厦门冬春季大气VOCs的污染特征及臭氧生成潜势

2014年1~4月在厦门市城区和郊区开展冬春季节大气样品的采集,采用大气预浓缩系统与GC/MS联用技术定量了48种大气挥发性有机物(VOCs),对比分析了冬春季城区和郊区大气VOCs的污染特征,并利用最大增量反应活性(MIR)估算了大气VOCs的臭氧生成潜势(OFP).结果表明,冬季厦门城区和郊区大气中VOCs的平均体积分数分别为11.13×10-9和7.17×10-9,春季厦门城区和郊区大气中VOCs的平均体积分数分别为24.88×10-9和11.27×10-9,且均表现为烷烃芳香烃烯烃.通过B/T值探讨城区和郊区VOCs的来源发现,机动车和溶剂挥发是城区VOCs的主要来源,郊区VOCs除了局地源的贡献外,还受到外来污染物扩散传输的影响.城、郊区的主要VOCs包括丙烯、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、正己烷、苯、甲苯、乙苯和间对二甲苯,这10种组分对两地VOCs的贡献表现为春季(城区和郊区分别为62.83%和53.74%)高于冬季(城区和郊区分别为61.57%和45.83%).城、郊区VOCs的臭氧生成潜势分析显示,芳香烃的相对贡献率最大,其次是烯烃,烷烃最小.C3、C4类烯烃和苯系物是厦门城区和郊区活性较高的物种,对臭氧的贡献较大.比较观测期间城区和郊区VOCs的平均MIR值可知,郊区VOCs的活性高于城区.     

铜绿微囊藻对混凝除氟的促进作用及机理分析

以铜绿微囊藻、氯化铝（AlCl₃·6H₂O）为研究对象,通过三维荧光、场发射扫描电镜等表征,探究了藻类对氟化物混凝去除机制的影响.结果表明,在pH值为7.0,8.0,9.0,Al投加量在20.0~80.0mg/L的条件下,铜绿微囊藻对混凝除氟有明显的促进作用,其促进作用主要在于藻絮体对氟的表面吸附.铜绿微囊藻与氯化铝水解产物通过吸附架桥和网捕卷扫作用,聚集成较大较多的絮体.絮体粒径越大,除氟率越高.pH值为7.0,Al投加量为40.0mg/L时,絮体粒径达到最大值500μm,此时氟去除率最高,为77.37%;当Al投加量为80.0mg/L时,藻细胞破损严重,有机物过多释放,对混凝除氟起阻碍作用.絮体破碎吸附实验结果表明,对絮体进行一定强度破碎可以增加吸附位点,从而提高氟的去除率;但破碎强度过大,絮体粒径过小,对氟的吸附效率亦会降低.     

颗粒物对混凝过程及超滤膜污染的影响

以nm-SiO₂和μm-SiO₂体系为研究对象,使用3种不同Al形态的混凝剂（AlCl₃、Al₁₃和Al₃₀）进行混凝-超滤实验,考察不同pH值下SiO₂去除率、出水余Al及混凝预处理对膜通量的影响,借助马尔文激光粒度仪、SEM、BET和AFM表征絮体性质及在超滤膜表面的分布和作用力.结果表明,nm-SiO₂体系中SiO₂去除率均低于μm-SiO₂体系,在纳米颗粒物体系中投加混凝剂后膜通量从0.68分别提升至0.96（AlCl₃）、0.86（Al₁₃）和0.87（Al₃₀）,微米颗粒物体系中投加3种混凝剂后膜通量从0.79提升至0.80~0.84.微米级颗粒物是颗粒间的碰撞,纳米级颗粒物主要以团聚态的形式碰撞.低聚态铝（Al_a）和颗粒物形成絮体的粒径均大于150μm,体系zeta电位为负与膜表面产生斥力;在中性条件下Al₁₃与颗粒物形成絮体的强度因子远高于AlCl₃和Al₃₀,中聚态铝（Al_b）将膜孔内部较小颗粒物堵塞形成的不可逆膜污染转移成膜孔表面的可逆膜污染;高聚态铝（Al_c）具有较强吸附架桥和网捕卷扫能力,无定形、不规则的团聚态小颗粒在这一过程中形成较大絮体缓解膜污染.     

生物-电化学耦合系统供氢脱硫效应及微生物学研究

为研究和评价电化学强化自养硫酸盐还原连续运行工艺,提高处理能力,设计三维复合生物阴极,构建生物-电化学耦合系统,通过促进氢气传质、增大自养微生物量及电场强化的方式,提高以H2为电子供体的硫酸盐还原速率,并评价了体系连续运行脱硫效应.结果表明,当电流为0.50 mA、系统运行较为稳定时平均硫酸盐去除负荷为1.94 g/(L.d),最大去除负荷为2.23 g/(L.d).相同水力条件下,改变进水负荷时,优化传质和电场强化的耦合反应器具有更高的系统稳定性.扫描电镜观测发现,除膜丝外,石墨纤维毡表面附着大量微生物,显著提高体系生物量.PCR-DGGE种群结构分析表明,与接种菌源相比,种群丰度略有降低,群落结构得以优化,优势菌群为脱硫弧菌属和脱硫微菌属.传质优化、生物量提高、微生物群落结构优化及电场强化是系统具有较高硫酸盐还原能力以及适应能力的关键.     

树木模拟燃烧排放烟尘中水溶性离子的组成

模拟林火中生物质的两种燃烧方式,明燃和闷燃,对10种乔木的干树枝和绿树枝进行室内燃烧试验,测定了排放烟尘中的水溶性离子.结果表明,干树枝明燃烟尘中水溶性离子的平均总含量为(28.88±17.54)g·kg~(-1).SO_4~(2-)、Cl~-、K~+是主要组分,其平均排放因子为101.0~118.2 mg·kg~(-1).干树枝闷烧烟尘中水溶性离子的平均总含量为(6.38±2.79)g·kg~(-1).Na~+、SO_4~(2-)、K~+、Cl~-是主要组分,其平均排放因子为101.1~245.7 mg·kg~(-1).绿树枝明燃烟尘中水溶性离子的平均总含量为(22.13±13.52)g·kg~(-1).SO_4~(2-)、Cl~-、K~+是主要组分,其平均排放因子为136.4~197.6 mg·kg~(-1).绿树枝闷燃烟尘中水溶性离子的平均总含量为(15.71±19.09)g·kg~(-1).Cl~-、SO_4~(2-)、Na~+是主要成分,其平均排放因子为298.6~869.1 mg·kg~(-1).两类树枝在每种燃烧条件下产生的烟尘中,Cl~-与K~+的含量均显著正相关.干树枝闷烧时Cl~-的排放因子与含水率显著正相关.燃烧条件、树种及含水率均对森林生物质烟尘中水溶性离子的组成及排放因子有明显的影响.这对估算大气中林火来源的污染物有参考意义.     

稻草及其烟尘中正构脂肪酸的组成

为了解稻草露天焚烧产生烟尘中正构脂肪酸的组成特征,在明火燃烧和闷烧条件下对6种稻草进行了模拟焚烧试验,采集了排放的烟尘,并用GC/MS进行测定.结果表明,稻草中的正构脂肪酸由C8~C34组成.明火烟尘中含有碳数为C8~C34的正构脂肪酸.其总含量的变化区间是8613.9~27225.0μg/g,平均值为15147.4μg/g.正构脂肪酸呈现以C16、C24为主、次碳峰的双峰式分布,并具有显著的偶碳数优势.其碳优势指数(CPI)的分布区间是3.08~6.41,平均值为4.31.平均碳链长度(ACL)为18.51~21.77,平均值是20.48.C24/C16值分布在0.11~0.41之间.闷烧烟尘中正构脂肪酸的碳数范围是C6~C34.其总含量的分布区间是59112.6~95214.3μg/g,平均值为76934.9 μg/g.呈与明火烟尘类似的双峰式分布,偶碳数优势显著.其CPI为3.88~5.24,平均值为4.38.ACL值分布在17.37~18.91之间,平均值为18.42.C24/C16比值为0.07~0.23.明火烟尘中C24/C16比值比稻草有所下降.闷烧烟尘中C24/C16比值均小于稻草和明火烟尘,正构脂肪酸的ACL也明显小于稻草和明火烟尘.烟尘中正构脂肪酸的组成相比原稻草已发生了明显的改变.     

城市系统碳循环与碳管理研究进展

城市化带来的土地利用变化和化石燃料燃烧是引起全球气候变化和温室效应的主要原因之一。了解不同区域城市系统碳循环的过程、途径、方向和机制,有助于更好地进行未来大气温室气体的情景预测,并提出相应的碳管理措施。论文在国内外城市系统碳循环研究的基础上,对城市系统的特征、空间范围和碳过程特征进行了总结和分析;从城市能源使用碳排放、城市植被和土壤碳研究、城市扩展对碳排放的影响、城市代谢与碳过程、城市系统碳循环模拟等方面对目前城市系统碳循环的主要研究内容进行了综述;结合URCM研究计划,对城市碳管理的理论框架、科学问题和主要措施及目标进行了探讨;最后提出了该领域未来研究的主要方向和建议。     

混凝-超滤预沉积对去除腐殖酸的影响

探索利用在膜表面经过混凝预处理,调节膜-颗粒物作用行为的机制,从而改进超滤膜的净水效果是本文的研究核心.研究通过将AlCl_3及Al_(13)两种混凝剂形成的絮体以自然沉降的方式预先沉积在超滤膜表面,考察了对腐殖酸(HA)的去除情况及膜的净水行为.结果表明,使用Al_(13)混凝剂在膜表面沉积的絮体能更好的去除HA,并在一定程度上缓解膜污染,而使用AlCl_3则会加强膜污染现象.随着Al_(13)混凝剂投加量从0.08 mmol·L~(-1)增加到0.18 mmol·L~(-1)时,对HA的去除率也从26%升高到34%,并在超滤膜表面形成预沉积层.在较高投加量0.18 mmol·L~(-1)时,Al_(13)混凝剂在膜表面形成的絮体分形维数(2.45)较AlCl_3(2.29)大,但Al_(13)形成的絮体粒径(300 nm)小于AlCl_3形成的絮体粒径(600 nm),致使在膜表面形成的沉积层相对致密.Zeta电位分析结果表明,Al_(13)混凝剂较AlCl_3混凝剂具有更高的正电荷,较易吸附负电性的HA分子,因此去除HA效果更好,提高膜通量程度更大.     

1980年以来中国大宗作物空间格局变化分析

利用1980～2014年间的大宗作物(玉米、水稻、小麦、棉花、油菜)面积数据,以省级行政区为研究单元,采用多种数理统计和GIS空间分析技术,结合同期作物之间的竞争性用地关系,对全国上述五类大宗作物的空间分布格局及其变化特征进行分析.研究结果表明:玉米的空间分布相对较均衡;小麦的空间格局总的变化不明显但是省际分布最不均衡;棉花近30 a来空间格局变化极其显著,其面积重心从河南境内不断地向西北地区移动,目前位于甘肃省境内;油菜的面积重心自湖北境内不断地向南推移到湖南境内,水稻的面积重心则自江西境内逐渐向北移动到湖北境内.另外,部分区域的同期作物(如油菜与小麦、棉花与春玉米)空间格局变化存在明显的“消-长”关系,特别是在甘肃和内蒙,油菜小麦的面积变化有着极强的负相关性,其pearson系数低于-0.8.作物种植的成本收益变化是造成这些大宗作物空间格局变化的主要原因,城市化发展的程度、农民非农就业机会的高低、同期作物之间的比较效益差距等也是这些大宗作物时空格局产生变化的重要原因.     

向家坝水库水温时空特征及其成因分析

水温是水环境评价的重要因子之一,其对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。为了分析向家坝水库运行期内的水温分布特征及其成因,本文建立CE-QUAL-W2立面二维水温模型,并基于2014年野外原位监测水温数据对模型可靠性进行了验证,应用其对水温分布进行数值模拟。研究发现向家坝水库水温存在季节性垂向分层,4~6月中上层水体(水深0~60 m)受入流水温和气温回升影响迅速升温,表底温差达10℃,垂向分层加剧;7、8月水库泄洪加快了库区水体交换,底层水温迅速升高,中间等温层水体厚度增加,表底温差减小在2℃内,9月以后表底温差进一步缩小,垂向水温分层逐渐消失。通过分析发现:气象要素、入流水温、电站取水口高程、泄洪方式成为影响向家坝水温分布的主要因素。入流水温的变化只影响水库水温波动范围,对其垂向分层结构影响较低;表层水温受气象条件影响显著;取水口高程和泄洪方式决定了水温的垂向结构。