长江经济带生态系统格局特征及其驱动力分析

为了分析长江经济带生态系统的变化及其驱动力,采用生态系统年变化率、动态度、景观格局指数研究2000—2015年长江经济带生态系统格局特征,并分析城镇化、生态保护与修复等驱动力的贡献.结果表明:①长江经济带生态系统以林地、农田和草地为主,三者共占92.63%;上、中游以林地为主;下游城镇化率最高,分布着全区60.47%的城镇用地、39.85%的湿地和28.62%的农田.②长江经济带生态系统年变化以江苏省、上海市和浙江省为代表,快速城镇化特征显著;贵州省、江西省、云南省林地和草地的年变化较显著.③长江经济带生态系统生境破碎化和景观多样性指数均上升.④长江经济带上中下游均表现为建设用地增幅最大,农田减幅最多.⑤快速城镇化是长江经济带生态系统格局变化的首要驱动力,贡献率为65.49%,表现出“下游为重心,向中上游蔓延”的特征,下游贡献率为77.51%,但上游在2010—2015年的扩张速率远超过中游和下游;生态保护与恢复政策为第二大驱动力,贡献率为17.64%,上游贡献为25.90%.研究显示,保障长江经济带生态可持续发展需要优化国土空间结构、控制开发强度、加强生态环境保护联防联治.      

VUV/HPW/BMMs体系对全氟辛酸（PFOA）的脱氟研究

采用真空紫外灯(VUV)和双模型介孔材料(BMMs)负载磷钨酸(HPW)催化剂构建光催化体系,探究该体系对水中全氟辛酸(PFOA)的脱氟效果.研究了PFOA初始浓度、HPW/BMMs投加量、初始p H值对体系脱氟的影响,并采用响应曲面法(Response Surface Method,RSM)分析了最佳边界反应条件.结果表明,体系对PFOA具有明显的脱氟效果:脱氟效率随PFOA初始浓度的增大而减小;催化剂投加量为0.2 g·L~(-1),脱氟效率最高达50.2%;体系p H为3~4时,体系脱氟效果显著.基于Box-Behnken响应曲面法,各影响因子对脱氟效率的显著性排序为:p HPFOA初始浓度HPW/BMMs投加量.p H值与HPW/BMMs投加量及初始PFOA浓度交互作用显著,模型回归性良好,最佳运行条件为:p H=3.82,HPW/BMMs投加量为0.3 g·L~(-1),PFOA初始浓度为20 mg·L~(-1),反应4 h的脱氟率达到52.6%,与预测值相比偏差为1.2%.本研究为高效降解全氟化合物提供了新思路.     

基于pso-SVM的废水厌氧处理过程软测量模型

由于厌氧消化过程的复杂性和厌氧菌的敏感性,保持厌氧消化体系的稳定和高效性是比较困难的.本文在实验室采用IC反应器构建了一套厌氧废水处理系统处理人工合成废水,基于支持向量机(SVM)提出了一种预测废水厌氧处理系统出水挥发性脂肪酸(VFA)浓度和COD去除率的软测量模型.为了提高模型的精确性和鲁棒性,加入pso算法(粒子群算法)优化SVM模型,并引入了分类策略对元数据集进行有效分类.仿真结果表明,基于pso-SVM模型的软测量模型对厌氧废水处理系统出水VFA浓度和COD去除率具有较好的预测能力,模型预测系统COD去除率及出水总VFA浓度测试样本数据相关系数分别为65.86%、85.25%;加入分类策略后,元数据集分成两类,模型预测系统COD去除率测试样本数据相关系数分别为92.34%、83.41%;模型预测系统出水总VFA浓度测试样本数据相关系数分别为99.14%、99.59%,系统预测精度明显提高.引入分类策略对元数据集进行有效分类,基于pso-SVM的软测量模型可为监控、优化和理解厌氧消化过程提供指导.     

太湖西部湖区沉积物厌氧氨氧化潜在速率及其脱氮贡献研究

厌氧氨氧化作为一种异于反硝化的氮转化途径,可同时将氨氮与亚硝氮转化为氮气,是沉积环境中重要的脱氮过程.本文基于15N同位素配对技术,利用15NH+4、15NH+4+14NO-3和15NO-3三组同位素开展泥浆培养试验,研究了四季太湖西部湖区沉积物厌氧氨氧化潜在速率及其脱氮贡献率;结合厌氧氨氧化功能基因丰度及沉积物理化特征,探讨了沉积物厌氧氨氧化潜在速率季节性差异的成因.研究结果表明:沉积物厌氧氨氧化潜在速率存在显著的季节差异性,夏、秋季显著高于春、冬季,秋季最高,为10.11μmol·kg-1·h-1(以N2计,下同),冬季最低,为3.24μmol·kg-1·h-1;沉积物总脱氮速率为10.67~31.02μmol·kg-1·h-1,其中厌氧氨氧化脱氮效应显著,四季脱氮贡献率高达30%~40%.有机质、氨氮及其功能基因丰度是影响厌氧氨氧化潜在速率的重要因子,研究区域沉积物孔隙水夏、秋季氨氮浓度和厌氧氨氧化功能基因丰度均高于春、冬季,沉积物有机质含量低于春、冬季,厌氧氨氧化潜在速率随沉积物孔隙水氨氮及其功能基因丰度升高而升高,随沉积物有机质升高而降低.     

湿法脱硫工艺中MnSO_4对CaSO_3氧化与溶解速率的控制研究

亚硫酸钙的氧化是湿式石灰石石膏脱硫工艺最关键的过程,其氧化程度最终影响到烟气中二氧化硫的脱除效率。在溶解特性实验中发现,pH的影响最为显著,且溶解温度越高,需要的溶解时间越长。在亚硫酸钙的氧化实验中,以硫酸锰作为催化剂,采用实验室鼓泡反应装置,研究温度、pH、硫酸锰浓度、亚硫酸钙浓度对亚硫酸钙氧化速率的影响。试验结果发现:在无催化剂时,亚硫酸钙的氧化速率基本不变,而加入硫酸锰后,氧化速率随着亚硫酸钙的浓度增加而增大,且随着温度、pH、硫酸锰浓度的升高呈先增高后下降的趋势。     

Aeration optimization through operation at low dissolved oxygen concentrations: Evaluation of oxygen mass transfer dynamics in different activated sludge systems

In wastewater treatment plants(WWTPs)using the activated sludge process,two methods are widely used to improve aeration efficiency — use of high-efficiency aeration devices and optimizing the aeration control strategy. Aeration efficiency is closely linked to sludge characteristics(such as concentrations of mixed liquor suspended solids(MLSS)and microbial communities)and operating conditions(such as air flow rate and operational dissolved oxygen(DO)concentrations). Moreover,operational DO is closely linked to effluent quality. This study,which is in reference to WWTP discharge class A Chinese standard effluent criteria,determined the growth kinetics parameters of nitrifiers at different DO levels in small-scale tests. Results showed that the activated sludge system could meet effluent criteria when DO was as low as 0.3 mg/L,and that nitrifier communities cultivated under low DO conditions had higher oxygen affinity than those cultivated under high DO conditions,as indicated by the oxygen half-saturation constant and nitrification ability. Based on nitrifier growth kinetics and on the oxygen mass transfer dynamic model(determined using different air flow rate(Q′_(air))and mixed liquor volatile suspended solids(MLVSS)values),theoretical analysis indicated limited potential for energy saving by improving aeration diffuser performance when the activated sludge system had low oxygen consumption; however,operating at low DO and low MLVSS could significantly reduce energy consumption. Finally,a control strategy coupling sludge retention time and MLVSS to minimize the DO level was discussed,which is critical to appropriate setting of the oxygen point and to the operation of low DO treatment technology.     

我国稀土资源开发利用的环境成本及空间差异特征

稀土开发利用环境成本核算对于我国稀土定价机制改革具有重要参考价值.利用污染普查中的典型企业、稀土年鉴等多种数据源,基于环境治理成本法,核算了2013年我国三大稀土矿区冶炼污染物产生量及环境治理成本（注:涉及"全国"的各要素范围均未包含港澳台地区）,并分析了其空间分布特征.结果表明:① 我国稀土冶炼污染物空间分布特征为北方包头混合型稀土矿以大气污染为主,南方离子型稀土矿以水污染为主,尤其是氨氮污染严重. ② 2013年,我国稀土冶炼环境成本总计为28729×104元,其中废水、废气和固体废物的环境成本分别为49.8%、19.0%和31.2%.我国稀土冶炼环境成本92.9%集中在北方轻稀土矿区,7.1%在南方离子型稀土矿区. ③ 我国稀土冶炼环境代价高,尤其是北方轻稀土矿.包头混合型矿单位稀土氧化物冶炼的环境成本为4135元/t,占氧化铈和氧化镧市场价格的38.8%和41.4%左右,南方离子型稀土矿单位稀土氧化物冶炼的环境成本为2824元/t,占氧化钇市场价格10.9%.      

海洋大气氯离子监测方法——湿烛法与干片法对比研究

目的对比研究两种海洋大气氯离子监测方法。方法针对湿烛法与干片法各自的特点,在万宁试验站海洋平台、近海试验场、内试验场和不同离海距离的屋顶监测了两种方法多种条件下的氯离子沉降速率。采用成对数据的符号秩和检验法对比研究了湿润、透风、采样的方向性、氯离子污染程度对两种采样方法的监测结果的影响,采用皮尔逊积矩相关系数分析了气象因素对氯离子沉降速率的关系。结果湿润、透风、采样的方向性是重要的影响因素,氯离子污染程度越大的环境,其影响程度越大。结论诸多影响的综合结果导致了湿烛法监测的氯离子沉降速率高于干片法。     

铜改性MIL-101吸附溶液中碘离子研究

目的提升MIL-101对溶液中放射性碘离子的吸附性能。方法开展铜掺杂改性MIL-101研究。利用SEM,XRD和比表面与孔径分析仪等表征方法对改性前后的材料进行物理性能分析,并考察不同Cu掺杂量、吸附时间和初始碘离子浓度对吸附效果的影响。结果铜改性后吸附率明显增加,掺杂20%的铜时,材料的比表面积最大,吸附效果最佳;吸附速率随时间增大而降低,而吸附率随初始浓度减小而增大。结论铜改性后的MIL-101对溶液中碘离子有更好的吸附效果,其吸附速率和吸附量都有明显的优势。     

贵州乌江渡水库沉积速率及碳氮埋藏通量估算

我国西南地区峡谷型梯级水库沉积物的碳汇效应对全球碳循环有着重要意义。为了探明该区域水库的碳汇强度,本研究选择乌江流域的乌江渡水库作为研究对象,于2015年5月对水库沉积物进行采样,并利用210Pbex核素计年技术,结合沉积物碳氮分析,估算乌江渡水库的碳埋藏量。结果表明:乌江渡水库沉积物平均沉积速率为0.155g/(cm~2·a),TOC沉降通量为70.85g/(m~2·a),堆积通量为29.14g/(m~2·a);TN沉降通量为8.22g/(m~2·a),堆积通量为2.79g/(m~2·a)。乌江渡水库沉积物年均TOC总埋藏通量为1.39×10~9g/a,其中82%来自水库内部光合作用形成的有机质。因此,依据保守的估算,乌江渡水库沉积物的净碳汇通量为23.9g/(m~2·a),保存的净碳汇量为1.1×10~9g/a。研究结果表明水库沉积物是一个重要的碳汇。