Influence of hydrogeochemical processes on zero-valent iron reactive barrier performance: a field investigation

Geochemical and mineralogical changes were evaluated at a field Fe0-PRB at the Oak Ridge Y-12 site concerning operation performance during the treatment of U in high NO3- groundwater. In the 5-year study period, the Fe0 remained reactive as shown in pore-water monitoring data, where increases in pH and the removal of certain ionic species persisted. However, coring revealed varying degrees of cementation. After 3.8-year treatment, porosity reduction of up to 41.7% was obtained from mineralogical analysis on core samples collected at the upgradient gravel-Fe0 interface. Elsewhere, Fe0 filings were loose with some cementation. Fe0 corrosion and pore volume reduction at this site are more severe due to the presence of NO3- at a high level. Tracer tests indicate that hydraulic performance deteriorated: the flow distribution was heterogeneous and under the influence of interfacial cementation a large portion of water was diverted around the Fe0 and transported outside the PRB. Based on the equilibrium reductions of NO3- and SO4(2-) by Fe0 and mineral precipitation, geochemical modeling predicted a maximum of 49% porosity loss for 5 years of operation. Additionally, modeling showed a spatial distribution of mineral precipitate volumes, with the maximum advancing from the interface toward downgradient with time. This study suggests that water quality monitoring, coupled with hydraulic monitoring and geochemical modeling, can provide a low-cost method for assessing PRB performance.     

Influence of hydrogeochemical processes on zero-valent iron reactive barrier performance: a field investigation

Geochemical and mineralogical changes were evaluated at a field Fe0-PRB at the Oak Ridge Y-12 site concerning operation performance during the treatment of U in high NO3- groundwater. In the 5-yr study period, the Fe0 remained reactive as shown in pore water monitoring data, where increases in pH and the removal of certain ionic species persisted. However, coring revealed varying degrees of cementation. After 3.8-yr treatment, porosity reduction of up to 41.7% was obtained from mineralogical analysis on core samples collected at the upgradient gravel-Fe0 interface. Elsewhere, Fe0 filings were loose with some cementation. Fe0 corrosion and pore volume reduction at this site are more severe due to the presence of NO3- at a high level. Tracer tests indicate that hydraulic performance deteriorated: the flow distribution was heterogeneous and under the influence of interfacial cementation a large portion of water was diverted around the Fe0 and transported outside the PRB. Based on the equilibrium reductions of NO3- and SO4(2-) by Fe0 and mineral precipitation, geochemical modeling predicted a maximum of 49% porosity loss for 5 yr of operation. Additionally, modeling showed a spatial distribution of mineral precipitate volumes, with the maximum advancing from the interface toward downgradient with time. This study suggests that water quality monitoring, coupled with hydraulic monitoring and geochemical modeling, can provide a low-cost method for assessing PRB performance.     

1951~2014年中国北方地区气温突变与变暖停滞的时空变异性

基于1951~2014年中国北方及周边地区357个气象站点平均最低气温、平均气温和平均最高气温年（月）数据,采用M~K检验等方法,分析了中国北方地区3类气温突变和变暖停滞特征的时空变异性.结果表明：研究区3类气温整体突变年（1978~1999年、1981~2002年、1981~2005年）、分布广泛的普遍突变年（1988年、1989年、1997年）及范围（3a）均依次变晚.整体上,突变年随纬度降低变晚,东北突变早于西北和华北地区.变暖停滞集中于1998和2007年及其前后,3类气温亦依次变晚（1994~2007年、1995~2009年、1998~2010年）,由黄河流域中段向其他方向越来越晚.突变至变暖停滞周期整体随纬度降低缩短（3~30a）,突变越早周期越长.西北地区突变与变暖停滞前后各时段均值温差最大（2.4℃）,温差在1℃左右站点分布最广泛.各时段升（降）温速率整体依次在0.01℃/10a、0.05℃/10a、-0.03℃/10a左右站点分布最广泛,突变后升温最快（0.02~0.16℃/10a）,且西北地区对升温贡献最大,变暖停滞后东北地区对降温贡献最大,2时段按平均最低气温、平均最高气温、平均气温顺序升（降）温速率递减.3类气温波动程度减弱,整体随纬度降低.高纬度、高海拔和山地地区突变和变暖停滞较周边地区偏早或偏晚,特征值较大.整个北方地区3类气温突变、变暖停滞、突变与变暖停滞时间及各时段特征值各自具有自身一致性的普遍规律.     

大型运输机水上迫降动力学分析及模型验证

目的 完善大型运输机水上迫降分析方法,提高分析精度。方法 以有限元和SPH方法为基础,开展大型运输机水上迫降动力学仿真。基于冯.卡门经典入水冲击理论,构造大型运输机机身底部吸力模型,提出基于工程修正的水上迫降动响应分析方法,并通过试验验证。结果 通过分析得出,飞机接水后,机头迅速上扬,俯仰角达到峰值后,机头向下运动,俯仰角逐渐减小,分析得到的飞机姿态变化与试验的变化趋势基本一致。结论 水上迫降模型试验表明,分析误差能够满足工程设计要求。     

合肥市典型交通干道大气苯系物的特征分析

为研究合肥市交通干道大气苯系物污染状况,采用自主研制的差分吸收光谱(DOAS)系统,于2016年3月期间对合肥市交通主干道大气苯系物(苯、甲苯、间二甲苯和邻二甲苯)以及常规污染物NO_2、SO_2等进行了连续观测.观测结果显示,观测期间苯、甲苯、间二甲苯和邻二甲苯的平均浓度分别为:21.7、63.6、33.9和98.7μg·m~(-3).与国内外其它城市比较显示,合肥市交通干道大气苯和甲苯的污染处于中等水平,二甲苯的污染较为严重.结合观测期的间风速风向、T/B特征比值以及与CO等污染物的相关性,对上述苯系物来源进行了分析,结果显示观测期间T/B值为0.8~4.5,苯、甲苯与CO的相关性系数R分别为0.55和0.34.表明机动车尾气排放是观测区域苯和甲苯的主要排放源之一,同时也受到周边工业园区排放的影响,二甲苯的主要排放源为观测地点北偏东方向的涂料行业工业园区.苯和甲苯的夜间高浓度峰值分析结果表明,夜间的高浓度苯和甲苯可能主要来源于观测地点周边工业园区的排放.观测区域苯系物的臭氧生成潜势(OFP)表现为邻二甲苯间二甲苯甲苯苯,其中二甲苯的OFP占总OFP的85%,表明周边工业园区的排放对该地区臭氧生成的贡献较大.     

PFOS前体物质(PreFOSs)降解菌的分离鉴定及其降解特性

从氟化工厂附近土壤中分离出1株能以全氟辛烷磺酸前体物质(Pre FOSs)为唯一碳源和能源生长的降解菌PF1,经形态观察及16S r DNA基因序列分析,初步鉴定该菌为生丝微菌属(Hyphomicrobium sp.).在温度为30℃、p H为7.0~7.2条件下,菌株PF1对全氟辛基磺酰胺(PFOSA)和N-乙基全氟辛基磺酰胺(N-Et FOSA)48 h降解率分别为14.6%和8.2%,对PFOS无降解能力.对降解产物进行检测和分析,结果表明PFOSA的降解产物为PFOS;N-Et FOSA能被降解生成PFOSA和PFOS,同时也产生少量的全氟辛基磺酰胺乙酸(FOSAA).由此推断Pre FOSs降解途径,在菌株PF1的作用下,PFOSA脱去氨基直接转化成PFOS.NEt FOSA主要有2种降解途径:(1)N-Et FOSA脱乙基产生PFOSA,PFOSA再进一步脱氨基生成PFOS,此为主要途径;(2)NEt FOSA中的N-乙基被氧化成乙酸基生成FOSAA,FOSAA进一步脱去乙酸基生成PFOSA,并最终脱氨基生成PFOS.     

基于多智能体和土地转换模型的耕地撂荒模拟研究——以陕西省米脂县为例

多模型耦合已经成为国内外模拟LUCC有效途径之一。论文通过如下步骤阐明宏观耕地撂荒格局和微观主体行为间的互动机理。首先,将微观主体间的相互作用纳入其决策,构建有限理性多智能体决策模型（Multi-Agent System,MAS）;其次,通过SNNS平台的训练学习以及与历史数据对比分析,验证土地转换模型（Land Transformation Model,LTM）模拟研究区宏观撂荒格局的有效性;最后,依据多模型耦合机理,耦合MAS模型与LTM模型,形成耕地撂荒模拟模型（Cropland Abandonment Simulation Model,CASM）,并基于研究区耕地撂荒的实际数据,探讨模型的合理性和可行性。结果表明：与2013年历史土地利用数据对比,CASM模型的PCM（Percent Correct Metric）系数为71%,比单独利用LTM模型的模拟精度提高3%,不仅表明CASM能够较好地模拟分析米脂县耕地撂荒空间格局分布,而且可有效揭示宏观耕地撂荒格局的微观驱动机理;同时,文章指出未来研究中要考虑政策和市场的影响,进一步完善不同层次主体决策对撂荒的影响,以此来提高模型对现实耕地撂荒的解释力。     

东海浅陆架区溶解有机氮的时空分布特征及生物可利用性

通过2014年5~6月(春末夏初季)和9~10月(秋季)在东海浅陆架区的现场调查,分析该海域DON来源和时空分布特征,结合同步进行的船基受控生物降解培养实验,评价了该海域两个季节DON的生物可利用性。春末夏初季和秋季东海浅陆架区DON为总溶解态氮(TDN)的主要存在形式,在TDN中占比均值分别为57.88%±21.42%和66.09%±19.74%。受陆源输入和黑潮水涌升及浮游生物分泌和微生物降解作用共同影响,表层海水DON春末夏初季呈现近岸高、远岸低的变化特征,高值区与长江冲淡水影响范围基本一致;秋季高值区则位于该海域的东北部和东南部;而受长江冲淡水影响显著的调查海域北部DON浓度高于南部;从水体表层到底层DON浓度及其在TDN中的占比都呈现逐步降低的变化趋势。该海域DON的生物可利用性具有较大时空差异性,具有高生物可利用性的DON(L-DON)含量基本呈现近岸高、远岸低的分布特征,春末夏初季和秋季受陆源输入影响显著的海域中L-DON在DON中占比分别达到28.3%和23.6%,高于受陆源输入影响小的海域的1.3%和18.9%。     

2015年秋季长江口有机碳的分布特征及其影响因素

依据2015年11月对长江口及其邻近海域的综合调查,分析了秋季长江口颗粒有机碳（POC）和溶解有机碳（DOC）的分布特征及其与环境因子的关系。结果表明:2015年秋季长江口POC的质量浓度为0.65~8.25 mg/L,均值为1.34 mg/L,整体呈现近岸高、远岸低,表层低、底层高的分布趋势;DOC的质量浓度为0.77~2.69 mg/L,均值为1.49 mg/L,整体表现为近岸高、远岸低,表层高、底层低的变化特征。有机碳与总悬浮颗粒物（TSM）的线性回归关系表明,陆源输入对POC含量分布贡献很大;有机碳和盐度（S）的极显著相关性说明,S对有机碳的影响主要体现在海水对有机碳的稀释作用及促进POC向DOC转化两个方面;DOC与COD的显著相关性,揭示了DOC的来源与长江径流和河口沿岸工农业排污输入密切相关。     

铅锌尾矿砂污染下的岩溶土壤微生物群落碳源代谢特征

以广西阳朔思的村铅锌矿尾砂污染的水稻田、玉米地、柑橘园以及对照(旱地)土壤为研究对象,采用碳素利用法和18S rRNA变性梯度凝胶电泳技术探究岩溶区重金属污染下土壤微生物群落碳源代谢特征以及土壤真菌与土壤有机碳的交互关系.结果表明,广西阳朔思的村铅锌矿尾砂污染区土壤重金属总体含量(Pb、Zn、Cu、Cd)依次为:水稻田玉米地柑橘园对照;同时地累积综合指数显示该区重金属污染以Pb、Cd为主,其中Cd带来的环境风险最高.受Pb、Zn、Cu、Cd等重金属复合污染物影响,土壤微生物生物量碳、微生物熵和碳源代谢速率表现出随总体重金属质量分数增加而降低的变化规律,但土壤总有机碳质量分数却表现为:水稻田对照柑橘园或玉米地.DGGE结果进一步显示对照组土壤存在担子菌门多孔菌目Pycnoporus sp.ZW02.30,柑橘园和玉米地土壤存在镰刀菌属Fusarium solani和Fusarium oxysporum以及柑橘园土壤存在青霉属Penicillium decumbens.然而,上述参与淀粉、纤维素、半纤维素、木质素等糖类降解过程的真菌没有在水稻田土壤检出.加之,水稻田土壤微生物功能多样性指数和微生物熵最低而土壤有机碳质量分数最高,说明铅锌尾矿砂通过影响不同样地土壤微生物糖类代谢过程,进而调节土壤碳在微生物特别是真菌作用下的矿化速率.