Development of a model to simulate soil heavy metals lateral migration quantity based on SWAT in Huanjiang watershed, China

Lateral transportation of soil heavy metals in rainfall events could significantly increase the scope of pollution. Therefore, it is necessary to develop a model with high accuracy to simulate the migration quantity of heavy metals. A model for heavy metal migration simulation was developed based on the SWAT(Soil and Water Assessment Tool) model. This model took into consideration the influence of soil p H value, soil particle size, runoff volume, sediment amount,concentration of water-soluble heavy metals dissolved in runoff and insoluble absorbed to the soil particles. This model was reasonable in Huanjiang watershed, Guangxi Zhuang Autonomous Region, south China, covering an area of 273 km~2. The optimal drainage area threshold was determined by analyzing the effects of watershed subdivision on the simulation results to ensure the simulation accuracy. The main conclusions of this paper were:(1) watershed subdivision could affect simulation migration quantity of heavy metals;(2) the quantity of heavy metals transported by sediment accounted for 97%–99% of the total migration quantity in the study watershed. Therefore, sediment played the most important role in heavy metal migration;(3) the optimal drainage area threshold percentage to ensure high simulation accuracy was determined to be 2.01% of the total watershed;(4) with the optimal threshold percentage, this model could simulate the migration quantity of As, Pb and Cd accurately at the total watershed and subwatershed level. The results of this paper were useful for identifying the key regions with heavy metal migration.     

Contribution of the Kodama and 4S pathways to the dibenzothiophene biodegradation in different coastal wetlands under different C/N ratios

Dibenzothiophene (DBT) degradation mechanisms and the transformation of pathways during the incubation of three types of coastal sediments with C/N ratios ranging from 1 to 9 were investigated. The DBT degradation efficiencies were clearly improved with increasing C/N ratio in reed wetland sediments, tidal wetlands sediments and estuary wetland sediments. The quantitative response relationships between DBT degradation rates and related functional genes demonstrate that the Kodama pathway-related gene groups were dominant factors at low C/N ratios, while the 4S-related gene groups mainly determined the degradation rate when the C/N ratio was up to 5. Network analysis also shows that the pathway shifts from the Kodama pathway to the 4S pathway occurred through changes in the connections between functional genomes and rates. Furthermore, there were competition and collaboration between the Kodama and 4S pathways. The 4S pathway-related bacteria were more active in estuary wetland sediments compared with reed wetland sediments and tidal wetland sediments. The higher degradation efficiency in estuary wetland sediments may indicate the greater participation of the 4S pathway in the DBT biodegradation reaction. And the effects of ring cleavage of Kodama pathway caused more complete metabolizing of DBT.     

基于蒙特卡洛法的曲轴结构优化分析

目的:为减轻曲轴质量,对16缸V型柴油机的曲轴进行结构优化。方法:首先,按照柴油机真实的工作环境对曲轴单个曲柄的有限元模型进行边界条件和力的加载,求解获得最大应力及最大位移的数值及位置;然后,建立垂直曲柄中心截面的2D有限元模型,在等效加载的情况下应用ANSYS计算最大应力及位移,计算结果同三维模型进行比较,证明2D截面网格的计算合理性;最后,运用ANSYS PDS模块,基于蒙特卡洛抽样方法,对单位曲柄进行主要尺寸优化。结果:主轴颈直径150 mm、曲柄销直径125 mm、圆角半径4.5 mm时单曲柄质量降低3.37 kg,整个曲轴质量降低26.99 kg,到达优化的目的。结论:证明了二维模型替代三维模型的合理性以及运用蒙特卡洛法进行结构优化的可行性,为今后的曲轴优化提供了参考。     

废弃硅钼棒循环再利用制备MoSi2 基抗氧化涂层

目的在实现钼资源循环再利用的同时,提高钼合金高温抗氧化性能。方法将废弃硅钼棒破碎、球磨制成粉末,并结合玻璃粉和硅粉作为原料,采用浆料法在钼基体上制备MoSi_2基抗氧化涂层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射和1400℃静态等温氧化实验等分析涂层的微观组织、结构及抗氧化性能。结果制备的MoSi_2基抗氧化涂层厚度约500μm,涂层整体上呈现出相对致密的结构。在1400℃氧化20h后,涂层质量增量为5.88 mg/cm2,呈现出较好的防氧化效果。结论利用浆料法,以废弃硅钼棒为原料,在实现钼资源回收再利用的同时,为钼合金表面制备具有较好抗氧化性能的MoSi_2基抗氧化涂层。氧化过程中,涂层在表面形成了一层致密的SiO2玻璃,具有较强的阻氧能力,减少氧气向基体的渗入,可以在高温氧化环境有效提升钼基体的抗氧化能力。     

SRIS对垃圾渗滤液中氨氮去除效能及微生态分析

针对垃圾渗滤液中ρ（NH₃-N）较高、可生化性较差、处理困难的问题,以老龄垃圾渗滤液为研究对象,探讨了改良SRIS（土地快速渗滤系统）对NH₃-N的处理效果与最高处理负荷量,同时分析了系统不同深度的ρ（NH₃-N）的变化,并利用高通量测序技术分析了进水前、后系统中的微生物群落演替情况.结果表明:①在进水ρ（NH₃-N）为125 mg/L左右、水力负荷为0.11 m3/（m2·d）、进水频率为1次/d下,垃圾渗滤液经改良SRIS的一级、二级渗滤柱处理后出水ρ（NH₃-N）平均值为3 mg/L,NH₃-N去除率在97.5%以上;提高水力负荷为0.22 m3/（m2·d）后,NH₃-N去除率为87.27%;进水频率改为2次/d,NH₃-N去除率达到96.17%.②改良SRIS的一级、二级渗滤柱所能处理的最高NH₃-N去除量分别为200和110 mg/L,并且主要在下层和底层部分发生去除.③改良SRIS中下层微生物群落多样性最为丰富,微生物群落以变形菌门（Proteobacteria）为主,在属水平下微小杆菌属（Exiguobacterium）相对丰度最高,同时还存在多种有利于NH₃-N去除的硝化、反硝化细菌以及浮霉菌,为NH₃-N的去除提供了保障.研究显示,改良SRIS对垃圾渗滤液中NH₃-N具有良好的去除效果,可为老龄垃圾渗滤液的有效处理提供借鉴.      

典型近岸工程海域重金属Pb多相介质富集特性研究

以曹妃甸近岸工程海域的悬浮物及重金属污染物Pb为主要研究对象,采用趋势分析和多元统计相关分析方法,研究分析了6 a间悬浮物（水体中的悬浮物含量）、水相中的Pb含量和沉积相中的Pb含量的变化趋势及其相关关系,揭示重金属Pb在人为扰动因素影响下的演变规律与富集特性。趋势分析结果表明:随着悬浮物的增加与减少,研究区域水相中的Pb含量呈现出基本相同的增减规律,而沉积相中的Pb含量则呈现出相反的趋势。简单相关分析结果表明:悬浮物与水相之间呈较弱的正相关,悬浮物和沉积相之间呈较强的负相关,水相和沉积相之间呈较弱的负相关。偏相关与简单相关结果对比可知:水相和沉积相的变化最大,表明水相和沉积相受悬浮物影响较大;沉积相对悬浮物与水相之间的相关性影响弱之;悬浮物与沉积相之间的相关性变化不大,表明水相对于两者的影响较小。通过研究对于掌握工程海域重金属Pb的各相变化趋势与富集特性,具有重要的研究价值和实际意义,为近岸海域环境管理与工程建设提供指导。     

某型号伺服排油管动力学特性研究

目的 通过对某型号伺服排油管动力学特性研究,为管路设计方案的确定提供依据。方法 对三种设计方案的伺服排油管进行振动试验,测量其关键位置的应变响应,并结合有限元计算进行结果分析。结果 该伺服排油管的谐振频率在180 Hz附近,当振动环境在180 Hz附近有峰值时,会发生耦合共振,管路应变很大。结论 管路设计时谐振频率应避开环境的危险频率,无法避开时需要对管路进行加强。     

西南喀斯特流域枯季地下水电导率特征及水-岩作用分析

受特殊水文地质条件影响,西南喀斯特流域水动力过程与物质循环过程复杂,利用单一水文信息分析该地区水动力过程具有较大难度。地下水电导率受喀斯特水文地质条件影响显著,可以综合反映区域水动力条件与岩性特征。论文选取贵州普定县后寨河流域为研究区,通过野外调查及地下水电导率原位测定,结合流域地形、岩性及落水洞、岩溶泉等岩溶地貌空间分布规律,分析了喀斯特流域枯季地下水电导率空间分布及其受水-岩特征的影响。结果表明,山丘区地下水电导率较低,主要由于喀斯特山区是岩溶裂隙/管道网络发育的强径流区,水-岩接触时间较短。随高程降低,地下水电导率呈现增加趋势,表明地下水流速度减缓,水-岩接触时间变长。地下水电导率受岩性特征影响显著,石灰岩区水-岩作用强烈,易形成较高电导率地下水,平均电导率650 μS/cm,白云岩区水-岩作用减弱,地下水电导率降低,平均值523 μS/cm。     

典型酿造业厂界无组织排放VOCs污染特征与风险评价

为探明酿造企业厂界无组织排放VOCs的浓度特征、恶臭污染及健康风险,采用便携式气相色谱-质谱仪对典型酿造企业醋厂和酒厂厂界无组织排放VOCs进行监测,分析研究其VOCs的浓度水平和组成特征,采用阈稀释倍数和感官测定法对VOCs进行恶臭分析,并进行了健康风险评价.结果表明,醋厂和酒厂厂界无组织排放VOCs的总浓度分别为0.968 mg·m~(-3)和0.293 mg·m~(-3).醋厂排放的VOCs中乙酸乙酯和乙酸含量较高,分别占总VOCs的76.3%和13.5%.酒厂排放的VOCs中以乙醇和己酸乙酯为主,分别占总VOCs的56.3%和30.4%.含氧VOCs是酿造企业污染源排放的主要组分.两厂总恶臭指数均大于1,表明其无组织VOCs排放对大气环境存在恶臭污染,且其臭气浓度均超过恶臭污染物厂界标准限值.醋厂和酒厂VOCs致癌风险指数分别为2.45×10~(-6)和5.25×10~(-6),超过了EPA致癌风险值(1.0×10~(-6)),但未超过OSHA致癌风险值(1.0×10~(-3))_及ICRP最大可接受的风险值(5.0×10~(-5)).     

植物根系质外体溶液的提取方法研究:以多环芳烃为例

根系质外体溶液中多环芳烃(PAHs)的分析对于阐明植物根系PAHs吸收运移机制及阻控意义重大.然而,迄今鲜有便捷成熟的植物根系质外体溶液提取方法的报道.为此,本研究以小麦为材料,菲为PAHs的代表,探究了植物根系质外体溶液的真空渗透离心提取方法.结果表明,小麦根系质外体菲提取量随真空度、真空时间、离心速率、离心时间的增加而增大;小麦根系质外体六磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)活性随真空度、真空时间、离心速率、离心时间的增加而升高.依据质外体溶液受原生质污染程度小于1%且尽量提取完全的原则,真空渗透离心提取法的最佳真空度为70 k Pa,最佳真空时间为10 min,最佳离心速率为3 068 r·min-1,最佳离心时间为15 min.研究结果可为污染物的植物根系质外体运输研究提供有效、简便的方法支撑.