西北地区县域生态系统服务的供需匹配——以甘肃古浪县为例

作为人类福利的源泉,生态系统服务的供需特征及匹配状况反映了区域生态与环境资源的空间配置,分析其供需匹配关系是评价与优化生态系统服务管理、促进生态系统服务供需平衡的重要前提。以西北地区河西走廊东端的古浪县为例,利用气象观测、土地利用、统计年鉴等多源数据,基于InVEST模型、ArcGIS等方法,分析古浪县2017年的产水、碳固持、食物供给和土壤保持四项生态系统服务的供需及其匹配状况。结果表明：（1）古浪县产水、碳固持、食物供给和土壤保持服务供给与需求的总量均表现出供大于求的状态,其供求总量差值依次为：12.45×10⁸ m³、21.55×10⁷ t、3.8×10⁷ t、1.28×10⁷ t,且不同类型的生态系统服务供给与需求存在明显差异。（2）古浪县各项生态系统服务供需匹配类型可划分为高供给高需求、低供给高需求、低供给低需求、高供给低需求,不同区域与不同生态系统服务间的匹配模式存在明显的空间异质性。（3）古浪县生态系统服务供需匹配表现出南中北空间差异性,且呈现集中连片的态势,说明匹配类型相同的乡镇存在“相邻相似”的特征。基于对生态系统服务的供给、需求及匹配状况的分析,进一步提出了不同匹配类型下生态经济发展、城镇化建设、生态可持续化管理、国土空间规划等方面的优化对策。     

远程氩等离子体对聚醚砜膜表面性能的改性

采用双悬浮探针和电子自旋共振法定量对远程氩等离子体进行诊断,确定了电子、离子浓度和自由基浓度的分布,以预测表面改性的最佳区;利用远程氩等离子体对聚醚砜（PES）超滤膜进行表面改性,通过接触角测量、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析改性前后膜表面结构和性能的变化,最后利用牛血清蛋白分离实验分析改性前后膜的分离性能和抗污染性能变化.结果表明,氩等离子体中电子、离子浓度沿轴向距离逐渐降低,在30cm后接近于0,而40cm处自由基浓度仍维持在90%以上,为可能的最佳表面改性区;在该区对PES超滤膜改性后,引入含氧基团和含氮基团,膜表面（O+N）/C原子比从0.18增大到0.46,增强膜表面极性;在最佳处理条件下,膜表面接触角从67°减小到18°,使膜表面亲水性能增强,抑制了电子、离子对膜的刻蚀作用;通过牛血清蛋白实验测定改性后膜污染率由70.3%减小到64.7%,抗污染性能提高.     

氨氮对餐厨垃圾厌氧消化性能及微生物群落的影响

为探析氨氮（TAN）对餐厨垃圾厌氧消化性能及微生物群落的影响,在串联批次实验中引入氨氮胁迫,结合Miseq高通量测序分析,研究了不同TAN浓度下厌氧消化系统的过程参数响应以及微生物群落动态.结果显示,随TAN增加,甲烷回收率从（96.53±2.66）%下降至（63.13±0.73）%,消化时间从435h延长至915h,连续驯化下,TAN为3000mg/L的实验组产气性能完全恢复,而高氨氮实验组（TAN³6000mg/L）仍处于抑制状态.相较于乙酸代谢而言,长链挥发性脂肪酸（LCVFAs）代谢对TAN的耐受度更高（6000mg/L）,但一旦被抑制,其功能难以通过驯化恢复.从微生物层面上看,高丰度且功能冗余的水解酸化细菌保证了各TAN梯度下的水解酸化作用;氨氮敏感的Methanosaeta和Methanospirillum也能通过驯化被耐氨的Methanosarcina和Methanoculleus取代,从而维持系统产甲烷功能;相比之下,产氢产乙酸菌功能高度专一,仅C₄~C₁₈降解菌Syntrophomonas和丙酸降解菌Pelotomaculum被检测到,在连续的高氨氮暴露下,前者的丰度虽有一定程度的恢复,但后者未能被驯化,最终系统出现以丙酸为主的LCVFAs积累,产气性能恶化.可见, LCVFAs的互营降解才是氨抑制失稳的关键环节.     

闽三角地区碳排放时空差异及影响因素研究

以闽三角地区为研究对象,以2005~2017年为研究期,构建城市尺度的碳排放清单,应用对数平均迪氏指数分解方法从时间维度的纵向比较和典型年份城市横向比较两个维度开展了驱动因素的分解分析及评价,探讨了闽三角碳排放变化影响因素的时空差异.结果显示：研究期内闽三角CO₂排放增长较快,从2005年的74.08Mt增加到2017年169.48Mt,增幅为128.75%.其中,泉州贡献最大,占比为67.93%.碳排放变化趋势分析来看,产业结构和经济增长为导致闽三角地区碳排放量增长的主要因素,累计贡献度分别为30.38%和12.21%,能源结构为抑制碳排放的重要影响因素,累计贡献度为-45.76%.时空差异上看,能源结构效应在研究期内均表现为抑制效应,最大贡献率为52.95%;而产业结构效应均表现为促进效应,最大贡献率为33.85%.在研究期内,漳州市碳减排力度最大,最大净减排148.27Mt.而泉州市经济增长和产业结构效应贡献率较大,未来仍具有较大的减排空间.厦门市经济增长和产业结构效应贡献率均低于参考值,且在研究期内变动幅度较小,碳减排压力较低.研究结果深化了闽三角地区碳排放的时空格局及影响因素的科学认识,为闽三角地区及相似城市群的减排治理提供了有益借鉴.     

C/N对SBR生物脱氮硝化过程微生物结构的动态影响

为揭示碳氮比（C/N）对硝化过程影响的机理本质,试验以人工模拟废水为研究对象,采用4组平行的SBR（R₀、R₅、R₁₀、R₁₅）反应器,基于16S rRNA基因-Illumina MiSeq高通量测序技术,考察了4种C/N（0、5、10、15）对硝化过程功能微生物组成和结构特征的影响.结果表明：4种C/N条件下,系统均获得了较好的去除氨氮（去除率>95%）和COD（去除率>90%）效果,TN也有不同程度的降低.此外,C/N会显著影响系统内微生物的多样性、种群结构和功能.R₀系统Chao1指数（922）、ACE指数（1232.4）、Shannon指数（6.76）和Simpson指数（0.96）均最大,故微生物多样性最丰富,而R₅的物种丰富度最低.在微生物门水平上,变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、蓝细菌门（Cyanobacteria）等9个相对丰度较高的门是重要的微生物门,其中变形菌门（Proteobacteria）约全部微生物的40.7%~65.2%,是4个系统中最优势的菌门.硝化过程的关键菌群亚硝化单胞菌科（Nitrosomonadaceae）及硝化螺旋菌属（Nitrospira）的相对丰度表现出随着C/N升高而急剧降低的趋势.基于LEfSe分析共获得了34组具有显著差异的微生物,从而得到了每种C/N条件下在微生物学分类水平上的菌群关键生物标记物.     

NGO/PDA-DAG改性膜制备及抗污染性能研究

以多巴胺（DA）、1,3-二氨基胍盐酸盐（DAG）、氨基化氧化石墨烯（NGO）为改性剂,将氧化沉积和表面接枝法联用于聚偏氟乙烯（PVDF）原膜表面改性,得到NGO/PDA-DAG改性膜,研究改性膜的制备条件及其抗污染性能.结果表明：①改性膜最佳制备条件为DA浓度1.5mg/mL,DA氧化沉积时间4h,DAG质量浓度1wt%,NGO浓度2mg/mL,NGO接枝时间1h;②改性膜的亲水性能改善明显.改性剂向膜面引入了-NH₂、C=N、-OH、C=O等亲水性官能团,使静态接触角由68.7°（原膜）下降到38.7°（改性膜）;③改性膜比原膜具有更高的机械强度.改性层改善了原膜表面应力传递盲区,使改性膜表面粗糙度由原膜的46.5nm下降到18.3nm.改性膜的拉伸强度和杨氏模量分别为22.83和376.25Mpa,比原膜提高了39.72%和13.57%;④改性膜的选择透过性和抗有机污染性能显著提高.与原膜相比,改性膜对牛血清白蛋白（BSA）的截留率提高18.64%、纯水通量恢复率提高34.08%、膜总污染率下降20.67%（可逆污染率提高13.41%、不可逆污染率下降34.08%）;⑤改性膜抗菌性能强,且抗菌效果稳定持久.改性膜连续4次抗菌测试（38℃下接触2h）的平均抗菌率分别为92.3%、88.5%、87.9%、85.6%,能有效防止生物膜污染发生,而原膜无任何抗菌特性.     

基于季铵盐添加的改性环氧树脂涂层的制备及其抑藻性能研究

针对污水处理厂污水处理构筑物藻类生长与黏附现象严重的问题,采用共混方法制备季铵盐（QAC）/环氧树脂复合涂层,并探究QAC投加量对复合涂层的性质和抑藻性能的影响。结果表明:QAC与环氧树脂涂料成功复合,改性涂层表面的季铵基团（R₄N+）数量随QAC投加量增大而增加;QAC改性对涂层的疏水性、耐水性不产生明显影响。但与环氧树脂涂层相比,随QAC浓度的增加,复合涂层表面的Zeta电位向正电性偏移,粗糙度略微减小;以小球藻（Chlorella vulgaris）作为模型藻类进行的涂层抑藻性能研究表明,QAC/环氧树脂复合涂层表面黏附的小球藻数目明显少于环氧树脂涂层,且QAC投加量越多,涂层抗藻污染性能越好。     

水浮植物雷达探测水葫芦性能

利用雷达探测技术,以绑有水葫芦的标准泡沫板为目标物,系统研究了水浮植物雷达对水葫芦目标识别能力、探测范围以及距离、面积、速度测量性能。试验结果表明:水浮植物雷达可以区分水面、墙体以及水葫芦,径向探测距离为37~114.5 m,不同径向距离的平均测距误差均在0.6%以内。在雷达3°/s扇扫速度小范围扇扫模式下,远距离比近距离面积测量平均误差高26.99%;同一距离,12°/s比3°/s扇扫速度的面积测量平均误差低12.13%。另外,在0.1~1.0 m/s的目标速度测量范围内,雷达对水葫芦的测速均方误差百分比不超过8%。     

电源模式对ADC12高硅铝合金微弧氧化膜层组织与性能的影响

目的探究三种电源模式对ADC12高硅铝合金微弧氧化膜层性能的影响,从中选择对其微弧氧化膜层性能较优的电源模式。方法在三种不同电源模式(交流电源、单极性脉冲电源和双极性脉冲电源)的条件下,应用微弧氧化(MAO)技术在ADC12高硅铝合金表面制备了陶瓷膜层,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段表征ADC12铝合金微弧氧化膜层的显微组织与性能。结果三种电源模式下微弧氧化膜层中都存在α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和Al9Si等物相;双脉冲模式下制备的微弧氧化膜层的致密性最好,厚度为15μm,硬度达到719 HV,摩擦系数为1.2左右,膜层与基体开始脱落的载荷为25.8 N。交流模式下制备的微弧氧化膜层膜厚较低,厚度为9μm,硬度达到698 HV,摩擦系数为1.35左右,膜层与基体开始脱落的载荷为19.5 N。单极性模式下制备的微弧氧化膜层厚度为17μm,但硬度为706 HV,摩擦系数为1.35左右,膜层与基体开始脱落的载荷为13.09 N。结论通过三种电源模式的比较,ADC12高硅铝合金在双极性脉冲电源模式下制得膜层的综合性能较好。