浐河、灞河硝酸盐端元贡献比例——基于硝酸盐氮、氧同位素研究

近年来,河流氮污染一直是生物地球化学领域研究的热点问题。然而,识别水体硝酸盐来源、端元贡献比例及其在水体中存在生物转化(硝化、反硝化)过程,仍旧是氮循环研究的难点问题。本研究选取流经西安市的两条河流——浐河和灞河,测定其河水溶解态硝酸盐氮、氧同位素组成,并结合Bayesian同位素混合模型,有效识别了两条河流从源头到汇入渭河河口处,氮素来源的变化,同时,定量分析了其贡献比例的变化。结果显示,河流源头附近,土壤有机氮是河流硝酸盐主要来源,其贡献比例接近30%;河流中游,由于沿河农业活动的增加,同位素指示河流硝酸盐主要来源转化为化学肥料,其贡献比例接近25%;河流下游,由于城市用水的汇入,硝酸盐氮、氧同位素值偏正,主要位于污水及粪肥区间,指示硝酸盐含量较高的生活污水及工业废水的输入,其贡献比例能达到30%以上。通过本研究,研究者定性及半定量的区分和浐河、灞河氮素来源,为今后有效控制氮污染提供了理论基础。     

基于IEEMD样本熵分析的管道泄漏定位

为降低城市管道泄漏定位误差,提出1种改进的集合经验模态分解（IEEMD）样本熵分析的管道多点泄漏定位方法。首先通过在EEMD中添加自相关函数计算和EMD算法,得到IEEMD;然后应用IEEMD可将原始泄漏信号直接去噪并分解为真实信号分量和冗余分量,经样本熵分析计算剔除冗余分量,获得有效泄漏信号;最后根据互相关时延计算和声发射时差定位法精确计算泄漏点位置。结果表明:该方法泄漏信号提取效果好、计算效率更高,有效提高了信号的信噪比,降低了信号的均方误差;该方法将管道泄漏定位误差降低至4.06%,较大程度提高了管道泄漏定位精确度。     

含NaCl超细水雾抑制甲烷爆炸实验研究

为研究含NaCl添加剂超细水雾对甲烷爆炸的影响,在自制的半封闭透明管道内,进行含NaCl添加剂超细水雾抑制甲烷爆炸试验,通过检测和分析在不同NaCl浓度情况下超细水雾的粒径和甲烷爆炸的平均火焰传播速度、爆炸超压以及平均升压速率,探究NaCl浓度对超细水雾粒径及其对抑制甲烷爆炸有效性的影响。研究结果表明:NaCl浓度对超细水雾粒径影响较小;对于体积分数为9.5%的甲烷,相比于纯甲烷爆炸,其平均火焰传播速率、最大爆炸超压以及平均升压速率分别下降了53.7%,63.4%和60.7%,相比于超细纯水雾,其平均火焰传播速率、最大爆炸超压以及平均升压速率分别下降了38.6%,58%,56%;在通雾量相同的条件下,浓度为2.5%NaCl超细水雾对体积分数为9.5%的甲烷爆炸抑制性能最佳;含NaCl添加剂超细水雾的物理化学共同作用可以有效抑爆甲烷。     

中国镁产业生态系统物质流与价值流的生命周期分析

基于物质流分析基本框架,构建了镁产业生态系统的物质流分析模型,定量分析了2015年我国宏观层次镁金属材料在其生命周期各个阶段的物质流与价值流,并核算了以皮江法工艺炼镁产生的生态包袱,同时结合e!Sankeypro 4.5.3绘图软件进行可视化表达与分析。结果表明：①原镁生产过程中资源消耗量较大,皮江法工艺每生产1t原镁的非生物资源输入量和资源直接输入量分别达到59.3t和16.4t,而生态包袱约为资源直接输入量的3.6倍,物质输入端优化的关键在于提高白云石与燃料的利用效率。② 2006-2015年镁产业生态包袱整体呈现上升趋势,清洁生产与循环经济是新时代镁产业生态化发展的对策。③皮江法炼镁的资源物质投入类别中硅铁与煤的价格居高,影响了价值产出率;废镁潜在利用价值较大。④受国内与国际市场需求的影响,迫切需要调整镁产品生产结构以应对未来发展挑战。最后,从资源利用效率、节能减排、回收利用体系、优化产品结构等方面提出了环境管理措施,以期为我国金属镁等矿产资源的循环利用以及绿色发展提供决策依据。     

1994～2006年中国人为源大气氨排放时空分布

大气中的氨对酸沉降、区域细粒子、水体富营养化等重要环节问题都有直接或间接的影响.对我国人为源大气氨排放进行估算可以为酸沉降和区域细粒子污染控制对策的制定提供依据.利用排放因子法,基于牲畜养殖、化肥施用、化工生产、人体呼吸排汗和排泄等部门的排放因子和分省活动水平,建立了1994～2006年我国分省分部门的大气氨排放清单,分析了其历史变化趋势和地理分布特征.2006年,全国大气氨排放量从1994年的11.06Mt增长到16.07Mt.其中,牲畜养殖、化肥施用、化工生产、人呼吸排汗和排泄的氨排放分别从1994年的4.47、5.94、0.09、0.59Mt增长到2006年的6.61、8.68、0.14、0.65Mt.牲畜养殖和化肥施用是最主要的氨排放源,分别贡献了2006年氨排放总量的40.79%和53.53%.2006年,全国平均的氨排放强度为1.67t·km-2,但是全国大气氨排放量的地理分布很不均衡,河南、山东、四川、河北、江苏等省的排放量分别为11.0%、9.7%、6.9%、6.7%、6.6%,共占全国总排放量的40.82%.     

道路绿化带对街道峡谷内污染物扩散的影响研究

研究了道路绿化带对街道峡谷内流场与机动车尾气扩散的影响特征.假设绿化带树冠为均匀多孔介质,采用压力损失系数表征树冠对空气流动的阻碍作用,建立可用于数值模拟的绿化带多孔介质物理模型.采用稳态k-ε湍流模型结合组分输运方程模拟道路中央有绿化带街道峡谷内的尾气扩散过程,模拟结果与风洞试验数据对比吻合较好.分析发现,有绿化带街道峡谷内存在一个围绕树冠的顺时针旋涡,旋涡中心略偏向右上方,背风面污染物浓度显著增大,较无绿化带的污染物平均浓度增长46.0%.进一步模拟了不同绿化带树冠高度情况下街道峡谷内流场与浓度场,发现随着树冠位置的上升,峡谷内流场旋涡中心逐步上移且偏向迎风建筑物,峡谷内整体气流速度下降,污染物浓度逐步升高,树冠底部高度为8 m时其污染物浓度可达4 m时的2倍多;尤其是当树冠顶部超过屋顶高度时,峡谷内污染物总体浓度增长迅速.     

钡盐厂周边土壤中钡及各形态钡的分布规律

贵州省天柱县某钡盐厂污染排放导致周边土壤遭受污染,为此对钡盐厂周边污染土壤进行采样分析。分析结果表明,钡盐厂周边土壤存在严重的钡富集,钡盐厂周边2km范围内土壤钡的浓度范围为760.4～3196mg.kg-1;污染区土壤表层钡的分布受污染源的距离关系及所在风向的控制,各形态钡占总钡平均比例大小关系为残渣态>Fe/Mn结合态>有机结合态>弱酸结合态;土壤剖面钡的分布规律为表层土壤中的总钡及各形态钡的含量远高于下层,总体呈垂直递减规律;钡及形态钡在土壤中的迁移转化规律受土壤pH、电导率、有机质、总氮以及碱解氮等诸多因素的影响。     

基于模糊综合评判方法的沉船风险预警

为有效预防沉船引发进一步的危害,基于模糊综合评判方法建立了沉船风险预警模型。通过对历史事故的统计分析,识别出沉船风险主要包括通航安全风险、环境污染风险和经济社会风险。基于系统工程的思想,确定了沉船风险的主要构成要素为沉船、沉船所在区域和周边自然环境。通过汇总专家经验和历史数据,确定了沉船风险预警指标体系并进行了分级量化,并运用层次分析法(AHP)确定了各指标的权重。以我国水域部分历史沉船为例进行验证,结果表明,应用该模型能迅速有效地开展沉船风险预警,并且得出的评估结论与历史操作经验比较吻合。     

填埋场覆盖土微生物好氧/厌氧共代谢降解氯乙烯的特性、贡献度及微生态研究

填埋场已成为氯乙烯污染的重要来源,明晰覆盖层土壤中氯乙烯的降解特性及功能微生物群落组成对氯乙烯污染控制具有重要意义.基于填埋场覆盖土系统开展了典型氯乙烯的好氧/厌氧共代谢降解研究.结果显示,好氧和厌氧条件下CH₄均可发生降解,二氯乙烯（DCE）只能在好氧条件下被降解,净降解速率为50μg·h^-1·L^-1;三氯乙烯（TCE）可同时发生好氧共代谢和厌氧共代谢转化,净降解速率分别为38和5μg·h^-1·L^-1;四氯乙烯（PCE）只能发生厌氧共代谢,降解速率为0.77μg·h^-1·L^-1,发现好氧共代谢速率远高于厌氧共代谢速率.构建了覆盖层中氯乙烯的分布模型并评估了CH₄及氯乙烯好氧/厌氧共代谢贡献度,CH₄好氧和厌氧降解贡献度分别为59%～70%和30%～41%,TCE好氧和厌氧共代谢降解贡献度分别为73%和27%.对氯乙烯厌氧/好氧共代谢降解过程的微生物群落组成及潜在功能菌属进行了分析,发现好氧...     

原油胶质对石油烃生物降解作用的响应与降解研究

石油烃类生物降解产物形成胶质的过程与胶质的再降解过程交织,增加了原油生物转化过程的复杂度.以往对胶质组分辨识不足,使地表环境下石油污染物的稠化机制阐释薄弱及生物修复效率难以提高.本文利用从稠油污泥中筛选到的石油降解菌威尼斯不动杆菌（Acinetobacter venetianus）进行了原油混合物与胶质单族组分的生物降解模拟实验,利用傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）测定胶质组分,按照氧原子数量进行分类,聚焦氧原子数量为O₂类极性化合物在石油烃生物降解过程中的响应变化及再转化机制,进一步揭示胶质组分的好氧生物降解作用机理.研究发现：在威尼斯不动杆菌（Acinetobacter venetianus）降解作用下,20、40及60 d不同时段原油饱和烃的总降解率分别为36.02%、43.46%和52.84%,其中正构烷烃、三环萜烷、藿烷、甾烷和二环倍半萜烷类化合物均有降解;60 d时芳烃中萘、菲、芴、联苯及三芳甾烷系列化合物的降解率分别为56.58%、63.46%、49.84%、59.47%及40.69%,生物降解明显;原油混合物及胶质单族组分中O₂类化合物变化复杂,形成与降解同步发生,脂肪酸和单环环烷酸随着时间延长明显增加;类异戊二烯酸、饱和脂肪酸、1~3环环烷酸、藿烷酸及多环环烷酸或芳香酸均为原油混合物中饱和烃及芳烃生物降解产物对于胶质组分的贡献,也是原油中O₂类极性组分对饱和烃及芳烃类生物降解作用的响应.石油烃形成的高碳数和低碳数酸均可源源不断进入胶质组分中,使原油的碳循环过程与生物修复过程更加复杂.因此,提高原油重质组分中胶质的生物修复效率是突破原油生物修复效率瓶颈的关键.