复合生物阴极型微生物燃料电池处理废水及同步产电性能

为研究生物阴极在MFC（微生物燃料电池）中的应用,分别以粒径为2~4 mm的颗粒活性炭和粒径为2~4、4~8、8~12 mm的颗粒石墨为阴极基质材料,构建升流复合生物阴极型单室MFC,研究阴极基质材料的种类和粒径对MFC的产电性能和净水效能的影响.结果表明:当阳极基质材料为2~4 mm粒径的颗粒活性炭时,燃料电池中利用玻璃纤维取代离子交换膜,阴极基质材料为选用4~8 mm粒径颗粒石墨的反应柱产电量最大,为534 mV（外电阻为1 000 Ω）,最大功率密度达到631.6 mW/m3,库伦效率为3.82%;阴极的pH越低越有利于阴极的产电反应;不同阴极基质材料的MFC对COD_Cr去除率均在80%左右,TN、NH₄+-N及TP的去除率最高可分别达到79%、93%和34%.研究显示,阴极基质材料的种类和粒径对MFC的产电性影响较大,但对其净水效能的影响不大.      

Effects of free ammonia on volatile fatty acid accumulation and process performance in the anaerobic digestion of two typical bio-wastes

The effect of free ammonia on volatile fatty acid(VFA)accumulation and process instability was studied using a lab-scale anaerobic digester fed by two typical bio-wastes:fruit and vegetable waste(FVW)and food waste(FW)at 35°C with an organic loading rate(OLR)of 3.0 kg VS/(m~3·day). The inhibitory effects of free ammonia on methanogenesis were observed due to the low C/N ratio of each substrate(15.6 and 17.2,respectively). A high concentration of free ammonia inhibited methanogenesis resulting in the accumulation of VFAs and a low methane yield. In the inhibited state,acetate accumulated more quickly than propionate and was the main type of accumulated VFA. The co-accumulation of ammonia and VFAs led to an "inhibited steady state" and the ammonia was the main inhibitory substance that triggered the process perturbation. By statistical significance test and VFA fluctuation ratio analysis,the free ammonia inhibition threshold was identified as 45 mg/L. Moreover,propionate,iso-butyrate and valerate were determined to be the three most sensitive VFA parameters that were subject to ammonia inhibition.     

三江源区生态系统状况变化及其成因

三江源区是黄河、长江和澜沧江的发源地.为研究三江源区生态系统状况变化及其可能成因,利用InVEST（Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）、CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）、RUSLE（Revised Universal Soil Loss Equation）和RWSQ（Revised Wind Erosion Equation）模型模拟,结合实地观测数据,系统全面地评估2000年以来三江源区生态系统构成、质量和服务功能变化,并揭示其成因.结果表明:① 2000—2010年三江源区生态系统结构基本稳定.草地退化状况轻微好转,产草量和生产力微弱增加.植被生长季水热条件的改善是促使产草量增加和草地退化态势趋缓的重要原因,同时生态工程的实施也发挥了积极作用.② 2005—2010年局部重点生态工程区的水土流失状况轻微好转,但区域整体好转趋势不明显.土壤中w（有机质）明显增加,但对于土壤保持功能起到关键作用的植被根系层的恢复却比较缓慢,降雨侵蚀力的增强加速了土壤侵蚀过程,生态系统的土壤保持功能基本上没有提高.③ 2000—2013年地表水、地下水资源量和土壤湿度均呈明显增加趋势,水质稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》划定的Ⅰ~Ⅱ类.降水量和冰川/积雪融水量增加导致径流量增大,气候变暖引起的冻土退化导致地下水库枯水季径流调节作用增强.④ 生态工程实施后,生物栖息地的生境退化状况轻微改善,野生动物的分布范围和种群数量都有了较为明显的增加.      

北京市潮白河再生水补水河段水质时空变异

城市河道是城市再生水利用的主要载体,而人工湿地是城市再生水河道补水前主要的水质净化方式.为了解再生水补水与人工湿地对再生水补水段水质的影响,选取北京市潮白河再生水补水河段作为研究对象,利用聚类分析、判别分析及因子分析等方法对不同季节水体的水质情况进行分析.结果表明:研究区内水体氮磷污染严重,其中TN污染表现为NO₃--N、NO₂--N和NH₄+-N的混合型污染.聚类分析结果表明,水质在季节尺度上表现为丰水期（6-9月）和枯水期（2月、3月、5月和12月）两大类;在空间尺度上受再生水补水和湿地净化的影响表现为显著的空间差异性.判别分析结果表明,再生水补给对河道水质的影响无显著季节差异,湿地净化功能在丰水期和枯水期差异较大且丰水期湿地的净化效果最为明显.因子分析结果表明,再生水作为城市河道的补充水源,一方面对河道中的F-、Chl-a等起到稀释作用,另一方面使得水体中的N、P及离子含量增加;丰水期湿地的净化作用使水体中氮磷等有机营养物质含量及ρ（TDS）等显著降低.      

流体剪切与超声空化破解剩余污泥的参数优化

为提高剩余污泥的破解效果并降低能耗,采用FS（fluid shear,流体剪切）、UC（ultrasonic cavitation,超声空化）、FS和UC联合工艺（FS-UC,UC-FS）破解剩余污泥,并应用单因素试验结合响应面法对联合工艺进行优化.结果表明:FS对剩余污泥破解效果一般,只在开始阶段具有较好效果,随作用时间延长,破解效果未有显著提高甚至下降.UC对剩余污泥破解效果明显,随作用时间延长,破解效果显著提升,但能耗也随之增大,EDR（energy disintegration ratio,效能比）明显下降.相同作用时间下,UC破解效果优于FS破解效果,UC破解剩余污泥的DD_COD（degree of disintegration,破解率）与EDR均明显高于FS方法.单因素试验得出的较优FS作用时间范围为2~8 min,较优UC作用时间范围为5~15 min.响应面法试验结果显示,联合工艺的剩余污泥破解效果和能量利用率均优于单一方法,联合工艺中FS-UC工艺的破解效果优于UC-FS工艺.FS-UC工艺的最佳参数:FS处理5.6 min再UC处理15.0 min,该条件下剩余污泥实际DD_COD为50.8%,EDR为26.8%.UC-FS工艺的最佳参数:先UC作用15.0 min再FS作用7.8 min,该条件下剩余污泥实际DD_COD为36.5%,EDR为17.1%.研究显示,以DD_COD和EDR为指标,4种工艺的高效性顺序为FS-UC > UC-FS > UC > FS,其中FS-UC工艺具有能耗低、破解效率高的特点,是4种工艺中剩余污泥破解效果最好的一种工艺.      

黄、东海海域浒苔时空分布变化特征研究

选取黄海、东海海域为研究区域,以MODIS遥感影像数据为数据源,计算了研究区的比值植被指数,利用动态阈值分割和ArcGIS空间分析方法获取了2008~2015年浒苔发生初期空间分布特点、漂移路径、空间分布和聚集度变化特征等信息。结果表明:1）浒苔最初于五月中旬到六月上旬期间出现在江苏盐城市北部和长江口附近海域。2）随着浒苔的生长和爆发,浒苔均会先向西北漂移至苏北外海海域,然后再进入黄海。其漂移路径具有明显的年际变化特征。3）在生长过程中,浒苔斑块空间分布状态整体由南向北生长、汇聚和扩张,少部分年份会出现整体漂移现象。4）进入治理期后,覆盖密度不断减小直至浒苔完全消失。通过该研究可以更好地了解浒苔灾害发生和发展规律,为其有效治理提供技术支持。     

深圳湾沉积物重金属污染时空分布特征

根据1992~2013年间深圳湾沉积物的监测数据,重点分析了重金属砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、铅（Pb）、汞（Hg）和锌（Zn）含量、来源、相关性、污染程度和生态风险等污染状况。深圳湾沉积物中重金属含量存在明显的时空分布特征。1992~2013年间,深圳湾尤其是近岸海域,沉积物重金属含量的基本变化趋势为先增加后下降,重金属含量在2000~2009年间相对较高;Cd、Cr、Cu、Pb、Hg和Zn的含量从湾内到湾口逐渐降低。重金属Cu、Pb、Zn和As的富集因子指数较高,说明这4种重金属主要来自人类活动。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn之间存在明显的相关性,具有相似污染途径和迁移过程。深圳湾底泥中重金属Pb、Zn和Cu属于轻微污染程度,其他重金属为无污染程度。深圳湾沉积物重金属的生态危害程度为轻微生态风险,重金属中Hg的生态风险指数最高,As和Cd次之。     

世界主要国家海洋环境监测情况及对我国的启示

我国的海洋环境监测工作已经取得了长足进步,但与发达国家相比还存在差距,对国际先进经验和技术进行学习与借鉴是非常重要的。本文主要分析了美国、加拿大、日本、韩国和芬兰等国家的海洋环境监测情况,主要从海洋环境监测机构、海洋环境监测项目和海洋环境监测参数等方面进行了介绍和研究,提出了国际海洋环境监测的特点,并在此基础上从监测制度、监测体系和国际交流合作三个方面对我国海洋环境监测提出建议。     

永兴岛及七连屿浅水礁区珊瑚礁鱼类多样性探讨

根据2005年~2013年对西沙群岛中永兴岛及七连屿浅水礁区珊瑚礁鱼类监控数据,利用分类学多样性指数、相对丰富度及相似性指数等对浅水礁区珊瑚礁鱼类种类组成及生物多样性进行研究。结果显示,永兴岛及七连屿浅水礁区珊瑚礁鱼类隶属于4目25科61属131种,科级多样性平均值为3.03,属多样性指数平均值为2.71,标准化的G-F指数平均值为0.13;鲈形目珊瑚礁鱼类种类及相对丰富度均占有绝对优势,永兴岛及七连屿浅水礁区珊瑚礁鱼类具种类较多、相似性较低特征,随着珊瑚礁环境质量下降、西沙群岛渔业活动的频繁以及超负荷的捕捞导致鱼类数量及密度减少,珊瑚礁鱼类密度呈下降趋势,平均鱼类密度从2005年的3.10尾/m2,下降到2013年1.23尾/m2,个体较小、游泳能力较强的礁栖鱼类更适合礁区生存,平均体长在6.00~10.00 cm。     

德国海洋生态环境监测现状及对我国的启示

海洋环境监测是海洋资源开发与利用的必要基础,也是海洋环境保护工作的重要依据。德国海洋环境保护技术与科学研究一直走在世界前列,同时也是海洋环境保护区域合作的良好典范。本文阐述了德国的海洋环境管理部门与海洋环境保护的法律框架,就海洋生态环境监测的监测体系、监测机构、监测内容和监测特点予以分析,并对我国海洋环境监测工作提出针对性建议。