城郊关键带土壤中溶解性有机质的光谱特性及其时空变异

溶解性有机质(DOM)作为地球关键带中物质与能量循环的重要活性组分,其与关键带中诸多重要环境过程有着密切关系.本研究以宁波樟溪流域作为城郊关键带的典型代表区域,采集土壤样品,结合紫外可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(3D-EEM)进行特征表征,分析不同类型土壤中DOM的分布特征、影响因素和季节性变化规律.主要结果如下:林地DOC平均含量均大于耕地,其中林地秋季(15.4 mg·L~(-1))林地春季(12.5 mg·L~(-1));耕地秋季(11.9 mg·L~(-1))耕地春季(11.4 mg·L~(-1));DOM结构在紫外可见光谱下表现为耕地DOM芳香化程度(SUVA_(254))、疏水性组分(SUVA_(260))和分子量(S_R)较林地大,其中耕地秋季最为突出;三维荧光光谱结合平行因子分析(PARAFAC)把土壤DOM分为5种组分,主要以富里酸类物质为主(C_1、C_3、C_5),也含有色氨酸、酪氨酸类蛋白质(C_4)和腐殖酸(C_2)等物质,其中耕地春季的腐殖化程度最大,耕地秋季比春季含有较多类蛋白质,林地较耕地含有更多的类蛋白质,林地春秋两季中DOM结构变化不大.     

A fractal derivative model to quantify bed-load transport along a heterogeneous sand bed

Environmental Fluid Mechanics - Bed-load transport is a complex process exhibiting anomalous dynamics, which cannot be efficiently described using the traditional advection–diffusion...     

Biological conversion pathways of sulfate reduction ammonium oxidation in anammox consortia

• The SRAO phenomena tended to occur only under certain conditions. • High amount of biomass and non-anaerobic condition is requirement for SRAO. • Anammox bacteria cannot oxidize ammonium with sulfate as electron acceptor. • AOB and AnAOB are mainly responsible for ammonium conversion. • Heterotrophic sulfate reduction mainly contributed to sulfate conversion. For over two decades, sulfate reduction with ammonium oxidation (SRAO) had been reported from laboratory experiments. SRAO was considered an autotrophic process mediated by anammox bacteria, in which ammonium as electron donor was oxidized by the electron acceptor sulfate. This process had been attributed to observed transformations of nitrogenous and sulfurous compounds in natural environments. Results obtained differed largely for the conversion mole ratios (ammonium/sulfate), and even the intermediate and final products of sulfate reduction. Thus, the hypothesis of biological conversion pathways of ammonium and sulfate in anammox consortia is implausible. In this study, continuous reactor experiments (with working volume of 3.8L) and batch tests were conducted under normal anaerobic (0.2≤DO<0.5 mg/L) / strict anaerobic (DO<0.2 mg/L) conditions with different biomass proportions to verify the SRAO phenomena and identify possible pathways behind substrate conversion. Key findings were that SRAO occurred only in cases of high amounts of inoculant biomass under normal anaerobic condition, while absent under strict anaerobic conditions for same anammox consortia. Mass balance and stoichiometry were checked based on experimental results and the thermodynamics proposed by previous studies were critically discussed. Thus anammox bacteria do not possess the ability to oxidize ammonium with sulfate as electron acceptor and the assumed SRAO could, in fact, be a combination of aerobic ammonium oxidation, anammox and heterotrophic sulfate reduction processes.     

武汉市生态系统服务功能对城市用地扩张的响应机理

针对当前生态系统服务功能对城市用地扩张过程响应机理研究的不足,以武汉市为例,定量计算区域重要生态系统服务功能价值,探究城市用地扩张过程对生态系统服务的影响机理。结果表明:(1)1990～2015年,除水文调节的价值在2000～2005年略有增长,其余生态系统服务功能价值均呈负增长,降幅最大的是食物供给;(2)人口增长带来的生态系统服务功能的需求压力远远大于城市用地扩张对生态系统服务的直接破坏;(3)城市用地扩张对食物供给的破坏程度最大,对水文调节能力的破坏程度次之,对生物多样性和土壤保持的破坏程度相对较低。武汉市在未来的城市用地扩张中,应禁止侵占水域和森林的面积,调整农田的侵占结构,提高建设用地集约利用水平。     

颗粒流冲击力研究现状及讨论∗

颗粒流包括滑坡、泥石流、碎屑流、雪崩等,通常对桥梁、公路、居民区具有较大危害。分析了颗粒流的运动过程及其侵蚀、堆积和爬高等特性;此外,对颗粒流冲击力计算模型及其野外观测结果进行阐述。结果表明:现有冲击力计算模型认为冲击力在结构全断面呈均匀分布,忽略了颗粒流的运动特性对冲击力的影响;大块石冲击力计算忽略了颗粒破碎和浆体垫层效应对冲击力的影响,造成巨大的计算误差;由于传统传感器的缺陷,现有野外观测结果也存在较大误差。对此本文提出野外观测需要通过引入或开发新式压力传感器以得到更准确的颗粒流冲击力大小及其分布形式,从而更精确的修正理论模型;理论计算模型研究工作需要考虑颗粒流浆体的垫层效应、流体与基底的相互作用及块石冲击破碎等对流体冲击力的影响,从而推导出更准确的冲击力计算模型,指导工程实际。     

改性La2O3/聚丙烯纤维对饮用水中磷的吸附及控菌效果

为了研究吸附剂在饮用水中除磷控菌效果,在聚丙烯(PP)纤维上负载氧化镧(La_2O_3)纳米颗粒,并用聚乙烯亚胺(PEI)对吸附剂表面进行亲水改性,制备出PEI/La_2O_3/PP纤维吸附材料,使用X射线衍射分析(XRD)对其进行了表征。实验结果表明:偏酸性条件有利于磷的吸附,溶液中共存离子对吸附效果的影响不大;当温度为45℃时,PEI/La_2O_3/PP对磷的饱和吸附容量达到76.67 mg·g-1,吸附过程能够较好地拟合Langmuir模型;吸附动力学过程能够较好地拟合准二级反应动力学方程。该吸附材料对饮用水中的微量磷具有良好的吸附去除效果,磷深度去除后能达到明显的抑菌效果。     

生物膜法污水处理用新型纤维素载体的制备与性能

以麦草浆粕为原料,研究开发出了一种适用于生物膜法污水处理的多孔生物膜载体.实验通过对麦草浆粕碱化、黄化制备出酯化均匀的纤维素粘胶,并在此基础上选取合适的发泡成孔技术和纤维素再生工艺得到多孔纤维素载体成品.实验考察了各制备条件对载体性能的影响,总结出了该工艺下性能最优的载体的制备条件.研究结果表明,制得载体的孔隙率可达85%,比表面积在11m2·g-1以上,孔径从100μm～800μm均可人为控制.制得的多孔纤维素载体成本低廉,用于污水处理效果十分良好.     

经济与环境协调发展综合指标与实证分析

贯彻落实科学发展观,其重要内容之一就是要实现经济与环境的协调发展.建立了体现经济与环境协调关系的5个单项指标,即能耗强度、水耗强度、污染物(SO2和COD)排放强度、运输强度、环保投入强度,以及1个综合性指标--经济与环境协调度.以上述指标为基础,比较分析了代表我国东部及中、西部地区经济发展水平的广东省、湖北省和陕西省1999-2003年经济与环境关系现状.结果表明:东部发达地区经济与环境日趋协调,而中、西部地区经济与环境关系协调度较差,尤其是西部地区表现尤为明显.      

污泥生物处理的研究与应用

污泥生物处理技术包括污泥前置及后置的处理。污泥前置处理可以通过微生物自身的新陈代谢和微生物种群之间捕食作用,以及对工艺和反应器的改良来实现污泥减量。污泥后置生物处理是指污泥消化,可以使用高温-中温共相厌氧消化和蛋形污泥消化器对污泥进行减量;这些方法从不同侧面反应了目前污泥生物处理研究现状以及最新进展。     

重金属离子存在下腐植酸和芘之间的相互作用

建立并验证了腐植酸(HA)和芘结合常数(Koc)测定的荧光猝灭法,进而研究了重金属离子对HA和芘相互作用的影响,测定了重金属离子存在下HA和芘之间的Koc.结果表明:纯化后的HA是分子质量较小的部分,水溶性较高,具有羟基、羧基和碳氧键等极性基团;HA利用其分子中的羟基、羧基、碳氧键等基团和重金属离子产生络合作用,这种络合作用影响了HA的结构;随着重金属离子浓度的增大,Koc遵循先增大,再减小,最后趋于不变的趋势.