城市黑臭水体污染现状、治理技术与对策

水体污染严重制约着我国生态环境的可持续发展,水体黑臭是水体污染的典型表现之一。通过对国内当前城市黑臭水体现状进行调查、分析,概括总结了城市黑臭水体的主要污染成因及致黑致臭机理,在对当前常用的城市黑臭水体评价方法、治理技术调查分析的基础上,重点剖析了城市黑臭水体治理技术的原理、优缺点及其适用性,最终从整治模式、公众参与及长效管理等角度提出下一步的工作建议,为城市水环境的治理及水体生态维护提供决策依据。     

微生物燃料电池技术对土壤中铅(Pb2+)的去除研究

为探讨微生物燃料电池对土壤中重金属的去除效能,测定双室MFCs的产电性能。实验以盐桥作为质子通道,构建并利用双室微生物燃料电池（MFCs）对土壤中铅（Pb2+）进行去除,铅（Pb2+）的测定采用火焰原子吸收分光光度法;电极板上铅（Pb）的富集采用扫描电镜观察和能谱方法分析;阳极液中分离的细菌的系统分类学位置通过分离、纯化和16S rDNA测序以及创建系统树来解析。实验表明:MFCs运行10 d后,土壤中铅（Pb）的去除率高达64.40%,最大电压值为69.63 mV;从阳极液中分离出的细菌的系统分类学位置分析表明,2株细菌分别与Stenotrophomonas maltophilia strain LH15（KM893074）和Pseudomonas sp.putida strain（MF996382）同源性最高,且均为100%,两菌株分别为嗜麦芽窄食单胞菌和为恶臭假单胞菌,并分别命名为SKD-GYT-1（LC479453）和SKD-GYT-2（LC479454）,对其产电能力的分析仍有待探索。研究表明,土壤微生物燃料电池的产电能力较高,对于土壤中铅的去除效果明显。     

晋江河口湿地红树林恢复对表层土壤氮磷的影响

近年来,由于沿海地区人为活动加剧导致河口湿地退化严重,采用红树植物进行人工恢复被认为是一种有效的修复方式。而关于土壤氮、磷方面的研究主要集中于天然红树林湿地,人工恢复对其影响方面的研究较少。该文以福建晋江河口恢复红树林湿地为研究对象,采用野外采样与室内实验相结合的方法,分析湿地恢复过程中不同种植模式下土壤氮、磷含量的变化特征,探究湿地恢复对其影响。结果表明:恢复区土壤总氮和总磷含量均高于对照,且不同混交方式和种植密度间均存在显著差异性,表明红树林恢复促进了湿地土壤氮、磷的积累,不同恢复模式对其含量产生影响。此外,河口区复杂的水文环境也可能是一个重要的影响因素。     

北黄海北部表层沉积物中多环芳烃的分布特征及控制因素分析

为研究北黄海北部沉积物中多环芳烃（PAHs）的分布特征及控制因素,于2016年7月在北黄海北部采集31个表层沉积物,并对沉积物中16种PAHs、总有机碳（TOC）和粒度进行分析测定。研究结果表明:该海区沉积物中多环芳烃的总含量范围在3.54~93.07 ng/g之间,平均含量34.50 ng/g,在辽东半岛东岸多环芳烃的分布呈由近岸向外海逐渐递减的趋势,总体看该区域PAHs的污染处于较低水平。主成分分析表明该海区沉积物中多环芳烃的主要来源是化石燃料燃烧源和石油源。该区域有机碳的分布受鸭绿江物质输入的影响,自东向西含量逐渐递减。粒度则呈现长山列岛以东,颗粒较粗;长山列岛以西,颗粒较细,空间变化相对较小。进一步分析表明,PAHs的分布主要受鸭绿江、辽东沿岸中小河流以及黄河的物质来源的影响;此外,该区水动力条件也是影响多环芳烃分布的重要因素。     

Globally regional life cycle analysis of automotive lithium-ion nickel manganese cobalt batteries

Electric vehicles based on lithium-ion batteries (LIB) have seen rapid growth over the past decade as they are viewed as a cleaner alternative to conventional fossil-fuel burning vehicles, especially for local pollutant (nitrogen oxides [NO_x], sulfur oxides [SO_x], and particulate matter with diameters less than 2.5 and 10 μm [PM_2.5 and PM₁₀]) and CO₂ emissions. However, LIBs are known to have their own energy and environmental challenges. This study focuses on LIBs made of lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC), since they currently dominate the United States (US) and global automotive markets and will continue to do so into the foreseeable future. The effects of globalized production of NMC, especially LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂ (NMC111), are examined, considering the potential regional variability at several important stages of production. This study explores regional effects of alumina reduction and nickel refining, along with the production of NMC cathode, battery cells, and battery management systems. Of primary concern is how production of these battery materials and components in different parts of the world may impact the battery’s life cycle pollutant emissions and total energy and water consumption. Since energy sources for heat and electricity generation are subject to great regional variation, we anticipated significant variability in the energy and emissions associated with LIB production. We configured Argonne National Laboratory’s Greenhouse gases, Regulated Emissions, and Energy use in Transportation (GREET®) model as the basis for this study with key input data from several world regions. In particular, the study examined LIB production in the US, China, Japan, South Korea, and Europe, with details of supply chains and the electrical grid in these regions. Results indicate that 27-kWh automotive NMC111 LIBs produced via a European-dominant supply chain generate 65 kg CO₂e/kWh, while those produced via a Chinese-dominant supply chain generate 100 kg CO₂e/kWh. Further, there are significant regional differences for local pollutants associated with LIB, especially SO_x emissions related to nickel production. We find that no single regional supply chain outperforms all others in every evaluation metric, but the data indicate that supply chains powered by renewable electricity provide the greatest emission reduction potential.

     

飞机典型液压管路系统减振优化计算方法研究

目的研究管道走向和卡箍位置对管道应力的影响。方法以飞机典型液压管路系统为优化对象,对管路系统及支持结构进行动力学参数化建模,使用MATLAB和MSC.NASTRAN构筑基于遗传算法的自动减振优化计算平台,以管壁结构和飞机支持结构的动态应力响应最小为优化目标,对管路走向(包括拐折位置、曲率半径)、卡箍位置进行优化计算,从而建立一种飞机管路系统设计中的自动减振优化计算方法。结果使用建立的减振优化计算平台优化计算设计后,飞机典型液压管路系统最大动态应力值降低了50%。结论提供的优化方法能够有效地通过优化管道布置参数降低应力水平。     

微生物种间相互作用产生锰氧化的普适性及其潜在应用

锰氧化微生物的催化作用能将二价锰的氧化速率提高几个数量级,影响自然界锰元素的价态变化和归趋.以往研究大都关注锰氧化单一菌株,而笔者前期研究揭示了两株细菌(Sphingopyxis sp. QXT-31和Arthrobacter sp. QXT-31)的种间相互作用能够触发Arthrobacter sp. QXT-31产生锰氧化活性.为了进一步揭示其发生的普适性、机制及潜在工程应用,以另外3种Sphingopyxis菌株为研究对象,采用纯培养、比较基因组学和转录组分析等研究手段,发现其中1株菌也能触发Arthrobacter sp. QXT-31产生锰氧化活性,表明微生物种间相互作用触发锰氧化具有一定的广泛性.进一步筛选了可能参与菌株相互作用的基因,发现Sphingopyxis的抗生素合成基因转录水平普遍上升,表明其可能参与了触发Arthrobacter sp. QXT-31产生锰氧化活性.基于以上发现,最终在反应器中验证了利用微生物种间相互作用强化二价锰氧化去除的可行性.     

重构土壤垂直剖面重金属Cd赋存形态及影响因素

针对矿业废弃地高背景值-历史矿业源相叠加区下土壤重金属Cd污染问题,以西南地区某历史硫磺矿业废弃地重构土壤为研究对象,采集剖面土壤共30个样品,分析测试土壤样品中镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)、砷(As)和汞(Hg),利用电镜扫描-能谱分析(SEM-EDS)和重金属形态连续提取的BCR方法,分析不同土层厚度下Cd的赋存形式,运用风险评价编码法(RAC)和次生相与原生相分布比值法(RSP)对其进行有效性评价,以及对不同理化性质下Cd各形态的变化规律进行了初步探讨.结果表明,研究区5种重金属中Cd全量的富集系数最高,达4以上;通过形貌特征可以发现,样品中存在较多的次棱角状、棱角状颗粒,不同深度下的能谱特征显示结果相似,均含有Cd、Fe、S和As等元素,Cd元素是以类质同象形式存在;对Cd进行潜在风险评价,RAC结果显示为中等风险及以下,RSP结果主要为重度污染;重金属全量是影响Cd各形态含量分布的最主要因素,其次pH、有机质和CEC,对垂直深度的土壤Cd赋存形态也表现出不同程度的影响.该研究结果可为进一步了解Cd在剖面土壤的活性、迁移规律、生物毒性和赋存形式提供科学依据.     

智慧水务背景下的供水管网漏损控制研究进展

供水管网漏损是国内外供水行业面临的普遍难题,不仅造成大量的水资源浪费,而且带来管网水质二次污染风险.因此,管网漏损控制一直是供水行业的研究热点.尤其是近年来智慧水务的发展,使管网基础信息与运行监测数据不断完善,大大推动了管网漏损控制技术的发展.综述了管网破损预测、管网漏损识别定位、管网漏损控制方案优化、数据质量控制与漏损管理系统等方面的研究进展,并分析了当前研究的特点与不足,以期为管网漏损控制技术的发展提供借鉴.     

生物炭对褐土理化特性及真菌群落结构的影响

为了探讨生物炭施用对土壤理化及生物学特性的影响,在田间条件下研究了不同用量(0、10、20、40 t·hm~(-2))生物炭施用3a后植烟褐土真菌的群落结构特征,并分析了其与土壤环境因子的关系.结果表明,土壤添加生物炭3 a后显著提高了土壤pH、含水率、总有机碳(TOC)和总氮(TN)含量,而降低了土壤容重和溶解性有机碳(DOC)含量.Illumina Mi Seq测序结果表明,生物炭的添加对土壤真菌α多样性影响不大,但能显著改变真菌群落结构.物种注释结果表明,所有样本中真菌优势菌群均为子囊菌门(Ascomycota)、接合菌门(Zygomycota)和担子菌门(Basidiomycota),其相对丰度之和占所有可注释真菌丰度的90%以上.生物炭提高了子囊菌门和担子菌门的相对丰度,降低了接合菌门的相对丰度.在属水平上,生物炭增加了链格孢属(Alternaria)、锥盖伞属(Conocybe)和曲霉属(Aspergillus)真菌的相对丰度,降低了放射毛霉(Actinomucor)和赤霉菌(Gibberella)的相对丰度.冗余分析(RDA)及Mantel检验结果说明,土壤DOC、pH和含水率是影响褐土真菌群落结构的主要环境因子.综上,生物炭施用3 a后对土壤理化特性有显著的影响,这些环境因子的改变驱动了土壤真菌群落的生态演替.