二维平流输送问题的Euler-Taylor-Galerkin有限元方法及其数值实验

介绍了二维平流输送问题的Euler-Taylor-Galerkin(ETG)有限元方法,并进行了数值实验。笔者首先采用时间分裂技术将二维问题转化为一维问题,然后对每个一维问题应用ETG算法。为抑止在陡峭梯度区域附近出现的非物理振动和负值,使用了Forester的非线性滤波器。笔者采用余弦函数和高斯函数2种二维分布在一个纯旋转流场中输送的个例,研究了算法的性能并讨论了时间步长和空间网格分辨率对算法精度的影响。      

SO2衍生物对大鼠神经元和心肌细胞几种离子通道的影响

为了阐明大气污染物SO2对神经系统和心血管系统的毒作用机制,采用全细胞膜片钳技术研究了SO2衍生物(NaHSO3和Na2SO3,分子比为1∶3)对大鼠海马、背根节神经元和心肌细胞膜上钠、钾、钙离子通道的影响.结果显示:(1)SO2衍生物可显著增大大鼠海马CA1区神经元钠电流,不影响钠通道的激活过程,但可使钠电流的失活曲线向去极化方向移动,延迟钠通道的失活过程;另外,SO2衍生物可显著增大瞬间外向钾电流(IA)和延迟整流钾电流(IK),不影响IA的激活过程,使IK的激活过程向负电压方向移动,促进IK的激活过程,而使IA的失活曲线向正电压方向移动,延迟IA的失活过程.(2)SO2衍生物显著增大大鼠背根节神经元钠电流(TTX-S钠电流和TTX-R钠电流),可使两种钠电流的激活和失活曲线均向去极化方向移动,但对失活的影响大于对激活的影响,即延迟钠通道的失活过程;SO2衍生物显著增大背根节神经元瞬间外向钾电流(TOCs)和延迟整流钾电流(IK),不影响TOCs的激活过程,但可使IK的激活曲线向超极化方向移动,促进IK的激活.另外,还可使TOCs的失活曲线向去极化方向移动,即延迟TOCs的失活.(3)SO2衍生物可显著增大大鼠心肌细胞L-型钙电流(ICa,L),使ICa,L的激活和失活曲线均向去极化方向移动,但对失活的影响大于对激活的影响;SO2衍生物显著增大心肌细胞钠电流,不影响钠通道的激活过程,但可使钠电流的失活曲线向去极化方向移动,延迟钠通道的失活过程;SO2衍生物显著增大心肌细胞瞬间外向钾电流(Ito),使Ito的激活曲线向超极化方向移动,促进Ito的激活过程,但可使Ito的失活曲线向去极化方向移动,延迟Ito的失活过程;此外,SO2衍生物还可显著增大心肌细胞内向整流钾电流(IK1),但不影响其反转电位.结果表明,SO2衍生物可能通过影响神经元和心肌细胞膜上离子通道的活动而对中枢神经、传导神经以及心血管系统产生不利影响.提示大气SO2污染可能与神经系统和心血管系统疾病的发生有关.     

螺旋锚复合基础对村镇生土建筑抗震性能影响研究∗

村镇生土结构因其抗震能力不足在遭遇地震时产生破坏严重,而螺旋锚基础能提供抗拔力来防止建筑物的隆起和倾覆。针对砂土中螺旋锚锚盘埋深、间距及数量对上拔承载特性及极限上拔承载力影响因素进行数值模拟研究,通过对比优化确定螺旋锚复合基础参数。并以中国村镇典型单层生土结构为研究对象,对条形基础生土结构和螺旋锚复合基础生土结构进行地震反应分析,以此来研究适合村镇生土结构的抗震构造加固措施。基于非线性动力时程分析方法,提取结构顶层位移,研究螺旋锚复合基础对生土结构地震反应的影响。结果表明：①埋深比为 10.5,锚盘间距为 4.5D 时的双片螺旋锚上拔承载特性最好;②在地震动作用下,螺旋锚复合基础形式在一定程度上影响结构的整体抗震性能,螺旋锚复合基础使生土建筑的抗震性能显著提升;③螺旋锚复合基础在地震动作用下的轴力最大值未达到其极限上拔承载力,基础坚实可靠;④地震动作用下,螺旋锚复合基础降低了生土结构的破坏等级,提高了结构的性能水平。     

杭州湾表层沉积物中重金属空间分布特征与污染状况评价

本文对杭州湾海域2018年8－9月25个沉积物样品中的7种重金属含量进行了研究,结果表明,该海域表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As含量平均值分别为22.50×10?6、21.93×10?6、63.39×10?6、0.10×10?6、48.32×10?6、0.05×10?6、5.45×10?6,所有评价因子的含量平均值均低于全国海岸带重金属的背景值。单因子污染指数法的评价结果显示,Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As的平均含量均符合第一类海洋沉积物质量标准,7种重金属的污染程度依次为:Cu>Cr>Zn>Pb>As>Hg>Cd。重金属富集程度分析结果显示,Cd、Hg和As的富集程度较低,Pb和Zn的富集程度相对较高。潜在生态风险指数法评价结果显示,杭州湾海域潜在生态风险等级为“较低”,海洋生态环境状况较好。表层沉积物中重金属和TOC相关性分析结果显示,该海域表层沉积物TOC含量与重金属Cu、Pb、Zn、Cd和Cr含量具有一定的正相关性。主成分分析法结果表明,前两个主成分的贡献率分别为64.42%和16.59 %;结合相关性分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd和Cr主要的来源为工业生产与生活污水。     

基于水化学和氢氧同位素的泰安城区岩溶地下水补给来源及演化过程

泰安市城区岩溶地下水较丰富,是重要的地下水供水水源地.基于泰安城区岩溶水和地表水的水化学和氢氧同位素(δD、δ¹⁸O和³H)特征,结合Gibbs图解、主要离子比值,揭示岩溶地下水补给来源、补给年代、循环更新能力及主要的水-岩作用演化过程.结果表明,区内岩溶地下水阳离子以Ca²⁺和Na⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主,K⁺、NO₃^-、Cl^-、Na⁺和SO₄^2-的变异系数较大,空间差异性较强,Ca²⁺和HCO₃^-的含量较稳定.水化学类型复杂多变,主要为HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃·Cl-Ca型和HCO₃     

污水处理厂尾水排放对受纳河流细菌和真菌微生物群落的影响

污水处理厂尾水的持续排放会重塑受纳河流的理化和生物条件,对河流水质和水生态产生潜在影响.选取惠州市东江沿线2座污水处理厂的受纳河流进行水样采集及分析,利用高通量测序进行样品DNA分析,系统研究细菌和真菌群落的组成结构及其分布,结合水体的理化指标更全面地反映尾水排放对受纳河流的影响.结果表明,污水处理厂尾水排放口处TP和NH₄⁺-N等营养盐指标均高于受纳河流上游,尾水排放对受纳河流微生物的影响显著,细菌群落的丰富度明显降低.对受纳河流微生物群落组成和水体理化指标进行统计分析,发现DOM、TP和NH₄⁺-N的变化对浮游微生物群落结构可能起关键作用.通过对浮游细菌和真菌群落结构及水体的理化性质综合分析研究,能够更加全面地揭示污水处理厂尾水排放对受纳河流引起的复合生态效应,对污水处理厂提标改造和城市河流的保护具有重大意义.     

白洋淀夏季汛期入淀河流水体溶解性有机物的光谱特征及来源

溶解性有机物（DOM）是全球最大的有机碳储存库,在天然水体的生物地球化学循环中起着至关重要的作用.河流是连接源头与受纳水体的过渡区,是进行DOM交换的关键环节.因此,运用紫外-可见光谱技术（UV-vis）和三维荧光光谱技术（EEMs）结合平行因子分析法（PARAFAC）,分析了夏季汛期白洋淀流域府河、小白河、白沟引河和瀑河水体中溶解性有机物的光谱特征及其来源.结果表明,府河和小白河水体的a₂₄₅和a₃₅₅显著高于白沟引河和瀑河;E₂/E₃显示入淀河流水体DOM相对分子质量大小为：瀑河>白沟引河>府河>小白河.三维荧光通过PARAFAC共解析出3种组分,分别为类酪氨酸（C1）、陆源类腐殖质（C2）和类色氨酸（C3）;各荧光组分间不存在差异（P>0.05）,C2和C3组分在不同入淀河流间存在差异（P<0.05）;易降解类蛋白质组分（C1+C3）占比高于类腐殖质组分C2.各入淀河流自生源指数BIX都大于1,腐殖化指数HIX都小于4,表明入淀河流水体自生源特征明显,腐殖化程度较弱;府河水体具有最高的FI指数（1.96 ± 0.25）和最低的HIX指数（0.46 ± 0.08）,且沿入淀河流方向自生源特征逐渐加强,表明府河水体呈现更高的内源特征.经入淀河流水体DOM的荧光组分与特征参数相关性分析得出,府河水体与小白河水体相关性呈现相似关系,白沟引河水体与瀑河水体呈现相似关系;各入淀河流水体DOM的荧光组分与水质参数的相关性呈现明显差异,并且与水体氮、磷关联较强;经多元线性回归分析,各入淀河流在C1组分之间不存在显著差异,在C2组分和C3组分之间存在显著差异.综上所述,通过对夏季汛期入淀河流水体的DOM光谱特征及来源的研究,进一步认识了白洋淀入淀河流的碳循环过程.     

部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理污泥脱水液

在缺氧滤床+好氧悬浮填料生物膜工艺中实现部分亚硝化,然后进行厌氧氨氧化(ANAMMOX),考察其对高含氮、低C/N污泥脱水液的处理能力.结果表明,亚硝化反应器在15~29℃、DO 6~9mg/L条件下,通过综合调控进水氨氮负荷(ALR)、进水碱度/氨氮、水力停留时间(HRT)等运行参数,可以调节出水(NO2--N)/(NH4+-N)的比率,能够较好地实现部分亚硝化反应以完成厌氧氨氧化.当进水ALR为1.16kg/(m3·d),进水碱度/氨氮为5.1时,出水(NO2--N)/(NH4+-N)在1.2左右,(NO2--N)/(NOx--N)大于90%,进入ANAMMOX反应器的氮物质去除率达到83.8%.     

利用菌-藻体系净化水产养殖废水

采用正交法确定由地衣芽孢杆菌、硝化细菌、月芽藻、四尾栅藻组成的菌-藻体系去除水产养殖废水中的COD_Cr,NH₄+-N,NO₂－-N,NO₃－-N以及溶解态磷(DP)的最优化体积比.结果表明,地衣芽孢杆菌、硝化细菌、月芽藻、四尾栅藻接种量分别为2.01×106, 2.18×106, 1.95×106和1.89×106 cfu/mL,V(地衣芽孢杆菌)∶V(硝化细菌)∶V(月芽藻)∶V(四尾栅藻)为1∶2∶2∶2时,污染物的去除效果最佳,其中,COD_Cr,NH₄+-N,NO₂－-N,NO₃－-N和DP的去除率分别为44.05%,89.16%,100%,98.62%和100%,投加菌-藻溶液的养殖废水污染物去除率优于其自身的净化效果.通过对体系中各因素极差分析得出,地衣芽孢杆菌是体系中去除COD_Cr和NO₃－-N的主要因素,月芽藻是去除NH₄+-N的主要因素,四尾栅藻是去除NO₂－-N的主要因素,硝化细菌是去除DP的主要因素.      

碱水解法提取剩余污泥蛋白质的条件优化

为充分提取污水污泥中的细胞蛋白,实现污泥的增值利用,以青岛市李村河污水处理厂剩余污泥为材料,采用碱水解法提取剩余污泥中的蛋白质。正交试验结果表明:水解温度和反应体系pH对蛋白质提取率的影响较大;获得的提取污泥蛋白的最优工艺条件是水解温度为70℃,水解时间为5 h,反应体系pH为12.5,固液比(样品质量g/加水体积mL)为1:4。在上述条件下,剩余污泥蛋白质提取率可达54.49%,水解后的剩余残渣经干燥后测定可知,其质量相对于原污泥样品(干重)质量削减率达到22.95%。