兰-白城市群主要大气污染物网格化排放清单及来源贡献

甘肃兰-白城市群为我国西北地区重要的重工业基地,大气污染物排放总量较大.研究高空间分辨率的污染物排放清单对于区域空气质量预报预警、减排方案模拟研究及大气污染防治等具有重要的科学意义.本文以兰州和白银为主要研究区域,基于研究区域污染源排放及统计年鉴等数据资料,建立了兰（2015年）-白（2016年）城市群7种（类）主要大气污染物网格化排放清单,并对其空间排放特征以及排放源贡献进行了详尽地讨论分析.结果表明,兰-白城市群7种主要污染物年排放量分别为：NO_x 2.22×10⁵ t、NH₃ 4.53×10⁴ t、VOCs 7.74×10⁴ t、CO 5.62×10⁵ t、PM₁₀ 4.95×10⁵ t、PM_2.5 1.91×10⁵ t和SO₂ 1.37×10⁵ t.其中CO的排放量最大,NH₃的排放量最小.本清单与北大和清华MEIC清单对比结果表明,交通源排放3个清单一致性较高,CO排放总量和其工业源排放与北大和清华MEIC清单排放源相差30%~40%,推测原因主要为清单计算过程中排放因子、分辨率和数据年份的差异.本清单网格化空间分布显示除NH₃外的其他6种（类）污染物,排放主要集中在市区,排放源中工业非燃烧过程源均为最大贡献占比,NH₃的主要贡献源是氮肥的施用及禽畜排放,其污染分布受耕地分布等因素影响较大.因此,减少工业非燃烧过程源、整合优质高效电力供应、使用清洁能源、严格控制工地扬尘、工业粉尘和做好城区绿化等,能有效地降低兰-白城市群NO_x、VOCs、CO、PM₁₀、PM_2.5和SO₂这6种（类）主要污染物的排放.NH₃的减排则主要可从控制氮肥的使用及减少禽畜排放两方面考虑.本研究还利用蒙特卡洛法分析了排放清单的不确定性,NH₃的不确定性最大为-31%~30%,CO的不确定性最小为-18%~16%,清单整体可信度较高.     

广西典型岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集影响因素

为揭示岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集主要影响因素,选择广西典型岩溶区根系土-水稻籽实Cd含量及土壤pH值、有机质（OM）、氧化物含量和质地数据,通过Spearman相关性分析和主成分分析（PCA）,开展了土壤理化性质对土壤和水稻籽实Cd含量的影响研究.结果表明,相比于全国土壤背景基准值,研究区土壤中总氧化铁（TFe₂O₃）、三氧化二铝（Al₂O₃）和氧化锰（MnO）相对富集,平均含量分别为20.2%、19.0%和0.2%,且区内广泛发育Fe-Mn结核;而二氧化硅（SiO₂）相对亏损,平均含量为41.0%,呈现出典型的"脱硅富铝铁"特征,表明研究区土壤经历了较强烈的风化淋溶作用.相关性分析结果显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量分别与土壤总Cd含量和残渣态Cd百分比呈显著的正相关性,与有效态Cd含量、水稻籽实Cd含量和Cd的生物富集系数（BCF）呈显著的负相关性.PCA分析结果也显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量是影响土壤-作物系统Cd迁移富集的主要因素,而土壤pH值、OM和Al₂O₃含量等影响程度较小,SiO₂含量和土壤质地间接地影响土壤-作物系统Cd的迁移富集.综合研究认为,土壤在交替氧化和还原条件下所形成的新生体Fe-Mn结核对Cd具有较强的吸附和固定作用,导致Cd在残渣态中相对富集,降低了土壤Cd的活动性,因此Fe-Mn结核是研究区土壤Cd生物有效性的主要影响因素.     

磁性铁基改性生物炭去除水中氨氮

氨氮的过度排放是水体富营养化的一个重要原因.然而,随着环境法规的日益严格,传统方法处理效果难以达到要求.吸附法因高效、安全等优点近年来开始应用于去除水中的氨氮.本研究中以共沉淀法将磁性铁基材料负载到市政污泥生物炭上,结果表明其对水中氨氮有良好的去除效果.80℃下合成的材料（MB₈₀）在293 K下对氨氮的饱和吸附量可达17.52 mg·g^-1.动力学与热力学结果表明,MB₈₀吸附氨氮的过程更符合伪二级动力学和Langmuir等温线.MB₈₀对氨氮的吸附机制可归纳为静电吸引、孔隙填充、离子交换和氢键结合.且5次循环后对氨氮的吸附量仍十分理想,可达3.18 mg·g^-1.本研究的结果可以为高效去除水中氨氮提供一种行之有效的方法,并为市政污泥的处理提供新的出路.     

诱导式防冲支护装置的屈曲吸能特性研究

基于薄壁管件屈曲吸能原理,设计了具有特殊形状的诱导式防冲支护装置,应用于一种新式巷道吸能防冲液压支架中,旨在当突发围岩冲击时,通过装置自身及时的变形让位过程,应对支架遭受的冲击破坏作用并快速吸收其携带的冲击能,从而支架结构受到保护,围岩稳定性与巷道的整体性得到保障。防冲支护装置的承载力与吸能量通过吸能理论分析与计算获得;利用ABAQUS大型分析软件模拟两种防冲支护装置结构形式的变形吸能过程,在轴向加载的条件下进行单节支护装置准静态压缩试验。结果表明:单节防冲支护装置支护力大,比吸能高,吸能量大,总体吸能效果好。防冲支护装置吸能特性研究,为解决当下冲击地压发生时巷道支护安全问题提供了新方法。     

基于模糊Bow-tie模型的油轮靠港装卸作业溢油风险分析

为了全面分析油轮靠港装卸作业溢油事故风险,在风险定量分析中引入了模糊Bow-tie模型,基于事故树方法分析油轮靠港装卸作业发生溢油事故的原因,采用事件树方法分析溢油事故可能导致的后果,利用模糊集理论与专家评价相结合的方法分析油轮靠港装卸作业溢油的模糊可能值,采用层次分析法确定作业溢油后果因素的权重值,采用矩阵乘法计算溢油后果风险值。分析结果表明:油轮靠港装卸作业过程中一旦发生溢油,发生火灾+污染、爆炸+污染的概率较高。基于以上风险分析提出了油轮靠港装卸作业风险的防控措施,可为油轮靠港装卸作业安全风险管理提供参考。     

含缺陷连续管冲蚀规律研究

针对内壁含缺陷的连续管冲蚀磨损严重、易失效的问题,基于冲蚀理论和液-固两相流,建立了含缺陷连续管内 壁冲蚀模型。利用Grant和Tabakoff模型求解砂砾冲蚀速率,借助实验数据验证了CFD数值模型。利用该模型研究了连续 管内壁周向均布缺陷数量及缺陷形状参数（深度、长度和宽度）对连续管内壁含缺陷时的冲蚀影响。研究表明:完整连 续管与含1个缺陷时对比,最大冲蚀率增加了4.5倍。对于深度或宽度较小的缺陷,冲蚀更为严重,缺陷会在冲蚀作用下 迅速加深或变宽,增速下降较快。含大长度缺陷连续管在压裂中会被加速损坏。     

秦岭山地丹江流域土地利用变化的土壤侵蚀效应评价

论文采用ArcGIS 10.0及InVEST土壤保持模型,分析2000—2010年秦岭山地丹江流域土地利用类型变化特征,模拟流域不同时期不同土地利用类型土壤侵蚀及土壤保持量的变化规律,并着重探讨土地利用类型方式转变对流域土壤侵蚀的影响。结果表明：1）2000—2010年间,流域裸地大比例减少90.18%（831.06 hm²）,主要转移至水域,耕地大面积减少5 197.24 hm²（4.11%）,主要流向灌丛和城镇;坡耕地还林还草初见成效,湿地的保护与恢复成效显著。2）2000—2010年间,流域土壤侵蚀状况较为严重,整体处于中度侵蚀至强度侵蚀级别,但10 a间侵蚀状况有减缓趋势;在该研究时段内,耕地大面积转为灌丛是该流域由土地利用类型变化引起的土壤侵蚀减缓的主要原因;另外,耕地转为林地以及裸地面积的减少也起到了减轻土壤侵蚀的作用;以自然生态系统为主的林地、灌丛及草地转为耕地时,土壤侵蚀强度则会明显增加。3）生态系统土壤保持功能受多方因素共同影响;2000、2010年研究区实际土壤保持量分别为5.35×10⁸、5.47×10⁸ t;占全区面积一半以上的林地和灌丛单位面积土壤保持量较为稳定,全区土壤保持功能有所提高。保证一定面积的林地、在人工干预下合理安排坡耕地还林还草区域的空间分布是秦岭山地丹江流域减少土壤侵蚀的必要措施,同时应注重对可利用耕地的保护。     

南海北部海岛周边海域生态环境质量综合评价

基于国内外海洋生态环境质量综合评价方法,结合我国海洋生态环境调查数据,从环境和生物学要素中选取12个指标建立评价指标体系,确定5个评价等级及标准,采用层次分析法确定指标权重,构建我国海岛周边海域生态环境质量综合评价方法.选取南海北部10个代表性海岛,对其周边海域生态环境质量进行综合评价,结果表明：研究海岛中特呈岛和内伶仃岛评价等级为中,其余8个海岛均为良;离岸距离、陆源污染物排放量和海水交换能力直接影响评价结果.该方法能较好地反映海岛周边海域生态环境状况,可操作性强,可作为今后我国海岛周边海域生态环境质量评价的参考.     

泄漏孔形状对液化石油气泄漏扩散的影响

基于液化石油气的特点,建立了有限空间内部发生泄漏扩散的物理模型,模拟了液化石油气泄漏扩散的过程,通过模拟结果分析其扩散规律,并对比当泄漏孔形状分别为正方形、圆形、三角形时液化石油气扩散过程的变化以及对所形成的的爆炸危险区域的影响。监测点1（0.8,0.3,0）,点2（2.4,0.3,2.5）,点3（0,0.3,1.5）,点4（2,0.3,3）的浓度变化,找出报警器的最佳安放位置。结果表明:泄漏时间相同,丙烷的扩散范围从大到小依次为三角形孔口、圆形孔口、正方形孔口,爆炸危险区域也与泄漏孔形状有关,三角形孔口的危险区域范围最广,其次是圆形泄漏孔,正方形泄漏孔的范围最小,点1处的丙烷浓度增长幅度较大,浓度较高,可以更早达到报警浓度。     

结合遥感影像的矿山开采沉陷专题信息三维表达

煤矿井下开采引发地表沉陷是一种严重影响生命财产和生产安全的工程形变灾害 ,其形变信息有效表达和精准制图可大大减少矿区变形控制的成本,为矿山安全生产、 保护煤柱留设、塌陷地治理、压煤村庄搬迁、破坏等级判定与损害补偿评估等方面提供 更可靠的技术保障。基于矿山地图、实时卫星遥感影像与开采沉陷变形预计结果等数据 ,采用GIS空间分析和三维可视化技术,对淮北朔里矿区地表移动与变形的下沉（W）、 水平移动（U）、水平变形（ε）、倾斜（i）和曲率（K）等形变类型进行了三维的专 题信息与应用表达,其专题信息能更加直观有效地表达与准确清晰描述开采沉陷的地理 位置、影响范围、受损害地物类型、形变方向与变形量大小等。