基于TM影像的城市地表湿度对城市热岛效应的调控机理研究

论文以探究城市热岛效应调控机理为研究目的,以徐州地区1985-2010 年夏季四期Landsat TM影像为研究数据,应用单窗算法、K-T变换、空间叠加分析以及缓冲区分析等研究方法,对徐州市城市热岛时空变化特征进行了反演,重点对徐州市城市热岛强度的调控机理进行了分析并提出了通过K-T变换提取表示城市建成区内部植被与水体覆盖程度的城市地表湿度(ULSW)这一新指标.研究结果显示:城市地表湿度显著区对城市热岛效应起到了有效的调控作用,并且随着城市地表湿度值的提高,区域内部以及周围环境的温度都会随之下降.城市地表湿度指标对于城市热岛效应的调控水平具有一定的代表意义.     

森林地表可燃物含水率与海拔关系研究

大兴安岭天然林保护工程重点区域,也是森林火灾频发的重灾区。收集测定了177组森林地表可燃物含水率数据,整理成列联表,进行列联表分析。结果表明,所研究区域的森林地表可燃物在低海拔含水率较高,随着海拔的升高,含水率呈现明显的降低趋势。研究结果可为进一步建立更加精确的大兴安岭林区森林地表可燃物含水率预测模型提供理论基础,对于该林区火灾预防工作意义重大。     

矿山法双线地铁施工仿真及地表沉降数值分析

研究了左右双线矿山法隧道施工时的短期地面沉降。采用矿山法进行双线掘进,两隧道中心距13.2m,V级围岩CRD法进行施工,两侧隧道断面对称开挖。使用FLAC3D进行沉降分析,该软件能模拟地下隧道的掘进、支护和掌子面支护等。针对某地地质特征进行预测,这些特征是决定地面沉降量的关键因素。通过模拟左右双隧道对称掘进施工的暗挖隧道施工过程,得到了施工时的地面沉降规律,即沉降可分为两个阶段,且第一阶段沉降大于第二阶段沉降。最终为在市内建筑物密集区域修建地铁隧道提供安全可行的方法。     

一株苯酚降解菌的分离鉴定及响应面法优化其固定化

从太原市焦化厂废水活性污泥中分离、筛选出一株苯酚降解细菌,经生理生化反应和16S rRNA鉴定,该菌株为Diaphorobacter属细菌,命名为PD-07.代谢机制研究表明,苯酚可诱导该菌合成邻苯二酚2,3-加氧酶降解苯酚.为了提高该菌株对苯酚的降解率,以海藻酸钙为材料,对该菌株进行包埋固定化研究.首先采用Plackett–Burman实验设计筛选出影响固定化菌株苯酚降解率的关键因素,然后采用最陡爬坡实验逼近最大苯酚降解率响应区域.最后用Box–Behnken实验设计及响应面回归分析,应用二次方程对实验数据进行拟合得,拟合曲线与实验实测值相关性良好,最佳条件为海藻酸钠浓度3.83%(m/V)、CaCl2 0.3mol/L、菌胶比1:26.73、固定化时间2h、摇床转速180r/min、培养温度30℃、初始pH值7.2、液固比4.86:1,在此条件下苯酚降解率可达96.89%.     

脱硫石膏基羟基磷灰石对Cu2+吸附性能的研究

以燃煤电厂废弃物脱硫石膏(FGD)为主要原料,利用水热合成法制备羟基磷灰石(FGD-HA),利用XRD和SEM对FGD-HA的物相组成和微观形貌进行了分析和观察.通过静态吸附实验研究了吸附动力学、吸附等温线以及吸附热力学.结果表明,伪二级动力学模型相关系数为0.9998,是描述FGD-HA吸附Cu2+的最佳动力学模型,Cu2+在FGD-HA上的吸附平衡符合Langmuir等温线模型(R2=0.9846),热力学表明此吸附是自发吸热的过程.利用响应面分析法对Cu2+的吸附条件进行优化,得出投加量3.11g/L、pH值4.96、温度22.09℃、Cu2+初始浓度24.75mg/L为最佳吸附条件,此条件下Cu2+去除率预测值为100%,相同条件下开展的验证实验结果为97.4%,与预测值相接近说明模型的选择是实际可行的.     

多参数指示南极普里兹湾浮游植物的时空变化

以南极普里兹湾沉积物为研究对象,运用气相色谱技术,研究了生物标志物菜子甾醇、甲藻甾醇、长链烯酮对应指示的硅藻、甲藻、颗石藻等浮游植物的生产量和种群结构的历史变化,结合2001—2011年实测和遥感水体ρ(Chla)(Chla为叶绿素a)及SST(海水表层温度)数据,探讨了该湾浮游植物生产量时空变化特征及其影响因素. 结果表明:过去100多年间南极普里兹湾浮游植物总生产量(212.04~759.10 ng/g)〔以w(菜子甾醇)+w(甲藻甾醇)+w(长链烯酮)计〕和w(硅藻)所占比例(62.28%~87.13%)〔以w(菜子甾醇)所占比例计〕均呈上升趋势,而w(甲藻)所占比例(10.09%~27.98%)〔以w(甲藻甾醇)所占比例计〕和w(颗石藻)所占比例(1.97%~9.74%)〔以w(长链烯酮)所占比例计〕则呈下降趋势. 全球变暖背景下浮游植物种群变动通过改变南大洋对CO₂的吸收进而影响全球碳循环. 水体ρ(Chla)与沉积生物标志物指示的浮游植物总生产量均具有湾内高、湾外低的空间分布特征. 湾内ρ(Chla)与SST的年际变化趋势相似,二者以2002—2003年和2009—2010年相对较高,SST分别为-0.30和0.01 ℃,ρ(Chla)分别为1.69和2.31 mg/m3;以2001—2002年和2010—2011年相对较低,SST分别为-1.19和-0.95 ℃,ρ(Chla)分别为1.08和0.79 mg/m3,表明该湾SST变化可较明显地影响浮游植物的生长.      

稀酸预处理铜藻制备生物乙醇工艺

选取暖温带海洋生态环境生物修复的首选物种——铜藻(Sargassum horneri)为原料进行生物乙醇的制备,以稀硫酸水解后的还原糖收率为响应值,考察水解温度、液固比、水解时间和w(H₂SO₄)等参数对水解效率的影响. 为优化稀酸水解铜藻预处理的工艺条件,在单因素试验的基础上,利用Box-Benhnken中心组合设计法和响应面分析法,建立稀酸预处理工艺参数的回归模型,并与酶水解及发酵相结合验证了铜藻稀酸预处理效果. 结果表明:①稀酸水解铜藻的最优工艺参数. 水解温度为120 ℃,液固比为20∶1,水解时间为2.00 h,w(H₂SO₄)为4.50%. ②稀酸水解铜藻过程中各影响因素之间存在交互作用,水解时间和w(H₂SO₄)的非线性作用显著. ③对经最佳稀酸预处理工艺处理后的铜藻粉进行酶水解,其还原糖收率为44.05%,是未预处理下的8.14倍,并且后续进行发酵后,乙醇产率达7.80%,是未预处理下的2.00倍. 表明铜藻是一种潜在的生物乙醇原料,稀酸预处理方法对铜藻生物乙醇的制备行之有效.      

不同pH值下腐殖酸反渗透膜污染中的界面相互作用解析

应用extended derjaguin-landau-verwey-overbeek (扩展DLVO) 理论评价不同pH值下范德华力、静电力、疏水性力3种界面相互作用对腐殖酸反渗透(reverse osmosis, RO)膜污染的贡献,探究pH值影响腐殖酸RO膜污染的主控机制.对3种常规RO膜的理论分析结果表明,静电力对腐殖酸RO膜污染的贡献很小,范德华力使膜污染加剧;疏水性力会减缓膜污染.与前期粘附阶段相比,后期粘聚阶段中范德华力的贡献有所增大,疏水性力在2个污染阶段中均起主导作用.膜污染随pH值的降低而加重,疏水性力作用能的改变是pH值影响系统界面自由能的主控机制.相应pH值下3种RO膜过滤实验数据及其相关性分析结果表明,扩展DLVO理论能定量评价3种界面相互作用的贡献,界面自由能和膜污染之间有很好的相关关系,RO膜纯水接触角的数值不宜作为评价膜污染的指标.     

Metal removal with two biochars made from municipal organic waste: adsorptive characterization and surface complexation modeling

The adsorptive characteristics of biochar produced from garden green waste (S-char) and a mixture of food waste and garden green waste (FS-char) were investigated. Adsorption of Cu²⁺, Zn²⁺, and Mn²⁺ onto the two biochars reached equilibrium within 48 hours. The metal adsorption was effectively described by the pseudo-second-order kinetic and Freundlich isotherm models which suggest heterogeneous chemisorption. The initial solution pH influenced adsorption of Zn²⁺ and Mn²⁺ but not of Cu²⁺. Simulation via a surface complexation model showed that the fraction of XOCu⁺ adsorbed onto biochar was increased with increasing pH until it reached the adsorption maximum at pH 8.5, while the endpoint for the maximum of XOMn⁺ was higher than pH 12.     

北京北运河水系水质污染特征及污染来源分析

以北运河水系主要干支流2011年1～12月23项指标的监测数据为依据,采用水质类别法和平均综合污染指数法,对水质污染特征进行综合评价,运用主成分分析和系统聚类分析法,对水质指标主成分以及水质差异进行分类,并进一步对不同干支流污染来源进行分析.结果表明,北运河水系由于排污量大,地表水污染严重,除城市中心区部分河流水质为Ⅲ~Ⅳ类外,城市排水河流、远郊河流水质均为劣Ⅴ类.水质由3个主成分组成,COD、CODMn、BOD5、NH3-N、TP等为第一主成分;汞为第二主成分;石油类为第三主成分.干支流水质分为4类:第1类为清洁水源类河流,主要集中在城市中心区,降雨地表径流、雨污合流管网溢流引起的非点源污染是影响其水质达标的重要污染源;第2类为再生水水源类河流,主要集中在城市排水上游河流,城镇污水处理厂排水是其主要污染源;第3类为再生水与污水混合水源类河流,主要集中在城市排水下游河流及部分远郊区河流,由于城市下游排水管网不健全,远郊区污水集中处理率低,生活源和农业源的污染贡献率较高,水质污染严重;第4类为污水水源类河流,分布于远郊区县,农业污染占比较大,水质污染最严重.