模拟降雨径流作用下红壤坡面侵蚀水动力学机制

土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。     

面源磷负荷改进输出系数模型及其应用

传统的输出系数模型是模拟较大流域面源污染的有效手段,但它假设同一土地利用类型的输出系数相同,忽视了营养物径流和截留过程中其他流域特征对输出系数空间分布的影响,难以为流域分区管理提供依据。在传统输出系数模型基础上,引入产污因子（CI）和截留因子（RI）,校正地形、降雨、植被缓冲带对面源磷流失空间格局的影响。用改进输出系数模型模拟滇池流域面源磷负荷并将模拟结果应用于流域管理。结果表明,改进的输出系数模型能更好地模拟面源磷污染的空间格局,识别出面源总磷的关键风险区--湖滨平原地带以及与入滇河流邻近的山谷、台地。以2008年滇池流域面源总磷的模拟结果（3525 t）为基准,若单位面积磷肥施用量减少20%,面源总磷负荷将减少86%;若环湖公路内侧全部实现退耕还林或还草,面源总磷负荷将减少60%;若同时实施减少磷肥施用量和环湖公路内退耕两项措施,面源总磷负荷将减少130%     

高效脱硫菌的筛选及其性能研究

从高硫污染的活性污泥中富集培养,分离纯化得到一株可以降解噻吩的菌株s_4,并对该菌株的形态特征进行观察。应用Design—Expert8．0．5b软件进行响应面优化实验,研究了反应时间、噻吩浓度、微生物浓度3个因素的组合对菌株s_4脱硫效果的影响,并拟合得到多元二次回归方程,得出最佳实验条件。拟合结果表明,当反应时间27．46h,噻吩浓度为1．04％,微生物浓度4．04％时,预测噻吩降解率为14．8％,通过验证得最佳条件下的降解率为14．3％,与预测值相符。     

农业化学品投入状况及其对环境的影响

农业生产中,农业化学品的大量使用产生了明显的负外部性影响,尤其是农业的面源污染问题随化肥、农药投入的增加而不断加剧。通过统计分析方法,对农业化学品投入数量及区域分布特征、农业化学品投入存在的问题及其所造成的面源污染问题进行分析。结果表明:化肥和农药总投入不断增加,其中河南、山东、江苏、安徽、湖北和湖南6省投入总额接近全国的一半;农业化学品使用存在过量投入、投入结构失衡和施肥施药技术落后等问题;农业化学投入品的过量使用造成的环境污染问题正不断加剧,农业面源污染排放对污染总量的贡献率不断上升。最后提出了相关政策建议,包括加强农业面源污染控制的政策框架和配套制度建设、推广成熟的化肥农药施用技术和加强农业环保教育。     

超临界水氧化处理煤气化废水的响应面优化

采用响应面法对超临界水氧化处理煤气化废水的工艺参数进行了优化.运用中心复合设计,建立了COD、NH3-N去除率与温度、压强、氧化系数、反应时间4因素的二次回归模型,分析了各因素的显著性及交互作用.结果表明,各因素对COD、NH3-N去除率影响大小为:温度＞氧化系数＞反应时间＞压强.温度和氧化系数对COD去除率交互影响显著;温度和氧化系数、温度和反应时间、氧化系数和反应时间对NH3-N去除率交互影响显著.以COD、NH3-N去除率最大化,温度最低为目标条件,获得试验范围内最佳工艺条件:温度520℃,压强27.00 MPa,氧化系数3.0,反应时间10 min.该条件下3次验证试验的COD、NH3-N平均去除率分别为99.92％、99.54％,与预测值99.89％、99.51％无显著差异,表明所建模型切实可行.     

响应面优化CCl4增强超声降解左旋氧氟沙星模拟废水

利用响应面优化实验设计方法对CCl₄增强超声降解左旋氧氟沙星模拟废水的影响因素进行探讨和分析,考察了溶液初始pH值、超声功率、左旋氧氟沙星初始浓度的影响。应用Box-Behnken中心组合设计得到一个二次多项式数学模型,确定了US/CCl₄降解左旋氧氟沙星的优化条件:初始pH值6.8,超声功率189 W,左旋氧氟沙星初始浓度为5 mg/L时,左旋氧氟沙星的去除率达到最大(82.99%)。经实验验证, 实际值与模型预测值吻合性良好,偏差仅为0.036%。     

财政支农规模对农业面源污染的影响——基于2007～2015年我国省份面板数据

财政支农政策提高了农民生产的积极性,促进了三农发展,也激励了农民生产经营中污染性要素化肥、农药的投入。基于我国2007~2015年省份面板数据,检验了财政支农规模对农业面源污染及其EKC曲线拐点的影响。研究发现,财政支农规模对农业生态环境存在负外部性,扩大财政支农规模不仅刺激了化肥农药的施用,还可能延迟农业面源污染EKC曲线拐点的到来。因此,不能片面强调财政支农的总量和规模,应当大力推进建立以绿色生态为导向的农业补贴政策体系,优化对农林等产业的支持结构和质量,促进农业面源污染的降低。     

综放工作面瓦斯抽采综合治理技术

近些年以来,由于矿井开发程度不断增强、开采深度持续增加,我国煤矿生产过程中多次发生瓦斯事故,严重威胁着工人的生命安全,极大阻碍了煤矿企业的健康发展。此外,矿井煤层中瓦斯的抽放及燃煤锅炉等引发的烟尘污染对大气环境的破坏也相当严重。本文依据分源治理理论,详细阐述了顺层钻孔超前预抽、高位走向钻孔抽采、上隅角瓦斯抽采以及采空区埋管抽采等技术并对以上各项手段的治理效果进行了逐一分析,为有效解决综放工作面瓦斯抽采过程中存在的治理难度大、管理困难等一系列问题提供了一套具有较强针对性的措施方针,力求加快资源节约型和环境友好型现代化能源产业的建设工作。     

炮采放顶煤采空区自然发火的数值模拟应用

针对炮采放顶煤开采采空区容易发生自燃问题，基于漏风渗流方程、气体渗流一扩散-氧消耗方程，建立了采空区自然发火非稳定数值模型，采空区按非均质考虑，耗氧汇按煤矸氧化和瓦斯涌出稀释两方面综合考虑，用有限元数值方法联立求解模型。结合羊草沟矿实例，通过该矿自然发火后来的测试区的现场实测结果，拟合反演得到采空区煤的耗氧速度、瓦斯涌出强度和渗透特征参数，用确定的模型分析了前段出现自然发火的原因；描绘了炮采放顶煤开采时采空区冷却带、自燃带和窒息带等三带的形状，指出冒落压实的不均衡的非均质采空区，自燃点在偏人风一侧。用三带划分理论讨论了工作面参数（风量、推进度、控顶距）同自燃的量化关系，提出了从根本上预防采空区自然发火的途径与方法。     

重捕剂SDTC的合成及其处理含铊废水的研究

以小分子胺类、二硫化碳和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为原料合成一种复配型重捕剂SDTC,用于处理烧结脱硫含铊废水。采用响应面法通过Box-Behnken(BBD)实验设计影响铊去除率的反应条件,对废水pH、SDTC投加量、反应时间和无机离子进行了优化分析,同时通过红外光谱和紫外光谱对SDTC及其与铊生成的螯合物(SDTC-Tl)结构进行表征。结果表明,二次多项式模型的回归系数R~2为0.982 8,模型对实验数据的拟合度高。采用响应面法优化得出处理1.20mg/L含铊废水的最佳条件并对其进行修正为:废水pH 9.00,SDTC投加量2.80g/L,反应时间25.0min,无机离子21.1g/L,该条件下铊去除率为99.89%,实验结果与模型预测值吻合。红外和紫外光谱分析结果表明,SDTC与铊会发生配位反应,生成的SDTC-Tl可较长时间放置,不易产生二次污染。