Investigation of the hydrodynamic behavior of diatom aggregates using particle image velocimetry

The hydrodynamic behavior of diatom aggregates has a significant influence on the interactions and flocculation kinetics of algae. However, characterization of the hydrodynamics of diatoms and diatom aggregates in water is rather difficult. In this laboratory study, an advanced visualization technique in particle image velocimetry (PIV) was employed to investigate the hydrodynamic properties of settling diatom aggregates. The experiments were conducted in a settling column filled with a suspension of fluorescent polymeric beads as seed tracers. A laser light sheet was generated by the PIV setup to illuminate a thin vertical planar region in the settling column, while the motions of particles were recorded by a high speed charge-coupled device (CCD) camera. This technique was able to capture the trajectories of the tracers when a diatom aggregate settled through the tracer suspension. The PIV results indicated directly the curvilinear feature of the streamlines around diatom aggregates. The rectilinear collision model largely overestimated the collision areas of the settling particles. Algae aggregates appeared to be highly porous and fractal, which allowed streamlines to penetrate into the aggregate interior. The diatom aggregates have a fluid collection efficiency of 10%-40%. The permeable feature of aggregates can significantly enhance the collisions and flocculation between the aggregates and other small particles including algal cells in water.     

京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网的建设与应用

京津冀及周边地区大气染污综合立体观测网针对的是大气重污染发生-演变-消散全过程的核心科学问题,通过制定适用于京津冀及周边地区的大气污染综合观测技术规范,建立了区域大气污染综合立体观测网,开展了近地面及大气边界层气象和大气化学过程的同步观测,构建了监测数据综合分析及共享应用平台,实现了大气环境多源数据综合管理业务化,为大气重污染成因研究提供精准数据集,提升了京津冀秋冬季重污染成因机制研究和精细化源解析的能力,推动了京津冀及周边地区空气质量的持续改善.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网开展了传输通道的加密观测,增加了背景站和手工采样点观测,建立了包括黑碳、氨和重金属等多要素的关键站点,并充分利用了服务于科学研究的超级站和垂直梯度观测技术.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网和数据平台的建立,实现了业务部门与科研部门数据的有效融合与综合管理业务化,具有效率高、代表性好、目的性强的特点,能够很好地应对决策部门不断提高的管理需求.观测网络和平台充分吸取了国外的先进技术和观测经验,保证了观测网长期稳定运行;通过综合环境空气质量监测预警和发布平台,为环境空气质量监测和污染成因综合研究提供技术支撑,最终为实现我国空气质量的全面改善奠定了坚实的基础.      

山东省不同地形区降雨侵蚀力时空变化特征

掌握降水及降雨侵蚀力的时空分布和演变特征对于揭示区域气候变化规律,有效预防和科学评估水土流失等环境问题具有重要意义。基于34个气象站点1961—2015年的降水日值数据,采用降雨侵蚀力计算模型、Mann-Kendall检验、小波分析和Kriging空间插值等研究方法,分析研究了山东省内山地、丘陵和平原等不同地形区的降水和降雨侵蚀力时空变化特征。结果显示：近55年间,全省及各地形区的降水量和降雨侵蚀力均呈波动下降趋势,年内分配均集中在夏季,降雨侵蚀力在时间尺度上存在25年左右的变化周期。空间上,降水和降雨侵蚀力均呈现鲁中南山区＞胶东半岛丘陵区＞鲁西北平原区;分界线由东北至西南沿福山—莱阳—淄博—定陶等站呈“S”型贯穿山东省,界线东南侧降雨侵蚀力高,西北侧降雨侵蚀力较低。其原因主要是受海拔和地形的影响,东南季风携带湿润气流受胶东半岛丘陵及鲁中南山地的阻挡抬升,致使“S”型分界线东南侧迎风面降水及降雨强度相对较高;西北侧背风面形成焚风效应,降水及降雨侵蚀强度较低。该结果可为山东省水土流失空间特征分析奠定数据基础,同时为区域水土资源利用与调控及生态环境保护与改善提供决策支撑。     

刈割对香港草地干物质生产的影响

研究了刈割频率对香港草地于物质生产的影响。结果表明，刈割使干物质生产量下降，刈割频率越高生产量下降越大。禾本科植物受刈割影响比木本和非禾本科草本植物大，且停止刚割一年后生物量仍低于对照点。认为常年刈割是华南草地生产力下降的重要原因之一。     

微生物易利用基质对PCP厌氧降解的影响

本文主要研究了微生物易利用基质对厌氧反应器内ＰＣＰ厌氧降解性及处理效率的影响，结果表明，ＰＣＰ对厌氧污泥代谢葡萄糖有抑制作用，则适量的微重复铁利用基质有利于促进ＰＣＰ的脱氯和降解代谢，且随着反应器进水中水中ＰＣＰ的提高，达到相近降解效率所需的微生物易利用基质的需要量也相应增加；废水中ＰＣＰ剩余量和废水中糖的初始浓度呈显著负相关。     

惠州绿化乔木叶片及其叶面降尘对大气SO2污染的生物监测

采用常规采样及碱片挂片法同步监测广东省惠州市大气SO2体积分数,用ICP-AES测定了惠州市不同功能区的2种主要绿化树种大叶榕(Ficus virens Ait var.sublanceolata(Miq.) Corner)、紫荆(Bauhinia blakeana)叶片及其叶面降尘的硫质量分数。结果表明,不同功能区植物叶片和降尘的硫质量分数差异显著,其综合污染指数(PI)以商业交通区、工业区、居住区、清洁区的趋势递减。叶片中硫的质量分数随春、夏、秋季而增长,季节差异显著。植物叶片、降尘中硫质量分数随交通流量的减少而降低。叶片和叶面降尘中硫的质量分数与大气硫酸盐化速率三者显著相关,大叶榕和紫荆与降尘协同生物监测大气SO2的二元数学模型的相关系数分别为R=0.995和R=0.990,明显优于植物与硫酸盐化速率监测SO2的常规一元数学模型。表明大叶榕、紫荆叶片及其叶面降尘均可作为城市区域大气SO2污染的有效指示剂,叶片的长期效益和季节效益显著,降尘则短期效益显著;两者协同监测,可靠性和灵敏度更高,应用前景广阔,可为地方和区域环境监测和评价提供参考。     

湘西、湘中新元古界—古生界微量元素地球化学特征

湘西湘中新元古界—古生界是金锑砷等金属矿床的重要产出层位。岩石地层微量元素地球化学研究对于认识矿源层以及矿床成因具有重要的意义。本文根据单一地球化学过程产生的地质体中元素含量趋向于正态分布的认识 ,对于湘西湘中的新元古界—古生界中的微量元素进行了系统研究 ,结果表明 :新元古界的板溪群和震旦系是Au、Sb、As的重要含矿建造 ;Pb在奥陶系、志留系中显著富集 ;Hg在寒武系和奥陶系中明显富集。古生代各地层中Sb、As、Hg、Au等成矿元素均不同程度地受到后期成矿作用的影响 ,泥盆系和石炭系中Sb、As的高平均含量是由成矿叠加作用所引起的。     

聚合铝混凝过程研究:不同形态硅酸的影响作用

研究了不同形态硅酸对聚合铝混凝过程的影响作用 .实验结果表明经预制形成的具有不同形态分布组成的硅酸与聚合铝 ,在投加后相互间发生了十分复杂的物理化学作用 ,并受溶液pH值的影响 ,从而最终决定了混凝效果 .反应过程中所生成的形态产物及其物化特征 ,很大程度上取决于聚合铝碱化度以及所投加的Si Al比 .其中碱化度越高 ,最终产物所带电荷越高 .而不同硅酸所起影响作用分别取决于聚合程度 ,在与聚合铝反应过程中表现出一定的规律性 .单体硅酸与单体铝迅速发生较强的络合作用 ,抑制了多聚水解铝阳离子的形成 .聚合硅酸则倾向于与聚合铝形态相互作用形成一定的胶状化合物 ,从而在溶液中稳定存在 .对于胶体硅酸 ,在聚合铝作用下迅速凝聚形成更大的聚集体 ,在颗粒物间架桥形成粗大的絮体 .所得结果对混凝机理的解释与复合混凝剂的发展提供了一定的参考作用     

A/O工艺处理城市生活工业综合污水的耐受性研究

针对目前城市污水处理厂进水水质以生活污水为主转向以难生物处理的工业废水为主的现状,进行了A/O工艺的耐受性试验.结果表明:随着工业废水比例的增加,厌氧、好氧污泥活性都显著下降,厌氧污泥的耐受性较高;随着运行时间的延长,两类污泥的活性逐步得到不同程度的恢复;工业废水比例越高,活性恢复所需时间越长;两类污泥的协同代谢作用保证了出水效果.A/O工艺所能耐受的进水中制药废水、印染废水和生活污水的分配比(体积比)为3∶3∶4.     

Characterization of submicron particles during autumn in Beijing, China

In this study, we performed a highly time-resolved chemical characterization of nonrefractory submicron particles(NR-PM_1) in Beijing by using an Aerodyne high-resolution time-of-flight aerosol mass spectrometer(HR-ToF-AMS). The results showed the average NR-PM_1 mass concentration to be 56.4 ± 58.0 μg/m~3, with a peak at 307.4 μg/m~3. Due to the high frequency of biomass burning in autumn, submicron particles significantly increased in organic content, which accounted for 51% of NR-PM_1 on average. Secondary inorganic aerosols(sulfate + nitrate + ammonium) accounted for 46% of NR-PM_1, of which sulfate,nitrate, and ammonium contributed 15%, 20%, and 11%, respectively. To determine the intrinsic relationships between the organic and inorganic species, we used the positive matrix factorization(PMF) model to merge the high-resolution mass spectra of the organic species and NO+and NO_2~+ions. The PMF analysis separated the mixed organic and nitrate(NO+and NO_2~+) spectra into four organic factors, including hydrocarbon-like organic aerosol(HOA), oxygenated organic aerosol(OOA), cooking organic aerosol(COA), and biomass burning organic aerosol(BBOA), as well as one nitrate inorganic aerosol(NIA) factor. COA(33%) and OOA(30%) contributed the most to the total organic aerosol(OA) mass, followed by BBOA(20%) and HOA(17%). We successfully quantified the mass concentrations of the organic and inorganic nitrates by the NO+and NO2+ions signal in the organic and NIA factors. The organic nitrate mass varied from 0.01-6.8 μg/m~3, with an average of 1.0 ±1.1 μg/m~3, and organic nitrate components accounted for 10% of the total nitrate mass in this observation.