辽河流域生态景观结构变化及驱动力研究

对辽河流域景观结构进行分析的结果表明,2000年-2010年间,辽河流域自然景观类型面积变化不明显,结构稳定;而人工景观变化明显,居民区、交通用地等人工表面持续增加,农田面积持续减少,景观破碎化趋势明显.生态环境保护政策的实施使林地、草地、湿地等自然景观得到保护,为流域生态系统的演替提供了正向干扰;工业化进程和人口增长作为流域景观变化的主要驱动力,是人工表面增加和农田面积减少及破碎化的直接原因.     

一组中温厌氧消化菌群高温启动过程中的菌群多样性变化研究

该研究利用37℃培养的中温厌氧消化菌群为菌源,直接提温至50℃驯化培养,获得连续处理高浓度糖蜜废水的厌氧消化产甲烷菌群,并考察高温驯化过程中菌群结构及多样性的变化特征.结果表明,中温厌氧消化菌群直接转入高温培养后,在高浓度有机废水连续进料的条件下,厌氧消化过程能够快速启动生成甲烷,并在22 d后形成稳定的高温厌氧消化产甲烷菌群,平均甲烷生成效率为162.3 m L CH_4/g COD.乙酸和丙酸是厌氧发酵液内的2类主要有机酸,产气稳定期间的质量浓度分别为25.3和145.3 mg·L~(-1).转入高温培养后,菌群结构产生巨大变化,细菌变异程度强于古菌,并逐渐稳定成为以代谢糖、多种有机酸的细菌和产甲烷古菌为主要优势菌群的高温厌氧消化菌群.克隆结果显示细菌菌群以Thermacetogenium和Acetomicrobium faecal为主要优势菌群,分别占细菌克隆文库的33.44%和20.99%;古菌菌群以Methanosaeta和Methanoculleus为主要优势菌群,占古菌克隆文库的56.40%和39.75%.转入高温培养后,产甲烷古菌的总生物量下降,含量约为7.6×106拷贝/g活性污泥.研究结果对阐明温度选择压力对厌氧消化菌群结构与功能影响,改进高温厌氧消化菌群富集方法具有重要意义.     

驯化对餐厨垃圾厌氧消化系统微生物群落结构的影响

为研究驯化对餐厨垃圾厌氧消化系统微生物群落结构的影响,在单相完全搅拌式(CSTR)反应器内,以农村户用沼气池污泥为接种污泥,进行了餐厨垃圾中温厌氧消化.反应器在3 g·L-1·d-1(以VS计)的负荷下成功启动,并连续45 d维持性能稳定,表明驯化成功.期间采用454焦磷酸测序技术分析了驯化前后系统内的微生物群落结构.结果表明,微生物群落结构与底物密切相关,驯化后细菌及古菌群落都发生明显变化.从细菌群落看,与复杂有机物降解相关的菌类显著下降(如梭菌纲(Clostridia)和(vadin HA17),而易降解碳水化合物发酵菌(如Petrimonas)和脂肪降解菌(如Erysipelotrichia)显著增加.这与餐厨垃圾易降解有机物含量高,且富含淀粉和脂肪相关.丰富的易降解有机物还使得反应器内总挥发性脂肪酸(VFA)浓度((2203±174)mg·L-1)远高于种泥水平((222.0±0.3)mg·L-1),这导致了产甲烷菌由乙酸型的甲烷鬃菌属(Methanosaeta,占85.01%)绝对主导转向氢营养型的甲烷螺菌属(Methanospirillum,占35.35%)、甲烷囊菌属(Methanoculleus,占9.89%)与之(46.97%)共同主导的局面.然而,驯化后Methanosaeta在非最优条件下依然保持主导地位,可见接种污泥的群落组成对厌氧消化系统群落结构的塑造也具有重大影响.     

辽河口浮游细菌和附着细菌群落结构及多样性分析

通过MiSeq高通量测序在盐度梯度变化下对辽河口海水中浮游细菌群落和附着细菌群落结构变化特点及与环境因子间相关性进行研究。环境因子包括盐度（S）、温度（T）、溶解氧（DO）、悬浮物（SS）、叶绿素a（Chl a）、细菌生产力（BP）、化学需氧量（COD）、硝酸盐（NO₃-N）、磷酸盐（PO₄-P）、硅酸盐（SiO₃-Si）和铵态氮（NH₄-N）。在对辽河口不同盐度区域表层选取代表站位并对其海水环境因子、细菌群落多样性指数、相似度、结构组成进行统计分析。结果显示:由河口向外海过程中水体的S和Chl a逐渐升高,DO、BP、COD以及N、P、Si营养盐的浓度逐渐降低。河口淡水区域β变形菌数量占优势,海水区域α变形菌和γ变形菌的数量逐渐增多。群落结构与环境因子相关性分析结果表明浮游细菌对环境因子变化较为敏感,而附着细菌对环境因子的变化敏感度较低。浮游细菌丰度与S、PO₄-P和BP有显著相关性（P < 0.01）,相关性系数分别为-0.963、0.996和0.995;附着细菌丰度与SS的相关性最为显著,相关性系数为0.997（P < 0.01）,此外与NH₄-N和Chl a也有显著相关性。实验结果表明S、PO₄-P、BP、DO和COD是影响浮游细菌丰度的影响因子,浮游细菌丰度与SS、NH₄-N和Chl a关系较为密切。相对附着细菌而言,浮游细菌在河口生态系统物质循环和能量流动方面发挥着更加重要的作用。     

强降雨对胶州湾浮游动物群落结构的影响

2012年8月2日台风达维登陆青岛,青岛市降大到暴雨(平均降水量69.9 mm)。为研究此次强降雨对胶州湾浮游动物群落结构的影响,本文利用降雨前(7月17日)和暴雨后(8月5日)采集的浮游动物样品,分析了胶州湾海域大中型浮游动物的种类组成、优势种、丰度和生物多样性等群落结构特征变化。结果表明:强降雨前后胶州湾浮游动物的种类数均为51种,但受强降雨带来的剧烈物理冲击和海洋环境快速改变的影响,强降雨后胶州湾浮游动物的平均丰度由1003.4 ind/m3下降为659.4 ind/m3。受海域地形等因素影响,不同海域所受影响程度不同,海湾东部浮游动物丰度下降趋势较西部明显,中部较湾口下降明显。同时,强降雨后浮游动物优势种更替明显,生物多样性指数略有增长。本研究可为深入了解异常极端天气对浮游动物群落结构的影响等研究提供基础资料。     

柴油/碳酸二甲酯燃烧颗粒的微观结构和分形特征

为降低柴油机颗粒物排放,探讨了柴油机燃用柴油/碳酸二甲酯混合燃料燃烧颗粒微观结构和分形特征的变化规律. 采用扫描电镜、透射电镜和SAXS(同步辐射小角X射线散射)相结合的方法,针对DMC(碳酸二甲酯)添加量(以w计)对柴油机燃烧颗粒微观结构和分形特征参数的影响规律进行了研究. 结果表明:与柴油燃烧颗粒相比,D10〔w(DMC)为10%〕、D20〔w(DMC)为10%〕燃烧颗粒的碳粒子平均层面间距分别增加了5.3%、15.1%,弯曲度平均值分别增加了4.0%和10.3%,表明燃烧颗粒的氧化活性增加;与柴油相比,D10、D20燃烧颗粒的质量分形维数分别增加了0.44和0.52,下限均升高了0.2,SAXS与电镜图像对燃烧颗粒的质量分形维数的分析结果相一致,即质量分形维数随DMC添加量的增加而升高,表明燃烧颗粒的团聚程度提高;与柴油燃烧颗粒相比,D10、D20燃烧颗粒表面分形维数的下限分别升高了0.1和0.2,表明其燃烧颗粒表面的粗糙程度和不规则程度提高;与柴油燃烧颗粒相比,D10、D20燃烧颗粒的活化能分别降低了3.9和7.9 kJ/mol,表明燃烧颗粒的氧化活性随着DMC添加量的增加而增强,验证了燃烧颗粒微观尺寸结构和分形特征的研究结果. 研究显示,柴油中添加DMC能够提高燃烧颗粒的氧化活性,燃烧颗粒的氧化活性越强,其在后处理过程中就越易被氧化,有助于降低柴油机的颗粒物排放.      

我国建筑业物化能增长的结构分解分析

研究建筑业物化能的影响因素对促进建筑业可持续性具有重要意义.为较为准确地研究建筑业物化能的影响因素,在构建部门拆分的投入产出生命周期评价模型的基础上,结合完全分解方法构建了完全结构分解模型.该模型将建筑业物化能影响因素分为列昂惕夫效应、强度效应和终端需求规模效应.采用该模型对2005—2010年建筑业物化能增长进行了实证研究.结果表明:①基于部门拆分的投入产出生命周期评价模型可在一定程度上减小产业部门划分粗略和统计数据不可靠等因素导致的误差,提高结果可靠性.②2005—2010年建筑业物化能(以标准煤计,下同)增长了6.755×108 t,终端需求规模效应显著拉动了建筑业物化能的增长,其贡献率高达188%;列昂惕夫效应也在一定程度上拉动了物化能增长,其贡献率为42%;强度效应则较为显著地发挥了削减物化能的作用,贡献率为-130%.③相比传统模型,完全结构分解模型消除了分解残差(-7.399×108 t),从而提高了分析可靠性.从提高工程建设规划水平,加强基础设施和建筑维护,推进新型建筑工业化、绿色建造和智慧建造,促进建材生产过程节能减排和发展高性能建材等方面提出了控制建筑业物化能的建议.      

柴油机EGR氛围颗粒的空间结构与表面形态分析

为揭示EGR(废气再循环)对柴油机颗粒表面形态以及空间结构的影响,针对不同EGR率下产生的柴油机颗粒,采用颗粒粒径分析仪以及X射线小角散射等分析手段,研究了EGR对柴油机排气颗粒粒径、数浓度和质量浓度的影响,分析了颗粒团聚程度、团粒间隙尺寸以及表面形态等参数随EGR率的变化规律.结果表明:随着EGR率从10%增至30%,颗粒数浓度峰值粒径向大粒径方向偏移,粒径在10～50 nm的核模态颗粒数浓度分别降低了14.7%和29.4%;粒径在50～500 nm的积聚态颗粒数浓度分别增加了17.1%和139.4%;总颗粒数浓度也有较大幅度增加,分别增加了4.5%和72.1%.采用EGR后,颗粒的质量分形维数和表面分形维数分别增加了12.1%和18.2%,表明EGR会使颗粒的质量分布不均匀,表面粗糙程度增加.随着EGR率的增加,颗粒的团粒间隙分布有明显差异,EGR率为0时的团粒间隙尺寸主要分布在8～11 nm,EGR率为30%时的团粒间隙尺寸主要分布在4～6 nm,表明EGR可在总体上降低团粒间隙尺寸和数浓度,增加了颗粒的团聚程度和空间结构的紧密程度.研究结果对于拓宽EGR的工况使用范围、提高DPF等后处理装置的工作效率、进一步降低柴油机的NO_x和颗粒排放具有重要意义.      

Mg/Al金属氧化物的物化性质及吸附特性

为研究微波煅烧和常规煅烧下的Mg/Al金属氧化物的物化性质、吸附特性及机理,通过XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电镜)、BET-BJH(比表面积-孔结构)和pH_ZPC(零电荷点)等表征手段分析了微波煅烧对水滑石结构、形貌、纹理性质及表面电荷性质的影响.结果表明:微波煅烧可获得结晶度更高、片状结构更规整的Mg/Al金属氧化物;微波煅烧使Mg/Al金属氧化物的比表面积由184 m2/g增至205 m2/g,孔容和孔径分别由0.245 cm3/g和2.15 nm增至0.263 cm3/g和2.19 nm;pH_ZPC由12.3增至12.6.微波煅烧和常规煅烧下的Mg/Al金属氧化物的对Cr(Ⅵ)吸附的ΔH(标准焓变)分别为42.86和41.23 kJ/mol,E_a(吸附活化能)分别为21.82和22.59 kJ/mol,二者的吸附过程均为化学吸附且受扩散控制,在该研究条件下的二者理论吸附量最大值分别为93.51和90.31 mg/g,微波煅烧提升了Mg/Al金属氧化物吸附能力,但并不显著;微波煅烧使得Mg/Al金属氧化物更易发生结构还原,其对Cr(Ⅵ)的吸附实质就是结构还原过程.研究显示,微波煅烧并没有改变Mg/Al金属氧化物吸附特性和机理.      

油藏内源微生物群落结构特征研究

采集大港油田油井well-1017采出液,利用GC-MS分析油藏原油结构并利用16S r DNA克隆文库技术分析油藏内源微生物群落结构特征,探索极端油藏环境下细菌和古细菌的群落功能。研究结果表明:长期水驱开采导致了油藏采出液含水率、原油重质组分升高,原油品位下降。同时,油藏内源微生物16S r DNA克隆文库系统反映了油藏细菌群落包括Proteobacteria、Firmicutes、Nitrospirae、Bacteroidetes、Thermotogae、Deferribacteres、Caldiserica、Dictyoglomi和Aquificae等9个门类,而古细菌群落主要包括广古菌门Euryarchaeota的Methanobacteria、Archaeoglobi、Methanomicrobia和Thermococci等4个纲结构;微生物文库构成显示极端油藏环境下仍存在着丰富的功能微生物资源,其在石油烃降解、产表面活性剂和产甲烷等方面展现出较大的应用潜力。研究极端油藏微生物群落结构多样性,可以为微生物驱油技术在低品位油藏资源的开采应用中提供重要的生物信息。