中试厌氧氨氧化反应器的运行性能及其过程动力学特性

研究了上流式中试厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)反应器在环境温度下的运行性能及其过程动力学特性.基质浓度试验表明,中试厌氧氨氧化反应器可在进水亚硝酸盐浓度为(380.4±18.3)mg.L-1稳定运行,继续提升至(480.5±21.9)mg.L-1时,反应器性能恶化.在水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)试验中,HRT可缩短至3.43 h,反应器容积基质氮去除速率可达3.45 kg.(m3.d)-1.长期运行中,温度对中试厌氧氨氧化反应器的性能影响较大.采用改进型的Stover-Kincannon模型可较好地模拟非抑制状态下中试厌氧氨氧化反应器在不同温度范围下的行为.获得的Stover-Kincannon模型动力学参数及其出水总基质浓度预测公式和总基质去除率预测公式,可用于指导中试厌氧氨氧化反应器的实际操作.     

火灾下钢框架结构热-力耦合模拟与性能分析

基于"自然火灾安全概念"(NFSC)的基本思想,提出了火灾下钢结构热-力耦合模拟方法。利用ANSYS的参数化设计语言,建立了ANSYS软件与OZone火灾分析软件的数据接口,实现了火灾分析软件与大型有限元软件的耦合运用。基于火灾模拟软件OZone的分析结果,利用APDL语言,对钢框架结构进行了真实火灾场景下的热-力耦合模拟。研究表明:钢框架结构在真实火灾场景下,受非均匀变热流影响,结构内部将产生热应力梯度和应力牵移现象;同时钢框架中钢梁固接时,火灾初期变形较小,当达到某个关键时间点后将开始大的变形破坏,其主要原因是钢框架内部产生塑性铰,即钢梁由固接变为铰接,释放了对钢梁的约束。     

Conditions controlling the onset of breeding migration of the Japanese mountain stream frog, <Emphasis Type="Italic">Rana sakuraii</Emphasis>

I studied the conditions controlling the timing of breeding migration of the Japanese mountain stream frog Rana sakuraii, an explosive breeder, over 9 years (1992, 1993 and 1999–2005). I analysed two factors: the daily cumulative temperature (DCT) during hibernation and the triggering temperature on the day of migration onset. Frogs hibernated in shallow running water in streams in December. A total of 53,155 breeding migrating adults were captured by traps. Every year, breeding migration was induced by a rise in daily maximum water temperature to about 5°C. However, its date was limited to 1 February at the earliest, and the onset needed a DCT (from 20 January, using 3°C as the threshold for daily effective temperature) of at least about 15°C. Earlier (e.g. in mid- or late January), even if the maximum temperature rose to 5–8°C, migration did not begin. Moreover, even in early February, if the maximum temperature rose to 5°C, if it had been too cold in January and the DCT was low, migration would not begin until mid- or late February. Thus, the earliest date of readiness for migration varied from 1 February to mid-February, depending on the winter DCT. Logistic regression analyses showed that both factors, the DCT and the daily temperature, were significant. I propose that in temperate-zone amphibian explosive breeders, both the passing of an essential number of days and an essential DCT during hibernation are prerequisites for the onset of breeding migration before the daily temperature rises to the threshold.     

祁连山高山草甸土壤CO2通量的时空变化及其影响分析

采用Li-6400便携式光合作用测量系统连接Li-6400-09土壤呼吸室,在2004年生长季节对祁连山高山草甸土壤CO₂通量沿海拔梯度进行了野外定位试验,统计分析了水热因子及根系生物量对高山草甸土壤CO₂通量特征的可能影响.结果表明,土壤CO₂通量存在明显的空间变化规律, 沿海拔梯度土壤CO₂通量随着海拔梯度的增加而逐渐减小,其变异系数逐渐增加;就日变化而言,土壤CO₂通量晚间维持在较低水平,02：00～06：00最低,在07：00～08：30开始升高,11：00～16：00达到峰值,16：00～18：30开始下降,整个过程呈单峰曲线.土壤CO₂通量的日平均值介于(0.56±0.32) ～ (2.53±0.76) μmol·(m²·s)^-1.从季节变化来看,土壤CO₂通量均以夏秋季较高,春冬季排放量较低,7～8月份达到最大值［4.736 μmol·(m²·s)^-1］,6月与9月份次之,5月与10月份基本一致,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式.高山草甸土壤CO₂通量在植物生长季与10 cm土壤温度、土壤含水量、根系生物量都存在不同程度的正相关关系,表明高山草甸土壤CO₂通量的空间变异主要受温度、水分和植物根系的综合影响.     

嫩江水体溶解氧变化规律的混沌研究

针对目前溶解氧研究主要是从生物、化学等方面开展,而对溶解氧自身变化规律的研究很少的特点,以嫩江干流浏园水文站测得的溶解氧质量浓度序列为例,首先进行相空间重构,应用自相关函数法确定出延迟时间、伪邻近点法确定出嵌入维数;然后应用主分量分析(PCA)方法对序列进行分析,表明该序列不是噪声序列而可能是混沌序列,通过计算Kolmogorov熵得出溶解氧质量浓度序列具有混沌特性的结论;最后应用基于关联度的局域加权线性回归预测法对该序列进行了混沌预测研究,得到了比较理想的预测结果,这为应用混沌理论进行溶解氧变化规律的研究提供了依据.     

石羊河流域水资源及生态环境变化特征分析

针对石羊河流域水环境持续恶化的态势,调查分析了流域内水文和水化学环境变化的特征以及滥用水资源对生态环境的影响,表明石羊河流域水环境恶化的主要原因是水资源滥用.各类人工输水工程的建设改变了流域内水循环格局,导致下游河道断流,地下水补给量和泉水量减少;地下水持续超采,水位大幅度下降,矿化度升高,土地盐碱化面积迅速扩大,下游地区生态环境严重恶化.所以石羊河佑流域的综合治理必须以"水"为核心,地表水资源统一调度.并向下游倾斜;严格限制地下水开采量,使其逐年恢复到生态水位;发展节水农业,使大量水资源用于生态恢复;采取生物措施治碱,达到改良盐碱土、提高植被覆盖率和减少沙尘的功效;科学管理和调度水资源,建立人水和谐关系,保证区域内生态恢复和社会经济可持续发展.     

限氧EGSB反应器内颗粒污泥性能研究

研究限氧EGSB反应器内颗粒污泥的沉淀性能、产甲烷活性、形态、抗温度和负荷冲击等特性,以分析限氧EGSB反应器长期高效稳定运行的可行性.结果表明,限氧运行使得颗粒污泥的沉速降低,但仍能保持20.07～51.86 m/h的高沉速,保证了限氧EGSB反应器内约42 g/L的高污泥浓度;加入适量氧并没有对甲烷菌产生毒害作用,反而有所提高,提高幅度为11.94%.限氧EGSB反应器内颗粒污泥表面和内部微生物没有出现明显的分区分布,中高进水浓度时没有出现甲烷八叠球菌的明显优势;限氧EGSB反应器内颗粒污泥在经历温度和COD负荷双重冲击后,COD去除率明显降低,出水VFA明显增高,产气量明显降低,甚至出现不产气的情况.COD去除率的恢复很快,仅需20 d;出水VFA和产气也逐渐恢复,但有所滞后;微生物的恢复要慢些,扫描电镜结果表明,有些颗粒污泥表面的微生物细胞仍存在收缩现象.     

水体中苯胺光降解的实验研究

为了更好地了解苯胺类物质在环境中的化学行为,在自行设计的光化学反应器上进行模拟天然水体的苯胺光降解实验,用气相色谱法测定苯胺的残余质量浓度,考察了水体pH值、光强、反应时间、光敏化剂、水质等条件影响下苯胺的光降解效果和规律.3h内苯胺在3个不同体系中的降解效果从大到小依次是:去离子水模拟天然水体、加入光敏化物质的灭菌河水、未加光敏化物质的灭菌河水.pH值为5.0,Fe2 、过氧化氢、腐殖质存在时苯胺的光降解效果较好.     

水环境中轮状病毒分子生物学检测技术

轮状病毒是重要的水介传播病原体,其感染性强,稳定性高,是水环境中危害严重的病原微生物,快速、准确地检测水环境中的轮状病毒对于控制疾病爆发和保障水质公共卫生安全极为重要.本文系统介绍了水环境中病毒浓集方法、核酸提取方法以及分子生物学检测方法,综述了水中轮状病毒浓集和分子生物学检测方法的研究进展,并探讨了分子生物学方法在检测水环境中轮状病毒存在的问题及发展趋势.     

海岸带含水层咸淡水界面随潮汐波动的数值模拟

在分析、研究了滨海地带含水层和不透水层的水文地质特性及含水层内的咸淡水渗流运动特征的基础上,运用数学推理的手法,建立了一种较为简单适用的模拟海岸带含水层咸淡水界面和天然地下水面变动规律的二维数学模型,通过该模型的计算值与实验值的比较,证明该模型的计算结果与实验结果有着非常好的拟合度,即该模型能较客观地揭示海水入侵引起的咸淡水界面的变化规律.其后,运用该模型系统的探讨了含水层以下为非平坦的不透水层的滨海地带天然地下水面、咸淡水界面伴随着潮汐的波动而变化的规律.即伴随着潮汐的波动,一方面天然地下水面和咸淡水界面与潮汐具有相似的振动波形,波动的幅度随离海岸距离的增加而减小.在海岸附近咸淡水界面的振幅大于天然地下水面的振幅,而在离开海岸一定距离后天然地下水面的振幅超过咸淡水界面的振幅.总体上天然地下水面的振幅呈负指数衰减,而咸淡水界面的振幅几乎呈直线衰减(其衰减直线的倾角在135～150 °之间变动),且潮汐波动对天然地下水面影响的范围远大于其对咸淡水界面的影响;另一方面天然地下水面和咸淡水界面波动的振幅及它们之间的相位差的大小还与天然地下水面的水力坡度、含水层的渗透系数、有效孔隙率、不透水层形状及其变动的幅度有关,但它们之间的相位差的大小与潮汐波动的幅度无关,其振幅与潮汐的振幅成比例增减.当不透水层的形状一定时,不论天然地下水面的水力坡度、含水层的渗透系数、有效孔隙率及潮汐波动的幅度怎么变动,天然地下水面、咸淡水界面振动的相位差的变化趋势及其峰值出现的位置几乎不变,即不透水层的形状决定着天然地下水面、咸淡水界面振动的相位差的变化趋势,而其大小与含水层的水文地质参数(水力坡度、渗透系数及有效孔隙率)密切相关.此外,当天然地下水面和咸淡水界面的振动存在相位和振幅的较大差异时,可以断定含水层以下存在非平坦的不透水层,且这种差异越大,不透水层凸凹不平的程度越高.