生活垃圾热解气化二噁英生成指示物浓度分布及关联模型研究

生活垃圾热解气化过程中二噁英在线监测关联模型缺失.本文研究了不同反应气氛、氯源条件下生活垃圾热解气化过程中二噁英及指示物氯苯、多环芳烃的排放特性,利用SPSS软件量化二噁英与前驱物氯苯、多环芳烃之间的相关性.结果表明,由于还原性气氛的抑制,热解气化条件下二噁英毒性当量要比氧化性条件下低60倍.此外,12种氯苯中1,2,3-TrCBZ (1,2,3-trichlorobenzene)可作为城市生活垃圾热解气化烟气中二噁英含量的优选指示物,并建立了气相PCDD/Fs (Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans)与1,2,3-TrCBZ浓度的线性相关模型.16种多环芳烃中BKF（苯并荧蒽）和DbA （二苯并蒽）与二噁英总量、毒性当量的关联性一般,R2在0.7左右.本研究可为热解气化条件下二噁英在线监测关联模型的建立提供理论指导.     

水生植物生物质炭去除水体中氮磷性能

在富营养化水体的生物修复中,将产生大量的水生植物,如何进行合理的处置是需要解决的问题.本文采用水生植物制得生物质炭,并通过镁改性,提高了生物质炭对水体中氮磷的吸附性能.材料性质表征结果表明,镁改性不仅在生物质炭表面形成纳米MgO片层,增加比表面积,而且引入了羟基官能团促进对铵态氮的吸附.改性生物质炭对硝态氮和铵态氮的吸附过程均属于多层吸附,吸附等温线符合Freundlich模型.改性后生物质炭对磷的吸附机制由单层吸附变为多层扩散.改性生物质炭对硝态氮、铵态氮和磷的最大吸附量分别为5. 66、62. 53和90. 92 mg·g~(-1),其中对铵态氮的吸附量是未改性生物质炭的178倍.在磷、硝态氮和铵态氮共存时,改性生物质炭对其吸附量分别增加79. 1%、67. 5%和47. 1%.本文结果表明通过生物质炭制备可以实现水生植物资源化,并可回用于水体氮磷污染的修复,具有很好的应用前景.     

短期氮添加对黄土高原人工刺槐林土壤有机碳组分的影响

人类活动背景下,氮(N)沉降持续影响着生态系统的碳循环.氮沉降对土壤有机碳的影响与不同碳组分的差异性响应有关.为探究短期氮沉降背景下土壤有机碳组分变化及其影响因素,基于野外氮添加试验,以刺槐人工林为研究对象,共设置4个氮添加梯度：0(CK)、1.5(N1)、3(N2)和6(N3) g·(m²·a)^-1,分别在6月和9月进行取样,测定土壤理化性质、微生物生物量和酶活性.结果表明：(1)外源氮输入降低了土壤pH,促进可溶性有机碳含量的增加,增加了土壤氮素有效性.(2)短期氮添加显著降低了土壤有机碳含量,且有机碳各组分对氮添加响应不同.其中,易氧化有机碳含量显著降低,且在N2处理下达到最低,与对照相比分别降低了54.4%和48.2%,惰性有机碳含量增加,但增加不显著.氮添加降低了土壤碳库活度,提高了土壤碳库的稳定性.土壤碳库活度分别在N3和N2处理下达到最低,与对照相比分别降低了53.3%和52.80%.(3)随机森林模型表明,短期氮添加下土壤微生物生物量化学计量比、微生物生物量碳和AP是驱动土壤有机碳活度变化的关键因子,分别解释了易氧化有机碳和惰...     

兰州生物质燃烧VOCs排放特征及其大气环境影响

采用排放因子法建立了2016年兰州市生物质燃烧源挥发性有机物（VOCs）排放清单,并分析了污染物的时空排放特征,利用排放清单对生物质燃烧源的臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶（SOA）生成潜势进行了估算,研究其排放对大气环境的影响.结果表明：2016年兰州市生物质燃烧源排放VOCs总量为6626.2t,排放高值区在榆中东南及东北部、永登中部和七里河南部,经济水平落后、秸秆产量大的地区污染物排放量更大.污染物排放集中在采暖季（11~3月）及农作物收割期（7~8月）;兰州市生物质燃烧源的OFP总量为13880.3t,煨炕为OFP贡献最大的子源,占比46.1%,含氧挥发性有机物（OVOCs）为OFP贡献最大的关键组分,占比51.4%;OFP贡献排名前10的物种有乙酸、丙烯、2-丁酮、甲苯、甲醛、乙醛、间/对-二甲苯、1-丁烯、丙酸和异戊二烯.煨炕是SOA生成潜势贡献最大的子源,占比46.5%,芳香烃为SOA生成潜势贡献最大的关键组分,占比62.2%,SOA生成潜势贡献排名前10的物种有苯酚、甲苯、α-蒎烯、间/对-二甲苯、苯、邻二甲苯、茚、1,2,4-三甲基苯、乙苯和1,2,3-三甲基苯;以降低区域O₃和SOA浓度为目标时,应优先管控煨炕和秸秆露天燃烧（玉米）两类子源.     

河流底泥潜在硝化速率模型研究

为深入认识河流NH₄+-N的转化降解过程,以生物量、温度和c（NH₄+-N）这3项因子为对象,开展河流底泥潜在硝化速率模型研究.采集典型污染河流底泥样品,设置3个生物量梯度（高、中、低）、5个c（NH₄+-N）梯度（0.13、0.63、1.13、2.13、4.13 mmol/L）、4个温度梯度（15、20、30、40℃）,测定不同条件下河流底泥潜在硝化速率,并进一步构建了潜在硝化速率模型,定量分析了生物量、温度和c（NH₄+-N）对潜在硝化速率的影响.结果表明:①生物量对底泥的潜在硝化速率有显著影响,高、中、低生物量条件下,河流底泥潜在硝化速率范围分别为0.10~0.26、0.03~0.16和0.02~0.07 μmol/h.②底泥潜在硝化速率随温度呈现指数增长,但高温具有抑制作用,各温度梯度下k（硝化速率常数）分别为5.9、9.3、18.1、10.6 μmol/（g·h）,15~30℃范围内θ（温度校正系数）为1.074.③c（NH₄+-N）对潜在硝化速率的限制作用符合Monod方程,高、中、低生物量条件下K_s（半饱和浓度）的平均值分别为0.02、0.05、0.13 mmol/L.研究显示,潜在硝化速率模型较好反映了生物量、温度和c（NH₄+-N）对河流底泥潜在硝化速率的影响,为定量认识底泥硝化能力提供了有效手段.      

作物定植提升滨海盐土质量的研究——以覆盖条件下的甜高粱定植为例

通过开展田间试验,探究了耐盐作物甜高粱单个生长季（4月中旬~8月中旬）定植对新围垦滩涂盐土土壤理化、生物性状以及地表生物量提升作用.结果表明：高粱定植对垦区盐土土壤理化性状有显著改良效果.与NP（无覆盖+无甜高粱定植）和NPC（有覆盖+无甜高粱定植）处理相比,PC（有覆盖+甜高粱定植）显著降低了土壤含盐量、土壤容重,而显著增加了土壤含水量、总孔隙度、饱和含水量、田间持水量和有机质含量（P<0.05）;PC处理显著提高土壤可培养微生物（细菌、真菌、放线菌、纤维素分解菌和固氮菌）的数量;甜高粱收获前,PC土壤呼吸强度较NP和NPC分别增加35.71%、26.67%（P<0.05）;PC处理的地表生物量较NP和NPC处理分别增加3.86倍和3.16倍（P<0.05）.甜高粱定植可有效提升盐土土壤地力和生物功能,为新围垦区土地农业化利用提供一条生态可行的途径.     

交变电场-铁改性生物质强化城市污泥深度脱水

为了实现城市污泥的深度脱水,采用铁改性生物质作为骨架构建体联合交变电场电渗透技术处理污泥,以单因素实验为基础,探究了该联合技术对污泥脱水性能的影响,并通过表面响应法优化了污泥脱水的工艺参数.将玉米秸秆使用浓度为0.03g/mL的FeCl₃溶改性后与污泥混合,当采用不等占空比为4.33:1的交变电场,电压为17.22V/cm,改性生物质投加量为96.81mg/g DS,改性生物质含水率为61.91%,生物质粒径为1.05mm,阴阳极间距为2.10cm时,可以得到含水率为58.21%的脱水污泥,脱水能耗为0.0148kW·h/kg RW (脱除水分).脱水污泥的扫描电镜表征结果显示,铁改性生物质可以在污泥中起到良好的骨架支撑作用,有利于提高污泥的机械强度和可渗透性;热重分析显示,脱水后污泥的上、下层燃烧过程可划分为析出自由水和束缚水阶段,析出和燃烧挥发分阶段、分解无机盐阶段,添加铁改性生物质的脱水污泥有机质含量更高,燃烧得更快.     

Modeling net primary production of a fast-growing forest using a light use efficiency model

As interest grows in the quantification of global carbon cycles, Light Use Efficiency (LUE) model predictions of the forest net primary production (NPP) are being developed at an accelerating rate. Such models can provide useful predictions at large scales, but evaluating their performance has been difficult. In this study, a remote sensing-based LUE model was established to estimate forest NPP. Using the forest inventory data (FID) from the regional forest inventory survey in China and established allometric biomass equations, we calculated the biomass, the biomass increment, and the NPP of Eucalyptus urophylla (E. urophylla) plantation plots in the forestry jurisdiction of the Leizhou Forestry Bureau, Southern China. The FID-based NPP and the NPP from LUE model predictions were then compared to each other. Results show that the NPP from model predictions at a spatial resolution of 30 m × 30 m varied from 0 to 265 gC/(m² month) and showed regional differences. In addition, the stand age had variable effects on the average individual biomass of the E. urophylla plantation plots. The average individual biomass of the young and mid-age forests increased exponentially and logarithmically with the stand age (R² = 0.9178 and R² = 0.8683), respectively. For young and mid-age E. urophylla plantation plots, the LUE model-predicted NPP was fairly consistent with the FID-based NPP, but the model predictions of the NPP were higher than the estimates from FID. Through the analysis of the causes of uncertainty and the possible reasons for the discrepancy between the model-based NPP and FID-based NPP, the FID-derived estimates provided a foundation for model evaluation.     

人工湿地植物量及其对净化效果影响的研究

人工湿地污水处理系统中,植物对污水净化效果起着非常重要的作用,而植物量是植物生长的关键参数之一。为了明确植物量对污水处理效果的影响,在2002—2008年期间,详细测定了芦苇(Ph.australis Trin)、再力花(Thalia dealbata)、荻(M.sacchariflorus)和美人蕉(Canna indica)4种典型湿地植物不同年度的生物量、不同生长阶段的生物量、生物量年产率,以及同期湿地COD、BOD5、TN和TP等的去除率。结果表明:湿地植物在栽植成活、稳定生长以后,至少要再经过1个以上的生长周期才能完全适应湿地环境,达到生物量的最大值,其中芦苇根系和茎叶生物量显著高于其他植物;同种植物的植物量与COD、BOD5、TN去除率呈显著正相关,与TP相关性不强;植物量随生长周期的变化对湿地净化能力的影响显著,确定合理收割期有利于湿地的稳定运行;不同种类植物生物量年产率与各种污染物的去除率均显著相关,芦苇、再力花和美人蕉均具有较高的生物量年产率,污染物去除能力较好。在试验范围内,芦苇湿地的运行稳定性最好,再力花湿地具有最强的脱氮能力,美人蕉湿地能快速形成规模、实现稳定运行,这些为构建不同特点和不同需要的湿地提供了重要参考。     

Assessment of soil quality under different tillage practices during wheat cultivation: soil enzymes and microbial biomass

Microbial processes, particularly enzyme activities, play crucial functional roles in soil ecology, hence serving as sensitive indicators of soil quality. We assessed the temporal dynamics of microbial biomass and selected soil enzymes (β-d-glucosidase, cellobiohydrolase, polyphenol oxidase, urease, glycine-aminopeptidase and alkaline phosphatase) during wheat cultivation, under four different tillage practices in the rice–wheat system. The four practices involved conventional tilling of soil before cultivating each crop (CTR-CTW); no tilling before cultivating rice but conventional tillage before wheat (NTR-CTW); conventional tilling before cultivating rice but no tilling before wheat (CTR-NTW) and no tilling before cultivation of each crop (NTR-NTW). Microbial biomass and activities of hydrolytic enzymes increased under NTR-NTW followed by CTR-NTW and NTR-CTW with respect to the conventional practice CTR-CTW, thus reflecting improvement in microbial activities with reduced tillage frequency. Enzyme activities generally depended on soil moisture and temperature, but nature of relationships varied among different practices. Nutrient demand appeared to be the strongest driver of alkaline phosphatase and urease, and soil temperature for glycine-aminopeptidase. Under CTR-CTW, activities of most of the extracellular enzymes were related with β-d-glucosidase or urease, but such relations altered under rest of the practices. The study showed that extracellular soil enzymes respond sensitively to tillage practices as well as environmental variables, particularly soil temperature and moisture and hence can serve as a sensitive indicator of changes in soil processes. Considering improvement in microbial biomass and enzymatic activities as indicators of better soil quality, adoption of no tillage apparently improved soil quality. Still, more number of field studies are required under tillage managements to explore the relationships between different enzyme activities and environmental factors.