现代能源生态系统建设:一种理论探讨

在现代社会发展中,能源资源开发和利用所产生的巨大极化效应使整个人类可持续发展面临越来越严重的挑战。论文应用工业生态学的观点对能源系统的建设进行重新认识,提出了“能源生态系统”的概念;阐述了能源生态系统的3个组成部分:内生系统,外生系统,共生系统;并探讨了其空间结构的类型划分和基本形态。论文建立的现代能源生态建设基本框架,为进一步开展此方面的理论探讨提供有益借鉴。     

应用O/E模型评价淮河流域典型水体底栖动物完整性健康的研究

本研究尝试采用我国已有的季风气候区底栖动物观测值(O)/期望值(E)比值模型,在无足够数量参照样点的情况下,建立淮河流域O/E指数健康评价指标体系,评价淮河流域典型水体底栖动物物种组成完整性现状.于2014年夏季(8月)和秋季(11月)分别调查了淮河流域20和25个典型水体的底栖动物和水质指标.O/E模型评价结果表明,监测点位在PC(Probabilities of Capture)0和PC≥0.5条件下,夏季和秋季的物种期望丰富度分别约为25和9.所有25个点位中,仅1个点位为健康,其余为一般或较差;模型控制自然梯度后O/E0和O/E50值均没有显著的季节性差异(p=0.565和0.229).环境胁迫因子(TN、EC、CODCr和p H)和土地覆盖数据(水体比例、湿地比例、裸地比例、森林比例和草地比例)对秋季O/E50和O/E50-null的解释量高于夏季,TN是能够解释淮河流域典型水体夏季O/E指数变异最多的环境因子,p H和CODCr是能够解释秋季O/E指数变异最多的环境因子.研究表明,在缺少有效参照点位构建评价指标体系的情况下,在淮河流域应用已经构建的季风气候区底栖动物O/E指数模型进行健康评价是比较可靠的方法.     

基于数字图像相关方法的石墨高温杨氏模量测试

目的为了得到石墨在高温环境下的杨氏模量,为飞行器热防护系统和高温热结构的设计提供可靠的技术保障。方法基于数字图像相关(DIC)方法和通电电阻加热技术,建立一套测量材料在高温环境下力学性能的测试系统。利用该系统,测量高温下石墨试样的表面应变场和应力-应变曲线,计算相应温度下的杨氏模量。在1400℃实验环境下,采用基于DIC与高温引伸计的方法同时测量超高温陶瓷试件的拉伸应变数据,并进行比较验证。结果在1400℃实验环境下,采用基于DIC与高温引伸计方法测得超高温陶瓷的应变-时间曲线吻合良好,方差为1.3×10-7。1200~1900℃高温环境下,石墨的杨氏模量随温度的升高呈线性增长趋势。结论采用基于DIC方法准确有效,该方法可方便快速地实现对石墨材料在高温环境下杨氏模量的测量。另外,该方法也可应用于其他导电材料杨氏模量的测试。     

岩溶地下河系统中有机氯的分布特征与来源分析

选取重庆老龙洞、青木关岩溶地下河为研究对象,采用气相色谱仪-微池电子捕获检测器(GC-μECD)分析两条地下河水体中21种有机氯农药(OCPs)的浓度.结果表明,南山地下河中六六六(HCHs)和艾氏剂类化合物(ALDs)是主要检出物,青木关地下河中HCHs和甲氧滴滴涕是主要检出物.南山、青木关地下河中均未检出o,p'-DDE、p,p'-DDE、o,p'-DDD,同时,青木关地下河还未检出o,p'-DDT、狄氏剂,其余OCPs在两条地下河中检出率高达100%.青木关地下河中OCPs浓度范围为145~278 ng·L-1之间,平均值为213 ng·L-1;南山老龙洞地下河中OCPs浓度介于17.7~40.8 ng·L-1之间,平均值为32.7ng·L-1.两条地下河中各OCPs组分表现为地下河出口大于入口.通过对OCPs污染来源分析,发现两地下河流域滴滴涕(DDTs)主要来自于历史上工业DDTs输入,氯丹主要来自于大气沉降.六六六(HCHs)主要来源是林丹的输入,南山地下河属于历史污染,青木关地下河上游的甘家槽有新的HCHs输入.与国内外其他各水体相比,南山地下河水体中HCHs、DDTs浓度处于低水平;青木关下河处于中等偏高水平.结合中外用水卫生标准,发现南山地下河和青木关地下河未超过饮水安全标准.青木关应禁止农田施用有机氯农药,保护地下河生态环境.     

粤桂水源地有机氯农药的污染特征及生态风险

利用固相萃取-气相色谱-质谱联用技术(SPE-GC-MS)检测了粤桂水源地7个采样点水样中16种有机氯农药(OCPs)的浓度,分析了研究区OCPs的污染特征;利用BurrⅢ型分布构建了8种OCPs的物种敏感度分布曲线,并计算出不同OCPs对淡水水生生物的HC5(hazardous concentration for 5%species)值,最后应用安全阈值法评价了OCPs对水生生物的生态风险.结果表明,OCPs的浓度在6.64~34.19 ng·L~(-1)之间,平均值为16.76 ng·L~(-1),HCHs和DDTs及其降解产物在污染物中的贡献比例较大.HCHs主要来自家庭杀虫剂中的林丹,DDTs主要来自三氯杀螨醇的污染或历史残留.脊椎动物对OCPs的耐受性高于无脊椎动物,α-硫丹对水生植物和微生物的影响较大,p,p'-DDT对脊椎动物和无脊椎动物的影响较大.粤桂水源地OCPs对水生生物没有显著的生态风险,但DDTs和α-硫丹对水生生物存在较高的潜在风险,应加以重视.     

水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳矿化的影响

通过野外采样和室内模拟培养试验,研究水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳(SOC)矿化的影响.试验共设3个培养温度(10、20和30℃)和4个水分梯度[40%田间持水量(WHC)、70%WHC、100%WHC和淹水].在66 d培养期内,SOC累积矿化量表现为100%WHC处理下的最大,但与淹水之间差异不显著(P0.05).10℃和20℃时,100%WHC和淹水下的SOC累积矿化量与70%WHC无明显差异,但要显著高于40%WHC,而30℃时100%WHC和淹水下的累积矿化量则要显著高于70%WHC和40%WHC(P0.05),这表明相较于70%WHC的水分处理,高水分(100%WHC和淹水)对SOC矿化无抑制效应甚至在高温(30℃)下有促进作用.在相同水分条件下,消落带紫色土SOC累积矿化量均随培养温度升高而增加.另外,方差分析可知,温度和水分均能显著影响消落带紫色土SOC的累积矿化量,且二者有明显交互效应(P0.05).双库一级矿化动力学模型拟合结果表明,水分和温度通过影响消落带紫色土易分解有机碳含量和难分解有机碳的矿化速率,致使各处理之间SOC累积矿化量存在差异,其中高温条件下水分影响最为突出.随着温度的升高,低水分(40%WHC)下消落带紫色土SOC矿化的温度敏感性显著下降,而在土壤含水量≥70%WHC下则无明显变化.     

安溪铁观音茶园土壤重金属赋存形态及生态风险评价

用改进的BCR连续提取法提取安溪铁观音茶园土壤中重金属元素(Li、Fe、Zn、Ba、Sr、Ti、Co、Cr、Cd、Mn、Ni、Pb、V、Mg、Cu)的赋存形态,分析其生物有效性并作出生态风险评价。重金属赋存形态研究结果表明,Cd的形态总体分布为弱酸溶态残渣态可还原态可氧化态,Pb的形态总体分布为可还原态可氧化态弱酸溶态残渣态,Cu的形态总体分布为可还原态可氧化态残渣态弱酸溶态,其余重金属皆以残渣态为主。生物有效性分析结果表明,Pb、Cd、Cu、Mn、Ni、Sr等重金属的潜在生物可利用性较高,其所占百分比分别为90.4%、73.0%、36.6%、32.8%、23.8%、22.9%。对茶园土壤中的重金属作生态风险评价,地累积指数法和潜在生态危害指数法结果均表明,大部分土壤样品是清洁安全的,部分土壤受到Cd元素污染,污染程度达到中度污染级别。     

上海典型持续性PM2.5重度污染的数值模拟

本研究针对2013年1月23~24日的上海PM_(2.5)持续重污染过程,采用WRF-Chem大气化学模式以及PM_(2.5)质量浓度、能见度、气象要素等地面实测资料相结合的方式,揭示了造成上海冬季PM_(2.5)持续性重污染的一类"天气学必要成因",即一次弱冷空气活动过程导致了两种不利污染天气条件——"弱气压场(静稳形势)"和"弱冷空气扩散(输送形势)",两者先后影响上海造成PM_(2.5)浓度持续上升.主要过程如下:首先弱冷空气影响之前,上海处在不利的局地气象扩散条件下,受弱气压场控制10 h后本地PM_(2.5)质量浓度达到重度污染水平,之后夜间稳定边界层(地面静风和低层逆温)使得PM_(2.5)重度污染维持了7h,期间PM_(2.5)平均质量浓度为172.4μg·m~(-3).后期弱冷空气影响上海,虽然改善了局地扩散条件但是同时产生了明显的周边污染物输送,使得本地PM_(2.5)质量浓度升高并达到峰值(280μg·m~(-3)),继续加重污染水平,期间PM_(2.5)平均质量浓度为213.6μg·m~(-3).WRF-Chem模拟结果进一步表明,整个污染过程周边区域输送对上海PM_(2.5)平均贡献率为23%,其中两个阶段周边区域输送的平均贡献率分别为17.2%和32.2%,可见在不同的污染天气条件下周边污染源的贡献存在显著差异,因此可以根据对污染天气类型的预判制定应急减排方案.     

Regeneration of commercial selective catalyst reduction catalysts deactivated by Pb and other inorganic elements

The regeneration of commercial SCR(Selective Catalyst Reduction) catalysts deactivated by Pb and other elements was studied.The deactivated catalyst samples were prepared by chemical impregnation with mixed solution containing K_2SO_4,Na_2SO_4,CaSO_4,Pb(NO_3)_2and NH_4H_2PO_4.A novel method combining Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt(EDTA-2Na) and H_2SO_4solution(viz.catalysts treated by dilute EDTA-2Na and H_2SO_4 solution in sequence) was used to recover the activity of deactivated samples,and the effect was compared with single H_2SO_4,oxalic acid,acetic acid,EDTA or HNO_3 solutions.The surface structure,acidity and reducibility of samples were characterized by N_2adsorption–desorption,inductively coupled plasma optical emission spectrometer(ICP-OES),scanning electron microscopy(SEM),X-ray diffraction(XRD),X-ray fluorescence(XRF),H-2-temperature programmed section(H_2-TPR),NH3-temperature programmed desorption(NH3-TPD) and in situ DRIFTS.Impurities caused a decrease of specific surface area and surface reducibility,as well as Br?nsted acid sites,and therefore led to severe deactivation of the SCR catalyst.The use of an acid solution alone possibly eliminated the impurities on the deactivated catalyst to some extent,and also increased the specific surface area and Br?nsted acid sites and promoted the surface reducibility,thus recovered the activity partially.The combination of EDTA-2Na and H_2SO_4 could remove most of the impurities and improve the activity significantly.The removal of Pb should be an important factor for regeneration.Due to a high removal rate for Pb and other impurities,the combination of EDTA-2Na and H_2SO_4 solutions provided the best efficiency.