不同雨强下黄土裸坡水-沙-氮磷流失耦合模拟

采用室内人工模拟降雨试验研究6种雨强3种坡度下黄土裸露坡面水沙及氮磷养分流失规律.结果表明：1）降雨强度与土壤入渗速率,坡面产流产沙量的线性拟合决定系数均大于0.8,有较好的正相关关系;2）25°黄土坡面下：NO₃^--N初始浓度较高,随降雨历时呈波动性减少,具有明显的初期冲刷效应;NH₄⁺-N初始流失浓度由90mm/h雨强下0.6057mg/L增至120mm/h的1.3076mg/L,但其浓度随降雨历时均不断减小;TN流失浓度在雨强为90,105和120mm/h时分别为0.6056,0.8011和1.3076mg/L,随雨强增大而增大;TP初始流失浓度在105mm/h时最大,90mm/h时最小,且不同雨强下TP流失浓度相互交错,不稳定;3）养分流失与坡面产流量具有较强的线性相关性,与产沙量呈显著的幂函数关系.15°坡面时,氮素流失在6种雨强下均以颗粒态为主,平均约占72%,但在雨强增大过程中,颗粒态所占比例先减少后增加;而磷素流失颗粒态所占比例均大于90%,与降雨强度和坡度均没有直接关系.     

江汉平原水稻季灌排单元沟渠中氮磷变化特征及其环境风险

江汉平原稻田多以灌排单元的形式存在,其中,沟渠是灌排单元的主要组成部分.本文以江汉平原腹地典型灌排单元内自然沟渠为研究对象,通过对2015年水稻整个生长季自然沟渠水深、水质的连续原位监测,研究灌排单元内自然沟渠水深、氮磷浓度的动态变化及导致这一变化的主要影响因子.结果表明,整个水稻生长季,沟渠水深维持在30~70 cm之间,灌溉事件增加的沟渠内水深高于降雨事件;水稻生长季,受水稻追肥的影响,沟渠水总氮(TN)浓度分别于6月18日和7月30日出现两个不同程度的峰值,且生育前期氨氮(NH_4~+-N)浓度高于硝氮(NO_3~--N),施肥是影响沟渠水中氮浓度的主要因子;整个水稻生长季沟渠水总磷(TP)浓度波动较大,主要受颗粒态磷(PP)浓度变化影响,外界扰动(如降雨、灌溉事件)是影响沟渠水TP浓度变化的主要因子.水稻生长后期即收获期,沟渠水中TN和TP浓度分别为0.22 mg·L~(-1)和0.06 mg·L~(-1),水质均达地表水水质Ⅱ类标准.灌排单元内,拦截沟渠与周边河道的路基高约2~2.5 m,无特大暴雨情况下,沟渠水很少漫过路基通过溢流向周边水体排水.水稻移栽直至第一次追肥后的3 d应控制沟渠水的外排.自然沟渠对降雨、灌溉和农田径流带入的氮磷起到一定程度的净化作用,通过在灌排单元出水口人为控制稻季沟渠水外排,直至水稻收获期,将使沟渠水水质达Ⅱ类标准,降低了灌排单元沟渠排水给周边水体带来的环境风险.     

1985—2015年陕西黄土台塬表层土壤有机碳空间分布

中尺度范围土壤有机碳的长期动态变化状态对大气温室气体的浓度、当地环境的生态效应至关重要。论文研究了陕西黄土台塬近30 a表层（0~20 cm）土壤有机碳密度的空间分布特征,并探讨了气候、地形、土壤类型、土地利用与土壤有机碳密度和储量的关系。结果表明：1）近30 a黄土台塬土壤有机碳密度和储量呈增加趋势,且增加幅度愈来愈明显,其中,1985—2000年有机碳密度和储量的增量分别为0.20 kg/m²和1.46×10⁶ t,2000—2015年分别为0.75 kg/m²和10.87×10⁶ t。2）1985—2015年有机碳密度随气温和降水量的增加而增加,随高程和坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,在高程679~779 m、坡度10°~20°范围达到最大值。3）大多数土壤类型有机碳密度和储量随时间延长呈增长趋势,其中,黑垆土有机碳密度增加最大（1.59 kg/m²）,黄绵土储量增量最多（5.64×10⁶ t）;不同土地利用类型有机碳密度和储量随时间延长也呈增加趋势,林草地有机碳密度增加量明显大于耕地。4）研究区表层土壤有机碳密度与气温、土壤类型、土地利用类型在P<0.001水平上相关性显著,与降水在P<0.05水平上显著相关。     

二叠系火成岩地层井壁稳定性分析

火成岩地层是井壁失稳的高危地层,目前针对火成岩井壁稳定性研究缺乏系统分析。基于此,考虑火成岩结构,形成了多结构面强度准则,利用准则构建火成岩地层坍塌压力预测方法,分析该类地层井壁稳定性。研究结果表明:火成岩弱结构面发育,易导致岩石沿结构面破坏,从而降低岩石强度;结构面存在时,坍塌压力分布复杂,尤其弱面数量增多,岩石强度逐渐受弱面控制,坍塌压力显著上升;同时,水化作用也会导致地层坍塌压力增加;水化与弱结构面是火成岩地层井壁失稳的主要因素,考虑两者耦合作用是建立井壁稳定技术的关键。     

铁碳微电解处理染料污水的影响因素筛选与优化

为提高铁碳微电解处理染料废水中COD_Cr去除率,将Plackett-Burman和Box-Behnken试验设计方法相结合应用于废水处理条件的筛选与优化. Plackett-Burman设计试验结果表明:铁碳比(体积比)、反应时间和曝气量是影响铁碳微电解处理染料废水COD_Cr去除率的3个关键性因素. Box-Behnken试验设计方法和三维响应面分析表明,铁碳微电解处理染料废水对COD_Cr去除率的最优化操作条件是铁碳比为3∶2、反应时间为120 min、曝气量为40 L/min. 在该优化条件下,当ρ(COD_Cr)在1 000~10 000 mg/L之间变化时,COD_Cr去除率的试验结果均落在模型预测结果的95%置信区间(75.5%~83.3%)内,说明模型能对铁碳微电解处理结果进行良好的预测,因此具有一定的可信度.      

响应面法优化仿酶Fe_3O_4/Fe~0非均相类Fenton降解P-NP

采用原位氧化沉淀法制备出仿酶Fe_3O_4/Fe~0,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射对样品进行表征,结果表明,Fe_3O_4与Fe~0负载牢固且保持良好的晶型。采用响应面分析法对仿酶Fe_3O_4/Fe~0催化降解P-NP的工艺条件进行优化,方差分析得到二次模型显著,优化条件为:催化剂用量1.2 g/L,反应温度30℃,初始pH=2.9,初始H_2O_2浓度10 mmol/L,对硝基苯酚去除率的实际值与预测值几乎一致。     

一株耐盐高效苯酚降解菌的筛选、鉴定、响应面法优化与降酚动力学研究

从海利(常德)有限公司污水处理池水样中分离得到1株耐盐高效苯酚降解菌,该菌可在盐度1%~8%、p H4.0~10.0、温度15~40℃条件下以苯酚为唯一碳源生长,命名为zht I.通过形态特征、生理生化反应、16S r DNA鉴定和BLAST序列比对构建系统发育树,确定菌株zht I为一株不动杆菌Acinetobacter guillouiae;利用Plackett-Burman实验确定葡萄糖浓度、苯酚浓度、p H值为影响菌株zht I降解苯酚的主要因素;采用中心组合实验设计,结合Box-Behnken实验设计及响应面法分析,确定菌株zht I在苯酚浓度801.6 mg·L~(-1)、葡萄糖浓度5.56%、p H值7.3、接种量6%、温度30℃、盐度3%条件下培养72 h,菌株zht I对苯酚的降解率达到93.23%.经降解动力学研究发现菌株zht I对苯酚的最大耐受浓度为1700 mg·L~(-1),菌株zht I降解苯酚的动力学模型符合典型的底物抑制模型,降酚动力学参数为:μmax=2.142 h~(-1),KS=126.952 mg·L~(-1),Ki=476.191 mg·L~(-1).