用开放的复杂巨系统理论研究煤瓦斯突出规律

煤和瓦斯突出是煤炭开采中的主要灾害之一.随着我国煤矿开采由浅部向深部转移,这一问题变得日益突出.系统分析表明,煤和瓦斯赋存和运移过程是一个典型的开放的复杂巨系统.对于这种系统的研究,目前行之有效的方法是采用从定性到定量的综合集成方法,将专家群体(包括地质专家、采矿专家、地球物理探测专家、计算机专家、岩石力学专家等)、统计数据和信息资料、计算机技术三者有机结合起来,构成一个高度智能化的以人为主、人机结合的交互系统.通过集成各种知识,获得对问题的正确的认识和理解,才能在工程实践中发挥具体的指导作用.     

Ca2+对污泥硝化活性和絮凝沉降性能的影响

Ca~(2+)是微生物重要的生长因子,影响污泥的活性和絮凝沉降性能.为了研究Ca~(2+)在活性污泥体系中的作用,采用比耗氧速率(SOURAOB和SOURNOB)分析硝化菌和亚硝化菌活性的变化,利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和三维荧光光谱(three-dimensional excitation emission matrix fluorescence spectroscopy,3D-EEM)分析胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)组分和结构的变化,考察Ca~(2+)对污泥硝化活性和代谢产物的影响.结果表明,当Ca~(2+)浓度由0. 45 mmol·L-1逐渐提高至3 mmol·L-1时,SOURAOB和SOURNOB分别由6. 3 mg·(g·h)-1和2. 3 mg·(g·h)-1升高至10. 4 mg·(g·h)-1和3. 7 mg·(g·h)-1,EPS总量由68 mg·g-1增加至93 mg·g-1,污泥重絮凝能力(FA)增强.当Ca~(2+) 3mmol·L-1时,SOURAOB和SOURNOB均下降,FA维持在30%左右,污泥粒径持续增大.随着Ca~(2+)浓度的增加,由FTIR分析可知,LB-EPS和TB-EPS的主要组成基团均未发生明显变化,以氨基、酰胺Ⅰ和羧基为主;由EEM分析可知,LB-EPS组成未发生变化,在低硝化速率下,TB-EPS中存在腐殖酸类物质.低浓度的Ca~(2+)促进污泥硝化活性和絮凝性,高浓度的Ca~(2+)导致污泥硝化活性降低.     

温度对发射药比热容影响规律研究

目的确定发射药比热容参数。方法选用发射药9/7单基药、SF-3和GATo推进剂为研究对象,利用热重分析仪研究发射药的热分解特性,确定实验温度区间。利用差示扫描量热仪采用动态温度调制法对温度区间内发射药比热容进行测量,对发射药比热容变化规律进行分析,并计算热力学函数。结果发射药的比热容随温度升高而逐渐变大。结论在进行发射药热模拟计算时,从安全角度出发,应该使用常温下发射药比热容。     

大连近海沉积物多环芳烃污染特征及源解析

本文对大连近海海域15个表层沉积物样品中16种多环芳烃(PAHs)污染特征及来源进行研究。结果表明,沉积物中16PAHs总浓度为30.0410-9~89.2410-9,平均值为50.8410-9,其中工业区显著高于城市地区(p0.05),极显著高于农村地区(p0.01)。沉积物中PAHs含量与总有机碳(TOC)含量间存在显著正相关性(p0.05),表明沉积物有机质含量是影响PAHs含量的主要因素。主成分分析得出,大连近海海域PAHs污染源为石油泄漏造成的石油源、生物质及化石燃料燃烧形成的燃烧源和燃油燃烧形成的交通源。     

保护性耕作下蚕豆生育期土壤有机碳、氮含量变化与分布特征

为研究西南紫色土丘陵区坡耕地长期保护性耕作下旱作蚕豆不同生育时期农田土壤有机碳、氮相关组分分布特征,进而优化保护性耕作措施、改善土壤肥力。试验采用传统耕作、垄作、传统耕作+秸秆半量覆盖、垄作+秸秆半量覆盖、传统耕作+秸秆全量覆盖、垄作+秸秆全量覆盖6个处理。结果表明:在不同处理下,土壤总有机碳(TOC)、总氮(TN)、活性有机碳(AOC)、颗粒有机碳(POC)、水溶性氮(DN)的含量分布均表现出0～1010～20 cm土层,且随时间变化整体波动均不大。蚕豆生育期内,无秸秆覆盖条件下,垄作较平作提高了土壤总有机碳、土壤全氮、活性有机碳和颗粒有机碳的含量,但在秸秆覆盖条件下,垄作却降低了土壤总有机碳和颗粒有机碳的含量,且随着秸秆覆盖量的增加土壤颗粒有机碳和活性有机碳含量下降。同时,无论平作或垄作,秸秆覆盖较无秸秆覆盖均有利于土壤总有机碳、土壤全氮、活性有机碳和颗粒有机碳含量的提升。相关性分析表明,TOC与TN、DN、AOC之间呈显著正相关,TN与POC、DN、AOC之间呈显著正相关,POC仅表现出与DOC显著正相关,DOC与DN呈极显著正相关,DN则与AOC为极显著正相关关系。总之,单一垄作措施或秸秆覆盖能更有利于改善土壤碳、氮状况,且土壤有机碳、氮不同组分之间存在一定的耦合关系。     

赣北鄱阳湖地区黄土元素地球化学特征研究

对长江中下游彭泽定山-太平地区黄土进行元素分析,并将结果与黄土高原黄土、长江下游等地典型风成堆积进行对比。结果表明：（1）赣北鄱阳湖地区黄土元素P、Na、Ca亏损明显,Ti、Fe等为残留富集;断面上黄土脱Ca、Na过程明显,正朝着脱K去Si富Al趋势发展;元素变化率特征,赣北鄱阳湖地区黄土主要元素的迁移顺序如下：Ca>P>Na>Mg>Mn>K>Si>Al>Fe3+>Ti。（2）赣北鄱阳湖地区黄土风化强度属于中等风化强度,与其他地区风成沉积在风化强度由弱到强上构成如下序列：〖JP2〗洛川黄土<镇江黄土<赣北鄱阳湖地区黄土<宣城风成红土。研究区黄土风化强度略强于镇江黄土,主要是由二者地形条件决定的排水条件造成。（3）研究区稳定元素组成明显区别于其他地区风成沉积,指示定山-太平地区沙山砂、黄土可能来自统一的物源区即其上风向的长江河漫滩平原     

基于ecopath模型对滆湖生态系统结构与功能的定量分析

根据2010年对江苏滆湖渔业资源和生态环境调查数据,采用Ecopath with Ecosim软件构建了滆湖生态系统的物质平衡ecopath模型,以期为在滆湖进行生态修复提供支持和指导。ecopath分析结果表明：2010年滆湖生态系统包含7个营养级,各功能组的有效营养级范围为1~3691,其营养物质流动主要发生在前4个营养级,占总流量的998%。系统总生产量为1 974.82 t/km2〖DK〗·a,总流量为8 562.544 t/km2〖DK〗·a,联结指数、系统杂食系数、Finn’s循环指数以及Finn’s平均路径长度分别为0219、0189、799和2841;生产量/呼吸量、生产量/生物量分别为2189和3509;平均捕捞营养级为256。食物链以开始于藻类的牧食食物链和开始于碎屑的碎屑食物链为主,系统总能量转换效率为64%。与滆湖1986～1989年的ecopath模型相比较,滆湖生态系统的总流量减小,r 对策者在系统中所占比例增加,K 对策者在系统中所占比例减小,根据Odum对成熟生态系统的描述,滆湖目前正处于退化演变过程中     

贵阳地铁1号线氡浓度特征及其潜在健康效应评估

地铁轨道交通逐渐成为人们日常出行的首选,但作为较封闭的地下空间环境易导致氡积聚,对于工作人员和乘客存在潜在的电离辐射暴露风险,有必要进行监测评估。贵阳地铁1号线于2018年12月开通运营,所穿越地层主要为碳酸盐岩,该地层风化过程中常常产生氡异常,尤需引起关注。本研究利用RAD-7电子测氡仪,分别于2020年7月29日和2021年1月7日对该地铁全线20个地下站点及车厢中空气氡浓度进行监测,分析其时空变化特征及主要影响因素,估算人员暴露剂量,评估潜在健康效应。结果表明：贵阳地铁1号线氡浓度水平为9.6～257.5 Bq/m³,均值为38.9 Bq/m³,高于我国主要城市地铁氡平均值(28.9 Bq/m³),低于国外平均值(105.2 Bq/m³);且不同站点存在较大差异,整体上氡浓度夏季低于冬季。计算发现,站内工作人员因氡及其子体暴露导致的有效剂量为0.28 mSv/a,小于天然背景辐射值(约为2.4 mSv/a),属于低剂量辐射范围,不存在健康风险。     

固城湖退圩还湖区沉积物重金属特征及生态风险评价

为探讨退圩还湖对固城湖表层沉积物重金属污染特征、空间分布和生态风险的影响,对退圩区和湖区表层沉积物重金属（Fe、Mn、As、Zn、Cr、Co、Ni、Cu、Cd和Pb）含量进行对比分析,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染现状和潜在生态风险程度,利用相关性和聚类分析法解析重金属主要污染物的潜在来源.结果表明,退圩区沉积物重金属中Cd （0.21mg/kg）和湖区沉积物重金属中Cd （0.56mg/kg）和Zn （145.33mg/kg）和Pb （41.17mg/kg）含量的平均值分别达到江苏省土壤背景值的2.45、6.55、2.24和1.87倍.湖区表层沉积物重金属Cd、Zn、Cu和Pb含量显著高于退圩区.地累积指数法评价显示退圩区中Cd为轻度污染;湖区中Cd为中度污染,Zn、As、Cu和Pb为轻度污染.潜在生态风险指数表明,湖区表层沉积物生态风险高于退圩区;Cd是湖区与退圩区最主要的生态风险贡献因子,可能与水产养殖活动以及工业废水排放有关.固城湖退圩还湖对于降低固城湖重金属生态风险有着积极作用.     

水分影响下阴燃传播及气相反应发生的研究

为了解阴燃传播及其反应状态发生变化的特点,采用一半干燥一半加湿的聚氨酯泡沫材料进行实验。在自然对流条件下,阴燃由下到上从干材料传播到湿材料。各次实验中阴燃在干材料部分都保持稳定传播,而湿材料部分所设计的含水率则从8.4%到21.7%。水分的吸热作用使阴燃状态随含水率大小发生极大的变化。在含水率较小时,阴燃仍能继续传播但温度和速度都有所下降;含水率稍大时,阴燃反应受到抑制,在内部有氧气剩余的情况下则会发生气相反应;当含水率进一步增大,阴燃就会熄灭。如果阴燃能传播到材料末端,外界的大量氧气进入阴燃区将使其向明火发生转化。