单液滴介观润湿行为理论模型与动态特征

为从介观尺度考察液滴在固体基面的铺展特性,基于格子玻尔兹曼方法(LBM),在D2Q9物理模型中,通过离散速度和作用力,建立单个液滴动态润湿二维模型;利用上述理论模型,结合解析解,验证模型准确性,进一步引入无量纲参数Bond数,表征重力与表面张力相对大小对液滴润湿轮廓的影响,定量分析气-液界面参数和壁面属性对接触角和铺展系数的影响特征。研究结果表明：终态接触角和铺展系数由固体基面固有润湿属性和表面力决定;势能和表面能的相互转化是液滴实现动态润湿的关键,介观尺度下液滴特征半径不大于25时,液滴越大,终态接触角越小,铺展系数越大,一旦超出区间临界值,终态接触角和铺展系数将趋于定值;固体基面属性越大,则亲水性越强,终态接触角越小,液滴越容易铺展;气-液界面属性的绝对值越大,则表面张力越小,铺展系数越大,润湿效果越好。     

全球及区域碳模拟与源汇同化反演研究进展

近年来,全球和区域碳模拟与同化反演系统(简称“碳同化系统”)快速发展,并被广泛应用于不同时空尺度的碳通量和碳汇估算、碳排放量校核研究中,为支撑全球碳盘点提供了关键技术手段。文章回顾了国内外主要碳同化系统的发展历程和应用案例,总结了当前常见的全球和区域碳同化系统的结构和特点,包括使用的大气传输模式、同化方法、空间分辨率等内容;探讨了当前常见模型系统应用中的关键问题、不足与发展方向,以期为碳同化系统应用于我国环境管理和气候变化工作提供参考。     

气升流速变化对SBR污泥颗粒化的作用及机理

采用两个相同的SBR反应器:R1保持恒定气升流速3.0 cm·s~(-1),R2气升流速由3.0 cm·s~(-1)逐渐降低至1.0 cm·s~(-1),对比研究了气升流速变化对絮体污泥凝聚和颗粒化的作用.结果表明:R1中35 d后絮体污泥全部转变成均值粒径为564.59μm的颗粒污泥;R2中24 d后絮体污泥全部转变成均值粒径978.71μm的颗粒污泥.R2气升流速由3.0 cm·s~(-1)逐渐降至2.0 cm·s~(-1)时,污泥的分形维数(D2)增大;气升流速由2.0cm·s~(-1)逐渐降到1.6 cm·s~(-1)时,D2先下降后上升,污泥粒径比增长率为0.16±0.01,微生物颗粒表面所受的剪切解吸附率随粒径的增长由调整前的1.35×10~(-2)mg·cm~(-2)·d~(-1)(以VSS计,下同)略微降低后升高至1.88×10~(-2)mg·cm~(-2)·d~(-1),颗粒结构变得更加致密;气升流速小于1.6 cm·s~(-1)之后,旋涡尺度作用减弱,D2持续减小.总体上,当气升流速递减后,R2中污泥混合液流变特性发生了变化,形成的漩涡尺度大于R1,促使更多体积分数的污泥分布在漩涡尺度的耗散范围内,加剧耗散对应范围粒径大小的污泥剪切凝聚,加快了污泥颗粒化进程.     

基于空间尺度效应的山东省PM2.5浓度时空变化及空间分异地理探测

基于PM_2.5遥感数据,采用Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall显著性检验,分析2000~2021年山东省PM_2.5浓度时空变化特征,结合地理探测器,在省-市-县三级空间尺度上探测影响山东省PM_2.5浓度空间分异的影响因子影响力.结果表明：①时间上,2000~2021年山东省ρ（PM_2.5）均值在38.15~88.63 μg·m^-3之间,略微高于《环境空气质量标准》中可吸入颗粒物的二级标准限值（35 μg·m^-3）.在年际尺度上,2013年是ρ（PM_2.5）变化的峰值年,其值为83.36 μg·m^-3,据此将山东省PM_2.5浓度变化趋势分为两个阶段：持续上升和快速下降阶段.在季节尺度上,PM_2.5浓度呈现“夏低冬高,春秋居中”分布特征和先降后升的“U”型变化规律.②空间上,山东省PM_2.5浓度呈现出“西高东低”的空间分布格局,PM_2.5浓度高值区分布山东省西部地区,低值区则分布在东部半岛地区.PM_2.5浓度空间变化趋势呈现显著的空间异质性,极显著下降的区域主要分布在东部半岛地区.③因子探测结果表明,气候因子是影响山东省PM_2.5浓度空间分异的重要影响因素,平均气温对山东省PM_2.5浓度空间分异的影响最高,q值为0.512.省-市-县多尺度探测结果显示,影响PM_2.5浓度空间分异的影响因子及其影响力在不同空间尺度上具有差异性.省级尺度上,平均气温、日照时数和坡度是影响PM_2.5浓度空间分异的主要影响因子;市级尺度上,降水、高程和相对湿度是影响PM_2.5空间分异的主要影响因子;县级尺度上,降水、平均气温和日照时数是影响PM_2.5浓度空间分异的主要影响因子.     

基于景观连接度的斑块分级的尺度效应

认识到尺度对景观格局分析结果的影响,生态学家们越来越多地进行尺度效应的相关研究.已有的尺度效应研究多注重描述景脱格局指数对尺度变化的响应,这只能对景观的状态进行描述.无法辨别那些对景观功能具有重要意义的关键景观元素.文章选取8个景观连接度指数.通过改变最小制图单元和物种的搜索范围,研究尺度对斑块分等定级的影响,并据此确定各连接度指数的尺度敏感性.结果表明:景观中斑块的相对重要性随尺度变化而变化,其变化程度因指数而异.其中,AWF为尺度效应最不明显的指数,PC和IIC次之,其余指数(NL,NC,LCP,H和F)的尺度效应均十分显著;在衡量景观的连通性时,除IIC外的其他所有指数的尺度效应均十分显著.由此说明,根据连接度指数确定的斑块相对重要性的尺度敏感性与该指数本身的尺度敏感性无关.     

二氧化锰颗粒对Hela细胞DNA损伤的尺度依赖性毒作用(英文)

为了观察二氧化锰颗粒物所致的尺度依赖性DNA损伤作用,将纳米尺度二氧化锰颗粒物(Nano-MnO2)和常规尺度二氧化锰颗粒物(Nor-MnO2)所致的DNA损伤进行了对比研究.将Hela细胞分别暴露于不同浓度(0、100、200、400μg·mL-1)的Nano-MnO2和Nor-MnO2中,染毒24h,采用彗星实验检测Hela细胞的DNA损伤水平.结果表明:与对照组相比,Nano-MnO2和Nor-MnO2均可使彗尾DNA百分比(TailDNA%)和尾矩(TailMoment)显著增加(p<0.01);而在同一浓度水平上,Nano-MnO2所致的DNA损伤则比Nor-MnO2所致的DNA损伤更为严重(p<0.01).结果提示:二氧化锰颗粒对Hela细胞DNA损伤具有尺度依赖性毒作用,纳米尺度比常规尺度二氧化锰颗粒毒作用更强烈.     

松花江浮游生物群落DNA指纹与物种组成比较研究

对2006年1月采自松花江红旗渡口到同江7个样点的浮游生物群落进行了RAPD指纹分析,进而探讨了河流生态系统浮游生物群落DNA指纹与物种组成之间的关系.筛选出的8条随机引物扩增的谱带全为多态性带,其中特有条带所占比例最大(30.2%);形态分类共检测到浮游生物66种,且没有检测到7个样点的共有种类;这些结果显示研究区域浮游生物群落相似性比较低,环境差异性较大.基于DNA指纹的聚类进一步表明,同江、红旗渡口和佳木斯的浮游生物群落较为相似而聚为一枝,哨口、肇源和哈尔滨为一枝,而松原成为单独的一枝.物种组成则将上游的红旗渡口与哨口,下游的同江与佳木斯分别划为一类,位于中间的3个样点为一类.DNA指纹主要揭示相对优势类群DNA的多态性,因此主要反映的是浮游生物群落与环境的关系;而物种组成在这里更多是反映与空间距离的关系,水流是重要的影响因素,上游的部分个体随水流带到了下游.由此可见,浮游生物群落DNA指纹分析在河流生态系统大空间尺度研究中具有重要意义,尤其是在揭示群落与环境关系方面,并能为水环境分子生物学评价体系的建立积累基础资料和提供蘑要依据.图4表3参21     

基于森林清查和遥感的城市森林净初级生产力估算

城市森林作为陆地生态系统的组成成分之一,研究其在全球碳循环中的地位和作用有很重要的意义.文章以上海城市森林为研究对象,开展基于基于森林清查数据和遥感技术的城市森林净初级生产力(NPP)估算研究.首先,根据选取上海市典型的森林植被类型,设置森林植被样方,测量反映植被生物学特性的特征参数,包括林龄、胸径、树高和叶面积指数(LAI)等,采用能反映林龄和蓄积量共同影响的生产力回归模型估算了样方NPP,建立了基于LAI的样方NPP回归模型;其次,利用一景相近时相的SPOT5影像,经进行几何纠正和辐射定标后,计算出能较好地反映植被特征和消除土壤背景影响的修正土壤调节植被指数(MSAVI),建立了基于MSAVI的区域森林LAI遥感估测模型;最后,根据建立的样方NPP回归模型以及区域LAI遥感估测模型,进行尺度化转换,估算出区域尺度上的上海城市森林净初级生产力.通过比较与前人运用传统方法研究估算的NPP,精度可达到89%,且本模型简单可行.因此本研究可为快速定量评估城市森林碳储量提供依据.     

气候变化条件下海河流域日降水统计降尺度研究

在气候变化对水资源影响评价研究中,统计降尺度方法通常用来解决空间尺度不匹配问题。在本文中,预报量采用海河流域上典型区域的11个气象站点1961~2000共40年的日降水资料,预报因子选自NCEP/NCAR的再分析资料,以及英国Hadlay 中心GCM模型在a2情景和b2情景下的大气变量,主要采用Statistical Down-Scaling Model（SDSM模型）进行海河流域日降水的降尺度研究。结果表明：①使用逐步线性回归方法(SMLR),可以在广阔的空间范围内优选出具有一定物理意义的预报因子;②使用统计降尺度方法SDSM,采用不同的GCM资料,都可以较准确模拟降水的季节变化特征;③使用NCEP/NCAR再分析资料的降尺度结果优于Hadlay中心a2和b2情景下的,观测和模拟降水的相关系数分别可以达到93%和85%左右;④与现状年(1984~1993年)相比,未来(2011~2040年)的年降水总量大约会减少4％;降水峰值略滞后;降水时间更加集中;极端降水事件的强度加大;最大干天持续天数也变长。图3表5参32     

改善环境法在农村地区实施的途径研究

本文认为在影响环境法在农村地区实施的各种因素当中,社会结构和社会变迁占据着相当重要的地位。本文在分析城乡二元社会结构与环境法在农村地区实施困境的关联性的基础上,探讨了改善环境法在农村地区实施的途径。