梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究

为优化果蔬垃圾厌氧消化工艺,提高厌氧消化性能,本文通过逐级提高CSTR反应器进料负荷,研究不同负荷下的厌氧消化性能及相应的微生物群落结构变化规律.结果表明,随着进料负荷的增高,容积产气率、甲烷产气量、氨氮、碱度、TCOD、SCOD均逐渐增高,在最高负荷(负荷以VS计)2.50g·L-·1d-1时分别达到最大值:1.22L·L-1d-1,5.10L·d-1,1563.86mg·L-1,7572.23mg·L-1,13283.26mg·L-1,2075.03mg·L-1,甲烷含量及VFA分别稳定在52.46%～54.59%和(879.30±18.69)mg·L-1;同时利用PCR-DGGE技术系统分析了厌氧消化中细菌与古细菌的群落结构,测序结果表明,整个过程中拟杆菌(Bacteroidetes)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)及甲烷螺菌(Methanospirillum)为优势微生物,随着负荷的提高,甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)活性逐渐降低;聚类分析及主成分分析表明,低负荷条件下(1.50g·L-·1d-1、1.75g·L-·1d-1),微生物种类(细菌、古细菌)差别不明显,且基本处于同一阶段.     

热处理对猪粪高固厌氧消化产甲烷能力的影响

畜禽粪便属于有机物含量高、卫生风险大的污染物.本研究探寻不同热处理时间下,猪粪(含固率27.6%)不稀释直接进行70℃热处理的情况及热处理对中温高固厌氧消化的影响.结果表明,热处理能够去除猪粪的部分有机物,并能明显提高高固厌氧消化的产甲烷能力和产甲烷速率.热处理时间为1、2、3和4 d时,热处理对猪粪的VS去除率分别为15.1%、15.5%、17.8%、20.0%,甲烷产率(以CH4/VSadd计)分别为284.4、296.3、309.2、264.4 m L·g-1,相比原粪的甲烷产率分别提高49.7%、55.9%、62.7%、39.2%.热处理时间为3 d时,猪粪的甲烷产率最高.热处理对猪粪产甲烷的促进效果显著,能耗适中,并能够起到巴氏消毒的作用,具有较好的工程价值.     

气候和土地利用/覆被变化对宁波地区生态系统产水服务的影响

提供水资源是重要的生态系统服务功能之一,对区域经济和生态系统的可持续发展具有重要作用.近年来,人类活动对水资源的需求量增加,加之水环境污染和水资源浪费现象严重,造成了部分地区的缺水问题.在此背景下,本文以宁波地区为例,研究气候变化和土地利用/覆被变化对生态系统产水服务的影响.首先,利用InVEST模型中的产水量模块,估算了区域的产水量.然后,利用情景分析的方法设计6种情景,分析了气候变化和土地利用/覆被变化对区域产水量的影响.最后,量化了气候和土地利用/覆被变化这2种因素对生态系统产水服务的贡献程度,并讨论了形成机制.研究表明:①2000—2015年,宁波地区的降水量增加了6.44%,潜在蒸散量减少了8.35%.城镇化导致建设用地面积增加了120%,耕地面积减少了22.37%.在气候变化和土地利用/覆被变化的共同作用下,平均产水量增加了10.91%.②气候变化对生态系统产水服务的影响更为显著,而土地利用/覆被变化的影响较小.其中,2000—2015年气候变化对宁波地区产水量的贡献率高达97.56%,而土地利用/覆被变化的贡献率仅为2.44%.③城镇生态系统的产水量高于其他生态系统类型,农田生态系统的产水量高于森林和草地生态系统.因此,城镇化会增加产水量,退耕还林还草会导致产水量的减少.     

Polymer hydrogels with enhanced stability and heterogeneous Fenton activity in organic pollutant removal

Polymer hydrogel-based materials have been shown to act as novel Fenton catalysts for water treatment, but the rational design of hydrogel-based catalysts with good stability has been a great challenge. To increase the stability and activity of polymer-based Fenton catalysts, uniform urchin-like α-Fe_2O_3 was grown in situ in a PVA carrier matrix here. PVA molecules promoted the growth of urchin-like α-Fe_2O_3, and then the PVA hydrogel acted as a barrier and carrier to reduce agglomeration. Through coordination by hydroxyl groups,PVA had good combination with Fe ions and α-Fe_2O_3. The formation of Fe–O–C bonds between iron oxides and polymers was reported for the first time, enhancing the material stability during catalysis. Under higher PVA concentrations, the resulting composite hydrogel could generate more ˙OH due to the increase in the number of active sites because of the hairy urchin-like structure. In tetracycline degradation through a heterogeneous Fenton reaction, the resulting material had good catalytic activity from pH 2 to pH 10 with low iron leaching, good reusability and remained at a level of nearly 90%after five consecutive cycles. Density functional theory calculations were used to further prove the mechanism of structural change of the iron oxides. The HOMO and LUMO energies of the iron oxides changed from 5.428 and 4.899 eV to 5.926 and 5.310 eV,indicating that the presence of PVA could influence the charge of the iron atom. The results provide new insights into the preparation of polymer hydrogel-based heterogeneous Fenton catalysts with enhanced stability for water treatment.     

基于破产模型的新增建设用地指标分解方法——以湖北省枣阳市为例

传统新增建设用地指标分解方法存在测算指标时视角单一和分解指标时行政力量干预严重等问题。基于公平和效率的思想引入破产模型,以湖北枣阳为研究对象,运用6种破产模型解对其新增建设用地指标进行分解,并创造性地运用有向图博弈理论对各种分解结果进行比较分析。研究结果表明：（1）比例法则和Piniles法则符合“公平优先”主张,适用于在经济相对发达的发展阶段和地区应用均衡发展策略;（2）限制均分损失法则和Talmud法则符合“效率优先”主张,适用于在经济相对落后的发展阶段和地区应用非均衡发展策略;（3）限制平等法则和限制均分收益法则适用于有发展条件的贫困地区应用重点扶持的发展策略。新方法不仅有效规避了传统方法存在的问题,还为发展策略选择提供了多种方案。     

WRF-Fluent耦合模式的构建及其对城市大气扩散的精细化模拟

为了准确刻画城市环境中的复杂建筑结构对大气运动和污染物输送及扩散过程的影响,结合中尺度模式WRF和微尺度模式Fluent构建了单向耦合的WRF-Fluent模式,并将其应用于榆中县城区高架源排放情景下大气扩散的模拟研究.基于城市气象/示踪外场试验期间获取的气象数据对WRF模式的模拟性能进行验证,发现WRF能够为Fluent提供比较准确的随时间变化的气象驱动场.在此基础上,将榆中县城区三维几何模型嵌入到WRF-Fluent中,对城区内的流场及污染烟羽的时空演变过程进行精细化模拟,并将模拟结果与实测示踪物浓度数据进行比对.结果显示,WRF-Fluent模式可以很好地描述城区内的复杂三维风场结构以及污染烟羽随时间的动态变化特征,而且模拟的地面和城市冠层顶浓度最大值基本位于观测值的0.3~3倍之内,这表明构建的WRF-Fluent模式具有较好的模拟性能,可作为一种有效的工具应用于实际城市规划和空气质量改善以及环境风险评估等方面的研究.     

Evolutionof Sustainable Carbon Cycling Processes in China

This report summarizes the surveys on carbon inventories and initiatives on sustainable carbon cycling taken by RCEES. The first part of this report deals with the concept of sustainable carbon cycling, the historical evolution of carbon cycling processes in China, carbon pool enhancement, value addition, carbon sequestration and carbon balance. The second part covers the modeling of carbon dynamics, emission inventories of various carbon containing greenhouse gases and their potential abatement measures.     

基于生态市建设的生态可持续发展研究——以常州市为例

以常州市为例,探讨了基于生态市建设的生态可持续发展的内涵,提出“生态保育区-生态提升区-生态新建区”的生态建设分区模式和市域生态防护网架是构建区域生态安全格局的基本框架和促进区域生态可持续发展的调控途径。     

面向突发事件智能建筑管理系统的集成结构

为了实现面向突发事件的智能建筑管理系统(IBMS),提出了智能建筑突发事件的抽象模型、基本运算操作及优先权分配机制,并根据突发事件监控和管理的目标,提出了IBMS的"分布式虚拟应急中心"集成结构.     

改进熵值法在出铁场除尘风机控制中的应用

为了实现高炉出铁场除尘风力自动跟踪烟尘浓度控制,对尘源点烟尘浓度模型进行分析,并由此提出一种针对多测点反馈的新型控制策略.该策略构建了多测点数据的综合评价体系,从控制的角度建立烟尘浓度当前值、当前变化率以及预测变化率3项评价指标,运用功效系数法加入主观评判因素,用熵值法对各测点数据进行综合评价,选择合适的数据进行反馈.利用Matlab/Simulink软件对模糊控制策略下的除尘系统进行了对比仿真试验.结果表明,该控制策略能够实现除尘风力自动跟踪烟尘浓度控制,与传统的控制方式相比,节能效果显著,且综合评价反馈比常规反馈算法节能效果更优.