基于光谱分析的生物结皮提取研究——以毛乌素沙地为例

利用典型地物高光谱数据和TM遥感影像,对毛乌素沙地处于旺盛生长期(7-9 月)的由苔藓结皮主导的生物结皮进行了提取研究.结果表明:① 苔藓结皮在生长期具有与绿色植物相似的光谱曲线变化趋势;红边参数显示,二者除红边位置非常接近外,红边振幅、红边宽度和红边面积差异均较大;在近红外区域,苔藓结皮比绿色植物的反射率低很多;苔藓结皮无明显的553 nm反射峰;低盖度苔藓结皮(33%)、藻类结皮和植被枯落物在整个波段光谱曲线比较接近,与裸沙相比,三者反射率均较低.② 基于TM影像,用生物结皮指数(BSCI)、归一化植被指数(NDVI)、监督分类和坡度分级相结合的方法提取生物结皮,发现苔藓结皮的像元面积为0.72×10⁴ km²,占研究区总面积的6.43%.     

黄山大气气溶胶新粒子生长特性观测分析

利用2012年9月22日~10月28日黄山地区大气气溶胶、二氧化硫和臭氧观测数据,结合气象数据,分析气溶胶新粒子的生成-增长特征.分析发现,在33个有效观测日中,有新粒子生成-增长的观测日占总数的18.2%,其中晴天的发生频率为37.5%,新粒子生成-增长都开始于晴天上午,与无新粒子观测日相比,太阳辐射量、风速、SO2及O3浓度较高,环境温度和相对湿度较低.气溶胶新粒子的增长具有由小及大的特点,核模态气溶胶粒子(10~20nm)数浓度最先增加,爱根核模态粒子(20~50nm)数浓度随着时间推移逐渐增大,但浓度峰值依次下降,平均增长率为3.58nm/h. SO2浓度先于核模态气溶胶数浓度到达峰值,其氧化后的产物H2SO4为新粒子的核化提供前体物,并且参与新粒子的增长过程,当SO2浓度较低时,不会发生新粒子生长事件.     

Mass concentrations and temporal profiles of PM10, PM2.5 and PM1 near major urban roads in Beijing

Mass concentrations of PM₁₀, PM_2.5 and PM₁ were measured near major roads in Beijing during six periods: summer and winter of 2001, winter of 2007, and periods before, during and after the 2008 Beijing Olympic Games. Since the control efforts for motor vehicles helped offset the increase of emissions from the rapid growth of vehicles, the averaged PM_2.5 concentrations at roadsides during the sampling period between 2001 and 2008 fluctuated over a relatively small range. With the implementation of temporary traffic control measures during the Olympics, a clear “V” shaped curve showing the concentrations of particulate matter and other gaseous air pollutants at roadsides over time was identified. The average concentrations of PM₁₀, PM_2.5, CO and NO decreased by 31.2%, 46.3%, 32.3% and 35.4%, respectively, from June to August; this was followed by a rebound of all air pollutants in December 2008. Daily PM₁₀ concentrations near major roads exceeded the National Ambient Air Quality Standard (Grade II) for 61.2% of the days in the non-Olympic periods, while only for 12.5% during the Olympics. The mean ratio of PM_2.5/PM₁₀ near major roads remained relatively stable at 0.55 (±0.108) on non-Olympic days. The ratio decreased to 0.48 (±0.099) during the Olympics due to a greater decline in fine particles than in coarse-mode PM. The ratios PM₁/PM_2.5 fluctuated over a wide range and were statistically different from each other during the sampling periods. The average ratios of PM₁/PM_2.5 on non-Olympic days were 0.71.     

3BER-S耦合脱氮系统运行特性研究

为了强化三维电极生物膜脱氮工艺(3BER)的脱氮效果,将3BER与硫自养反硝化技术耦合成3BER-S工艺,用于低碳氮比城市污水厂尾水的深度脱氮处理.与3BER对比研究结果表明,3BER-S工艺在TN去除率、系统pH平衡能力和NO2--N积累方面均优于3BER工艺;当进水C(NO3--N)= 35±2mg/L,TOC:N:P=10.7:10:1,pH=7.0~7.5时,3BER-S耦合工艺对TN和NO3--N的去除效率分别为85%和94%,分别比3BER高15%和10%;出水中NO2--N的浓度为3.04mg/L,比3BER低2mg/L.3BER-S中硫自养反硝化作用定量分析表明,硫自养脱氮作用在整个脱氮过程中所占比例为14.07%,单质硫的有效利用率达到79.5%,硫自养反硝化过程对稳定3BER-S系统出水pH值起重要作用.根据3BER-S中微生物基于反硝化细菌特异性基因nirS的克隆文库结果,系统中反硝化细菌都与β变形菌纲中的细菌有较高的同源性,其中61.41%的反硝化细菌属于陶厄氏菌属(Thauera);脱氮硫杆菌和嗜酸菌属(Acidovorax)分别占3.50%和19.30%.表明当碳源比较充足时,3BER-S工艺的脱氮作用主要以异养反硝化过程为主,以单质硫和氢为电子供体的自养反硝化脱氮作用也占有一定比例.     

FBC-DPF在柴油机颗粒物控制中的应用研究

目前针对加装FBC-DPF(燃油添加剂-柴油机颗粒捕集器)后的柴油机放特性研究较少,并且缺乏FBC-DPF对颗粒物中PAHs排放量的影响效果研究. 为全面评估加装FBC-DPF后柴油机颗粒物排放特性和FBC-DPF对柴油机尾气中的颗粒物排放污染控制效果,在发动机台架上对装有FBC-DPF的重型柴油机进行了颗粒物排放特性试验. 利用电子低压撞击仪(ELPI)测量加装FBC-DPF前、后柴油机颗粒物的数浓度与粒径分布,用玻璃纤维滤膜采集加装FBC-DPF前、后尾气中的固相PAHs,利用色谱质谱联用仪对加装FBC-DPF前、后尾气中的固相PAHs进行定量分析. 结果表明:①加装FBC-DPF后柴油机排放的颗粒物数浓度大幅降低,FBC-DPF对尾气中颗粒物的捕集效率平均值在95%左右;②加装FBC-DPF后柴油机固相PAHs总比排放量有所降低,在大负荷区域降幅在25.0%~88.0%之间;③加装FBC-DPF前的颗粒物中位直径为30~89nm,而加装FBC-DPF后的颗粒物中位直径为41~98nm,平均增幅为38.2%. 对于国Ⅳ及未来国Ⅴ柴油机排放法规,FBC-DPF是解决柴油机颗粒物排放的有效手段;此外,FBC-DPF可以大幅降低柴油机尾气中的有毒成分,并且能够适应高含硫量的燃油环境.      

中国电力行业多污染物控制成本与效果分析

利用情景分析法建立了2010—2030年我国电力行业SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5的排放控制情景,分析了发电技术结构调整、加严及进一步加严末端控制措施(脱硫、脱硝、除尘等)的减排成本和效果. 结果表明:到2030年,相对于趋势照常情景,若加严末端控制设施,将新增336×108元投资,SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5排放量可分别减少121×104、852×104、18×104、10×104 t;若进一步加严末端控制措施,将再新增25×108元投资,NO_x、PM₁₀、PM_2.5可分别进一步减排45×104、23×104、15×104 t;若进行发电技术结构调整,将新增2 383×108元投资,SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5排放量分别减少248×104、420×104、18×104、10×104 t;2020年和2030年发电技术结构调整带来的单位污染物减排成本分别为15 374和34 239元/t,是末端控制措施加严的3倍以上,但其能提供更大的SO₂减排空间并具有降低能耗和减排温室气体等协同效益. 从成本效果角度考虑,建议采用加严末端控制措施方案,同时调整发电技术结构、合理发展清洁发电技术,以为污染物减排提供更大空间.      

三叶爬山虎叶片解剖结构和光合生理特性对3种生境的响应

藤本植物生活环境的时空变化较为剧烈,为适应异质性生境常表现出较大的可塑性,其形态解剖结构及光合生理特征被认为能很好地体现对异质生境的适应。为了明确藤本植物叶片结构和光合作用对不同生境光强的响应策略,以木质藤本三叶爬山虎（Parthenocissus himalayana）为对象,采用光合仪测定和解剖显微观察的方法研究了哀牢山亚热带湿性常绿阔叶林的林外（全光照）、林缘（遮荫）和林内（荫生）3种自然生境中三叶爬山虎的叶片解剖结构和光合生理特征的变化,以期阐述三叶爬山虎对不同光环境的生态适应能力及策略,为森林生态系统的管理和物种多样性的保护及群落优化配置提供理论依据。结果表明：从林内到林外随着生境光强增加,叶片厚度（157.77～299.17μm）、上表皮厚度（21.30～28.40μm）、栅栏组织厚度（30.83～124.65μm）、栅栏组织细胞面积（430.95～652.97μm2）显著增大（P〈0.01）,栅栏组织细胞长度（29.23～49.54μm）和周长（86.58～155.17μm）、下表皮厚度（16.14～19.01μm）、气孔长度（24.13～27.10μm）和气孔密度（86.20～129.41个·mm-2）呈显著上升趋势（P〈0.05）。栅栏组织细胞宽度（19.67～22.81μm）在3种生境中无显著差异。叶片解剖结构性状的平均可塑性值为0.37,其中最大值是栅栏组织细胞长度（0.67）,最小值是气孔长度（0.11）。光饱和点（201.27～1299.17μmol·m-2·s-1）、光补偿点（3.86～29.88μmol·m-2·s-1）、饱和光强最大光合速率（2.20～12.03μmol·m-2·s-1）、暗呼吸速率（0.17～2.19μmol·m-2·s-1）、CO2补偿点（83.01～237.26μmol·m-2·s-1）、饱和CO2最大净光合速率（2.07～25.49μmol·m-2·s-1）、光呼吸速率（0.36～7.57μmol·m-2·s-1）、初始羧化效率（0.006～0.035μmol·μmol-1）随着生境光强的增高呈上升趋势,而表观量子效率（0.067～0.031μmol·?     

不同灌溉方式冬小麦农田生态系统碳平衡研究

全球气候变暖趋势明显,陆地生态系统碳循环的研究成为目前的研究热点,而农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,由于农田生态系统是受人类强烈调节与控制的复合系统,其碳循环受各类农作措施的影响极大。新疆地处干旱区,水分条件是农田碳循环的最重要限制因子。为此,分析不同灌溉方式对冬小麦（Triticum aestivuml）农田生态系统碳平衡的影响,从而提出有利于新疆冬小麦生产的固碳减排的灌溉方式。试验于2012—2013年在伊宁县科技示范园冬小麦试验田进行,选择伊农18冬小麦品种为供试材料,确定滴灌和漫灌为两个试验主因子并设置小区。试验自冬小麦返青开始至完全成熟结束,期间平均每7天采1次样,其中用典型样株法采集小麦植株,分根、茎、叶等不同器官单独烘干测定植株固碳量;用静态钠石灰吸收法测定冬小麦土壤呼吸;收集整理已发表国内外文献中的各类碳排放参数确定本研究中所需参数;采用王小彬的碳平衡计算方法分析不同灌溉方式农田生态系统碳平衡,据此对滴灌和漫灌两种灌溉方式的冬麦农田作物生物量固碳、土壤碳排放量和作物生产过程中物质投入的间接碳排放量,以及两种灌溉方式下冬麦农田生态系统净碳值进行分析。试验结果表明：滴灌条件下冬麦农田生态系统小麦的固碳量、土壤碳排放总量分别比漫灌小麦的高出15.38%和11.43%,冬小麦穗是差异形成的主要原因;而农业生产资料排碳总量比漫灌少排3.88%;但无论是滴灌还是漫灌,耗电碳排放量均占农业生产资料碳排放总量的59%以上,是农业生产资料碳排放的第一大来源。两种灌溉方式下冬小麦田生态系统的净碳值均呈现出固碳并存在显著差异（p〈0.01）,且滴灌冬麦农田生态系统净碳值比漫灌高25.39%。因此,新疆冬小麦生产中采用滴灌方式更有利于农田生态系统的固碳,     

气体分离循环对高温厌氧消化过程的影响

采用厌氧序批式反应器,研究了气体循环(包括气体直接循环和脱除气体中的氢气后循环)对以葡萄糖和乙酸钠配制的模拟废水在高温厌氧消化过程中乙酸代谢速率、出水性质及微生物相的影响,并采用尺寸排除色谱和三维荧光光谱技术,对溶解性微生物产物(SMP)的分子量分布和荧光物质组成进行了分析.结果显示,气体循环使得出水中残余挥发性脂肪酸的浓度由238.2mg/L(未脱氢)和129.6mg/L(脱氢)分别减少至8.5mg/L和8.2mg/L,并最终降低了SMP产量,45d时分别降至气体循环前的36.8%和59.2%.脱氢气体循环促进了乙酸化和乙酸氧化,导致了微生态环境和甲烷化基质浓度的差异,促进了高分子量SMP向低分子量SMP的转化,污泥中的微生物形态亦发生了较大变化.可见气体循环改善了基质与微生物的混合状况,改善了出水水质,而脱氢气体循环加速了乙酸的代谢,有望更快速地解除易降解有机物高温厌氧消化过程中的酸抑制,提高厌氧消化效率.     

白蚁肠道共生微生物多样性及其防治方法研究现状

白蚁是破坏性极大的世界性害虫.结合课题组多年来开展的科研工作,综述了白蚁肠道中内生菌分离和白蚁防治方法的研究现状.已从白蚁肠道内分离出原生动物、细菌、真菌和螺旋体等多种生物.白蚁肠道中存在的微生物对白蚁消化木质纤维素类食物有着重要的作用.白蚁防治方法主要为物理方法、化学方法和生物学方法.生物防治白蚁方法具有高效、低毒、无残留、无污染、价廉的特性.介绍了以从抗白蚁树木分离到的内生菌生物发酵合成的代谢产物作为杀白蚁生物药剂的生物防治方法,该方法优势明显,有可能成为未来白蚁防治剂研究的方向,为白蚁防治提供重要途径,具有广阔的应用前景.