城市碳排放的评估方法——影响要素和过程研究

城市碳排放对全球碳循环和气候变化产生了深远的影响。论文在国内外城市碳排放研究基础上,从城市化的碳排放效应、城市碳排放估算和影响要素、碳排放观测、碳循环和碳代谢过程等方面系统归纳总结了碳排放评估方法、要素和过程。评述了Kaya恒等式、LMDI方法、CGE模型、混合分析法、清单编制法、UE模型、FFDAS模型、STIRPAT模型、格网模型、综合分析法(Four-part Methodology)、建筑碳排放模型、物质代谢法、EC碳通量观测等代表性碳排放估算和观测方法。研究焦点正在从宏观模式转向微观机理,从自然、人文单一过程转向人文-自然耦合过程,热点区域从发达国家城市转向发展中国家城市,从单一数据源转向遥感、实验观测等多源数据。基于上述特点,当前研究应从城市公平发展和低碳城市出发,建立城市公共利益能源研究框架,根据城市职能类型和发展水平,综合涡度通量观测、计量模型、生态模型、遥感和GIS技术,构建高精度城市碳排放账户,建立城市代谢存量和流量标准分类系统,发展和完善碳排放估算模型,提高城市碳排放计算结果精度和城市间的可比性。     

星用热缩套管力学性能钴源辐照效应研究

目的研究星用热缩套管的力学性能(断裂伸长率和拉伸强度)在空间辐射环境中的退化情况。方法利用钴源放射的γ射线模拟地球轨道粒子辐照环境,通过表面形貌分析、辐解气体分析、X射线光电子能谱分析、红外光谱分析等多种手段分析热缩套管力学性能退化的原因。结果辐照后热缩套管颜色变深,力学参数出现严重退化现象。在最大辐照剂量下,材料断裂伸长率由414.3%下降为0.06%,拉伸强度由17.43 MPa下降为2.15 MPa,热缩套管原有力学性能几乎完全丧失。结论热缩套管主链出现断链现象,生成可挥发的CO2,CH4等气体,从而导致样品力学性能严重退化。     

不同季节气象条件对北京城区高黑碳浓度变化的影响

利用2013年至2015年北京城区黑碳气溶胶(下文统称为\"BC\")和PM2.5观测资料,结合地面气象观测资料、ECMWF边界层高度再分析资料和FNL/NCEP不同高度风速再分析资料,讨论了BC质量浓度及其在PM_(2.5)质量浓度中所占比例(下文统称\"黑碳占比\")的季节、月、日变化特征,并通过计算北京城区BC浓度与不同高度风速的相关矢量,分析了气象条件和外来输送对北京城区BC浓度变化的影响.结果发现:研究时段内北京城区BC浓度平均值为(4.77±4.49)μg·m~(-3);黑碳占比为8.23%±5.47%.BC浓度和黑碳占比在春、夏季低,秋、冬季高,其日变化特征在4个季节均为\"白天低夜间高\"的单峰型特征.随着PM_(2.5)浓度的升高,BC浓度增大,黑碳占比减小.当北京地区风向为东北、东北偏东、东南和西南偏西(主风向)时,BC浓度与风速和边界层高度均呈反向变化,即随风速和边界层高度的增大而减小.另外不同季节BC浓度随风速变化的临界值及其变化速率不同.冬季高BC浓度时段,北京城区BC浓度在低层大气的关键影响区分别位于河北南部与山东交界地区以及河北西北部与山西内蒙交界地区;高空关键影响区主要位于北京以西的河北西部、山西北部和内蒙古地区.     

絮凝沉降处理乳业废水的研究

用硫酸铝PAM混合絮凝剂净化乳制品行业废水,寻找一种最佳的处理方案。通过多组实验显示：硫酸铝投入量280mg／L,pH值为6—7,水温20℃,搅拌速度为40～70r／min时,经处理的废水外观清晰、透明度高,COD去除率均在80％左右,对保障乳品行业的可持续发展起到科学的借鉴作用。     

低影响开发对城市内涝节点雨洪控制效果研究——不同降雨特性下的情景模拟

以中国福建省福州市晋安区解放溪流域高密度居民住宅区为例,针对不同降雨重现期、降雨历时和雨峰系数的降雨情景,利用PCSWMM模型模拟该地区的雨洪情况,并运用模型的低影响开发（LID）模块,研究7种不同LID用地布局情景对研究区内涝节点的雨洪控制效果.情景模拟结果表明：在不同降雨情景下,各LID用地布局情景会使节点的洪峰流量减小、积水时间减少、积水深度变小;植被浅沟措施和植被浅沟&绿色屋顶组合措施会使节点SS峰值浓度高于现状用地,其余布设情景下,SS峰值浓度均减小.LID措施对节点流量和水质的控制效果在低降雨重现期和长降雨历时的降雨情景下较为有效.在单个LID布设情景中,渗透铺装措施控制最佳,而组合LID布设情景中,渗透铺装&植被浅沟&绿色屋顶是最佳的组合控制措施.研究结果可为南方城市居民区实施海绵城市建设提供技术支持,并为地方制定相关规范和标准提供参考和借鉴.     

高黏度污泥螺带螺杆搅拌混合特性的数值模拟

污泥处理过程通常需要加入添加剂,而高黏度污泥流动性差,搅拌混合是一个难点。选用螺带螺杆搅拌器加添加剂搅拌高黏度污泥,用Solid Works软件几何建模后,将模型导入Gambit划分网格,结合Fluent软件选用多重参考系法(MRF)分别对双螺带螺杆搅拌器与单螺带螺杆搅拌器下的污泥与添加剂混合过程进行了模拟,对比了两种搅拌桨的混合时间、体积分数流场分布及混合效率,分析了不同加料区域的影响,并将搅拌功率模拟与试验结果进行了对比。结果表明:螺带螺杆搅拌器适用于高黏度污泥的搅拌且双螺带螺杆搅拌器混合时间更短,体积分数流场更快趋于稳定且混合效率更高;最佳加料区域为搅拌槽的中部。     

粮食主产区（河南省）耕地NPP时空分异特征及影响因素分析

作为粮食生产的物质基础,耕地的数量和质量直接关系到耕地生产力的稳定,进而影响粮食的有效供应和粮食安全. 河南省作为全国粮食生产核心区,为保障国家粮食安全,提出了落实国家农业产业空间布局,因地制宜地制定耕地分区管控的策略. 然而,由于缺少对耕地生产力时空演变等方面的研究,目前仍无法克服以行政区划作为调控单元的现实不足. 因此,探究河南省耕地利用的时空分异特征及耕地生产力变化的影响因素,从而科学制定耕地分区管控策略,对落实国家主体功能区战略格局,守牢国土空间安全底线,保障国家粮食安全具有重要意义. 基于此,依托中国年度土地覆盖数据集构建耕地利用转移矩阵,并引入耕地景观格局指数,评估河南省耕地空间在2000~2020年的时空分异特征,进而分析其变化原因. 同时,利用净初级生产力（NPP）数据集,采用Theil-Sen Median+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数分析、变异系数分析、偏相关分析以及偏相关系数等方法,探究河南省耕地生产力演变规律并量化区分气候因素及人类活动对耕地生产力的影响. 结果表明：①受城镇建设用地扩张加之耕地调控政策及重大工程的影响,研究期内转出耕地面积远大于转入耕地面积,耕地主要转出为建设用地,且作为河南省内粮食主产区的黄淮海平原及南阳盆地的耕地波动较大. ②研究期内转入转出耕地的细碎程度显著上升. 从空间分布上来看,转入耕地相对于转出耕地更为细碎,呈现出转出集中且紧邻建设用地、转入零星细碎的空间变化特征. ③耕地NPP年际分布表现出显著差异性,南高北低. 年际变化趋势逐渐增大（4.23 g·m^-2·a^-1,以C计,下同）,年均值介于78.16~1 080.58 g·m^-2·a^-1之间. ④研究期内96.61%耕地NPP呈增长态势,但不同上升幅度在研究区内呈现明显空间异质性,未来增长可能呈放缓或退化趋势. ⑤气候因素中太阳辐射对耕地NPP变化的贡献更为显著. 整体上,人类活动促使研究区内耕地NPP的累积,但在空间上存在差异. 耕地NPP减少区域占比为1.76%且较为集中,主要因人类活动主导的建设空间扩张导致. 同时,研究发现耕地NPP减少区域边缘地带受气候主导影响反而呈增加趋势.     

土壤中微塑料污染现状及其生态风险研究进展

微塑料是一种粒径小于5 mm的塑料颗粒污染物,对土壤生态系统构成严重威胁.近年来,微塑料的污染问题已愈加受到国内外学者的广泛关注.当前对微塑料的研究多集中于水环境中,而对土壤环境中的研究较少.本文对土壤中微塑料的来源、分类、分布、迁移、污染情况及生态风险等方面的研究进展进行了评述.微塑料主要来源于地膜覆盖、灌溉、堆肥、有机肥料施用及大气沉降等,其分布以农田为主,在农田土壤中存在不同丰度;表层土壤的微塑料可通过淋溶、生物扰动和农业活动等迁移到深层土壤中;微塑料本身含有有害物质,且它可以吸附重金属、有机污染物和抗生素等产生复合污染;微塑料给土壤生态系统带来毒性影响,本文重点分析了微塑料污染对土壤生态系统的生态风险,包括对土壤理化性质、土壤动物、植物和微生物的影响;最后,在总结国内外最新研究进展的基础上,对今后土壤微塑料的研究重点进行了展望.     

核壳结构KNbO3@Co(OH)2的制备及其活化过一硫酸盐降解帕珠沙星的研究

制备了以KNbO₃为载体材料的Co（OH）₂复合材料并对其进行了详细的表征,分析了材料的组成成分、组成形态进而确定了其为核壳结构形貌的KNbO₃@Co（OH）₂.利用合成的样品作为催化剂活化过一硫酸盐（peroxymonosulfate,PMS）来降解帕珠沙星（pazufloxacin,PZF）,结果表明制备的催化剂对PZF的去除效率显著增加.讨论了不同初始PMS剂量对降解效率的影响,发现随着PMS增加可活化生成更多的硫酸根自由基（sulfate radicals,SO₄^·-）和羟基自由基（hydroxyl radicals,HO^·）来降解PZF,但继续增大PMS用量降解效率未见明显提升.酸性和中性pH值条件下利于反应活化PMS降解PZF,而碱性体系减缓反应,甚至强碱体系更易形成Co（OH）₂沉淀不利于反应体系中活性组分CoOH⁺的形成,大大抑制了催化性能.此外,在体系中加入淬灭剂叔丁醇（tert-Butanol,TBA）或者乙醇（ethanol,ETOH）进行自由基的淬灭实验,结果表明SO₄^·-自由基为体系降解PZF过程中主要贡献的自由基,而HO^·自由基的贡献较少.催化剂具有较好的稳定性5次循环之后仍能在10 min之内完全去除PZF.本研究提出了新的思路为制备其他载体的Co（OH）₂核壳结构提供参考依据,同时将该催化剂结合高级氧化技术应用到水体新兴有机污染物净化领域具有很好的应用前景.     

小头蓼(P.Microcephalum)对矿区铜的吸收积累研究

调查并分析云南省铜矿区的植物区系及土壤理化特性,发现小头蓼(P.Microcephalum)在云南省高海拔铜矿区生长旺盛,是该地区的优势植物种,小头蓼生长的土壤基质富含铜,其它养分条件适中,研究表明小头蓼具有较强的富集铜的能力;随土壤中铜含量的增加,植物根系铜含量也相应增加,但叶部铜含量变化与土壤铜含量之间无相关性,研究认为该植物具有对铜污染土壤的植物固定潜能.此外,还指出最适于小头蓼富集铜的土壤条件为土壤有机质1%-1.5%,土壤pH为中性.