基于三维荧光光谱-平行因子技术联用的湖泊浮游藻化学分类学研究

浮游藻荧光分析技术因其能够实现现场、快速、低成本测定而受到广泛研究和应用.本研究以浮游藻活体三维荧光光谱(EEM)为基础,利用平行因子(PARAFAC)和CHEMTAX发展了浮游藻群落组成荧光分析技术.首先,将PARAFAC模型应用于23种浮游藻的EEM,通过残差分析、荧光成分谱形分析等方法确定浮游藻EEM由12个荧光成分组成;然后,利用Bayesian判别分析表明浮游藻12个荧光成分的组成具有明显的门类特征性;最后,以获得的12个荧光成分构建浮游藻"荧光成分比值矩阵",结合CHEMTAX建立浮游藻荧光识别分析技术.通过测试表明,该技术对531个单种藻样品的平均识别正确率是99.1%,其中,绿藻的识别正确率为97.5%,其余藻的识别正确率为100%.对于95个实验室混合样品,优势藻和次优势藻的平均识别正确率分别为98.5%和90.5%;测定的平均相对含量分别为69.7%和26.4%.结果表明,本研究所建立的EEM-PARAFAC-CHEMTAX方法能够实现浮游藻群落组成的快速定性定量测定.     

辽河水体中溶解有机质的光谱初步研究

文章分析了辽河流域水体中溶解有机质的吸收光谱,荧光特性及其主要来源。对比紫外可见吸收和散射2种模型,结果表明DOM对紫外可见光既有吸收也有散射。运用平行因子分析法(parallel factor analysis,PARAFAC),对三维荧光激发-发射矩阵(EEM)进行分析,发现3种荧光团,包括1种类蛋白荧光团和2种类腐殖质荧光团。荧光指数(FIX)为1.60～2.10,初步认为此时段辽河流域DOM的来源为多重来源,生物源比重较大。大多数SUVA_(254)在1.22～2.82L/(mg·m)之间,同文献报导的来自于土壤或者高等植物的DOM相比,值相对较小,DOM的芳构化程度较低,进一步表明DOM来源以生物源为主。     

加筋土挡墙动力特性研究进展

加筋土挡墙表现出很好的抗震性能,对于加筋土挡墙的动力特性研究有利于更好地弄清楚其工作机理,为加筋土挡墙在动荷区特别是地震区的更广泛应用奠定基础。根据大量文献资料,从试验研究、数值模拟和传统的拟静力方法等三个方面阐述了目前加筋土挡墙动力特性的研究进展,并对今后的研究作了展望。     

低温热水解对剩余污泥DOM的溶出特征分析

为了研究剩余污泥在低温热处理条件下的理化性质及溶出特征，采用批次试验探究了热处理温度对剩余污泥溶解性有机物（SCOD）、溶解性碳水化合物（SC）、溶解性蛋白质（SP）的溶出变化情况，分析了溶解性有机物质（DOM）荧光组分的平行因子分析模型特征.研究发现，随着热处理温度的升高，SCOD在80℃的破解度增幅最高，在90℃溶出量最大；SC在70℃时溶出率增幅最高，在90℃质量浓度最高；SP在60℃质量浓度最大；挥发性脂肪酸（VFAs）在60℃达到最大含量；液相色谱-有机碳测定仪（LC-OCD）分析表明，溶解性有机碳在90℃分子质量浓度最大，但生物聚合类物质的比例在80℃最高；三维荧光平行因子分析（PARAFAC）显示，剩余污泥热处理后的DOM均包含类蛋白质C1（282，324nm）、代谢类蛋白质C2（310，364nm）、可见腐殖酸C3（278/338/358nm，424nm）、土壤富里酸C4（270/318/354nm，476/524nm），对于热水解法预处理污泥，类蛋白质在80℃下具有最大荧光强度，代谢类蛋白质在60℃下具有最大荧光强度.在60min条件下，污泥中有机物溶出的最佳温度是80℃.     

电场对污泥堆肥富里酸结构特征的影响

为了研究电场对污泥堆肥富里酸结构特征及电子转移能力(ETC)的影响,以市政污泥和米糠为原料,设置施加5V的直流电场(T1)和不施加电场(CK)的两个堆肥进行对比实验.通过三维荧光-平行因子分析(EEM-PARAFAC)、紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱(2DCOS)分析堆肥过程中富里酸结构和组成变化.通过电化学方法测定了堆肥富里酸的电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC).结果表明,类色氨酸、类富里酸和类胡敏酸是堆肥FA的主要组分,随着堆肥的进行,FA中类色氨酸物质减少,类富里酸和类胡敏酸含量增加,电场能够促进FA在堆肥过程中类色氨酸的降解和类胡敏酸的形成,提高了FA的芳香性、分子量和腐殖化程度.电化学分析结果表明,FA的ETC呈现先增后减的趋势.相比CK处理,施加电场降低了FA的EDC,但同时增强了其EAC,使得堆肥后期的FA具有更强的ETC.结果将有助于进一步了解污泥堆肥过程中FA的形成过程及其氧化还原特性.     

河流底泥DOM、营养盐与重金属空间分异特征及响应关系

为探究河流底泥中的溶解性有机物(DOM)和营养盐对重金属迁移转化的影响,以沈阳市新穆河、南小河和老背河为研究对象,利用三维荧光光谱,结合平行因子(PARAFAC)、主成分分析(PCA)和结构方程模型(SEM)研究了底泥中的DOM、营养盐与重金属的空间分异特征及DOM与营养盐对重金属的响应关系.结果表明,3条河流底泥中的总氮(TN)和总磷(TP)呈重度污染状态.南小河底泥中的ω(Zn)、ω(As)、ω(Cu)、ω(Ni)和ω(Cd)分别是辽宁省土壤背景值的2.48、 1.02、 3.45、 3.00和39.05倍,老背河的ω(Zn)、ω(Cu)和ω(Cd)分别是背景值的2.56、 1.92和8.00倍,新穆河的ω(Zn)和ω(Cu)分别是背景值的1.40和1.10倍,总体上3条河流均存在重金属累积现象,累积严重程度为：南小河>老背河>新穆河,其中南小河和老背河Cd污染严重.应用PARAFAC共解析出5类DOM组分,分别为类色氨酸、酚类络合物、微生物代谢产物、类富里酸和类胡敏酸,其中类富里酸和类胡敏酸丰度较高;基于PCA分析,新穆河底泥污染的主控因子为TN、 TP、类富里酸和类...     

Numerical analysis of toxic cloud generation and dispersion: A case study of the ethylene oxide spill

The present study examined the accidental spill of ethylene oxide, and a sensitivity analysis of the corresponding consequences was conducted using computational fluid dynamics (CFD). A validation of the gas dispersion CFD model against the experimental data sets included in the model evaluation protocol (MEP) was performed. The effect of the variability of the wind velocity on the extension of the hazardous areas and pool evaporation characteristics was evaluated. Additionally, the mitigation effects of the dike walls surrounding a spill were discussed. CFD simulation results have shown that the mitigation effect of dike walls is determined by their influence on both gas dispersion and pool evaporation and depends strongly on wind velocity in terms of toxic impact distances.     

泡沫材料在狭缝空间垂直火蔓延的数值模拟

保温材料的火蔓延特性对建筑防火有重要意义,而其在狭缝等特殊空间结构中的燃烧特性还缺乏深入研究.本文采用CFD模拟技术和并行计算手段对狭缝空间中泡沫材料的竖直火蔓延特性进行了分析研究.计算发现在狭缝宽度为5 -6 cm时,由于侧向补风增强,导致狭缝内存在规则的大尺度涡旋结构.涡旋将火焰向两侧拉扯,而且涡旋强度可以增强狭缝内火蔓延速度.相对开放空间的情况,在狭缝空间中泡沫材料的火焰高度随线热释放速率强度的增加较慢,并且存在最小热释放速率强度.当热释放速率强度小于一定值时,火焰将会熄灭.     

蓝藻衰亡过程中上覆水溶解性有机物变化特征

为探究蓝藻水华衰亡过程中溶解性有机物（DOM）的迁移转化机制,本文对蓝藻衰亡过程进行室内模拟实验,基于紫外-可见光谱（UV-vis）和三维荧光光谱（EEMs）表征上覆水溶解性有机物的光谱特征,同时分析水质理化指标及溶解性有机碳（DOC）、溶解性无机碳（DIC）含量变化.结果表明,蓝藻衰亡初期阶段释放出大量有机质,溶解氧（DO）急剧降低,随着反应时间延长,DOC逐渐转变为DIC,改变了水体氧化还原环境和酸碱环境;UV-vis光谱显示蓝藻衰亡释放出大量芳香性很高、腐殖化程度高的DOM,并且DOM随反应时间被逐渐降解.通过三维荧光光谱平行因子分析（EEM-PARAFAC）,解析出3种荧光组分,分别为难降解的类腐殖质（C1）,藻类产生的类蛋白质色氨酸（C2）,以及与微生物活动有关的类腐殖质富里酸（C3）.蓝藻衰亡产生的类蛋白质大部分被微生物降解成类富里酸,异养型微生物促进了藻源性DOM的生成,同时也加快了对新生DOM的降解.蓝藻衰亡产生的DOM最终大部分转化为较难降解类腐殖质.对水质参数、UV-vis光谱和EEMs光谱参数进行相关性分析可知,ORP与DO呈显著正相关（P<0.05）,pH与DOC呈显著负相关（P<0.05）,与DOC向DIC转变趋势相吻合;C1与Fn₃₅₅有显著正相关关系（P<0.05）,C2与DOC和Fn₂₈₀都有显著正相关关系（P<0.05）,C3与FI、BIX以及β∶α呈显著正相关（P<0.05）,这些光谱参数的变化趋势与DOM组分变化一致.综上所述,通过对蓝藻水华衰亡过程中上覆水DOM的水质特征和光谱特征的探究,为分析湖泊DOM的动态迁移转化和碳循环的变化提供技术支持.     

气相爆轰波通过声学吸收壁时强度衰减过程的实验研究

该文旨在研究稳定的气体爆轰波通过声学吸收壁强度衰减的过程。研究表明，当实验气体的初始压力小于某一临界值Pε时，爆轰波发生显著的衰减现象，胞格逐渐消失，爆速下降到稳定爆速的约0．5倍。该文利用不同初压下的烟迹图详细地分析了横波衰减并因此导致稳定爆轰波强度衰减的机理，给出了爆轰波与声学吸收壁作用的一个简化的理论模型，并且得到了衰减长度随初压变化的实验曲线。