基于光纤分布式测温的污水管道入流识别方法研究

针对排水管网物探检测需断水操作和无法对管道内部实时探查的问题,建立了一种基于光纤分布式测温的污水管道入流诊断方法,实现了无干扰条件下污水管道污水和雨水入流实时监控.采用感温光缆对选择的试验管段开展了时空高精度观测(空间精度1m、时间精度1min),获得了超过118万个管道水温数据.基于解析出的管道水温时空图像,提出了基于水温温差背景噪声值的入流定位方法;确定出无外部入流影响时管道水温空间和时间温差的背景噪声值分别约为±0.2℃和±0.5℃.采用水温图像降噪处理方法,自动识别出污水管道的旱天污水接入和雨天雨水接入事件,与现场调查结果一致.因此,该方法对污水管道入流的动态识别定位具有可靠性.     

基于形态与in vitro方法的铬污染土壤生物可给性研究

铬（Cr）是电镀类场地的主要污染物.开展土壤中Cr（III）和Cr（VI）的生物可给性研究对于准确评估Cr污染场地风险,克服污染场地过度修复问题十分关键.本研究采集我国栗钙土、红壤、潮土3种典型土壤,通过添加相同浓度污染物的方式制备成Cr（III）或Cr（VI）污染土壤.随后利用5种体外方法（in vitro）,对3种土壤经口摄入的Cr生物可给性进行比较与健康风险评估.进而从土壤理化性质、Cr赋存形态、土壤矿物组成方面,对不同土壤在溶解度生物可给性研究联盟（SBRC）方法中的生物可给性差异进行分析.结果表明,基于生物可给性的Cr污染土壤健康风险评估能够显著降低风险水平,提高风险控制值,其中,SBRC方法在评估中更具有保守性.3种土壤在相同的Cr（III）和Cr（VI）污染浓度下,栗钙土相较于红壤和潮土在肠期具有更高的生物可给性和健康风险.此外,土壤黏粒、有机质含量及迁移系数能够影响土壤Cr的生物可给性,土壤矿物种类赋存不同也是造成Cr（III）和Cr（VI）在不同土壤中生物可给性差异的重要因素.     

黄土丘陵区不同恢复植被类型的固碳特征

为分析黄土高原水土流失严重区不同恢复植被类型的固碳特征,比较恢复年限和坡向因素对植被碳汇效应的影响,在陕北黄土丘陵区选取了6种典型植被类型（农地、草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨）,研究了不同类型的生态系统碳密度及其构成特征.结果表明：①半干旱黄土区植被恢复具有明显的碳汇功能,不同植被组分（地上生物、地下根系和枯落物）碳密度均表现出乔木>灌丛>草地>农地的变化特征.农地0~40 cm土层土壤有机碳密度最低（1355.5 g ·m^-2）,草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨较农地分别增加了91.4%、125.2%、144.0%、124.5%和232.6%.②草地、沙棘、柠条和山杨的不同植被组分碳密度和不同土层（0~5、5~20和20~40 cm）土壤有机碳密度随恢复时间的推移总体上表现出增加趋势.③坡向对农地和草地植被碳密度无明显影响,沙棘、柠条、刺槐和山杨不同坡向间的植被碳密度差异明显.土壤有机碳密度存在明显的阴阳坡差异,农地、草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨阳坡土壤有机碳密度分别比阴坡减少了22.9%、34.3%、75.8%、49.1%、22.4%和69.4%.④不同类型的生态系统碳密度差异明显,其中农地最低（2022.1 g ·m^-2）,草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨较农地分别增加了48.7%、152.8%、125.1%、166.3%和530.7%.生态系统各组分碳密度总体表现为：土壤层>地上生物层>根系层>枯落物层.土壤有机碳构成了农地、草地、沙棘、柠条和刺槐碳密度的主体,分别占生态系统碳密度的67.0%、86.3%、59.7%、72.7%和56.5%.研究结果可为黄土高原地区科学管理生态系统碳库和推进生态环境治理提供重要依据.     

乡镇街道尺度国土“三生”空间功能评价及协调关系

乡镇街道尺度国土“三生”空间功能评价及协调关系研究更面向国土空间优化过程中的人本需求导向和基层精细化治理。研究提出“分维功能评价—协调水平测算—作用方向判别”的整套思路框架。其中,兼顾空间隶属和空间质量双重属性构建“三生”空间功能综合评价指标体系,运用耦合协调模型和双变量空间自相关模型探究功能间协调水平及各自对整体协调的作用方向,并以苏州市为例进行实证分析。结果表明：（1）所构建分析框架、指标体系及技术方法路径具有科学性和普适性特点,能够在乡镇街道尺度有效识别“三生”空间功能分布格局和空间协调关系。（2）在乡镇街道尺度的较高标准约束下,苏州市“三生”空间功能具有较显著城乡差异和区域差异,且“三生”空间功能协调整体水平呈现“大分散、小集聚”的分布特征,协调水平主要受生产、生活空间功能同向作用,生态空间功能的协同作用不足、多呈现反向关系。（3）从城区、乡镇、生态单元等不同空间类型提升“三生”空间综合功能,完善基层国土空间治理的精细化,在更大尺度上实现“三生”空间的整体协调,构建功能复合、风貌相宜、协调共进的国土空间格局。     

制革工业水污染全过程防治技术组合方案研究

制革废水具有产生量大、污染物种类多、成分复杂、含重金属等特点,一直是水环境监管的重点。对制革生产工序及废水产排特征进行梳理,通过调研和梳理制革企业排污许可证信息,对目前业内主流的水污染防治技术进行汇总分析,并按照原辅材料替代技术、过程控制技术、末端治理技术对行业主流水污染防治技术进行分类总结,其中,对过程控制技术按污染防治目标污染物进行分类总结,对末端治理技术按废水分质处理要求进行分类总结。基于不同类型制革企业水污染全过程防治需求,推荐16套技术组合方案。最后,结合技术发展情况,对制革工业水污染全过程防治技术发展趋势进行展望,提出强化制革废水分质处理、强化清洁生产技术的研发推广、推进制革企业入园等建议,以期提升行业水污染全过程防治水平和绿色发展水平,助力“十四五”深入打好污染防治攻坚战。

     

硫酸盐还原菌对碱性和酸性农田土壤中重金属的钝化效果及其作用机制

通过土壤培养实验考察了硫酸盐还原菌（SRB）包括希瓦氏菌、梭状芽胞杆菌和两者混合菌对碱性和酸性农田土中有效态重金属（Cd、Pb、Cu和Zn）的钝化效果及其作用机制.结果表明,在相同接菌量下,希瓦氏菌处理组对碱性土中有效态重金属的钝化效果优于梭状芽胞杆菌和两者混合菌的处理组;而不同种类的SRB对酸性土中有效态重金属的钝化效果无显著差异.培养第20 d后土壤中有效态重金属的钝化率不再显著变化.SRB处理对碱性土中有效态重金属的钝化率可达80%以上,而对酸性土中有效态重金属的钝化率低于40%.在碱性土中,SRB能够有效还原SO₄^2-,并且提高土壤pH值,使S^2-可与重金属紧密结合,显著提高有效态重金属钝化率.尽管SRB使酸性土壤pH值升高,但土壤仍然呈酸性使SO₄^2-还原受到抑制,不利于有效态重金属的钝化.总体来看,SRB适用于碱性和酸性土壤的重金属污染治理,但与酸性土壤相比,SRB对碱性土壤中有效态重金属的钝化效果更好.     

温压条件下不同含水高岭石对NH4+吸附的分子模拟

为研究高岭石对NH₄⁺吸附的微观情况,通过Material Studio软件对高岭石单胞进行收敛性测试后构建了4×2×1不同水化程度高岭石模型,采用量子力学和经典力学方法对模型晶胞进行了理论计算和吸附实验研究.结果显示,在交换关联泛函GGA-PW91,K点4×3×2,截断能600eV条件下,得到了高岭石稳定结构模型（误差<2%）;高岭石对NH₄⁺的吸附受温度影响明显,随温度升高,吸附量逐渐减少,与吸附实验结果一致;动力学结果显示吸附类型主要为物理吸附,吸附作用力为范德华力和库仑力.     

多巴胺非共价改性碳纳米管超滤膜的制备及抗污染性能

利用多巴胺(DA)的自聚合特性对多壁碳纳米管(MWCNT)进行非共价改性,制备了多巴胺改性碳纳米管超滤膜(PDA/MWCNT),并对其抗污染性能进行了系统研究.采用X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱、接触角测量仪和扫描电镜对PDA/MWCNT膜进行亲水性和化学组成的表征.选取大肠杆菌菌液为目标污染物,研究了不同改性条件对PDA/MWCNT膜抗污染性能及抗蛋白黏附能力的影响.结果表明,DA成功引入到MWCNT表面.DA与MWCNT交联时间为5h、DA浓度1g/L、MWCNT负载量2.17mg/cm²时,MWCNT膜的接触角由改性前112.79°降至8.4°.改性后PDA/MWCNT膜表面的氧元素含量为改性前的2.9倍,膜的亲水性得到显著改善.膜通量较改性前提高1倍,膜的抗污染性能、抗菌性及抗蛋白黏附能力得到显著提高,错流冲洗后的膜通量恢复率从56.62%增加到88.74%.     

米曲霉发酵厨余垃圾制备富酶产物的研究

为了探讨利用微生物发酵厨余垃圾产酶的最佳条件,实现厨余垃圾高值资源化,选取米曲霉为试验菌种,基于米曲霉BNCC142787 (简称“米曲霉B”)、米曲霉CGMCC3.4427 (简称“米曲霉C”)的生长特性解析,研究不同培养方式(静置、振荡)和培养温度(30、35、40 ℃)对米曲霉好氧发酵厨余垃圾产酶性能的影响. 结果表明:米曲霉B和米曲霉C分别在30 ℃和40 ℃、pH为6的培养条件下生长最佳;与静置培养相比,振荡培养可显著提高米曲霉菌丝体的形成和生长速率,促进淀粉酶和蛋白酶分泌. 米曲霉B在40 ℃下厨余垃圾好氧发酵48 h时蛋白酶活性最高,为66.64 U/g;在30 ℃下好氧发酵48 h时,其淀粉酶活性最佳,为129.44 U/g. 米曲霉C在40 ℃下、厨余垃圾好氧发酵96 h时蛋白质酶和淀粉酶活性均达到最高,分别为64.02和131.11 U/g. 研究显示,米曲霉B和米曲霉C产生蛋白酶与淀粉酶的能力相当,但米曲霉B生长速率快,所需发酵时间短,可在温和的条件下实现产酶,因此采用米曲霉B在40 ℃、好氧发酵48 h条件下进行酶源制备,可充分利用厨余垃圾中的营养物质获得富含淀粉酶和蛋白酶的产物,具有显著的应用潜力.      

太湖上游水环境对植物分布格局的影响机制

对北太湖上游流域的苏南第二大湖泊滆湖及其入太湖的主要河流(太滆运河与漕桥河)的水质和水生植被开展调查、评价与环境生态学研究。调查结果表明所有样点水质均超富营养化,尤以太滆运河与漕桥河的水体污染为甚。通过PCA综合评价,河流绝大多数河段已是Ⅳ类水体,滆湖也已呈Ⅲ类水体。对水生植物类群调查而言,调查发现太隔运河和漕桥河中上游河段水生植物多样性指数均很小,凤眼莲、芦苇和菰为优势种,沉水植被分布很少,群落退化严重,耐污种篦齿眼子菜和水盾草占优势;在湖泊中心区,沉水植物已完全退化。聚类分析发现所调查的植物可分为3大类群。PCO和CCA分别表明河流与湖泊所在的样点间的水体理化性状出现很明显的分离;该流域水体中不同形态N、P含量或底泥N、P含量主要影响水生植物种类组成和分布。