复合,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对复合物进行材料表征。将纳米复合物作为填料按照1%的质量比添加到水性涂层中,利用电化学阻抗(EIS)研究涂层改性后的防腐蚀性能。结果SEM图像表明,SiO2-PANI-GO复合物为表面复合了纤维状PANI和球状SiO2的片层状GO。FT-IR及XRD证明了SiO2-PANI-GO复合物的成功制备。EIS结果表明,添加了SiO2-PANI-GO三维复合物改性后,水性醇酸涂层的阻抗提高了2个数量级,其中以SiO2与PANI-GO比例为1:4时效果最好。结论水性醇酸涂层中添加SiO2-PANI-GO/WAV三维复合物,可以增加腐蚀介质侵蚀基底的路径,有效提高涂层的防腐性能。     

羟胺对厌氧氨氧化污泥群落的影响

目前,由于厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)过程具有高效率、低能耗和污泥量少的优点,在污水除氮方面具有广阔的应用前景.羟胺既是厌氧氨氧化代谢的中间产物,同时也是一种抑制剂,但是目前关于厌氧氨氧化细菌颗粒如何应对羟胺的压力还没有很好的解释.通过羟胺批次添加实验,发现在投加不同浓度的羟胺情况下(40～80mg·L~(-1)),厌氧氨氧化的反应活性受到了抑制作用,但是无法判断厌氧氨氧化细菌对羟胺的耐受阈值.然后基于实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)技术检测了不同反应器内肼氧化酶(HZO)的mRNA的表达量,发现HZO酶的表达量随着羟胺浓度的增加出现先升高后降低的趋势,由此本研究推测相对于3.12g·L~(-1)的厌氧氨氧化颗粒污泥,其承受的羟胺浓度(以N计)阈值介于60～70mg·L~(-1).同时利用16S rRNA高通量测序的方法对反应器内的颗粒污泥微生物结构与功能进行分析,发现投加适量的羟胺(50mg·L~(-1))有助于增强颗粒污泥中细菌的细胞运动性,促进厌氧氨氧化细菌的组成,提供一个更佳的生态平衡.     

椭圆小球藻对汞的吸附-解吸探究

以椭圆小球藻（Chlorella ellipsoidea）为试验藻种,探究黑暗环境中活藻、死藻在不同条件下对水中汞的吸附-解吸特征、动力学过程和等温吸附模型。结果表明,椭圆小球藻在弱酸性或中性（pH=3～8）水环境中对汞的吸附能力最强,吸附总量随藻浓度的增加而增加,单位吸附量随藻浓度增加而降低,最佳吸附丰度约为3.2×10⁶ cells/mL,其中活藻处理对汞的最大吸附率为71.2%,死藻处理的最大吸附率为62.9%。椭圆小球藻对汞的吸附主要分为生物吸附和生物富集吸附两个阶段,其中死藻细胞主要以生物吸附为主,活藻细胞除了具备生物吸附以外还可进行生物富集吸附,藻细胞生物富集汞的能力与藻丰度和环境中汞浓度有关。二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型可较好地描述椭圆小球藻对汞的吸附过程。在解吸汞的过程中,椭圆小球藻死藻解吸能力更强,活藻在解吸过程中伴随着生物富集,1 440 min后死藻和活藻均可达到解吸平衡。     

中国环境税费政策的双重红利效应——基于系统GMM与面板门槛模型的估计

基于庇古理论征收环境税是解决环境污染外部性的规制手段,构建环境税费的动态面板模型和面板门槛模型,检验环境税费政策是否能产生降低污染又能激励绿色技术创新的双重红利.研究发现：我国环境税费政策的实施存在双重红利,地区高人口密度并未成为环境红利的制约因素,产业结构和能源结构需进一步优化调整才能促进双重红利效应.环境税费政策对环境污染、绿色技术创新存在非线性时变特征,只有在适宜的环境税费区间才能更好地实现双重红利效应;经济发展水平越高,环境税费的双重红利作用越明显.因此,以2018年开始征收环境税为契机,基于地区经济发展异质特征制定全方位的环境税体系是打赢环保攻坚战的重点.     

基于SWAT模型的泗河流域除草剂迁移模拟

泗河流域农药污染对南四湖湖泊乃至南水北调工程具有重要的影响,为了解流域农药迁移过程并对其采取治理措施,本研究在泗河流域通过实地采样与调查、室内实验分析、数据统计等手段,借助SWAT模型对流域除草剂阿特拉津及其代谢产物进行迁移模拟.结果表明,除草剂输出与流域径流量有很高的相关性,输出时间以7~8月份为主,输出量占全年的69%以上.且受河道长度、耕地分布等因素的影响,阿特拉津的输出量以东部上游地区和中部地区为主,流域出水口处的阿特拉津输出量居中等水平;阿特拉津代谢产物DEA和DIA的输出量的空间分布相似,以下游流域出口处和中部地区为主.本研究可为流域除草剂迁移治理提供理论支持.     

中国城乡居民生活消费碳排放变化的比较研究

基于碳排放系数法估算了1997~2015年中国城镇、农村和整体（包含城镇和农村）居民生活消费引起的直接碳排放量,进一步采用Dagum基尼系数和Kernel密度函数估计方法对中国城镇和农村居民生活消费碳排放的地区差距及分布动态进行实证研究.同时,采用乘积式对数平均迪式指数模型（M-LMDI）分析了直接能源消费强度、居民人均消费水平和单位能源碳排放强度3大因素对居民消费碳排放变化的影响,并重点考察了各省份相关变量对生活消费碳排放影响的城乡差异.结果表明：（1）中国城镇和农村居民人均生活消费碳排放量在研究期内呈现逐年递增的趋势,在空间上均存在显著非均衡特征.（2）中国居民人均生活消费碳排放的地区总差异呈现波动下降的趋势,从1997年的0.379下降到2015年的0.244.1997~1999年城镇和农村居民生活消费碳排放的组间差距是城乡差距的主要来源,其贡献率超过50%.2000年后组内差距成为城乡差距的主要来源,其贡献率均大于40%并超过了组间差距.（3）城镇和农村居民人均生活消费碳排放均在增加,地区差异均在扩大.（4）对全国居民生活消费碳排放变动贡献最大的省区是内蒙古,累计贡献值达0.1005.贡献最小的省区是云南,累计贡献值为0.0125.（5）农村的能源消费强度和人均消费水平的贡献程度在研究期内均大于城镇,单位能源碳排放强度在两个地区的贡献水平表现出了波动性.     

针对核电冷源取水安全的海流特征分析

冷源取水安全是核电安全运行的重要环节,并受到多种外海堵塞物的巨大威胁。为有效指导冷源取水堵塞物的防治工作,本文对取水口周围小区域的实测海流数据进行分析。分析发现,受取水影响,取水口附近海域的海流分别为准定常流特征、非规则潮流特征和潮流特征。准定常流区基本分布在取水湾内,且在取水湾口的西南部100 m范围内有延伸分布。非规则潮流区分布在取水湾口外侧,半径约为50 m的区域。距离取水口300 m外的海域基本为潮流特征,受取水影响较小。同时,外海的余流流向为平行岸线的SW向,而取水湾内的余流受取水影响,指向取水口方向,且流速较大。取水湾口的余流较小,受潮流和取水的共同影响。距离取水口300 m范围内的海域,有指向取水口的余流净输运,是防治堵塞物的重点区域。