生物质破碎系统实验研究

生物质破碎是生物质能源利用和转化的前提条件。生物质原材料普遍抗压强度小、纤维长,应采用冲击、剪切和磨削等多种破碎方式才能实现高效破碎。基于此,文章研发了一套生物质精细破碎的系统,对影响破碎过程的主要参数:转速、刀片与刀盘间距以及物料含水率进行了优化研究。结果表明:该套破碎系统可完成生物质的精细破碎,破碎产品粒径控制在250μm以下,破碎能耗在70~120 kW.h/t之间,主要取决于物料含水率和破碎机工作参数。提高破碎机转速,破碎产品中较细粒径粉体(d<106μm)比重增加,破碎单位能耗上升;减小刀片与刀盘间距可提高生物质的破碎效果,但单位能耗增大;含水率越高,破碎产品中较细粉体的含量越少,单位能耗越大。综合比较,最佳破碎工况为:转速3 600 r/min,动刀片和刀盘之间的间隙8 mm,含水率10.6%,此时的能耗为98 kW.h/t,产品粒径分布为:106μm以下的占71.5%,106μm~250μm占28.5%。     

废气和废渣协同作用脱钠反应特性及机制研究

以氧化铝冶炼过程中排出的碱性固体废渣赤泥为研究对象,利用烟气中CO2对其进行了脱钠工艺的实验分析.研究了在不同pH、反应时间和温度下废气中CO2与废渣赤泥协同作用脱钠反应特性及机制,结果表明,赤泥脱钠反应过程是赤泥中钠基固体物质与CO2-H2O和OH--CO2系统协同作用的结果,脱钠过程与pH值、温度和反应时间有一定的反应规律.采用XRD和SEM方法对赤泥脱钠前后物料特性进行表征分析,结果表明赤泥中的碱性物质与CO2发生反应,赤泥脱钠后固相中的钠含量明显降低.通过合理的设计和适当的操作,可使赤泥脱钠率达70%以上,为低成本赤泥脱钠提供了一种有效的途径.     

全生物降解地膜原料颗粒对土壤性质、小麦生长和养分吸收转运的影响

全生物降解地膜是解决白色污染问题的有效途径之一,但其对土壤-植物系统的影响尚不清楚.为全生物降解地膜大面积应用的安全性评价提供依据,采用盆栽试验研究了全生物降解地膜原料颗粒种类（H、 S和X）和用量(2.5、 10和40 g·kg^-1)对土壤理化性质、生物学性质及植物生长和养分吸收转运的影响.结果表明,3种全生物降解地膜原料颗粒显著提高土壤pH,但对土壤有机质含量影响不显著,H地膜颗粒中高用量和S地膜颗粒低中用量时对土壤硝化作用及土壤氮的有效性有积极作用,而X地膜颗粒则表现为抑制作用;H地膜颗粒使土壤有效磷含量提高,S和X无显著影响;X地膜颗粒使土壤有效钾含量提高,S和H无显著影响. 3种全生物降解地膜颗粒对土壤酶活性的影响因地膜种类、用量和酶的类型的不同而异,随着地膜颗粒用量提高,3种土壤酶活性均呈现下降趋势.对小麦（Triticum aestivum L.）生长而言,除低中用量的S处理外,其余处理均抑制小麦的生长,其中X地膜颗粒对小麦根、茎叶和籽粒生物量抑制作用最大且随地膜颗粒用量提高小麦生物量抑制效果越明显.对小麦养分而言,在地膜颗粒低用量时促进氮吸收、高用...     

当量加速腐蚀条件下飞机结构耐久性评估方法研究

目的研究某型飞机机翼纵墙下缘条的结构细节模拟试件的耐久性。方法根据实测环境数据编制某沿海机场环境加速试验谱,开展不同当量腐蚀年限的加速腐蚀试验,然后进行耐久性试验,基于裂纹萌生寿命(TTCI)服从双参数威布尔分布和对数正态分布,建立表征腐蚀损伤下机翼纵墙结构细节原始疲劳质量(IFQ)的当量初始缺陷尺寸(EIFS)分布,并对机群机翼纵墙的经济寿命进行预测。结果铝合金材料在θ=40℃,pH=4.0,质量分数为5%的NaCl溶液盐雾环境中作用189.7 h,腐蚀损伤与该海洋大气环境腐蚀1 a相当。结论该关键结构在沿海机场环境条件下的耐久性能满足寿命指标要求。     

煤矸石在复垦土壤中的利用方式对水稻重金属含量的影响

本文通过以煤矸石为填充材料的复垦土壤上种植水稻的盆栽实验,研究在土壤复垦过程中煤矸石的填充方式和配比浓度对水稻籽粒和秸秆中重金属含量的影响。研究结果表明:在设定的煤矸石配比浓度范围内,水稻籽粒和秸秆中的重金属含量,都随煤矸石配比浓度的增加而增加,其中煤矸石配比浓度为40%时,增幅最大F元素在籽粒中的含量为0.921 mg/kg,是空白的1.12倍;在秸秆中的含量为9.064 mg/kg,是空白的4.19倍;煤矸石的两种填充方式下,水稻籽粒和秸秆中的重金属含量,大多呈现掺混式的大于垫底式的,其中煤矸石配比浓度为10%时,籽粒中差值最大的的F元素,含量相差了0.128 mg/kg,前者是后者的1.29倍;配比浓度为40%时,秸秆中差别最大的As元素,含量相差了0.352 mg/kg,掺混式的高于。垫底式的1.87倍。污染指数评价结果显示:籽粒中的重金属综合污染指数,皆小于1,未受到重金属污染,但在配比浓度为40%时,Hg的单项污染指数大于1,籽粒受到Hg的污染;秸秆的综合污染指数在1到3之间,重金属重污染程度严重,应对产出的秸秆妥善处理,以免对生态环境造成新的污染。     

人工湿地构型对水产养殖废水含氮污染物和抗生素去除影响

利用水平潜流人工湿地和下行-上行复合垂直流人工湿地净化水产养殖废水,研究水流方式、水力停留时间对水产养殖废水中含氮污染物、抗生素等典型污染物净化效果的影响.结果表明,复合垂直流人工湿地对含氮污染物具有较好的去除效果,对TN、NH_4~+-N的去除率在水力停留时间为3 d时可分别达到58%、80%.采用BIOLOG微平板技术和高通量测序对两个人工湿地入流端基质微生物群落的分析发现,复合垂直流人工湿地因其内部结构有利于水流流向及溶解氧条件使得微生物活性和多样性均较高,Nitrospira属分布较多是氨氮去除效果较好的主要原因.水力停留时间对NO_3~--N、NO_2~--N的去除有较大影响,维持在3~4 d对各类含氮污染物可获得较好的去除效果.采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱法对抗生素去除效果进行研究发现,人工湿地构型对抗生素的去除效果差异不大,两种人工湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲唑和氟甲砜霉素,当水力停留时间从1 d延长至3 d可提高磺胺甲唑的去除率至50%以上.     

黄土高原子午岭植被自然恢复下的固碳特征

为分析黄土高原生态脆弱区植被自然恢复的碳汇效应和植被群落特征变化对生态系统碳密度的影响,采用时空互代的方法,研究了子午岭地区150 a恢复年限内8个演替阶段{坡耕地、撂荒10 a草地、20 a草地、白刺花[Sophora davidii(Franch.) Skeels.]、白桦(Betula platyphylla Suk.)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、辽东栎(Quercus wutaishanic Mary)+油松(Pinus tabulaeformis Carr.)混交林和辽东栎}下植被-土壤系统的固碳特征,探讨了群落特征变化对植被-土壤系统碳密度的影响.结果表明,调查植被群落盖度从坡耕地阶段的85%波动增加到乔木阶段的100%.物种数量、Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数总体呈现出先快速增加后缓慢降低直至趋向稳定的变化特征,演替中期(白桦)达到峰值.植被各组分(地上生物、地下根系、枯落物)的生物量和碳密度在演替过程中呈指数函数关系增加,即白桦以前增加缓慢,白桦和油松阶段显著增加(P<...     

南昌某城市污水处理厂进水浓度低成因分析研究

针对南昌某城市污水处理厂进水浓度低的现象,为明确造成污水处理厂进水浓度低的原因,通过对南昌市2018—2020年降雨特征对污水处理厂进水污染物浓度影响的统计分析,估算了降水对雨污合流制管网污水浓度的影响.考察了合流制管网4个污水提升泵站、污水处理厂的日处理水量,结合水量平衡三角法,核算地下水、河水、雨水的渗入.以及利用倒排查法对源居民小区内/外-污水提升泵站-污水处理厂的水质沿程采样分析,得出相关结论.研究结果表明：①2018—2019年上半年污水处理厂进水COD在降雨后2~5 h进水浓度明显降低;但2019年下半年—2020年这种相关性明显削弱.②污水处理厂日进水COD受泵站的日流量的影响,呈显著负相关.③水量三角平衡定量分析表明地下水、河水混入28%~38%,雨水混入11%~18%.④水质沿程的分析显示小区到某些泵站的浓度明显降低,雨天COD、氨氮浓度分别减少了69.78%、75.21%,晴天COD、氨氮浓度分别降低了66.78%、76.94%,表明相应的小区外-泵站段的市政管网是污水处理厂进水浓度降低的关键管段,亟需进一步重点排查和改造.⑤老旧小区排水浓度受天气的影响远比新小区大,雨天分别比晴天减少79.23%、67.87%和54.40%,可能发生了大量雨水混入.     

良种补贴政策的环境效应研究

以小麦良种补贴政策为例,将单位面积化肥施用量作为环境效应评估的代理变量,基于市级农业数据构建了双重差分模型,量化了政策实施导致的单位面积化肥施用量的变化,进而评估化肥施用量变化导致的农户种植成本、温室气体排放和社会碳成本的变化.结果表明,该政策实施使单位面积化肥施用量下降了5.9%,农户种植成本减少了139.42元/hm²,温室气体排放减少了822.06kg CO₂e/hm²,社会碳成本减少了301.91元/hm²,充分补偿了良种补贴的财政支出.建议未来农业补贴政策的制定、改进及推广应充分考虑其潜在的环境影响,以加强农业增产和环境效益的协同.     

四川盆地大气氨与氮氧化物排放对细颗粒物污染的影响及减排潜力

基于IASI、OMI与TROPOMI卫星数据识别了2008~2019年四川盆地氨与氮氧化物柱浓度的变化趋势,并进一步采用空气质量模型CMAQ对2019年冬季四川盆地氨排放的大气环境影响进行了研究,评估了氨与氮氧化物单独减排及氨与氮氧化物协同减排情景下对四川盆地颗粒物污染的影响.结果表明：2008~2012年四川盆地氮氧化物排放逐年升高随后在2013~2019年迅速下降,而氨柱浓度在2008~2013年期间较为稳定,自2014年起迅速增长.四川盆地氨排放的高值区主要集中在人为活动强烈的成都及周边地区和川南城市群以及农业源氨排放主导的川西北地区.铵根离子在川南城市群的PM_2.5当中占比高达11.4%,而对川西地区城市的PM_2.5贡献较低.敏感性实验结果表明,氨与氮氧化物协同减排50%能有效降低大气中硝酸铵与硫酸铵的浓度,从而减少细颗粒物污染,改善四川盆地区域环境空气质量.