神农架大九湖移民搬迁居民能源替代探讨

自2013年开始,神农架大九湖湿地启动生态移民工程.为了解大九湖生态搬迁后居民用火用电情况以及资源消耗情况变化,采用样地调查和走访调查的方法,对搬迁户、未搬迁户的能源消耗情况进行收集和分析.结果 表明:除了人口和牲畜数量,海拔也是家庭影响能源消耗的重要因素,薪柴量和用电量相差84％和62.1％,因此搬迁工作可以优先考虑高海拔地区;搬迁前后,居民做饭消耗从基本完全依赖薪柴转变为燃气和电混用,取暖消耗由薪柴转变为燃煤,搬迁后,居民实现了薪柴的零消耗和森林零砍伐,用电量大幅增加,相比搬迁前生活成本增加了折合3450元左右;搬迁后居民居住条件、生活条件、交通设施、创收机会均有所改善;搬迁的431户居民相当于每年保护森林47.08 hm2,对于封山育林和生态恢复工作起到了积极作用.     

武汉地区夏季和秋冬季大气污染的天气概念模型

利用2013～2019年武汉市生态环境局监测数据、L波段雷达探空资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料,对夏季和秋冬季武汉地区污染日的大气污染特征、边界层结构、环流形势、物理量场进行研究,建立了武汉地区大气污染的天气概念模型.主要结论如下:(1)武汉市空气质量具有季节性变化特征,大气污染程度四季分布表现为冬＞秋＞春＞夏.夏季首要污染物是臭氧,冬季首要污染物是PM2.5.(2)比较挑选出的夏季清洁日和污染日的气象要素特征,污染日逆温的平均强度约为清洁日的一倍,逆温底高一般在600 m以下,空气质量一般为轻度-中度污染;静风频率(37.1％)明显高于清洁日的静风频率(2.9％);污染日平均风速小(0.8 m/s),边界层内相对湿度较低.同样比较秋冬季两类天气的气象要素特征,污染日逆温底高低、厚度小,不及清洁日的一半,不利于污染物的扩散,易出现重度污染天气.静风频率(20％)高于清洁日的静风频率(7.5％),风速小(1.6 m/s),污染日边界层内呈明显上千下湿的格局.(3)建立了夏季大气污染的天气概念模型,污染日副高偏弱位置偏东,长江流域易少雨干旱;地面我国东部大范围地区处于均压场中,武汉地区为偏东北异常小风,不利于大气污染物的扩散.(4)建立了秋冬季大气污染的天气概念模型,长江流域环流平直少波动,配合地面弱低压的天气形势和较强的逆温使得大气污染物聚集在近地面.蒙古冷高压强度偏弱,使得入侵我国的冷空气强度偏弱;武汉地区为偏北小风,对雾霾的移除和稀释扩散作用差.该研究结论可供大气污染预测预警研究和环境管理部门大气污染的联防联控参考.     

神农架大九湖亚高山泥炭湿地甲烷通量变化特征及其与产甲烷菌群落组成的关系

2018年12月～2019年11月,采用涡度相关法和高通量测序技术,以湖北省神农架大九湖亚高山泥炭湿地为研究对象,对甲烷(CH4)通量以及产甲烷菌群落组成进行相关研究.结果 及分析表明:大九湖泥炭湿地研究期间表现为CH4的源,CH4总排放量为9333.26 mg· m-2,CH4日平均排放通量为18.50 nmol·m-2·s-1,冬、春、夏、秋四季的CH4平均排放通量分别为6.46、4.62、36.81、25.92 nmol·m-2·s-1,存在明显的季节变化;研究区产甲烷菌优势菌群为Methanoregula(66.73％)和Methanocella(21.99％);对样本中产甲烷菌的Shannon指数进行双因素方差分析发现,同一季节不同深度的样本中产甲烷菌多样性存在显著差异,随着深度的增加,产甲烷菌的多样性指数呈下降趋势;同一深度不同季节的样本中产甲烷菌多样性存在显著差异;夏季产甲烷菌群落组成与CH4排放通量为强正相关关系,春季产甲烷菌群落组成与CH4排放通量为强负相关关系,Methanothermus与CH4排放通量为显著正相关关系,Methanolinea与CH4排放通量为显著负相关关系.     

基于OpenFOAM的综合管廊舱内燃气泄漏扩散数值模拟

为实现综合管廊燃气泄漏扩散的精确高效模拟分析,进而为综合管廊燃气泄漏事故的安全防控提供技术支撑,利用OpenFOAM对城市地下综合管廊舱内燃气泄漏扩散进行数值建模计算,研究分析通风受限空间内的燃气泄漏扩散规律,并结合对应急响应时间的分析验证了通风策略的有效性。研究结果表明:气体射流作用与浮升力作用是影响综合管廊燃气泄漏扩散浓度分布的重要因素,采取合理的通风措施可有效加速燃气的流动与扩散,缩短燃气泄漏报警响应时间,有利于燃气泄漏事故应急决策与应急救援的快速实施。     

基于时序InSAR的覆砂石尾矿坝形变演化研究

为解决目前采用在尾矿坝坝体及滩面覆盖砂石进行防尘治理与闭库,但传统监测手段难以实现坝体整体监测的问题,采用时序InSAR技术对2014年10月至2018年7月的Sentinel-1A影像进行处理,提取了对应时间段内卡房尾矿坝的形变信息,并结合实地调查及尾矿坝建设资料,研究了卡房尾矿坝的时序形变演化规律。结果表明:SBAS InSAR监测到坝体出现第1次异常形变加速运动时间与坝体开始铺设砂石工程的施工时间节点完全吻合,体现SBAS InSAR技术在受人为工程影响的坝体形变监测方面具有极高的敏感性。坝体在施工结束后,坝体形变加剧趋势并未缓解,并且出现2次加速现象,分析认为是由于在坝体铺设约2 m厚的碎砂石极大地增加了坝体荷载,打破了坝体原有的应力平衡状态,且识别出雨季对坝体形变影响显著,表明铺设砂石会使得降雨在坝体中的停滞时间加长,进一步引发非雨季期间坝体形变加剧。研究结果不仅能还原坝体出现异常形变的时间与演化过程,而且还可以对引起异常形变的内在影响因素进行分析与论证,对指导尾矿坝灾害识别、分析与治理具有重要的指导意义。     

纳米零价铁和零价铁对餐厨垃圾暗发酵制氢过程铁离子和酶活性的影响

通过投加不同浓度的纳米零价铁(NZVI)和零价铁(ZVI),考察了暗发酵制氢过程中铁离子组成和浓度变化、氢化酶和脱氢酶活性,研究了2种添加剂强化餐厨垃圾高温((55±1)℃)暗发酵制氢的作用机制。结果表明:投加NZVI和ZVI均可提高餐厨垃圾暗发酵制氢性能;当投加100 mg·L~(-1) ZVI时,产氢效果最佳,最大产氢潜力和最大产氢速率分别为425.72 mL和66.32 mL·h~(-1),是投加NZVI实验组的1.64倍和1.34倍,代谢途径是以乙醇型发酵为主的混合型发酵;在投加NZVI和ZVI后,暗发酵制氢末端产物的Fe~(2+)和Fe~(3+)浓度升高,投加300 mg·L~(-1)NZVI和100 mg·L~(-1) ZVI实验组Fe2+浓度最大,是未投加实验组的2倍和1.87倍;与反应前相比,Fe~(2+)显著升高,Fe~(3+)由于微生物利用与转化浓度降低,同时可有效提高氢化酶活性。投加100 mg·L~(-1) ZVI不仅可提高氢化酶活性,还可提高脱氢酶活性。以上结果可为提高餐厨垃圾等复杂有机废物的高效能源化提供参考。     

硬质聚氨酯泡沫和组合聚醚中消耗臭氧层物质的便携式GC-MS测定方法

建立了便携式顶空/气相色谱-质谱法测定硬质聚氨酯泡沫和组合聚醚中一氟三氯甲烷（CFC-11）、二氟二氯甲烷（CFC-12）、二氟一氯甲烷（HCFC-22）及一氟二氯乙烷（HCFC-141b）的定性分析方法,系统考察了色谱柱、顶空体系、顶空温度和顶空时间对测定结果的影响。结果表明,DB-WAX色谱柱对目标物质的分离效果最好,顶空温度为50℃、顶空时间为10 min条件下,目标物质的检测灵敏度最高。在优化条件下,硬质聚氨酯泡沫取样体积为1 cm³时,4种目标物的方法检出限为0.6~0.8 μg;组合聚醚取样量为10 mg时,4种目标物的方法检出限为0.5~0.6 μg。该方法具有较高的灵敏度,定性准确,适用于实际样品的现场快速定性分析。     

郑州市PM2.5组分季节性特征及来源研究

为了探究郑州市大气PM_(2.5)组分的季节性特征及来源,于2017年12月至2018年11月对郑州市5个点位进行采样,共采集有效环境受体样本1 166个。通过研究受体样本PM_(2.5)中的碳组分、水溶性离子和无机元素信息,获取各组分的季节特征,并结合正定矩阵因子分解(PMF)模型进行来源解析。结果表明,采样期间,郑州市PM_(2.5)平均浓度为69.6μg/m~3,占比较高的化学组分为NO_3~-、有机碳(OC)、SO_4~(2-)和NH_4~+,占比之和为86.7%。其中,NO_3~-、OC和NH_4~+呈现冬季高、夏季低的季节性浓度分布规律,SO_4~(2-)则是秋冬季稍高于春夏季。此外,Al、Si、Fe和Ca的浓度在春秋季略高于冬夏季。PMF模型解析结果显示,二次源为郑州市PM_(2.5)首要污染源,分担率为50.9%,其次是移动源(分担率12.0%)、燃煤源(分担率11.4%)和扬尘源(分担率10.2%)。其中,燃煤源在冬季较高、夏季较低,移动源在夏季最高,扬尘源在春季和秋季较高。     

碳氮比对低温投加介体生物反硝化脱氮的影响

污水的生物脱氮效果受低温抑制,投加氧化还原介体有利于反硝化过程。采用规格相同的序批式反应器,使用人工配制硝酸盐废水和经过驯化的活性污泥,考察了不同碳源浓度(碳氮比)对低温(10℃)投加氧化还原介体1, 2-萘醌-4-磺酸(NQS)污水生物反硝化脱氮过程的影响。结果表明:当碳源浓度(以COD计)为150～400mg·L~(-1) (碳氮比为1.8～4.7)时,脱氮效率随碳氮比的升高而升高;当碳源浓度为400～550 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7～6.5)时,脱氮效率随着碳氮比的升高而降低;当碳源浓度为400 mg·L~(-1) (碳氮比为4.7)左右时效果最好,总氮去除率最高为64.7%。对于脱氮速率,介体强化脱氮速率随着碳氮比的升高而升高。同时,探讨了投加介体污水生物反硝化脱氮的机理,发现投加介体降低了体系的氧化还原电位(ORP),有利于反硝化脱氮反应的进行。