基于化学与生物复合指标的流域水生态系统健康评价——以滇池为例

水生态系统在人类社会的发展过程中发挥着至关重要的作用,由于人类活动的干扰,水生态系统的健康状况受到严重威胁.因此,本研究在对滇池流域水生态系统状况深入调查研究的基础上,根据水质状态和生态特性,利用层次分析法构建以化学完整性和生物完整性为标准的滇池流域水生态系统健康评估指标体系,计算各样点健康评价指标,综合评价滇池流域水生态系统健康状态.结果表明:滇池全流域水生态系统整体健康状态处于中下水平,流域上游区域健康等级多为良好,流域中游区域健康等级多为一般,流域下游区域健康等级多为一般和极差;滇池湖体健康等级则多为一般和差,尤以滇池北部(草海)健康状况较差;滇池流域河流和水库的健康状态整体比滇池湖泊的健康状态好,河流和水库的健康状态差异性不显著;生物状况是滇池流域水生态系统健康状态较差的主要限制性因素.     

Two-step accelerated mineral carbonation and decomposition analysis for the reduction of CO2 emission in the eco-industrial parks

Carbon dioxide（CO2） emissions are a leading contributor to the negative effects of global warming. Globally, research has focused on effective means of reducing and mitigating CO2 emissions. In this study, we examined the efficacy of eco-industrial parks（EIPs） and accelerated mineral carbonation techniques in reducing CO2 emissions in South Korea.First, we used Logarithmic Mean Divisia Index（LMDI） analysis to determine the trends in carbon production and mitigation at the existing EIPs. We found that, although CO2 was generated as byproducts and wastes of production at these EIPs, improved energy intensity effects occurred at all EIPs, and we strongly believe that EIPs are a strong alternative to traditional industrial complexes for reducing net carbon emissions. We also examined the optimal conditions for using accelerated mineral carbonation to dispose of hazardous fly ash produced through the incineration of municipal solid wastes at these EIPs. We determined that this technique most efficiently sequestered CO2 when micro-bubbling, low flow rate inlet gas, and ammonia additives were employed.     

不同生态系统土壤生化特征及其与土壤呼吸和N2O排放的关系

通过室内培养实验,研究了不同生态系统土壤生化特征及其对土壤呼吸和N2O排放的影响.结果表明,不同生态系统土壤的生化特征不同,土壤呼吸和N2O排放也不相同.一般果园细菌数量最多,草地放线菌数量最多,林地真菌数量最多,而竹园细菌放线菌数量最少,果园真菌最少;微生物碳氮含量一般果园>林地>农田.相关分析表明细菌数量与微生物碳氮呈显著正相关,放线菌数量与土壤有机碳和全氮含量呈极显著正相关(P<0.01),而真菌数量仅与全氮含量呈显著正相关(P<0.05).土壤呼吸累积排放量从高到低为果园>竹林>农田>林地>草地.N2O累积排放量为农田>果园>草地>林地>竹林.土壤呼吸与细菌、微生物碳氮呈显著正相关(P<0.05);土壤的N2O排放与三大微生物、铵态氮呈显著正相关(P<0.05).逐步回归分析表明土壤呼吸主要取决于土壤细菌数量和pH的变化;土壤N2O排放主要取决于土壤细菌数量和铵态氮含量的变化.     

1980~2010年浙江某典型河流硝态氮通量对净人类活动氮输入的动态响应

以浙江某典型流域为研究对象,基于1980～2010年的水质水量和氮源数据及LOADEST模型,估算了逐年河流NO-3-N通量和净人类活动氮输入(NANI),分析了河流NO-3-N通量和NANI的年际演化特征及其动态响应关系,探讨了每年NANI、滞留氮库、自然背景源对河流NO-3-N通量的贡献.结果表明,1980～2010年,河流NO-3-N通量和NANI总体上都呈现出先增后减的抛物线型变化趋势,均在1998年左右分别达到峰值5.74 kg·(hm2·a)-1和77.5 kg·(hm2·a)-1;过去31 a,河流NO-3-N通量和NANI分别净增加了～42%和～77%.化肥氮和大气氮沉降是NANI的主要来源,分别占了NANI的～48%和～40%.河流NO-3-N通量的年际变化不仅与NAIN(R2=0.27**)和化肥氮输入量(R2=0.32**)显著相关,而且与河流年均流量(R2=0.79**)或降雨量(R2=0.63**)具有更强的相关性,意味着河流NO-3-N的来源除了当年的NAIN,还受滞留氮库的影响.所建立的以NANI和流量为自变量的回归模型能很好地模拟河流NO-3-N通量变化(R2=0.94**).该模型预测结果显示,在NANI和流量分别降低30%的情况下,河流年均NO-3-N通量将分别减少～21%和～30%;每年的NANI、滞留氮库、自然背景源对河流当年NO-3-N通量的贡献率分别为～53%、～24%、～23%.河流NO-3-N通量长期的年际变化是NANI和水文要素共同作用的结果;但是,由于滞留氮库的影响,与源控制方式相比,增加"汇"景观应该能更加快速地削减河流NO-3-N通量.     

气象因素对广州市大气中二噁英污染特征的影响

采用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪测定了广州市环境空气中2,3,7,8-PCDD/Fs的含量,并对其来源进行初步分析.重点研究了广州市大气二噁英浓度的空间和季节分布特征,分析其毒性当量浓度变化与气象因素的相关性,并利用美国空气资源实验室的拉格朗日混合单粒子轨道模型对气流轨迹进行模拟,为了解广州市大气二噁英污染状况提供重要的基础数据.结果表明,工业区的二噁英浓度高于其他功能区;大气二噁英毒性当量浓度最高值出现在春季;风向和风速、温度和气压、相对湿度、降水等气象因素都会对大气二噁英的污染程度产生影响,温度、风速与大气二噁英浓度呈负相关,但相关性不明显;经过气团后向轨迹分析,秋季气流轨迹主要往西北地区延伸,冬季大气团运移较慢,主要来自内陆地区,春夏季节气流主要经过东南沿海或海面到达广州.     

Seasonal and diurnal variations of atmospheric peroxyacetyl nitrate, peroxypropionyl nitrate, and carbon tetrachloride in Beijing

Atmospheric peroxyacetyl nitrate(PAN), peroxypropionyl nitrate(PPN), and carbon tetrachloride(CCl4) were measured from September 2010 to August 2011 in Beijing. PAN exhibited low values from mid-autumn to early spring(October to March) with monthly average concentrations ranging from 0.28 to 0.73 ppbV, and increased from early spring to summer(March to August), ranging from 1.37–3.79 ppbV. The monthly variation of PPN was similar to PAN, with low values(below detection limit to 0.18 ppbV) from mid-autumn to early spring, and a monthly maximum in September(1.14 ppbV). The monthly variation of CCl4was tightly related to the variation of temperature, exhibiting a minimum in winter(69.3 pptV) and a maximum of 180.6 pptV in summer. Due to weak solar intensity and short duration, PAN and O3showed no distinct diurnal patterns from morning to night during winter, whereas for other seasons, they both exhibited maximal values in the late afternoon(ca. 15:00 to 16:00 local time) and minimal values during early morning and midnight. Good linear correlations between PAN and PPN were found in autumn(R = 0.91), spring(R = 0.94), and summer(R = 0.81), with slopes of 0.130, 0.222, and 0.133, respectively, suggesting that anthropogenic hydrocarbons dominated the photochemical formation of PANs in Beijing. Positive correlation between PAN and O3 in summer with the low slopes( O3 / PAN) ranging from 9.92 to 18.0 indicated serious air pollution in Beijing, and strong negative correlation in winter reflected strong O3consumption by NO titration and less thermal decompositin of PAN.     

沼液养殖钝顶螺旋藻的中试研究

在室外中试规模的跑道池中,使用混凝沉淀处理后的沼液养殖高耐污钝顶螺旋藻,研究了螺旋藻的生长情况以及沼液中氮磷的去除情况,计算了沼液中氮磷向螺旋藻体的转化效率.在此基础上,结合小试研究,分析总结了使用沼液室外规模化养殖螺旋藻过程中存在的问题和对策.以12 d为一个培养周期,总共进行了6批次培养试验,其中3批次培养的螺旋藻浓度能够达到采收要求(D560>0.8);而另外3批次未能收获螺旋藻.成功的3个养殖批次中,螺旋藻采收后沼液中COD、氨氮、总氮、总磷分别减少了28.6%~48.5%、30.4%~48.5%、41.8%~48.6%、14.3%~94.5%;其中去除的总氮和总磷向螺旋藻细胞的转化率分别为12.1%~98.5%和21.2%~83.7%.沼液中的高浓度氨氮以及残存虫卵孵化产生的虫害是导致另外3批次培养螺旋藻生长缓慢的主要因素,使用生物处理技术降低沼液中氨氮含量、使用膜过滤技术去除沼液中虫卵对于稳定获得高产率的螺旋藻非常必要.     

李氏禾湿地系统净化Cr（Ⅵ）污染水体的机理研究

利用湿生铬超富集植物李氏禾构建了三段式波形潜流式人工湿地,并以相同设计的无植物湿地系统作为对照,比较研究了李氏禾湿地系统对Cr(Ⅵ)的净化效果.同时,综合运用电子顺磁共振(EPR)、X光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段,并结合有机质含量、pH、Eh和Cr质量平衡分析,探讨了李氏禾湿地系统对Cr(Ⅵ)的去除机理.结果显示,李氏禾湿地系统对Cr(Ⅵ)的去除率显著高于对照湿地,且李氏禾湿地基质中的有机质含量是对照湿地的3倍.这表明李氏禾增加了湿地基质中的有机质含量,从而提高了湿地系统对Cr(Ⅵ)的净化能力.李氏禾组织中的Cr主要以Cr(Ⅲ)形式存在,其中,茎部和叶部未检测到Cr(Ⅵ),而仅有1.95%的Cr以Cr(Ⅵ)形式存在于根部中.EPR分析结果显示,李氏禾叶部中的Cr(Ⅲ)以有机酸结合态的形式存在,根部中的Cr(Ⅲ)以氢氧化物的形式存在,这表明李氏禾能有效地将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ).基质表面吸附的Cr大部分为Cr(Ⅲ),而Cr(Ⅵ)仅占4.99%.XPS分析进一步证明,基质表面同时吸附了Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ),但主要以Cr(Ⅲ)为主,且Cr(Ⅲ)可能以氢氧化物的形式存在.由此判断,进入湿地的Cr(Ⅵ)在基质中被还原成Cr(Ⅲ).FTIR分析结果显示,基质表面的羟基、氨基、羧基、CO、C—O、C—H等基团与Cr的吸附有关,这表明湿地基质中的有机质作为电子供体参与了Cr(Ⅵ)的还原.李氏禾湿地系统能将水体中可溶性的Cr(Ⅵ)有效地还原成难溶的Cr(Ⅲ)化合物,并将其转化成湿地生态系统物质循环的惰性部分.     

木质生物燃料与其半焦的混燃实验研究

生物质半焦作为生物质气化的副产物,其固定碳含量和热值均高于原生物质.若将生物质半焦充分利用将大幅提高生物质利用的能量效率,具有很大的经济和环境效益.在综合热分析基础上,考察了生物质半焦添加比例(掺烧比)对生物质微米燃料旋风炉燃烧炉膛温度、烟气及灰分的影响.试验研究发现掺烧比为20%(空气当量比为1.2,粉体粒径在0.177 mm以下,生物质含水率控制在8.1%以下),燃烧效果最好,燃烧效率高达98%,燃烧烟气中有害气体NOx和SO2的含量较少.     

直升机-舰动态配合的舰面流场环境研究综述

研究了制约直升机-舰动态配合性能的首要原因——直升机的载舰在海上风场、舰面特殊结构、舰艇运动等因素作用下形成的非定常舰面紊流场。在总结早期直升机-舰动态配合试验研究特点的基础上,分析了舰面流场海上实测试验的方法及其发展;针对舰面流场模拟普遍采用的CFD技术,分析了舰面流场CFD仿真的发展过程及现状。评价了新型CFD方法——DES在处理大分离涡外流方面的优势,指出了DES在舰面流场仿真领域的光明前景。