北京城区绿地土壤渗透性能及其对降雨产流的影响分析

土壤渗透性是影响雨水入渗的关键因素之一,是分析土壤蓄积雨水能力的重要前提条件。针对目前城市绿地土壤渗透性能实测数据缺失、评估方法单一、指标选取较少的现状,采取实测法获取北京不同城市功能区的绿地土壤渗透速率、孔隙比、含水率等数据,并采用相关性、因子分析和多元线性回归分析法,分析影响城市建筑小区土壤渗透性的主要因素,探索建立精度更高、数据需求量更少、计算时间更短的土壤渗透模型。运用该模型得到北京市城市绿地雨水入渗能力水平,建立土壤-降雨产流之间的联系,得到以实测数据为基础,更贴近实际产流过程的径流系数。结果表明:试验样地内3种功能区土壤渗透性能排序为:居住区 > 文教区 > 商业区,实测入渗曲线均符合霍顿渗透模型;土壤内部因素中孔隙比、初始含水率和初始入渗速率三者相互关系紧密,外部因素中植被覆盖度与人为干扰情况呈强负相关,考虑到内外部因素共同作用,初始入渗速率可与初始含水率和植被覆盖度建立初步线性关系式（R2>0.9）;入渗量对雨量径流系数的影响随着降雨量和不透水区域面积比例的增大而减小,入渗量占年径流总量控制率对应的降雨量的比值为37.6%~58.2%,并与降雨量呈负相关。研究结果可为海绵城市建模和下垫面优化设计提供理论参考。     

淀山湖沉积物的反硝化脱氮能力及其环境意义

于2016年5月和7月,使用乙炔抑制法对淀山湖湖区13个样点表层6 cm原状沉积物反硝化速率进行了测定.结果表明,淀山湖表层沉积物中的反硝化速率具有显著的时空变化特征,变化范围在5.72~65.82μmol·m~(-2)·h~(-1)之间,,春季反硝化速率为(28.52±26.21)μmol·m~(-2)·h~(-1),夏季反硝化速率为(29.31±17.11)μmol·m~(-2)·h~(-1).在空间上,表层0~3 cm沉积物中反硝化速率((17.91±11.80)μmol·m~(-2)·h~(-1))高于下层3~6cm沉积物反硝化速率((11.02±10.40)μmol·m~(-2)·h~(-1));反硝化速率与沉积物中可提取NH_4~+-N含量成显著正相关(p0.05),耦合的硝化-反硝化过程是沉积物反硝化作用的主要机制.淀山湖湖区上半年通过反硝化作用可去除约278.70 t的氮,对控制水体氮浓度和削减氮负荷具有重要意义.     

氧化亚铜在海水中释放速率研究

氧化亚铜是海洋防污涂料中重要的防污剂,防污剂中Cu²⁺释放速率将会显著影响其防污效果,同时海水中的Cu²⁺也影响海洋生物的生长,严格控制防污剂的释放速率对降低海洋生物的风险有重要意义.本研究使用人工海水对新型聚丙烯酸酯防污涂料中氧化亚铜释放速率进行测定,研究涂料构成及海水温度对Cu²⁺释放速率的影响.结果表明氧化亚铜在实验所用混合丙烯酸酯树脂涂料中能够快速实现稳定释放,达到良好防污效果.涂料中体质颜料用量影响涂料的孔隙,涂料颜料体积浓度（PVC）值介于0.136~0.154时,Cu²⁺释放速率适中.氧化亚铜在涂料中的Cu₂O含量高于26.9%时,有利于Cu²⁺长期稳定释放.海水温度升高,涂料Cu²⁺的释放速率将增加数倍.     

兽用抗生素磺胺二甲嘧啶对麦田NH3挥发的影响

为了研究磺胺类兽药抗生素对麦田NH₃挥发的影响,采用了田间原位观测试验,对比分析了不同浓度磺胺二甲嘧啶（SMZ）在不同氮肥类型条件下对麦田NH₃挥发的影响.试验共设9个处理,分别为：无氮肥无抗生素（CK）;复合肥为基肥,分别加施0,5,15,30mg/kg土的磺胺二甲嘧啶处理（CF、CF+SMZ5、CF+SMZ15、CF+SMZ30）;猪粪为基肥,分别加施0,5,15,30mg/kg土的磺胺二甲嘧啶处理（CM、CM+SMZ5、CM+SMZ15、CM+SMZ30）.所有施肥处理追肥均为尿素.结果表明：基肥阶段各处理之间的NH₃挥发速率无显著差异（P > 0.05）,追肥阶段各处理之间有极显著差异（P<0.01）,中高浓度SMZ表现为明显的促进作用（P<0.05）.整个观测期,CF、CF+SMZ5、CF+SMZ15、CF+SMZ30和CM、CM+SMZ5、CM+SMZ15、CM+SMZ30处理的NH₃-N损失百分比分别为5.5%、6.6%、13.9%、10.7%、11.0%、12.4%、11.9%、16.9%,其中CF+SMZ15、CF+SMZ30和CM+SMZ30处理显著增加了NH₃-N挥发累积量（P<0.05）,其导致的NH₃-N损失比分别是同种基肥零抗生素添加的2.5、2.0和1.5倍,表明磺胺二甲嘧啶与复合肥的混施对土壤NH₃挥发的促进效应要高于与猪粪的同步混施.兽药抗生素对土壤NH₃挥发的影响不容忽视.因此,需大力加强对兽药抗生素的管控,并进一步探明不同兽药抗生素对土壤NH₃挥发的影响机制,为减缓兽用抗生素的环境污染生态效应作支撑.     

小麦对纳米银的吸收及毒性响应

以纳米银（AgNPs）为研究对象,Ag⁺（AgNO₃）为对照,通过添加半胱氨酸（L-cysteine）探讨小麦对AgNPs的吸收累积和毒性响应.小麦幼苗于不同浓度的AgNPs悬浮液中培养4h后,根系出现氧化应激反应和细胞膜损伤,丙二醛（MDA）和过氧化氢酶（CAT）含量分别由对照组的（2.9±0.5）nmol/L/mgprot和（8.6±1.2）U/mgprot增加至（4.9±1.5）nmol/L/mgprot和（12.4±1.2）U/mgprot.半胱氨酸缓解了AgNO₃对小麦的毒性并使小麦对AgNO₃的吸收速率常数从（275.4±12.3）L/（kg×h）降低到（210.8±11.2）L/（kg×h）.然而,半胱氨酸并没有缓解AgNPs对小麦的毒性,且AgNPs的吸收速率常数没有显著性变化[（12.6±0.8）和（11.2±0.6）L/（kg×h）].这说明AgNPs对小麦的有效性和毒性不仅来源于其释放的Ag⁺,还来源于纳米颗粒本身.通过进一步计算AgNPs暴露液中不同形态Ag的吸收速率常数,发现Ag⁺吸收速率常数最高[（275.4±12.3）L/（kg×h）],Ag-cysteine络合物吸收速率常数次之[（210.8±11.2）L/（kg×h）],纳米颗粒吸收速率常数最低[1.6L/（kg×h）].实验中建立了吸收速率常数预测方程,该方程预测结果与实验观测结果一致,说明该方程能够较好地描述小麦吸收AgNPs的具体过程.     

苯为前驱物形成二噁英的反应机理

苯作为垃圾中普遍存在的成分是形成多氯二苯并对二噁英/呋喃（PCDD/Fs）的重要前驱物之一.应用密度泛函理论（DFT）在B3LYP/6-311+G （d,p）水平上研究了苯生成PCDD/Fs的两阶段气相反应机理,获得相关基元反应的势垒与反应热.采用隧道效应校正的变分过渡态理论（VTST）对300~1300K的各基元反应进行速率常数计算.结果表明：苯的氯化过程在合成PCDD/Fs各基元反应中势垒最高,是整个过程的控速步骤;氯酚更有可能被HO·进攻氯苯发生亲核反应后经分子内脱氢形成;邻位Cl能提高芳香烃H的抽取势垒,降低分子反应活性;苯氧自由基经碳碳或碳氧耦合二聚化过程形成不同PCDD/Fs存在竞争机制.相关计算结果可以用于在总二噁英产量基础上评估由苯产生的PCDD/Fs贡献率.     

添加剂对蜈蚣草燃烧过程中砷迁移规律的影响

蜈蚣草是砷（As）的超富集植物,为了研究CaO、MgO以及白云石对蜈蚣草燃烧过程中砷迁移规律和赋存形态的影响,利用管式炉装置进行了一系列的实验,结果表明：3种添加剂在400~700℃温度区间固砷效果明显,MgO的固砷效果最佳、CaO其次、白云石最差.CaO和MgO的最佳固砷温度为500℃,最佳固砷效率分别为17%和14%;白云石的最佳固砷温度为700℃,最佳固砷效率为10%.燃烧温度在400~500℃时,掺混添加剂会使底灰中可溶砷的比例提高约5%,这是由于温度较低时,这3种添加剂主要是通过物理吸附对砷进行固定;而当温度超过800℃时,底灰中可溶砷的比例降低约10%,这是由于添加剂影响了底灰对砷的自固定,减少了可溶性砷化合物的形成.当温度低于700℃时,掺混添加剂会使底灰中出现少量As³⁺.     

北江流域水化学时空变化及化学风化特征

为了研究我国南方湿润地区河流水化学时空变化特征及控制因素,选择珠江流域第二大水系的北江为研究对象,通过分析2015年6月（汛期）和12月（非汛期）干流和支流河水基本水质参数及主量离子,利用化学计量法及质量守恒法定量评估了自然过程及人类活动共同影响下的流域化学风化特征及其通量.结果表明:①北江河水主量离子浓度非汛期高于汛期.岩石的区域分布和矿山活动构成了河水离子浓度和水化学类型的空间异质性,其中北江干流和支流连江为Ca-HCO₃型,而支流滃江则以Ca-SO₄型为主.②岩石对北江流域化学风化贡献率依次为碳酸岩（78.44%）>硅酸岩（14.43%）>降水源（5.42%）>蒸发岩（1.71%）.基于碳酸岩是北江径流水化学的主要控制因素,滃江流域的矿山开采活动加速了碳酸岩的风化,其对北江流域化学风化的贡献为7%.③汛期与非汛期的碳酸岩风化速率分别为7.49和5.29 t/（km2·月）,年化学风化速率为87.63 t/（km2·a）.研究显示,由于受水热条件、流域面积以及岩性的影响,北江流域年化学风化速率略大于西江流域,远高于东江以及全球流域化学风化平均值,北江对整个珠江流域的风化贡献较大.      

基于流形降维和梯度提升树的大气腐蚀速率预测模型

目的为了挖掘大气腐蚀速率与金属化学成分和暴露时间两个影响因素的定量关系,针对数据集特点,提出一种局部保持投影(Locality Preserving Projection)和梯度提升树(Gradient Boosting Decision Trees)结合的大气腐蚀速率预测模型(LPP-GBDT)。方法采用LPP算法对金属化学成分进行降维处理,得到金属化学成分低维特征,然后引入时间因素,并利用GBDT进行建立预测模型。以青岛海洋大气环境下积累的16年内的腐蚀速率数据进行模型性能验证,结果 LPP-GBDT模型测试集平均绝对误差为1.73μm/a,平均绝对百分误差为6.30%。正交化LPP-GBDT模型测试集平均绝对误差为1.21μm/a,平均绝对百分误差为4.42%。结论与多个典型预测模型相比,LPP-GBDT模型基于暴露时间和化学成分因素实现了大气腐蚀速率较为准确的预测,对特定环境下金属选材具有一定的参考价值。     

西沙赵述岛和北岛海鸟遗迹14C年代模型及意义

对采自西沙赵述岛和北岛的沉积剖面ZS2、BD1进行分析,两个剖面具有十分相似的物源组成和岩性变化。通过测定剖面中海鸟残体的~(14)C年龄,运用传统方法以及Clam和Bacon程序建立了ZS2和BD1沉积剖面的年龄-深度模型。对比年龄-深度模型发现,Bacon程序运用MCMC作为迭代算法,排除异常数据影响,拟合得到的曲线单调相比较于Clam年龄模型显得更为合理。所建立的年代学模型为后期的气候环境演变研究提供了基础。根据Bacon程序所构建的年龄-深度模型结果,我们发现近千年来ZS2和BD1剖面处的平均沉积速率分别为0.86 mm?a~(-1)和1.26 mm?a~(-1)。采样点的沉积速率在一定程度上代表了岛屿的垂向生长速率,均低于当前海平面的平均上升速率。同时,鸟骨的~(14)C年龄也揭示了赵述岛海鸟活动时间应不晚于AD 1172—1290,而海鸟开始在北岛活动的时间则不晚于AD 984—1140。