再入飞行力热环境预测与试验技术研究进展

总结了近5年来再入飞行力热环境预测与试验技术的研究进展.针对高速绕流流场引起的宽频声振环境和瞬态热环境,调研了国内外在上述环境的数值模拟预测、等效模拟试验和试验观测方面的最新研究情况和目前仍面临的难点问题.重点介绍了中物院总体所围绕再入飞行力热环境预测与试验方面开展的研究工作和已取得的部分研究成果.提出了后续研究方向和...     

电活性生物膜阳极构建及其对2，4，6-三氯酚同步降解和产电

为实现氯酚（CPs）的高效降解和资源化利用,探究微生物燃料电池（MFC）体系优势功能菌,揭示生物降解路径.接种、驯化长春市南郊污水处理厂的厌氧活性污泥,获得生物膜阳极以构筑MFC-2,4,6-TCP体系,基于扫描电子电镜（SEM）、16S rRNA分析测序方法,考察生物膜阳极微生物的附着情况和优势菌种,基于电化学阻抗（EIS）、循环伏安（CV）和线性扫描伏安（LSV）等电化学分析手段,表征生物阳极的电化学性能和氧化还原能力.结果表明,生物膜阳极微生物种类丰富,其中Geobacter和Acinetobacter分别为MFC-2,4,6-TCP体系产电和降解驯化期的优势功能菌,体系最大输出电压可达0.55 V,最大功率密度为428.65 mW·m-2,对2,4,6-TCP的降解和矿化率可达97.5%和85.4%.随着MFC循环次数的增加,微生物代谢途径多样化,产电菌逐渐演替为协同菌,且优势功能菌对2,4,6-TCP降解的中间产物（环己醇）,其毒性远低于氯酚或苯酚,更利于被微生物利用.该结果可为氯酚废水的实际处理提供新策略和技术参考.     

水稻不同生育期根际与非根际土壤胞外酶对施氮的响应

与稻田土壤碳氮循环(矿化、转化等)密切相关的酶活性可以反映微生物的生长和代谢过程.为明确水稻不同生育期根际与非根际土壤胞外酶对施氮的响应,采用根际袋法区分水稻根际和非根际土壤,利用96微孔酶标板荧光分析法,测定其碳氮过程关键酶β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性,探讨根际效应、施氮和生育期对土壤酶活的影响及其调控机制.结果表明,施氮使拔节期土壤BG酶活性相对于不施氮处理降低了7.4~13.5 nmol·(g·h)~(-1),而使成熟期BG酶活性增大了7.0~31.4 nmol·(g·h)~(-1),同时根际与非根际土壤中BG酶活性也随水稻的生育期而发生相应的变化.与不施氮处理相比,施氮使水稻成熟期非根际土壤NAG酶活性增加了1.1倍,根际土壤降低了0.3倍.施氮和生育期显著影响土壤BG酶活性,而水稻生育期、施氮和根际效应及其交互作用均对NAG酶活性有极显著影响.RDA分析表明土壤微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量主要影响水稻根际土壤胞外酶活性;而非根际土壤中酶活性的变化主要受微生物生物量氮(MBN)和铵态氮(NH_4~+-N)的影响.土壤酶活性与多种因素存在复杂关系,需要综合考虑植物生理特征、土壤酶活性和土壤特征,分析N添加对微生物群落组成的影响.     

梯度淋洗离子色谱法测定饮用水中6种阴离子

采用离子色谱法同时测定饮用水中F-、Cl-、Br-、NO3-、SO24-、PO34-等6种阴离子,水样经0.22μm滤膜过滤,自动淋洗发生器产生20 mmol/L～40 mmol/L KOH淋洗液梯度洗脱,在流量0.25 mL/min条件下采用IonPac AG19保护柱和IonPac AS19分离柱分离和定量。方法线性良好,6种阴离子的检出限为0.005 mg/L～0.057 mg/L,标准溶液平行测定6次,测定值的RSD在0.5%～2.2%之间,水样加标回收率在83%～106%之间。     

夏秋季石家庄大气污染变化特征观测研究

研究了石家庄夏秋季节大气污染状况及2008奥运前后大气污染物浓度变化特征.2007和2008年夏秋季节,使用全自动在线观测仪器对石家庄大气环境质量进行连续监测,目的是阐明奥运期间石家庄污染物减排对当地大气环境的改变,探讨石家庄地区产生的大气污染物对北京及周边地区可能的影响.结果表明,除了氮氧化物,其他污染物均有超标情况出现,其中夏秋季节O3浓度较高,小时最大浓度值平均(O3-Max)分别为(177.2±63.0)和(105.8±61.7)μg·m-3,NO和NO2在夏秋季节的浓度分别为(4.5±4.0)、(32.7±12.4)μg·m-3和(21.5±16.9)、(60.5±16.9)μg·m-3,SO2浓度分别为(72.0±27.5)和(92.0±44.4)μg·m-3,PM2.5和PM10浓度达到(102.3±47.6)、(153.3±58.3)μg·m-3和(95.8±50.0)、(147.4±67.0)μg·m-3;奥运期间各类污染物浓度显著下降,NOx、O3-Max、SO2、PM2.5和PM10浓度分别为(43.8±15.0)、(142.0±54.9)、(52.4±18.8)、(76.7±35.1)和(116.5±38.8)μg·m-3,其中SO2、PM2.5和PM10分别较2008年监测期间平均值降低34.6%、22.8%和21.0%.本研究系统分析了夏秋季节石家庄大气污染状况,为评估当地大气污染控制措施提供了科学依据.     

不同天气型下武汉城市圈PM2.5污染及大气层结特征分析

利用2015—2019年PM_2.5和气象要素观测资料、NCEP和ERA5再分析资料,分析不同天气型下武汉城市圈PM_2.5区域污染时空分布、天气尺度环流和大气层结特征.结果表明,城市圈污染以武汉为中心,多为轻度-中度污染,西部重于东部.造成武汉城市圈区域污染增长的天气形势包括4类,分别为冷高压底前部型、高压后部型、均压场型和低压倒槽型.4类污染天气型均有较低的混合层高度和地表通风系数,且边界层存在弱下沉运动和逆温,抑制污染垂直扩散.但气象要素影响PM_2.5污染的机理各异：冷高压底前部型主要为大气压梯度引导偏北大风带来污染物远程输送,边界层冷平流导致低温、锋面逆温和浅薄高湿层(65%～80%),强输入性污染配合吸湿性累积增长造成严重污染,逆温厚度对PM_2.5增幅作用明显;低压倒槽型东南风输入污染弱,但高温、低压引起气流辐合导致本地污染汇积,边界层暖平流带来平流逆温和深厚湿层(1000～750 hPa),逆温层底高偏低、厚度偏厚,促进污染物在近地面吸湿增长;高压后部和均压场型均为浅薄湿层(1000～975...     

基于不同土壤数据单元法的DNDC模型对太湖地区水稻土CH4排放模拟研究

利用农业土壤痕量气体排放模型DNDC(DeNitrification-DeComposition),以整个太湖地区37个县234万hm2水稻土为例,分析了3种不同土壤数据单元法对CH4排放模拟的影响.其中,1∶5万图斑单元法土壤属性来自1∶5万土壤数据库,图斑为最小模拟单元;1∶5万"县级"单元法土壤属性也取自1∶5万土壤数据库,"县"为最小模拟单元;1∶1 400万"县级"单元法土壤属性取自国内同类研究使用最多的1∶1 400万土壤图和《中国土种志》,"县"为最小模拟单元.结果表明,虽然1∶5万图斑单元法大多数县的CH4排放量都在1∶5万"县级"单元法最大与最小值范围之间,但整个地区总排放量(以C计,下同)相差达到1 680 Gg;而1∶1 400万"县级"单元法CH4排放量与1∶5万图斑单元法相比,尽管整个地区总排放量只相差180 Gg,但各"县级"单元之间的估算差异却很大,这一方面说明了土壤数据的详细程度是保证地球生物化学模型模拟精度的重要因子,另一方面也说明在区域CH4排放量估算模拟中使用更详细的土壤资料是非常必要的.     

海河流域北部地区河流沉积物重金属的生态风险评价

以海河流域北部地区主要河流为研究对象,采用Hkanson潜在生态风险指数法,根据39个采样点评价了河流沉积物重金属的潜在生态风险程度.结果表明,以中国大陆沉积物重金属背景值作为参考值,研究区内除Pb含量接近背景值外,Cu、Zn、Cd和Cr含量均超出了背景参考值.基于单项重金属的潜在生态风险指数,研究区内采样点Cu、Pb、Zn和Cr的风险等级属于"轻微",Cd则有不同程度的污染,各重金属污染等级排列顺序为Cd>Pb>Cu>Cr>Zn.基于多种重金属的潜在风险指数,32个采样点属于"轻微"等级,5个采样点属于"中等"等级,2个采样点属于"很强"等级.风险较高的河流为北京汤河、大石河和保定拒马河,表明这些河流是需要加强控制的重点地区.     

AAO工艺低氧条件下的运行及其模拟

利用厌氧-缺氧-好氧(AAO)工艺探讨了在好氧池低溶解氧(DO)浓度条件下的水质指标变化情况.结果表明,当好氧池DO浓度从2.00 mg·L~(-1)降低到1.00 mg·L~(-1)和0.50 mg·L~(-1)时,系统仍然具有良好的除磷脱氮效果,出水水质指标均满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准.在此基础上,基于Bio Win 4.1软件建立了AAO工艺的活性污泥模型,对模型参数进行了灵敏度分析,并利用动态模拟对模型参数中的聚磷菌吸收乙酸或丙酸的聚羟基烷酸(PHA)产率系数(YP/PHA,seq)、聚磷菌好氧氧化PHA的储磷率(YP/PHA,aerobic)、氨氧化菌的最大单位生长速率(μmax,A)和亚硝酸盐氧化菌的最大单位生长速率(μmax,N)进行了校验.此外,对系统的曝气能耗进行了模拟评估,结果表明,与好氧池DO浓度为2.00 mg·L~(-1)时相比,好氧池DO浓度为1.00 mg·L~(-1)和0.50 mg·L~(-1)时的空气流量可分别节省23.8%和38.1%,氧转移效率可分别提高7.2%和11.7%.     

太湖底泥疏浚的水环境质量风险性分析

采用基于因子分析的主成分分析法将五里湖的16个水质参数概括为5个主成分,研究了各主成分以及其综合主成分在疏浚前后的变化,并以此为依据就底泥疏浚对水环境质量的影响进行了评价.结果表明,疏浚过程中,五里湖疏浚区的综合主成分得分最高,为1.15,水质综合排名在最后,水体色度和污染指数(F1)也达到最高值5.0;同时对照区综合主成分得分以及水体污染和色度指数(F1,F2)也相应升高,水质质量明显下降;这说明疏浚运作具有促进表层沉积物发生再悬浮和扩散作用,以及沉积物中内源性营养盐和重金属离子的释放作用.采用Monte Carlo随机采样法,利用平衡分配模型模拟和预测了疏浚过程中悬浮沉积物中重金属离子释放的阈值,结果表明疏浚过程中大部分重金属离子由悬浮沉积物向水体中释放的风险性较高,可信度达到90%以上,尤其是重金属离子Ni²⁺以及非金属污染物As释放的风险性较大,其可能的释放量分别分布在各自地表水环境质量标准EQS的28.6%～+∞之间和34%～+∞之间,说明底泥疏浚具有导致五里湖水体环境质量短期恶化的风险.此外,Monte Carlo随机采样分析方法应用也许可为湖泊底泥疏浚生态风险评价提供一条新的途径.