Applying Statistical Causal Analyses to Agricultural Conservation: A Case Study Examining P Loss Impacts

Estimating the effect of agricultural conservation practices on reducing nutrient loss using observational data can be confounded by factors such as differing crop types and management practices. As we may not have the full knowledge of these confounding factors, conventional statistical meta‐analysis methods can be misleading. We discuss the use of two statistical causal analysis methods for quantifying the effects of water and soil conservation practices in reducing P loss from agricultural fields. With the propensity score method, a subset of data was used to form a treatment group and a control group with similar distributions of confounding factors. With the multilevel modeling method, data were stratified based on important confounding factors, and the conservation practice effect was evaluated for each stratum. Both methods resulted in similar estimates of the conservation practice effect (total P load reduction avg. ~70%). In addition, both methods show evidence of conservation practices reducing the incremental increase in total P export per unit increase in fertilizer application. These results are presented as examples of the types of outcomes provided by statistical causal analyses, not to provide definitive estimates of P loss reduction. The enhanced meta‐analysis methods presented within are applicable for improved assessment of agricultural practices and their effects and can be used for providing realistic parameter values for watershed‐scale modeling.     

洞庭湖区血吸虫病疫水人水相互作用关系及防控方案研究

研究洞庭湖区血吸虫病人水相互作用关系及传染防控,是推进湖区社会经济稳定健康发展的重要保障。从水文情势、产业发展、居民行为、城乡建设四方面探讨了洞庭湖区血吸虫病疫水人水相互作用关系,并运用系统动力学模型,设置教育优先方案、生态保护优先方案和城镇化推进方案对其防控方案进行系统仿真模拟和对比分析,研究结果表明:(1)水文等生态因素对于人水接触的影响逐步减少,而社会经济因素则显得越来越重要。(2)系统动力学模型能有效展示血吸虫病各影响因素之间的关系,是研究血吸虫病防控的有效方法之一。(3)依据仿真模拟结果,城镇化推进方案是经济增长、城乡协调、环境友好的最优血防方案。     

金沙江上游赠曲的鱼类与裸腹叶须鱼的食性

2013年5月和9月对金沙江上游支流赠曲的鱼类资源和裸腹叶须鱼的食性特征进行了调查研究。结果表明,赠曲现有鱼类10种,隶属2目3科5属,其中鲤科鱼类7种,占70%;鮡科2种,占20%;鳅科1种,占10%。赠曲裸腹叶须鱼的食物组成包括53种(属)的浮游藻类、原生动物和节肢动物等。硅藻门是出现率百分比、相对重要性指数和数量百分比最高的饵料生物;水生昆虫是质量百分比最大的饵料生物。裸腹叶须鱼的摄食强度存在较明显的季节差异,雨季末期的摄食强度较低。食物中植物性饵料相对重要性随着裸腹叶须鱼体长的增长而增加。综合而言,赠曲的鱼类组成较为简单,鲤科鱼类是优势类群;裸腹叶须鱼属杂食性鱼类,且摄食强度存在季节性差异。为保护赠曲鱼类,建议在赠曲梯级水力开发过程中做好鱼类栖息地保护或再造等生态补偿措施。     

三峡蓄水前后宜昌–城陵矶水情多尺度变化特征分析

采用Morlet小波分解重构和频谱分析等方法,对宜昌、枝城、沙市、监利和城陵矶1997~2014年水位和流量及三峡水库2003~2014年入库、出库流量和库水位数据进行了统计分析,探究了各水文站在三峡建坝前后水情的变化特征及原因。结果表明:各观测站的水位和流量沿程递减,水位的年内波动处同一水平,研究河段内上游河段流量年内和年际变化比下游河段剧烈;各水文站水位和流量变化的显著周期为6.05、11.78、21.2、30.29和53个月,各水文站水位1 a周期变化幅度均在2 m以上,其他周期上的变化幅度为0.08~0.82 m;三峡水库蓄水活动对下游水文站水位和流量等水情的影响有限,主要反映在对水情趋势项的影响上,三峡大坝蓄水后,各水文站水位和流量受到一定程度影响,呈波动性递减变化。     

页岩对污泥氨气挥发的抑制作用

氨气是城市污水污泥产生的恶臭气体之一,控制或抑制其产生是资源化利用甚至处置过程中至关重要的.通过改进氨气测量方法定量分析外掺页岩对污泥氨气挥发的抑制作用和机理,实验研究了页岩掺量、陈放形式以及环境温度对污泥氨气挥发浓度的影响.结果表明,外掺页岩对污泥氨气挥发具有明显的抑制作用,随温度升高、陈放时间延长抑制效果有所减弱但仍具有明显作用;页岩对污泥氨气挥发的抑制作用主要为对氨气的吸附作用.     

臭氧氧化处理页岩气钻井废水的机理与动力学

采用臭氧氧化法处理页岩气钻井废水经混凝沉淀后的出水(COD=759.63 mg/L),重点研究了废水中有机污染物的去除机理与反应动力学。实验结果表明:在废水pH为11.2、臭氧通入量为8 mg/min、反应时间为50 min的最佳工艺条件下,废水的COD去除率为42.51%;羟基自由基抑制剂CO_3~(2-)、HCO_3~-和叔丁醇的引入抑制了废水COD的臭氧氧化去除,尤其是叔丁醇的加入使COD去除率显著下降,说明废水中有机物的臭氧氧化去除过程遵循羟基自由基机理;臭氧氧化法对钻井废水中有机物的氧化去除过程符合表观二级反应动力学规律。     

MCM-41分子筛负载铁铈催化降解甲基橙

采用等体积浸渍法制备了负载型有序介孔Fe-Ce/MCM-41催化剂。研究了该催化剂降解甲基橙的适宜工艺条件,并采用XPS,XRD,TEM技术对该催化剂进行了表征。实验结果表明,该催化剂Fenton氧化降解甲基橙的较适宜工艺条件为:溶液pH 5.0、甲基橙溶液初始质量浓度100 mg/L、催化剂加入量2.0 g/L、H_2O_2浓度20 mmol/L,在此适宜条件下反应120 min时,甲基橙去除率接近100%。表征结果显示:Fe-Ce/MCM-41催化剂主要由铁、铈、氧、碳4种元素组成;铁与铈的摩尔比接近3∶1;铁和铈主要以Fe_3O_4和CeO_2的形态存在于催化剂表面。     

微等离子弧放电催化水处理技术的研究

采用钛为阳极的微等离子弧放电技术,研究了在模拟废水处理中放电催化效应及其机理,发现该技术对甲基橙有好的放电催化处理效果.甲基橙的脱色程度与峰值电压、脉冲频率、占空比、阳极电极面积等有关.在0.3mol·L-1的H3PO4电解液中,在峰值电压为550V、脉冲频率200Hz,占空比1∶180、阳极电极面积50mm×50mm条件下,20min内600mL、20mg·L-1的甲基橙溶液脱色率达90%.实验结果表明,该放电催化体系具有协同效果好、能效高、反应器设计要求简单等特点,是一种有发展前景的水处理新技术.     

从不同反应器筛选、鉴别好氧反硝化菌

采用2个序批式反应器A和B,以硝态氮为唯一氮源,采用间歇曝气,以驯化、富集耐氧脱氮污泥.反应器A,其pH约为6.3,ρ(DO)为2.2～6.1 mg/L,碳氮比(ρ(C)/ρ(N),ρ(C)以ρ(COD_Cr)计)约为9;反应器B,其pH约为6.8～7.8,ρ(DO)为 2.2～3.0 mg/L,ρ(C)/ρ(N)约为15.2个反应器的ρ(NO₃－-N)均保持为80 mg/L.当2个反应器的总氮去除率达到60%以上,则认为完成好氧反硝化菌的富集.从2个反应器中共筛选得到20株BTB阳性菌,其中8株菌株的DNA样品经PCR成功扩增,进行16S rRNA测序.测序结果提交GenBank进行Blast同源性检索,并分析比对鉴别,判断8株菌株分属于假单胞菌(Pseudomonas),戴尔福特菌(Delftia),草螺菌(Herbaspirillum)和丛毛单胞菌(Comamonas)菌属.反硝化性能测定证实8株菌株均为好氧反硝化菌.