响应面法在催化湿式氧化降解异佛尔酮中的应用

以Ru/TiZrO2为催化剂,采用催化湿式氧化法降解异佛尔酮废水,选择反应温度、氧气分压、反应时间、催化剂用量、初始pH为影响因素,以TOC去除率为响应值,采用响应面法研究影响因素及其交互作用对响应值的影响,建立二次多项式回归方程模型,并采用后退回归法进行模型精简.结果表明,反应时间和反应温度及其交互作用对TOC去除率影响极显著(P≤0.01);反应时间的二次项对TOC去除率影响显著(P≤0.05).随着反应温度的升高和反应时间的延长,TOC去除率逐渐提高.最后对模型进行验证,实验值与预测值具有很好的一致性,说明模型具有可靠的预测性,将该模型应用到催化湿式氧化中合理可行.质谱和离子色谱检测到异佛尔酮的降解产物主要为有机酮与小分子羧酸,由此提出对反应机理和降解途径的假设.     

响应面法优化菌株Bacillus sp.W77酯酶发酵条件

为开发适应性好的工业用酶,从深圳福田红树林自然保护区土壤中分离纯化获得一株产耐高温嗜碱性酯酶的菌株,通过形态学和分子生物学初步鉴定该菌株为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),命名为Bacillus sp.W77;对所产的粗酶液进行酶活测定,发现该菌产的酯酶的最适反应温度是50℃,最适pH为8.0,且在碱性条件下较稳定;采用响应面法(Response surface methodology)对土壤菌株Bacillus sp.W77的产酯酶条件进行了优化,酵母提取物6.67 g/L,磷酸氢二钾0.56 g/L,硫酸镁0.36 g/L时,此时预测的最大酯酶活力的D405 nm值为1.266,在最佳产酶条件下,优化后酯酶活力的D405 nm值由0.829提高到1.235,实际值达到理论预测值的97.5%.     

加拿大最佳管理措施流域评价项目评述

可持续农业的目的是在保持良好环境质量的同时获得较高的农业生产率。最佳管理措施(BMPs)在世界范围内已得到广泛应用,以减少农业污染物对水环境的影响。自2004年以来,加拿大农业部实施了最佳管理措施流域评价(WEBs)项目,在全国各地选择了有代表性的9个小流域,对BMPs的环境和经济效益进行评价。笔者对过去几年来WEBs项目的进展、研究方法及主要成果进行简要的回顾,并对在中国开展类似项目的必要性和启示进行了探讨。     

甘肃省陇东塬区土壤及农作物中微量元素的分布特征

通过测定甘肃省陇东塬区马岭、西峰和华庆油田区土壤以及小麦、苹果、油菜中Cu、Ni、Cd、Pb、Cr、Zn等6种微量金属元素质量分数,研究塬区土壤中微量元素的空间分布特征及其在植物体内的转移、富集能力.结果表明:塬区土壤中w(Zn)明显高于其他5种元素,其平均值达111.64 mg/kg;w(Cd)最小,在1.64～3.38 mg/kg之间;其余4种元素(Cr、Pb、Ni、Cu)质量分数在20～70 mg/kg之间.当地主要农作物对土壤中微量元素的富集系数均小于1,富集能力一般,其中根部的富集能力相对较大,地上部位均较小.      

山丘地形下近浅埋煤层综采面静动载叠加的矿压显现特征研究

针对近浅埋综采面过山丘地形发生强矿压显现的问题,采用现场监测、理论分析与数值模拟相结合的方法,建立山丘静载应力传递模型和不同岩层赋存特征的沙土型与土石型山丘工作面关键块体结构力学模型,分析山丘地形工作面矿压发生机理。研究表明:山丘静载向工作面传递的垂直应力呈钟形分布,山丘高静载应力易激发弱铰接结构失稳;山丘坡体中关键层的有无导致了土石型和沙土型山丘工作面矿压发生机理的差异性;坡体断裂块的倾斜回转运动是沙土型山丘工作面发生强矿压的主导因素,断裂块不同的倾斜回转方向导致工作面在上坡段矿压显现缓和而下坡段显现剧烈;土石型山丘工作面的矿压显现主要受坡体中关键块体结构稳定状态的控制,工作面在上坡初和坡顶段动载矿压强烈而下坡段后期较缓和。数值计算结果与现场监测和理论分析相符。     

坡度和植被盖度对河岸坡面侵蚀产沙特征的影响

坡度和植被盖度是影响坡面土壤侵蚀的重要因子,探讨坡面土壤侵蚀产沙对坡度和植被盖度的响应,对坡面土壤侵蚀产沙的预测和调控具有重要意义。研究基于野外模拟径流冲刷试验,分析了不同坡度（5°、10°、15°、20°）和植被盖度（0、15%、30%）条件下坡面径流系数、泥沙量、时段径流含沙量和侵蚀泥沙粒径组成的变化过程,并运用双因素方差分析和相对贡献指数阐明黄河下游河岸坡面侵蚀产沙特征对坡度和植被盖度交互作用的响应。结果表明：不同植被盖度下坡面径流系数随冲刷历时增加而增加,在冲刷历时前5 min增幅较快,之后增幅变慢并趋于平缓;坡面径流含沙量随冲刷历时呈逐渐下降趋势,随后趋于平缓。坡度小于15°时,不同植被盖度之间的径流系数和时段径流含沙量差异较为明显,坡度大于15°后差异减小。侵蚀产生的泥沙量随冲刷历时和坡度的增加而增加;在同一坡度上,植被覆盖越低,侵蚀产生泥沙量越大。侵蚀泥沙的主要富集粒级中,Dx(10)以粉粒为主,Dx(50)以粗粉粒和极细砂粒为主,Dx(90)以极细砂粒和细砂粒为主。双因素方差分析表明,坡度对河岸坡面侵蚀产生的径流系数、产沙量和径流含沙量均有极显著影响（P<0.001）,植被盖度对产沙量和径流系数有极显著影响（P<0.001）,而坡度和植被盖度的交互作用仅对径流系数有显著影响（P<0.01）,同时相对贡献指数表明,在坡度和植被盖度对坡面侵蚀产沙的交互作用中,植被盖度的作用随坡度的增加逐渐减弱,而坡度的作用逐渐增强,并成为影响坡面水土流失的主导因素。     

沱江流域总氮面源污染负荷时空演变

根据四川省沱江流域水环境受总氮（TN）面源严重污染的现状,采用排污系数法估算2007~2017年该流域来自各面源污染源的TN污染负荷,并利用空间重心统计法和空间分析技术揭示沱江流域TN污染负荷时空分布特征及转移趋势,以期为相关部门精准防控和预警沱江流域面源污染提供理论依据.结果表明,2007~2017年畜禽养殖污染源对整个流域的TN污染负荷贡献率每年均在45%以上,是TN面源污染的主要污染源.农村生活和农村生活垃圾污染源的贡献率呈逐年减少趋势,农田固废和农田径流污染源的贡献率则呈增加趋势.TN总污染负荷总体呈下降趋势,2010年污染负荷最大,达到5.7×10⁴ t,2017年最小,为4.69×10⁴ t.污染负荷在空间上的异质性变化及降雨径流的不均匀分布驱使畜禽养殖、农田固废类和农田径流污染源的TN污染负荷重心由西北向东南方向移动,流域东南部是畜禽养殖、农田固废类和农田径流TN污染的重点防控区域.东南部各区县的农业人口大量向城市人口转化,进而驱动农村生活和农村生活垃圾污染源的TN污染负荷重心由东南向西北方向转移,其转移范围高达66.35 km²,由此确定的最小边界圆是污染源污染负荷变化的重点识别区域,沱江流域西北部则是农村生活和农村生活垃圾TN污染的重点防控区域.本研究拓展了环境科学领域对流域污染负荷时空演变的探究方法,对于改善水环境质量,促进流域经济可持续发展具有重要意义.