重庆典型城区PM2.5生物标志物组分特征及源指示

于2015年10月~2016年8月在重庆大学A区采集秋冬春夏4个季节PM_2.5样品（n=77）,分析生物标志物（n-alkanes、UCM、藿烷和甾烷）组分特征,探讨季节变化和对来源的指示.结果表明,重庆沙坪坝区PM_2.5中Σn-alkanes （C₁₁~C₃₈）和UCM年均浓度分别为328.69ng/m³和2.52μg/m³,均为冬季最高,夏季最低.28n-alkanes PMF源解析识别出4个因子：化石燃料燃烧（23.45%）、化石燃料残留（29.1%）、生物质燃烧（21.35%）和高等植物蜡排放（26.1%）.UCM与可分离烷烃组分比例（U：R）为1.29~3.33.夏季U：R最低,可能是受温度和光照的驱使,微生物和植物的生命活动旺盛所致.藿烷Ts/Tm、C30αβ/C31αβ（22R）和C31αβ（22S）/（22S+22R）的年均值分别为1.15,5.26和0.59,指示以机动车尾气排放为主的高成熟度石油烃输入.甾烷C29αββ/（ααα+αββ）和C29ααα（20S）/（20S+20R）的年均值分别为0.40和0.53,主要指示高成熟度化石燃料残余物输入.PSCF分析表明,Σn-alkanes的潜在源区主要集中在四川东南部和重庆西部及其相接壤附近区域,UCM的潜在源区主要分布在四川东南部.     

海河流域农业面源污染潜在风险识别方法

在综合分析农业面源污染风险源汇因子的基础上,筛选出影响海河流域农业面源污染的8个主要因子（年降水量、溶解态面源污染物入河系数、吸附态面源污染物入河系数、年植被覆盖度、坡度、土壤可侵蚀性因子、农田氮表观平衡量和农田磷表观平衡量）,建立了农业面源污染潜在风险识别指标体系,采用多因子综合分析法对海河流域农业面源污染潜在风险等级进行评价,并与DPeRS模型风险识别结果进行偏差分析.结果表明,海河流域有61.91%的区域存在农业面源污染潜在风险,集中分布在流域的中部和南部地区,高风险区主要分布在北京市东南部、天津市中部、流域山东段东北部和河南段南部等区域;与DPeRS模型识别结果对比验证,显示同一风险等级面积相差不超过12%,且高风险级别面积相差仅为0.12%,97.17%以上的区域均为偏差小或无偏差,表明该识别方法具有与DPeRS模型法同等水平的农业面源污染潜在风险识别精准度,可实现区域农业面源污染潜在风险的快速、高效识别.     

耦合气溶胶双参数化方案的大气能见度数值改进算法

将气溶胶复折射率（Aerosol Complex Refractive Index,ACRI）和气溶胶粒径吸湿增长因子（Growth Factor,Gf（RH））参数化方案进行耦合,提出了一种基于Mie散射模型的大气能见度数值改进算法.并利用成都市2017年10~12月WS600一体式气象站、AURORA-3000积分浊度计、AE-31黑碳仪以及GRIMM180环境颗粒物监测仪分别观测获得的相对湿度（RH）,干气溶胶散射系数（b_sp）,干气溶胶吸收系数（b_sp）,气溶胶质量浓度（PM₁₀,PM_2.5,PM₁）及其数浓度粒径分布（N[r（RH）]）的地面逐时观测资料,通过与两种能见度计算模型（经验参数的Mie散射模型和统计模型）在不同能见度区间（<2km,2~5km,5~10km,>10km）模拟结果的对比分析,评估了该改进算法的适用性.结果表明：三种能见度计算方法均能较好地模拟出能见度的变化特征;改进算法通过本地化参数化方案更准确地估计出DACRI和Gf（RH）,从而可更准确地模拟出四类能见度区间,对应模拟值与实测值的相关系数（R）分别为0.62,0.90,0.89,0.93,平均相对误差（MRE）分别为9.86%,10.39%,9.94%,14.06%.     

辽西北春玉米旱灾灾损风险区划

开展干旱风险区划研究,对实现抗旱减灾及粮食稳产增产至关重要。以辽西北为研究区域,以作物水分亏缺指数（CWDI）为干旱表征指标,利用该区1965—2019年逐日气象数据及多年玉米种植资料,通过数理统计和通径分析方法揭示研究区玉米干旱时空演变及对各气象因子的响应特征,在此基础上构建干旱灾损指数进行旱灾风险区划,结果表明:（1）近54年春玉米抽穗—成熟期CWDI值以2.2/10 a的速率上升,其他生育阶段呈下降趋势,空间上干旱频率由辽西向辽北递减;（2）相对湿度和降水量与CWDI指数呈明显负相关,其他气象因子呈正相关,其中气温和相对湿度对其直接影响最大;（3）辽西北分四个灾损风险区,且风险程度由辽北向辽西递增。研究结果可为优化春玉米农田管理和防灾减灾提供一定参考。     

“一带一路”沿线国家粮食消费时空格局

“一带一路”沿线国家是世界重要粮食生产—消费区,开展该区域粮食安全研究具有重要意义。聚焦粮食消费,剖析沿线国家1995—2017年粮食消费时空格局特征,揭示影响因素。结果表明：（1）1995—2017年,粮食消费数量逐渐增长,总量占世界比例介于55%~59%,人均消费量增至367 kg,为世界水平的95%。（2）1995—2017年,其他用粮和工业用粮高速增长,饲料和口粮快速增长,损耗和种子用粮缓慢增长,形成“口粮为主、饲料为辅”的消费结构,处于粮食消费初级阶段。（3）消费总量空间差异大而人均消费差异小,中东欧国家消费水平高,人口大国、岛屿小国、粮食生产条件欠佳国家消费水平较低。（4）各类用途粮食人均消费量空间差异不大,饲料总量空间差异最大且逐渐增大,近半数国家仍以口粮为主,约25%的国家完成了向相对均衡型转变的消费结构升级。（5）人口数量和消费水平累积贡献率约为43%和57%,中亚、东南亚、南亚多数国家受消费、人口共同影响,西亚及中东国家多受人口影响,中东欧内部差异大。口粮、饲料累积贡献量占比约为46%和34%,南亚、东南亚国家多受口粮影响,中蒙俄、中亚国家多受饲料影响,中东欧和中南半岛国家多为综合贡献型。     

碳负载富氧空位的NiCo2O4用于电催化还原硝酸盐

水体中硝酸盐是一种广泛存在的污染物,因此,开发用于水中硝酸盐还原的高效电催化剂受到广泛关注.采用溶胶-凝胶法耦合硼氢化钠还原法制备了碳负载富氧空位的NiCo₂O_4-x/C电催化剂,并研究其去除硝酸盐的性能.结果发现,在该体系中,耦合导电碳载体可改善半导体型电催化剂导电性,构建氧空位可促使原子H^*生成,最终实现硝酸盐高效还原.NiCo₂O_4-x/C阴极在电流密度为20 mA·cm^-2、pH=7的条件下,可于3 h内去除水中94.8%的NO₃^--N,相较于NiCo₂O₄及NiCo₂O₄/C阴极,NO₃^--N去除率分别提高了36.6%和12.2%.此外,NiCo₂O_4-x/C阴极在连续5次还原硝酸盐过程中性能并未有明显变化.结合掩蔽实验和电子顺磁共振波谱分析证实,NiCo₂O_4-x/C阴极除了可通过直接电子还原硝酸盐外,还可以通过生成原子H^*间接还原硝酸盐.通过对实际废水处理进一步验证其转化硝酸盐的性能,研究表明,NiCo₂O_4-x/C阴极可有效去除焦化废水生物出水中硝酸盐.     

基于摩擦纳米发电机的微塑料实时检测实验研究

采用基于自供电的摩擦纳米发电机(TENG)技术,设计开发了一种利用间断液柱检测水样内微塑料颗粒尺寸和丰度的实时快速检测方法和装置,并通过实验测试完成了对微塑料的尺寸形貌表征和化学元素组成的实时高效检测.研究发现,去离子水中加入微塑料颗粒时,溶液中zeta电位降低,改变了管壁表面的极化电场方向;随着水溶液中微塑料颗粒直径或丰度的增加,开路电压呈现减小趋势,50μm时减小了43.1%,0.250%浓度时减小了79.6%;微塑料颗粒对自来水的开路电压影响显著,以10μm微塑料颗粒为例,开路电压减小了20%,证明了TENG技术对海洋微塑料检测的可行性.     

不同肥源条件下Zn对农田土壤N2O排放的影响及其机制

为探究锌（Zn）污染对农田土壤氧化亚氮（N₂O）排放的影响,分别以猪粪和尿素为肥源进行室内培养实验,对比分析不同含量Zn （0、50、500、1500和5000mg/kg）对N₂O排放的影响及其机制,并在培养第52d向所有处理再次添加尿素以探究其长期效应,共培养80d.结果表明：第1次添加肥料阶段,在尿素为肥源处理中不同含量Zn均表现为显著抑制作用（P<0.05）,而猪粪为肥源处理中除50mg/kg无显著影响外（P>0.05）,其它含量处理均显著促进N₂O排放（P<0.05）.第2次添加肥料阶段,不同肥源条件下Zn的作用规律一致,即50mg/kg无显著影响（P>0.05）,500和1500mg/kg显著提高N₂O排放而5000mg/kg处理与之相反（P<0.05）.此阶段500、1500和5000mg/kg处理以猪粪和尿素为肥源时其N₂O累积排放量与同肥源对照的比值分别为3.49、3.13、0.01和2.53、2.74、0.04,可见同等含量Zn在猪粪为肥源条件下作用更强,500和1500mg/kg Zn的促进机制为Zn提高了土壤中NH₄⁺-N、NO₃^--N含量以及控制反硝化过程N₂O产生和还原功能基因相对丰度的比值（nirS/nosZ）,而5000mg/kg Zn抑制了土壤中NH₄⁺-N进一步转化为NO₃^--N,从而降低了N₂O排放.     

污染土壤稳定化碳排放计算方法及案例研究

基于污染土壤稳定化全生命周期分析,确定碳排放核算边界,提出碳排放计算方法.稳定剂生产、基础设施建设、工程实施、稳定化土壤处置是污染土壤稳定化主要碳排放来源;方案设计、稳定化土壤养护和工程验收产生的碳排放量占总碳排放量的比例较小.基于提出的碳排放计算方法,评价了某砒霜厂遗留地块污染土壤原地异位稳定化的碳排放.结果表明,该工程总碳排放量为421516.31kg,稳定化每吨污染土壤的碳排放量为34.78kg;稳定剂原材料产生的碳排放是稳定化最主要的碳排放来源,占总碳排放量86.26%;其次为稳定剂原材料和稳定剂运输过程中运输工具能源消耗产生的碳排放,占总碳排放量10.82%.据此,研发低碳稳定剂和缩短材料运输距离是污染土壤稳定化碳减排的2个重要路径.     

O3纳米气泡强化表面活性剂修复柴油污染土壤

实验将纳米气泡(直径50~270nm)与臭氧相结合,对比臭氧纳米气泡处理后对3种表面活性剂去除土壤中柴油污染物的增效作用,并探讨表面活性剂浓度、土质以及土壤老化时间等不同条件对污染物去除率的影响。对不同方式处理后的土壤样品进行XRD、FTIR表征,采用GC/MS对柴油组分的降解产物进行分析。结果表明,同等条件下3种表面活性剂随着浓度的增加,对柴油的洗脱效率也随之提高,洗脱能力依次为SDS＞SDBS＞TX-100。表面活性剂在搅拌实验30min内对污染物的去除效果增效明显,30~40min增速放缓。臭氧纳米气泡提高表面活性剂对砂土中柴油去除率明显高于壤土,其中砂土和壤土中柴油去除率提高约13%和9%。壤土中污染物的老化时间与去除率成反比,臭氧纳米气泡处理对较长老化时间的壤土中柴油去除率也有显著提高,对老化60天污染壤土提高近8%。FTIR光谱表明含有臭氧纳米气泡的表面活性剂可以减少对土壤中有机质主要官能团的影响。GC/MS图谱分析表明残留污染物组分主要为烷烃,降解难度:烷烃<烯烃<环烷烃<芳香族化合物。