臭氧氧化对城市二级处理水中溶解性有机物特性的影响及反应动力学分析

通过试验研究了臭氧氧化对城市二级处理水中有机物特性的影响。结果表明,适当的条件下臭氧氧化可提高水的可生化性,不同接触时间水中有机物的分子量分布特征不同;臭氧对水中有机物的氧化过程分为3个阶段,均属于一级反应,并得出了相应的动力学方程。利用上述结果,选择适当的控制条件,为臭氧预氧化与不同型式膜组合实现城市污水的高效低耗的再生利用提供一定的理论依据。     

降低低温低浊湘江原水中浊度试验研究

文章针对低温低浊湘江原水浊度难于处理状况,寻找降低浊度的方法。通过强化混凝、预氧化工艺处理原水的试验研究表明:低温低浊时,在相同条件下,三氯化铁比硫酸铝和碱式氯化铝的除浊效果要好,但是三氯化铁处理原水浊度受pH值、GT值、投加量和助凝剂的影响。中性水环境条件下,原水经处理后残余浊度最低;三氯化铁投量为0.14mmol/L时处理效果最佳,对水中浊度去除率高达97.5%。高锰酸钾预氧化对三氯化铁处理原水浊度起到强化作用,对浊度去除率可提高2.1%。     

一种基于GOCI数据的叶绿素a浓度三波段估算模型

以标准三波段算法为基础,构建了适用于GOCI影像数据的叶绿素a浓度三波段估算模型.并以三峡水库、巢湖、洞庭湖和太湖水体的289组实测叶绿素a浓度以及光谱数据作为基础,模拟了GOCI影像和MERIS影像波段,率定了模型参数,并与MERIS三波段算法和目前常用的GOCI波段比值算法进行了对比分析,最终用GOCI影像数据进行了独立数据验证.结果表明:1对目前的数据集,680 nm处和660 nm处的色素颗粒物吸收系数具有相对固定的比例关系,比值为1.351;2 GOCI三波段模型在模型率定中,得到与MERIS三波段模型近似的效果,线性拟合的决定系数为0.809,略低于MERIS三波段模型的0.820,但明显优于GOCI比值模型(0.450),有效避免了GOCI波段比值模型中在叶绿素a浓度低值区出现的"扩散"现象,体现出较好的普适性;3通过验证数据集中平均相对误差和均方根误差两个误差指标的对比,发现GOCI三波段模型误差表现与建模数据一致,与MERIS数据接近,明显优于GOCI波段比值模型;4通过GOCI影像的同步验证,发现GOCI波段比值算法会对太湖叶绿素a浓度产生明显的低估,且难以体现叶绿素a浓度空间变异.GOCI三波段算法效果相对较好.相比于目前常用的波段比值算法,GOCI三波段算法具有更高的稳定性和精度,有较强的应用潜力.     

基于膜特征参数变化的蛋白质超滤过程膜污染研究

为进一步研究多种蛋白质体系超滤过程的膜污染机制,采用切割相对分子质量为50×103的聚醚砜(polyethersulfone,PES)超滤膜,对溶菌酶(lysozyme,LYS)、牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)、LYS+BSA等3种不同蛋白质溶液的超滤过程进行了研究.运用接触角仪、场发射扫描电镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)、原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)测定了不同污染阶段膜特征参数的变化.结果表明,超滤膜通量变化明显呈现3个阶段:初期(约0~5min)衰减迅速、中期(约5~60 min)衰减缓慢、后期(约60~120 min)趋于稳定;整个超滤过程中,LYS污染膜的通量衰减幅度最大,LYS+BSA次之,BSA最小.膜特征参数变化表明:LYS对膜的初期污染主要以膜孔窄化为主,中期污染由膜孔堵塞和膜孔窄化共同控制;BSA初期膜污染以膜孔堵塞为主,中期污染以膜孔窄化为主;滤饼层过滤是BSA、LYS后期膜污染的主要机制.LYS+BSA二元混合溶液中的LYS对膜污染的产生起主导作用.     

不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳作为土壤有机碳中活跃的化学组分,在全球碳循环中起着非常重要的作用.为了探究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响,以苹果枝条为原料,在300~600℃条件下制备生物质炭,在研究生物质炭基本理化性质的基础上,通过室内培养试验研究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响.结果表明:高温制备的生物质炭碳(C)的质量分数增加,而氢(H)和氧(O)质量分数下降,H/C及O/C比下降;生物质炭的脂肪族结构减弱,芳香性增强,稳定性升高;生物质炭输入可以显著增加土壤有机碳(SOC)含量(P0.05),且随着添加比例的增加而增加,其中以500℃制备的生物质炭对土壤有机碳库的提升效果最为明显;与对照相比,低温(≤400℃)制备的生物质炭在培养期间增加了土壤微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)以及易氧化有机碳(ROC)的含量,且随着添加比例的增加而增加,培养360 d后,BC300处理平均分别增加了38.25%、82.09%和63.53%;BC400处理平均分别增加了26.07%、65.61%和48.09%,且差异均达到显著水平(P0.05);高温(400℃)制备的生物质炭在培养初期(40~60 d)增加了土壤MBC、WSOC及ROC含量,且随着添加比例的增加而增加,而在培养后期则减少了土壤MBC、WSOC、ROC含量,且随着添加比例的增加而减少,培养360 d后,BC500处理平均分别减少了0.27%、13.48%和14.67%,BC600处理平均减少7.80%、14.66%和15.79%,且差异达到显著水平(BC500处理MBC含量除外)(P0.05);生物质炭输入降低了土壤有机碳中ROC的比例,并且随着热解温度的升高以及添加比例的增加而降低.从提升土壤有机碳库及生物活性等方面考虑,在黄土高原土地区,500℃条件下制备生物质炭,既能保证有机碳具有较高的稳定性,又不至于引起土壤活性碳库的过度降低,是生物质炭在农田土壤利用的最佳制备温度.     

生物质炭和秸秆配合施用对土壤有机碳转化的影响

为探讨生物质炭和秸秆碳输入对土壤碳构成和转化的影响,通过室内培养试验,研究了单施生物质炭、秸秆及两者配合施入下土壤二氧化碳的释放特征以及土壤微生物碳和有机碳的变化.结果表明,秸秆有机碳在土壤中的矿化率为21.50%(2%添加水平),远大于等量生物质炭的矿化率(8.09%);施用等量(占4%土重)生物质炭和秸秆,培养200 d后土壤有机碳含量分别为24.40 g·kg~(-1)、17.40 g·kg~(-1),表明生物质炭对有机碳的提升作用大于秸秆的.施用生物质炭对土壤固有有机碳有一定的保护作用,生物质炭与秸秆配合施用促进了秸秆的矿化,对有机碳矿化影响的交互效应为正值.施用秸秆能大幅度增加土壤微生物碳,而生物质炭对土壤微生物碳影响小;秸秆和生物质炭配合也增加了土壤微生物碳,但其交互效应与培养时间、施用量等有关,可正可负.     

有机肥施用量对土壤有机碳组分和团聚体稳定性的影响

为探明有机肥施用量对塿土有机碳组分和团聚体稳定性的影响,通过培养试验,在有机肥不同施用量(0%、1%、2%和4%,分别表示为T0、T1、T2和T4)和不同培养时间(120、180、240、300和360 d)下研究了土壤有机碳(SOC)组成如轻组有机碳(LFOC)、多糖、纤维素、水溶性有机碳(WSS)、富里酸碳(FAC)、胡敏酸碳(HAC)含量以及团聚体稳定性的动态变化.结果表明,施用有机肥增加了土壤有机碳及其组分,且随有机肥用量的增加而增加,与T0处理相比,培养至360 d时,T1～T4处理SOC、LFOC、多糖、纤维素、WSS、FAC、HAC含量和HAC/FAC比值分别增加了15. 3%～83. 2%、6. 8～15. 9倍、8. 5%～46. 4%、39. 3%～122. 6%、35. 7%～112. 9%、3. 3%～46. 9%、42. 5%～88. 3%和28. 5%～38. 6%;随着培养时间的延长,SOC和HAC含量呈降低趋势,LFOC先增加后降低,FAC和HAC/FAC比值呈现波动变化,多糖含量呈增加趋势.施用有机肥,降低了土壤中 2 mm力稳性团聚体的含量,增加了土壤中 0. 25 mm水稳性团聚体的含量,培养至360 d时,与T0处理相比,T4处理使水稳性团聚体平均重量直径(WMWD)增加了58. 6%,使团聚体的破坏率(PAD)降低了22. 2%.相关分析表明,有机碳及其组分间多数具有显著的相关关系,有机碳组分(除多糖外)与团聚体稳定性间也具有显著相关性.通径分析表明,土壤HAC含量和 2 mm力稳性团聚体的含量对力稳定性团聚体的平均重量直径(DMWD)具有显著的直接作用(P 0. 05); 2 mm和0. 25 mm水稳性团聚体的含量对WMWD具有极显著直接作用(P 0. 01);0. 25 mm水稳性团聚体的含量直接影响到团聚体PAD,SOC和WSS通过影响0. 25 mm水稳性团聚体的含量而间接影响到PAD.     

不同耕作措施对渭北旱塬土壤碳库管理指数及其构成的影响

以渭北旱塬9 a（2007—2016年）的不同耕作定位试验为对象,研究了在秸秆还田条件下3种连年单一耕作即翻耕（CC）、免耕（NN）、深松（SS）和3种轮耕措施即免耕-深松（NS）、深松-翻耕（SC）、翻耕-免耕（CN）对农田土壤固碳速率（CSE）、碳库管理指数（CPMI）、小麦产量和秸秆还田后表观腐殖化系数的影响。结果表明：以翻耕（CC）作为参照土样,免耕提高了0~10 cm表层土壤的固碳速率、有机碳（SOC）及其易氧化组分（EOC）的含量,并增加了表层（0~10 cm）土壤的碳库管理指数（CPMI）,在>10 cm土层SOC、EOC含量虽有所减少,但提高了有机碳的稳定系数（K_OS）;深松则提高了表层和35~50 cm土层的SOC、EOC含量、CSE及CPMI,并增加了0~10 cm、35~50 cm土层的EOC/SOC值和10~20 cm土层的K_OS;轮耕处理各土层的CSE、SOC和EOC含量均有所增加,且增加了0~10 cm、35~50 cm土层的EOC/SOC值,其中NS和CN轮耕处理各层CPMI都有所增加。深松、免耕和轮耕处理提高了小麦产量和小麦秸秆量,其中NS处理增加幅度最大,分别为14.3%（籽粒）和12.9%（秸秆）;进行9 a小麦秸秆还田,免耕、深松和轮耕措施提高了还田秸秆的表观腐殖化系数,其中NS处理的表观腐殖化系数显著高于翻耕处理。     

白洋淀水域WASP富营养化模型改进研究

在美国环保局开发的WASP湖泊富营养化模型的基础上,引入了浮游动物这一影响因子,表征了浮游动物生长动力学及其对营养盐与溶解氧的作用,使得模型对富营养化过程的描述更加全面。建立的湖泊生态模型,涉及浮游植物、浮游动物、氮、磷、溶解氧等9个变量,揭示了变量之间的相互关系以及湖泊富营养化的变化规律。结合白洋淀水域2004年的总氮、总磷、溶解氧、碳生化需氧量的实际监测数据,将WASP模型和改进后的模型的计算结果进行对比分析,表明改进后的模型能更好的与实测值相吻合,尤其是对于浮游植物、总氮和碳生化需氧量的模拟,准确再现了变量在1a内的变化过程。     

木醋液酸化生物炭与氮素配施对盐渍土壤活性氮及氨挥发的影响

以盐渍土壤为研究对象,通过吸附试验和室内土壤培养试验,分析生物炭及木醋液酸化生物炭与尿素配施后对盐渍土壤活性氮、脲酶活性和氨挥发的影响,为提高盐渍土壤氮素有效性提供理论和技术支撑.吸附试验表明,木醋液酸化生物炭提高了对铵态氮的吸附量,与生物炭相比,提高了2.28%～18.18%.土壤培养试验表明,与单施尿素处理相比,生物炭和木醋液酸化生物炭与尿素配施处理使土壤硝态氮、铵态氮分别减少了0.72%和25.26%、 1.11%和16.93%;提高了土壤可溶性有机氮和可溶性全氮含量.木醋液酸化生物炭与尿素配施提高了脲酶活性,而生物炭与尿素配施处理则降低了土壤脲酶活性.木醋液酸化生物炭与尿素配施处理氨挥发累积量在不同培养时期均低于单施尿素处理及生物炭与尿素配施处理,且能降低土壤的pH,而未改性的生物炭则提高了土壤pH.因此,在盐渍土区,采用木醋液对生物炭进行酸化后再与氮肥配合施用,不仅有效降低了土壤pH,提高土壤脲酶活性以及可溶性有机氮含量,还可以适当降低土壤铵态氮和硝态氮含量,减少氨挥发,有利于减少土壤无机氮素的损失和提高盐渍土壤氮素有效性.