基于可拓云模型的区域生态安全预警模型及应用——以祁连山冰川与水源涵养生态功能区张掖段为例

针对区域生态安全预警中的不确定性问题,考虑生态安全等级边界信息的随机性、模糊性及动态性,利用可拓学中兼具定性和定量分析及动态性的物元理论和具有不确定推理特性的云模型,提出了基于可拓云模型的区域生态安全预警模型;运用该模型对祁连山冰川与水源涵养生态功能区张掖段2005—2015年生态安全进行了定量评估,并对2017年生态安全环境进行动态预警。结果表明:祁连山生态功能区张掖段2005—2015年的生态安全整体水平均处于"理想"以下,其变化趋势为"较差"到"一般"再到"良好";2017年祁连山冰川与水源涵养生态功能区张掖段生态安全为"蓝色"预警,但有向"黄色"转变的趋势,其中工业三废、环保投入强度、森林覆盖率及人均水资源量是影响祁连山冰川与水源涵养生态功能区张掖段生态安全的主要因素。     

基于熵权-集对分析的山区丘陵公路边坡安全评价——以河南省修武县为例

针对山区丘陵公路边坡安全存在多种随机性、模糊性和不确定性因素等问题,优化改进了标准集对分析理论,并将熵权-集对分析模型应用于公路边坡安全评价中。以河南省修武县5处典型山区丘陵公路边坡为例,构建了由4大类共14个指标组成的评价指标体系,再利用熵权法确定各指标权重,最后通过单指标联系度、综合联系度等计算,得出综合评价结果。结果表明,1、4、5号路段边坡安全性较差,建议采取及时的防治措施;2、3号路段边坡大体安全,可留意观察,暂不处理。与传统方法相比,熵权-集对分析模型理念清晰、计算简单、准确度高、实用性强。     

降雨条件下黄土斜坡的入渗特征分析

为研究黄土斜坡的降雨入渗规律和降雨诱发黄土滑坡的机理,在宁夏西吉县一黄土斜坡建立了监测站,在斜坡上部开挖探井并安装了土壤水分计观测土壤含水率,在探井附近安装了小型气象站,观测气温、降雨量、蒸发量。通过现场观测数据分析了气象条件对土壤含水率的影响,以及雨水在黄土斜坡中的入渗规律。使用SEEP/W软件分析了完整黄土斜坡和有裂隙黄土斜坡在临界降雨条件下的孔隙水压力分布,以及斜坡孔隙水压力随深度的变化规律。结果表明,深度1 m以内的土壤含水率变化受蒸发量与降雨量的影响显著,深度越大,土壤含水率的变化曲线越平缓。强度大于19 mm/d的降雨才会引起土壤含水率的骤增,且土壤含水率变化比降雨延迟48 h左右。斜坡表面发育的裂隙是雨水进入斜坡体内部的主要通道。降雨会在有裂隙的斜坡内部形成饱和区,使土体抗剪强度降低,饱和渗流会增加斜坡下滑力,这些作用使黄土斜坡发生滑动。现场监测研究得出了研究区滑坡临界降雨量的参考值,提出斜坡裂隙是降雨诱发黄土滑坡的重要因素。     

褐煤对苯酚的吸附性能及机制研究

酚类废水是一种有毒且排放量较大的有机废水,排放之前必须进行有效处理。以污染物苯酚为研究对象,褐煤为吸附剂,基于实验室小试,在正交试验的指导下,采用振荡平衡法研究了褐煤对苯酚的吸附效果,确定了褐煤用量、振荡吸附时间、温度、pH值对苯酚模拟废水吸附效果的影响。结果表明:在褐煤用量为10 g、振荡时间为1.5 h、温度为25℃、pH值为6的条件下,对100 mL质量浓度为100 mg/L的苯酚模拟废水处理效果最佳,苯酚的去除率可达70.86%。在最佳吸附条件下,一方面结合吸附苯酚前后褐煤比表面积及孔隙结构的变化进行分析,另一方面利用FT-IR对褐煤吸附苯酚前后表面官能团的变化进行了对比分析。褐煤内部孔隙发达,存在多类孔,以50 A以下的孔居多数,表明其微孔结构较复杂,且吸附行为致使孔隙面积缩小至近1/3,微孔减少明显,表明微孔对吸附过程影响很大;褐煤表面含有丰富的含氧官能团,为吸附苯酚提供了条件,在吸附苯酚的过程中物理吸附与化学吸附同时存在,褐煤主要表面宫能团—COOH、酚羟基及苯环结构骨架在化学吸附苯酚方面发挥着重要作用。这两方面从微观角度很好地解释了褐煤的吸附机理。     

北京市生态涵养区生态服务价值评估与生态补偿机制探讨

在分析北京市生态涵养区在生态补偿制度建设困境的基础上,本文将国内外区域生态系统价值评估模型相结合,运用修正的生态服务价值评估模型,对北京市生态涵养区2016年的生态服务价值进行了估算,并分析了2009-2016年生态服务价值的变动及其影响因素,从科学评估生态服务价值、完善生态补偿标准方法的制定、健全生态保护补偿制度、将绿色GDP纳入生态涵养区绩效考核指标评价体系几个方面探讨了完善生态补偿机制的政策措施。一方面更加直观地揭示了生态涵养区生态服务的重要经济价值,另一方面为建立更加科学的生态补偿机制提供了可参考的依据。     

生态文明视角下喀斯特地区“双评价”研究——以生态敏感区宁远县为例

精简“双评价”流程、融合评价机制,基于生态文明视角构建具有喀斯特地区特色的指标体系,刻画国土空间开发与保护格局特征,对于生态敏感脆弱区可持续发展具有重要指导意义。分别从生态、农业与建设三个视角构建指标体系,将资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价指标整合,从国土的用途功能出发,提供一个全新的评价思路,测算宁远县国土对于不同功能的适宜程度。结果表明：（1）宁远县生态保护重要性总体较高,不同等级、地区空间集聚和分异特征明显,呈南北两侧高、中部和西部偏低的分布格局,需重点加强南北两侧生态空间的保护力度,满足国家提倡的生态文明建设要求;（2）农业生产适宜性总体较低,适宜生产区域主要以城区中心分割线为轴带,呈东、西两侧对称分布格局,和生态保护空间存在一定冲突,需合理优化农业生产结构和布局,保障区域粮食和生态的“双安全”;（3）建设开发适宜性总体上较低,中心外围分布格局特征显著,以中心城区为核心并向四周辐射递减,需节约集约利用国土资源,适当调整和转变发展利用方式,协调“三生空间”关系;（4）以中心县城为核心,“三环带放射式”的国土开发与保护空间格局特征明显,建设—农业—生态空间呈“同心圆”圈层结构分布;（5）多宜、双宜、单宜与不宜空间面积依次为36672.67 hm²、32276.11 hm²、181022 hm²、175.46 hm²,分别占宁远县国土的14.66%、12.90%、72.37%、0.07%。从生态文明视角开展喀斯特地区“双评价”研究,更为精细地摸清特殊地貌的国土基数与空间基底,提升了国土空间规划的科学性与操作性,可为其他喀斯特生态脆弱区域“双评价”工作开展提供科学支撑。     

采伐与人工更新对红壤丘陵区森林面积和地上生物量的影响模拟——以会同县磨哨林场为例

我国人工林生态系统正面临着结构退化、功能降低等问题,迫切需要通过合理的森林管理方案实施有效的管理措施加以改善。本文以湖南省会同县磨哨林场为研究区,应用生态系统过程模型PnET-II和森林景观模型LANDIS-II,采用情景模拟的方式研究未来100年低、中、高强度的采伐措施以及人工更新对森林面积和地上生物量的影响。结果表明：（1）随着采伐强度增加,人工针叶林面积持续减少、森林AGB下降幅度加大;（2）人工更新措施能够使人工针叶林面积保持稳定,促进其AGB积累,有利于人工林更新与生长;（3）对人工林采取中等强度采伐且实施伐后人工更新的管理方案有利于我国南方以杉木（Cunninghamia lanceolata）、马尾松（Pinus massoniana）为主要树种的人工林地区实现森林可持续经营。     

Characteristics of sewer biofilms in aerobic rural small diameter gravity sewers

Small diameter gravity sewers(SDGS) are extensively used to collect rural sewage as they are low in cost and quick to construct.However,the characteristics of biofilms in rural SDGS are still not clear.In this study,biofilms characteristics of aerobic rural SDGS were investigated using simulations in a lab under different flow conditions and slopes.Results indic ated that the average thickness of aerobic rural SDGS biofilms was in the range of 350-650 μm,decreasing at locations with variable flow and high slopes.Protein was the most abundant substance in extracellular polymeric substance of SDGS biofilms.The most abundant bacteria,Proteobacteria,Actinobacteria,and Bacteroidetes,and functional bacteria showed different distributions when analyzed through Illumina HiSeq sequencing of 16 S rRNA.The relative abundances of denitrifying bacteria,nitrite-oxidizing bacteria,and sulfate-reducing bacteria(SRB) were lower during variable flow than during stable flow.High slopes(15‰) decreased SRB presence,which could be used to mitigate H_2 S accumulation in aerobic SDGS.Overall,this study describes the characteristics of aerobic rural SDGS biofilms and provides valuable suggestions for the optimal design of SDGS based on these characteristics.     

Ce改性Mn系催化剂结构及低温催化活性影响研究

采用浸渍法制备了Ce改性负载型Mn系TiO 2催化剂,考察了Ce负载量、反应温度等因素对催化剂效率以及选择性的影响,利用扫描电镜、氮气物理吸附(N 2-TPD)等表征手段分析了Ce/TiO 2催化剂催化活性影响机理。结果表明:改性催化剂在Ce/Ti摩尔比为0.08的条件下表现出最佳的脱硝效率及NO选择性;MnCe(0.08)Ti催化剂在180℃条件下的脱硝效率超过85%,而N 2 O体积分数仅为24×10-6(47.1 mg/m 3);Ce的加入优化了催化剂表面的孔隙结构,比表面积与和孔容积分别达到121.11 m 2/g、1.71 cm 3/g;MnCe(0.08)Ti催化剂在210℃通入体积分数为300×10-6(857.1 mg/m 3)的SO 2和8%的水蒸气,连续运行180 h过程中的脱硝效率均可保持在80%以上,具有良好的抗硫性和稳定性。     

透析对施氏矿物微观结构及其砷吸附能力的影响

探讨透析对施氏矿物微观结构和砷吸附能力的调控,对高效合成施氏矿物,进而将其应用于含砷地下水处理具有重要意义.本研究在利用FeCl_3·6H_2O与Na_2SO_4合成施氏矿物的基础上,用截留分子量100000 Da和20000 Da透析袋分别对施氏矿物透析10 d与20 d,探究了透析过程对施氏矿物产生量、比表面积、孔体积、平均孔径等矿物特征的影响,并考察了透析前后施氏矿物对废水中砷的吸附去除效果.研究结果表明,透析过程可显著提高矿物的合成量,增加矿物比表面积及孔体积,增加矿物的平均孔径.施氏矿物在截留分子量100000 Da与20000 Da透析袋中透析20 d,矿物产生量分别增加70.70%与79.84%;比表面积分别增加68.75%与45.85%;其中微孔(2 nm)比表面积增加439.90%与395.11%,中孔(2～50 nm)比表面积增加30.63%与9.96%;孔体积分别增加332.79%与287.25%,其中微孔体积增加491.61%与419.92%,中孔体积增加了220.36%与211.95%,透析后矿物平均孔径增长了214.77%与244.31%;矿物对污水中砷的吸附去除能力提高65.60%与64.74%.本研究结果可为化学合成施氏矿物改性并将其应用于地下水除砷领域提供必要的参数支撑.