施用餐厨垃圾调理剂对果园土壤有机碳组分的影响

为研究施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳组分的影响,以果园土壤为研究对象,从时间、空间维度解析长期施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳积累、组成及其分布规律的影响,结合CPMI（碳库管理指数）和相关性分析,揭示施用餐厨垃圾调理剂对土壤碳汇的影响机制.结果表明,施用餐厨垃圾调理剂可显著提高土壤中w（TOC）（TOC为总有机碳）,并随施用时间的增加逐渐向深层土壤迁移,改善TOC分布状况.随着施用餐厨垃圾调理剂时间的增加,0~20 cm土壤层中w（NOC）（NOC为非活性有机碳）和30~40 cm土壤层中w（AOC）（AOC为活性有机碳）呈增加趋势,AOC分配比例低于NOC分配比例.随着施用时间的增长,0~30 cm土壤层中w（POC）（POC为颗粒有机碳）显著提高,最大值为42.94 mg/g,MOC（矿质结合态有机碳）分配比例与POC分配比例呈相反变化趋势,有利于提高土壤碳稳定性.各土壤层中CPMI均大于空白对照组,最大值为154.437,表明施用餐厨垃圾调理剂有利于提升土壤肥力.相关性分析表明,w（POC）与pH呈负相关,与含水率、EC（电导率）、w（OM）（OM为有机质）呈正相关,其中与含水率相关性最高（R=0.91）.可见,长期施用餐厨垃圾调理剂对提高果园土壤碳汇、改善土壤肥力具有重要意义,研究结果有助于进一步提升土壤碳汇的新型土壤调理剂的研发与应用.      

基于随机森林的耕地利用效率测度模型构建及其应用

构建合适的量化分析模型是科学把握耕地利用状况及利用效率的基础性工作,可为制定合理有效的耕地资源管控政策,实现耕地利用与生态环境的协调发展提供决策依据。为了更准确地反映耕地利用系统的复杂性、动态性及差异性等特征,鉴于随机森林的基本思想,运用随机抽样Bootstrap法在合理构建分类树的基础上,构造了耕地利用效率测度的RF模型,进而以中国粮食主产区172个城市为例训练该模型并将其运用至2003-2015年的耕地利用效率测度中,同时将BP神经网络和熵权法作为对比验证其一致性、代表性和优越性。结果表明：（1）耕地利用效率测度的RF模型不受量纲限制,运行所需参数少,运算过程简化,能够较为精确地模拟各评价指标间的复杂联系,科学量化各评价指标对耕地利用效率的贡献。（2）对同一空间单元的效率值而言,RF>BPNN>EW,RF与BPNN所得效率值的总体分布格局相似,且均与EW的测度结果存在较大差异。（3）从评价结果与现实的匹配度和精度表征参数来看,RF的测度结果与自然和社会经济发展等客观事实更相符,具有较高的适用性与可靠性。同时,与其余两种常用模型相比,RF能够降低计算复杂度,提高训练效率,其测度结果的相关系数R为0.8685,M_RPD为2.3533,且具有最小M_MSE0.0174和M_MAE0.0211,更适用于复杂非线性特征的耕地利用效率研究。     

WRF-Fluent耦合模式的构建及其对城市大气扩散的精细化模拟

为了准确刻画城市环境中的复杂建筑结构对大气运动和污染物输送及扩散过程的影响,结合中尺度模式WRF和微尺度模式Fluent构建了单向耦合的WRF-Fluent模式,并将其应用于榆中县城区高架源排放情景下大气扩散的模拟研究.基于城市气象/示踪外场试验期间获取的气象数据对WRF模式的模拟性能进行验证,发现WRF能够为Fluent提供比较准确的随时间变化的气象驱动场.在此基础上,将榆中县城区三维几何模型嵌入到WRF-Fluent中,对城区内的流场及污染烟羽的时空演变过程进行精细化模拟,并将模拟结果与实测示踪物浓度数据进行比对.结果显示,WRF-Fluent模式可以很好地描述城区内的复杂三维风场结构以及污染烟羽随时间的动态变化特征,而且模拟的地面和城市冠层顶浓度最大值基本位于观测值的0.3~3倍之内,这表明构建的WRF-Fluent模式具有较好的模拟性能,可作为一种有效的工具应用于实际城市规划和空气质量改善以及环境风险评估等方面的研究.     

秦岭中段北坡不同海拔土壤中细菌群落的分布特征及区域差异比较

为深入理解土壤细菌群落沿海拔梯度的分布特征,以秦岭山脉中段的朱雀国家森林公园朱雀山北坡（简称“朱雀北坡”）与太白山自然保护区太白山北坡（简称“太白山北坡”）为研究区域,海拔梯度上每隔400 m设置采样点,通过高通量测序研究土壤细菌群落的海拔变化规律及其关键影响因素.结果表明:研究区域内,随海拔升高,土壤pH趋于降低（太白山北坡不明显）,w（TC）、w（TN）、w（TOC）均显著升高,w（TP）也趋于升高（朱雀北坡不明显）.两个区域土壤细菌中相对丰度最高的均为变形菌门和酸杆菌门,朱雀北坡随海拔梯度变化显著的细菌主要包括变形菌门、硝化螺旋菌门、浮霉状菌门、酸杆菌门、放线菌门,其中,硝化螺旋菌门相对丰度与海拔呈正相关,放线菌门相对丰度与海拔呈负相关;太白山北坡随海拔梯度变化显著的细菌主要包括放线菌门、疣微菌门、浮霉状菌门、绿弯菌门,其中,放线菌门相对丰度与海拔呈负相关,其余三者相对丰度与海拔呈正相关.两个区域土壤细菌多样性指数（如Shannon-Wiener指数、Chao1指数、observed-species指数、PD_whole_tree指数等）沿海拔梯度均无明显变化规律,但太白山北坡数值整体上高于朱雀北坡.典范对应分析（canonical correlation analysis,CCA）结果显示,影响朱雀北坡和太白山北坡土壤细菌群落结构的主要因素均为pH和w（TOC）.研究显示,不同海拔梯度也是导致秦岭中段北坡土壤细菌群落差异的重要因素.      

SRIS对垃圾渗滤液中氨氮去除效能及微生态分析

针对垃圾渗滤液中ρ（NH₃-N）较高、可生化性较差、处理困难的问题,以老龄垃圾渗滤液为研究对象,探讨了改良SRIS（土地快速渗滤系统）对NH₃-N的处理效果与最高处理负荷量,同时分析了系统不同深度的ρ（NH₃-N）的变化,并利用高通量测序技术分析了进水前、后系统中的微生物群落演替情况.结果表明:①在进水ρ（NH₃-N）为125 mg/L左右、水力负荷为0.11 m3/（m2·d）、进水频率为1次/d下,垃圾渗滤液经改良SRIS的一级、二级渗滤柱处理后出水ρ（NH₃-N）平均值为3 mg/L,NH₃-N去除率在97.5%以上;提高水力负荷为0.22 m3/（m2·d）后,NH₃-N去除率为87.27%;进水频率改为2次/d,NH₃-N去除率达到96.17%.②改良SRIS的一级、二级渗滤柱所能处理的最高NH₃-N去除量分别为200和110 mg/L,并且主要在下层和底层部分发生去除.③改良SRIS中下层微生物群落多样性最为丰富,微生物群落以变形菌门（Proteobacteria）为主,在属水平下微小杆菌属（Exiguobacterium）相对丰度最高,同时还存在多种有利于NH₃-N去除的硝化、反硝化细菌以及浮霉菌,为NH₃-N的去除提供了保障.研究显示,改良SRIS对垃圾渗滤液中NH₃-N具有良好的去除效果,可为老龄垃圾渗滤液的有效处理提供借鉴.      

T型微通道反应器内气液两相流及气液固多相流模拟研究

微通道内流体流动及标量传递信息的获取一直是研究热点之一。基于CFD模拟技术,研究了微通道中气液两相及气液固三相的流动过程。开发了颗粒孔隙尺度网格处理方法,获得了微通道内气液两相流型随气液流速及气相入口尺寸的变化规律,初步分析了催化剂颗粒缝隙气泡的变形、破碎等情况,为微反应器的合理设计提供了指导。     

荣成天鹅湖水体有机磷的生物有效性和时空分布

磷是滨海湿地生产力的关键限制因素之一,有机磷的矿化分解是湿地活性磷的重要补充途径。本文以滨海荣成天鹅湖湿地为研究对象,通过采集不同季节、不同点位的表层水样,利用酶水解技术研究了天鹅湖水体有机磷的生物有效性及其时空变化规律。研究表明:(1)天鹅湖已经出现轻度富营养化。有机磷是天鹅湖水体总磷(TP)重要组成部分,其中溶解态有机磷(DOP)的含量为0.039～0.123 mg/L,占水体TP的29%～74%,颗粒态有机磷(POP)的含量为0.011～0.073mg/L,占水体TP的11%～25%。(2)在有机磷中,24%～31%的DOP和41%～82%的POP是潜在的生物可利用磷。(3)天鹅湖DOP遵循春夏高而秋冬含量低的特点。有机磷空间分布非均一性,DOP主要分布在湖中区和入河口区。POP集中分布在北部入河口和湖心区及其北部沙滩区域。另外,通过相关性分析表明,有机磷与水环境因子关系密切,DOP和溶解态酶水解有机磷(DEHP)的含量可以指示水体富营养化程度。总之,水体有机磷循环供磷可能是造成水体富营养化的重要原因。因此,在富营养化的防治过程中应该采取有效措施防治有机磷的矿化。     

华南某市生活垃圾组成特征分析

依据城市生活垃圾采样分析方法对华南某市20个街镇生活垃圾的物理性质和物理组成进行历时一年的研究.结果表明,研究区域垃圾平均容重为0.22×103kg·m-3,垃圾三组分(水分、灰分和可燃物)所占比例分别为55.0%~66.9%、18.6%~30.3%、69.7%~81.4%,有机质含量比例为50.1%~58.0%,各研究区镇垃圾热值范围为6 570~9 652 k J·kg-1,平均热值为8 272 k J·kg-1,高于世界银行推荐的垃圾焚烧所需最低热值(7 000 k J·kg-1).其它物理组分所占比例分别如下:厨余类为39.8%~53.3%,橡塑类为16.5%~33.4%,纸类为5.61%~7.95%,纺织类为1.14%~5.16%,竹类为2.49%~5.12%,玻璃类为1.10%~1.47%,混合类5.86%~7.57%,灰土类2.46%~6.73%,金属0.1%~0.32%,陶瓷0.4%~0.69%.相关分析和主成分分析结果表明纺织类、橡塑类、纸类、可燃物比重对焚烧有促进作用,厨余类、玻璃类、容重、灰分、含水率、灰土等则对焚烧有一定的负影响.     

生物合成施氏矿物作为类芬顿反应催化剂降解甲基橙的研究

应用生物合成施氏矿物作为光助类芬顿反应催化剂促进甲基橙的降解.施氏矿物通过A.f-LX5细胞悬浮液在初始p H值2.5和28℃时氧化Fe SO43d生成,并进行X射线衍射和扫描电子显微镜表征.本研究分析了不同初始p H、H2O2浓度及催化剂装载量对在光助类芬顿反应中甲基橙氧化降解效率的影响.结果表明,生物合成施氏矿物具有较高的催化活性,并且通过羟基自由基机制使甲基橙降解.在近中性、较高Cl-、SO2-4及NO-3浓度条件下,施氏矿物仍然能保持较高催化甲基橙降解的效率.本研究验证了以生物合成施氏矿物作为催化剂的异相光助类芬顿反应是一种处理含甲基橙废水有应用前景的高级氧化技术.     

稻田灌溉河流CH4和N2O排放特征及影响因素

随着农业氮肥大量施用,大量碳氮营养物质以淋溶或径流形式进入周边灌溉水体,使其成为甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源.以我国东南部地区典型稻田灌溉河流为研究对象,于2014年9月至2016年9月连续两年原位观测表层水体CH4和N2O溶存浓度及其排放通量,旨在明确稻田灌溉河流CH4和N2O的排放特征、排放强度及其主要驱动因子.结果表明,观测期内c(CH4溶存)的年平均值为(390.57±43.95)nmol·L-1(92.80～1 577.54 nmol·L-1),c(N2O溶存)的年平均值为(40.23±3.20)nmol·L-1(10.05～75.40 nmol·L-1).CH4和N2O的排放通量(年平均)分别为(20.73±6.08)mg·(m2·h)-1和(34.30±7.12)μg·(m2·h)-1.CH4和N2O溶存浓度和排放通量整体上均呈现出春夏排放高,秋冬排放低的季节变化趋势.两年CH4累计排放总量为(3 876.30±1 153.96)kg·hm-2,N2O累计排放总量为(5.74±0.98)kg·hm-2.两者持续性全球增温潜势(SGWP,以CO2-eq计)平均为(87.99±15.73)t·(hm2·a)-1.CH4排放通量与水温、底泥可溶性有机碳(DOC)显著正相关,而与水体溶解氧(DO)显著负相关;N2O排放通量与水温、水中铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)显著正相关,而与水体DO显著负相关.该研究可为科学估算我国农业灌溉流域CH4和N2O排放总量提供数据支撑和重要参考.