吉林西部农田生态系统氮平衡及其水环境影响研究

针对吉林省西部地区农田生态系统特点,以1997—2011年统计数据为基础,建立了基于物质守恒原理的氮平衡模型,估算了该地区农田生态系统的氮收支情况,并分析了其对水环境的影响.结果表明:近15年该区氮输入量平均值为56.98×104t·a-1,其中化肥输入氮占总氮的79.59%;氮输出量平均值为42.60×104t·a-1,以作物收获输出为主;氮平衡量变化范围为10.17×104~21.91×104t·a-1,均值为14.38×104t·a-1;氮平衡模型的各项呈增长趋势,受农业生产情况差异的影响,年际间时序变化较大,县市间空间分布差异明显.吉林西部农田生态系统氮平衡表现为盈余状态,氮素的盈余主要受氮肥施用和作物收获影响,农田生态系统氮素的持续盈余并累积对水环境构成一定程度的威胁,借助该区水环境监测数据进行综合分析,受盈余氮素的影响,该区地表水和地下水水质均体现出不同程度的氮超标.     

光催化降解渗滤液DOM不同组分的相对分子质量变化特征

采用凝胶色谱技术研究了光催化氧化处理过程中垃圾渗滤液DOM 6种组分的分子质量变化规律.结果表明,垃圾渗滤液DOM的相对分子质量大多在104以下,平均在104以上的大分子物质主要是HIB和HIN,仅占渗滤液DOM总量的20%左右.其余组分大多位于(1～10)×103之间,低于500的组分含量很少.说明垃圾渗滤液DOM是以中等相对分子质量的黄腐酸类物质为主,难以生物降解.光催化处理过程中渗滤液DOM的相对分子质量分布范围逐渐变宽,多分散系数D逐渐增大.HOB、HIB、HIA以及HON组分在光催化处理后,相对分子质量显著减小;其中HOB减小最为明显,由初始的(4～25)×103,减小为72 h的(0.4～1)×103之间.而HOA和HIN组分的相对分子质量呈增加趋势,其中HOA增加最为明显,在垃圾原液中分布于(2～20)×103,在72 h光催化处理液中位于(20～50)×103之间.随着处理时间延长,DOM各组分的RID信号均降低,说明其浓度下降.整体上看,渗滤液DOM各组分均发生了明显光催化转化.     

水平对置活塞发动机高空热平衡特性研究

目的研究不同海拔大气压力特别是高空条件对水平对置活塞汽油机热平衡性能的影响。方法利用内燃机高空模拟试验台进行不同海拔高度(0~7000 m)下水平对置活塞汽油机的热平衡试验,测得不同海拔下排温、缸体表面温度等特征参数,计算热流量分配特性,并对比分析热流量分配特性随海拔高度的变化规律。结果随海拔升高,汽油机排温和缸体表面温度逐渐下降,且海拔愈高,缸体表面温度下降幅度愈大。汽油机有效功率随海拔升高逐渐下降,余项损失百分比逐渐上升,且在低转速下,变化幅度增大。在6000 m模拟海拔、3000 r/min转速下,汽油机有效热效率不到5%,而余项损失达到了30%以上,此时部分汽油甚至并未燃烧。结论高空环境对水平对置汽油机热平衡性能造成严重影响,成为制约其高海拔性能恢复的关键因素。     

热闷钢渣用单轨移动罩车的设计

根据钢渣热闷工艺要求进行单轨移动罩车的结构设计与行走装置的设计,通过三维建模软件及理论力学分析计算此罩车的配重及质心,使罩车与导向装置接触处的压力最小,且罩车施加给低地轨的横向静摩擦力最小。通过此方法设计的单轨移动罩车能大大改善钢渣热闷厂房的工作环境,减少厂房的腐蚀,提高厂房屋顶的寿命周期。     

民用燃煤不同燃烧阶段细颗粒物排放特征

研究了民用燃煤在不同燃烧阶段排放PM_2.5的质量浓度分布特征.结果表明,散煤与正烧炉在旺火阶段排放颗粒物粒径主要集中在0.2μm以下（d₅₀=0.15μm）,加煤和封火阶段在0.2~0.5μm （d₅₀=0.38mm）,质量占比46.6%~68.97%.型煤与正烧炉在各阶段排放的颗粒物均以0.2μm以下颗粒物为主,质量占比44.64%~56.24%.扫描电镜（SEM）观察到燃煤排放PM_2.5为大量超细颗粒物聚集形成的簇团状结构.用碳平衡法计算得到散煤加煤阶段的PM_2.5排放因子为4.72g/kg,分别是旺火和封火阶段的12和11倍.将散煤更换为型煤,能够使得加煤阶段的PM_2.5排放因子减少90.9%,从而显著降低PM_2.5排放.     

长江三角洲地区耕地总量动态平衡政策目标实现的可能性分析

在分析中国耕地总量动态平衡政策产生背景及区域耕地数量变化驱动因素的基础上,通过建立耕地总量动态平衡政策运行效果评价的社会经济影响因素分析模型,根据当前长江三角洲地区社会经济发展的趋势,认为2005年这一地区是有可能实现耕地总量动态平衡这一政策目标的。但是,2010年该地区耕地拥有量将与耕地总量动态平衡目标相差9.12%,因而实现耕地总量动态平衡的难度较大。同时,研究区域所属的11个城市耕地总量动态平衡政策目标实现的可能性也不一样,具体有4种类型:一是可以实现平衡的,为江苏省泰州市和浙江省湖州市;二是较难实现平衡的,有江苏省南通市、镇江市、常州市和浙江省嘉兴市;三是难以实现平衡的,有江苏省南京市、苏州市、无锡市和扬州市;四是实现平衡可能性不大的,为上海市。同时,文章还认为耕地质量的改善对于区域耕地保护具有实质性的积极意义。     

杭州地区大气细颗粒物浓度变化特征分析

利用2012年杭州地区(杭州、桐庐、建德、淳安)大气颗粒物监测仪TEOM1405D的连续观测资料,对该地区PM2.5质量浓度的变化特征及其与气象条件的关系进行了分析研究.结果表明,2012年杭州、桐庐、建德、淳安PM2.5年平均浓度分别为50.0±25.7、46.5±22.0、42.1±21.8、36.9±21.2μg·m-3,空间上呈现至北向南逐渐下降的变化趋势.受边界层高度、降水等气象条件影响,4个站点PM2.5浓度的季节变化基本表现为秋季冬季春季夏季,其中秋、冬季PM2.5超标日数高达80%左右.杭州地区PM2.5日变化呈现明显的双峰型特征,其峰值出现时间与人们的早晚出行高峰有较好的对应关系.对比不同站点PM2.5浓度变化可以看出人口密集城市区域气溶胶浓度要显著高于乡村地区.通过拟合小时平均值最大出现频率得出杭州地区最具代表性大气状态下PM2.5的浓度值为21.2μg·m-3.风向风速与PM2.5浓度的关系表明杭州主要以本地污染为主,桐庐受本地污染和区域输送双重影响,建德主要表现为区域输送.     

污水处理过程水温变化模型构建与验证

污水处理是一个复杂的生物、物理及化学反应过程.污水水温直接影响到污染物生物处理效果,并对污水处理运行能耗产生重要影响.另一方面,污水中也蕴含着相当热能,是潜在可以回收的低品位能源,加以利用则有望实现污水处理碳中和运行.然而,现有研究很少涉及污水处理厂污水进、出水水温变化及其影响因素;工程中也只强调冬季保温,并无法从微观角度认识处理过程水温变化规律.为此,研究尝试构建污水处理过程水温变化热量衡算模型,涵盖污水生化反应、机械传热、环境热传递和水蒸发热损失等4个主要涉热过程.与此同时,收集北京某污水处理厂实际水温、气温数据,借助热量平衡图来模拟污水处理过程中水温变化,并对理论模型参数进行校验和修正.通过参数敏感性分析,可以评价不同参数对水温热量的影响程度.基于这些工作,一个污水温度变化模型被构建成功,可用于指导实际污水处理厂水温控制或余温热能回收过程,可助力污水处理厂节能降耗、甚至实现碳中和目标.     

黑炭气溶胶质谱仪(SP-AMS)分析春季PM2.5中水溶性有机气溶胶

为探讨常州春季大气细颗粒物(PM_(2.5))的化学组成及污染特征,于2017年3月1日～5月30日采集了84个有效样品,对其水溶性离子(WSIIs)、碳质组分(OC和EC)等常规组分进行了测定和分析,并采用黑炭-气溶胶质谱仪(SP-AMS)对水溶性有机气溶胶(WSOA)进行了分析.结果表明,采样期间PM_(2.5)的日均质量浓度为101. 97μg·m~(-3),超标(环境空气质量标准二级标准)率达73. 8%,以轻度、中度和重度污染为主,分别占总天数的39. 3%、21. 4%和13. 1%. WSIIs约占PM_(2.5)的39. 86%,其中二次离子(SO_4~(2-)、NH_4~+和NO_3~-)占WSIIs的81. 85%,阴阳离子电荷平衡的线性拟合直线的斜率(AE/CE)大于1(1. 09),表明PM_(2.5)偏弱酸性. OC/EC比值为2. 53,说明受二次转化的影响. SP-AMS分析WSOA组分包含C_xH_y+(32. 1%)、C_xH_yO+(30. 4%)、C_xH_yO_~(2+)(25. 4%)和H_yO~+(4. 7%),其平均氧碳比(O/C)、氢碳比(H/C)、氮碳比(N/C)和有机质-有机碳比(OM/OC)分别为0. 72、1. 53、0. 04和2. 15,高的O/C表明春季光化学反应导致的二次转化贡献较大.正定矩阵因子分析模型(PMF)对WSOA的质谱进行解析得到:类烃OA(HOA)、半挥发氧化性-生物质燃烧排放OA(SVOOA-BBOA)和低挥发性氧化性OA(LVOOA) 3种有机气溶胶,分别占WSOA总量的18. 4%、34. 1%和47. 4%.     

Photocatalytic remediation of γ-hexachlorocyclohexane contaminated soils using TiO2 and montmorillonite composite photocatalyst

TiO2 and montmorillonite composite photocatalysts were prepared and applied in degrading γ-hexachlorocyclohexane(γ-HCH)in soils.After being spiked with γ-HCH,soil samples loaded with the composite photocatalysts were exposed to UV-light irradiation.The results indicated that the photocatalytic activities of the composite photocatalysts varied with the content of TiO2 in the order of 10%＜70%＜50%＜30%.Moreover,the photocatalytic activity of the composite photocatalysts with TiO2 content 30% was higher than that of the pure P25 with the same mass of TiO2.The strong adsorption capacity of the composite photocatalysts and quantum size effect may contribute to its increased photocatalytic activities.In addition,effect of dosage of composite photocatalysts and soil pH on γ-HCH photodegradation was investigated. Pentachlorocyclohexene,trichlorocyclohexene,and dichlorobenzene were detected as photodegradation intermediates,which were gradually degraded with tlle phOtOdegradation evolution.