模拟氮沉降对三江平原小叶章湿地土壤微生物碳源利用能力的影响

大气氮沉降会对湿地土壤微生物的结构和功能产生显著影响,因此研究不同浓度氮沉降对三江平原小叶章湿地土壤微生物碳源利用能力的影响,对于保护和利用湿地生态系统具有重要意义.采用Biolog-Eco技术探究了连续5 a模拟氮沉降对小叶章湿地土壤微生物碳源利用能力的影响.结果表明：①长期的氮素施加会显著改变小叶章湿地土壤含水量（SMC）、pH、硝态氮（NO₃^-）、铵态氮（NH₄⁺）、溶解性有机碳（DOC）和总氮（TN）的含量（P<0.05）;②土壤微生物的平均颜色变化率（AWCD）呈现的规律为：对照（CK）>高氮（HN）>低氮（LN）.低氮处理显著降低了土壤微生物香农（Shannon）指数（P<0.05）,高氮处理显著降低了土壤微生物皮卢（Pielou）指数（P<0.05）.③不同氮浓度下土壤微生物碳源利用能力显著不同,其中低氮处理显著抑制了土壤微生物对糖类、醇类、胺类和酸类的利用强度（P<0.05）;高氮处理显著促进了微生物对酯类的利用,但高氮使土壤微生物对糖类、胺类和酸类碳源产生抑制作用（P<0.05）.④冗余分析显示,NH₄⁺、DOC和pH是影响三江平原小叶章湿地土壤微生物碳代谢能力的主要环境因子.长期氮沉降会导致土壤微生物功能多样性的降低,有关碳源底物利用的微生物活性也明显降低,并且微生物对单一碳源底物的利用能力也发生改变.     

改性生物炭固定床对模拟湖库水体中Mn2+的吸附

湖库是社会生产发展的重要水资源,而湖库饮用水中锰离子（Mn²⁺）的季节性超标成为威胁人类的生活健康和社会安全生产的重要因素之一.首先,开展了NaOH改性生物炭的静态吸附研究,并考察了热解温度（400、500和600℃）和改性条件（未改性、碱前处理改性和碱后处理改性）对吸附性能的影响,研究表明碱前处理改性能提高生物炭的吸附容量,在400℃时获得最大吸附容量为41.06 mg ·g^-1.之后,开展了改性生物炭固定床对Mn²⁺的动态吸附研究.结果表明,碱改性生物炭在静态吸附状态下的吸附能力越强,其在固定床动态吸附过程中的穿透点（c_t/c₀=0.1）和饱和点（c_t/c₀=0.9）时间越长;当分别提高Mn²⁺初始浓度和进水流速时,固定床吸附的穿透点时间由360 min分别缩短至160 min和200 min,饱和点时间由865 min分别缩短至700 min和600 min.Thomas吸附模型能较好地拟合生物炭固定床吸附过程,表明动态吸附过程中,生物炭对Mn²⁺的去除由化学吸附主导,研究结果可为实际运行提供科学指导.     

离子液体[C14mim]Br对大鼠亚慢性毒性的初步研究

研究了离子液体溴化-1-十四烷基-3-甲基咪唑盐([C_(14)mim]Br)对大鼠的亚慢性毒性.实验设立3个染毒组(2.5、5、10 mg·kg~(-1))和1个对照组,对大鼠经口染毒90 d后,分别考察大鼠的体重、血清生化指标、脏体指数、组织形态学的变化.结果表明,与对照组相比,染毒组大鼠的体重增长随着染毒剂量的增加而降低,肝脏/体重系数增大,其血清中碱性磷酸酶(ALP)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸转氨酶(AST)、直接胆红素(DBIL)和和球蛋白(GLB)水平均明显升高,A/G(ALB/GLB)、血清总蛋白(TP)值则明显下降.病理检查结果显示,染毒组大鼠的肝脏、肾脏及肺均有不同程度的损伤及病变.研究表明,[C_(14)mim]Br亚慢性染毒对大鼠的肝肾均有损伤,且其毒性呈一定的剂量依赖性.     

风蚀性粒子降尘浓度的动力学预报模式

为探求开放源露天煤尘在自然风力作用下的扩散情况,本研究采用空气动力学的数值计算方法,以离散相拉格朗日随机轨道为计算模型,预测了原煤、大矿、水洗和精煤4类煤种料堆的降尘浓度分布,并采用风洞试验对结果进行了对比验证.结果表明:动力学模式对风蚀粒子的预报误差在±25%,其中原煤种的预报度最高,误差10%.动力学模式与高斯沉降模式相比,高斯模式对尘源处的降尘浓度预报误差过大,动力学预报模式是基于颗粒群的运动轨迹的行为预报,能准确地描述粗大颗粒的跃移运动状态,对于满足Rosin-Rammler粒径分布的固体粒子降尘浓度的预报良好.     

花生壳活性炭对反渗透(RO)浓水的吸附特性

以花生壳活性炭对RO浓水进行吸附处理,利用傅立叶红外光谱(FTIR)和荧光光谱(EEM)研究花生壳活性炭对不同pH的RO浓水的吸附特性.结果表明,花生壳活性炭对溶解性有机碳(DOC)的吸附遵循准二级吸附动力学方程,特别是碱性条件下,DOC的吸附量随着pH的升高而降低.而且pH越高,达到吸附平衡的时间越长.通过FTIR光谱分析发现,活性炭的芳香结构吸收峰在吸附后红移至1630 cm-1,表明被吸附的有机物在该处有明显的特征吸收峰,而C—O和O—H官能团的吸收峰则因为钙离子等物质的吸附而显著降低.由EEM光谱分析可知,RO浓水的荧光物质主要由腐殖酸类腐殖质和富里酸类腐殖质组成,其荧光强度与DOC之间具有较好的线性相关性.     

CFAST在大空间火灾模拟中的应用研究

为了实现区域模拟软件CFAST在大空间火灾模拟中的应用,深入研究多区域模拟的模拟效果,引入了均匀划分和局部加密的两种多区域模拟方法.采用与实验研究相结合的方法,与测量结果对比,发现采用均匀区域划分方法时,在满足CFAST允许的区域总数要求和每个区域符合CFAST推荐的区域尺寸比例的条件下,采用的区域越多,模拟结果越精确;同时,采用在火源附近区域分布密集的局部加密划分方法,模拟效果优于均匀划分方法,烟气层最高温度相对实验测量结果的误差仅为4.3％,更接近实际.     

基于厌氧氨氧化的城镇生活污水深度脱氮工艺研究

随着城镇生活污水排放标准的日益严格,现有城市污水处理厂普遍面临提标改造的挑战,较多污水处理厂采用三级脱氮工艺降低出水中氮素含量.本研究以磁混凝预处理后的生活污水为研究对象,采用厌氧氨氧化工艺作为三级脱氮工艺,构建含有生物膜和絮体污泥的UASB反应器,处理A/O（二级生化单元）出水,研究串联、分流进水以及回流等条件下系统的脱氮及有机物去除性能,并通过微生物群落分析揭示各阶段的菌群结构变化.结果表明,当UASB串联A/O时,系统出水氨氮、TN和COD分别为1.21、10.02和30.00 mg·L^-1.当进水分流比为15%时,提升了UASB的脱氮速率（从0.04升高至0.06 kg·m^-3·d^-1）,UASB分别贡献了系统TN、NH₄⁺-N和COD去除总量的23.4%、20%和20.7%,当系统出水回流到A区时,能进一步降低出水污染物浓度,NH₄⁺-N仅为1 mg·L^-1,TN为12.03 mg·L^-1.微生物群落结构分析结果表明,在A/O反应器内Proteobacteria为主要菌门,UASB内Planctomycetes门实现富集,生物膜中Planctomycetes丰度为1.93%~8.39%,厌氧氨氧化细菌（以Candidatus Kuenenia为代表）在生物膜和污泥絮体中丰度分别为0.77%~2.19%和0.01%~1.49%.本研究结果表明,基于厌氧氨氧化的三级脱氮工艺能够实现生活污水的深度脱氮,在不增加曝气与碳源投加成本的同时高效去除氨氮、总氮,可为城市生活污水处理厂改造升级提供技术支撑.     

甲苯在渗流区的生物通风去除模拟

建立了数学模型来描述生物通风过程中渗流区土壤中甲苯的运移和生物降解过程,模型考虑了对流通量、扩散通量、相间传质和生物降解项,模型中的生物降解参数由独立间歇实验用Levenberg Marquardt方法确定.在实验室中用土柱实验来模拟生物通风过程,结果显示,实验数据与模型比较吻合,经过50h后,约有98%的甲苯已被去除.利用土柱尾气中甲苯实验数据和质量衡算式计算可得:挥发去除的甲苯占初始加入甲苯的53 78%,生物降解去除的甲苯为42 92%,土壤中残余甲苯浓度为2 56mg·kg-1.     

深厚黄土覆盖层上土石坝地震响应特性分析

采用非线性有限单元法和笔者曾提出的动孔压试验曲线法,对某深厚黄土覆盖层上土石坝进行了有效应力法地震响应分析,重点分析大坝的绝对加速度、动位移和动应力等动力响应及动孔隙水压力分布情况。分析结果表明,在现有设计条件下,由于坝基软弱黄土覆盖层较厚,大坝在7度地震作用下地震响应不强烈,但坝基黄土覆盖层会出现液化情况,需采取相应的抗液化工程措施。     

秸秆高固体厌氧消化预处理实验研究

农作物秸秆含有大量难降解的木质素,难于直接被厌氧微生物利用,降低了高固体厌氧消化技术处理农作物秸秆的效率.本研究采用4种不同化学药剂浸泡的方法对秸秆进行预处理以破坏木质素结构、加快高固体厌氧消化的进程.实验分别利用浸泡液COD浓度、COD溶出总量和14 d加速产气实验结果来表征预处理效果,考察了预处理药剂种类、浓度,预处理时间、温度,秸秆种类及其破碎程度等因素对预处理效果的影响.结果表明,NaOH溶液是预处理效果最好的药剂,提高秸秆的破碎程度和预处理温度,同样能提高预处理效果.利用4 mg/L的NaOH进行秸秆预处理,14 d加速产气实验共产气约1?500 mL(10　g秸秆);预处理24 h后其浸泡液COD浓度达到39?000　mg/L.经过NaOH溶液预处理,秸秆中难降解木质素的含量从28%下降到19%,有利于提高高固体厌氧消化技术处理秸秆的效率.