三峡库区主要河流秋季pCO2及其影响因素

于2015年10月对三峡库区主要河流表层水体中的溶解性碳组成进行了测定,结合水文地质条件和水化学关键指标,对河流表层水体二氧化碳分压(p CO_2)的空间变化及影响因素进行了研究,并利用模型法分析了水-气界面CO_2通量特征.结果表明,三峡库区主要河流秋季pCO_2介于18.75~296.31 Pa之间,均值为(141.06±77.51)Pa;河流CO_2脱气通量平均值为(101.1±78.0)mmol·(m2·d)-1,其中86%的采样点位表现为大气CO_2源的特征.p CO_2与DO和pH显著负相关,与HCO-3显著正相关.由于山区河流流速快和水力停留时间短等特征,河流有机碳原位呼吸是导致p CO_2与DO和pH很强的负相关关系的主要原因.研究结果为准确估算三峡库区河流CO_2逸出量提供了重要的数据支撑.     

岩溶深水水库干流及支流夏季二氧化碳分压及扩散通量

以云贵高原岩溶深水水库——万峰湖为例,于2016年9月对该水库水体进行连续走航观测及分层采样,测定水体温度(T)、酸碱度(pH)、电导率(Cond)、总溶解固体物(TDS)、氧化还原电位(ORP)及碱度(ALK),通过水化学平衡原理及亨利定律计算水体二氧化碳分压(pCO_2).结果表明:干流表层pCO_2为128.84~222.51 Pa,均值为184.03 Pa;支流表层pCO_2为140.32~285.00 Pa,均值为216.78 Pa.剖面上,干流pCO_2为128.84~1076.81 Pa;支流pCO_2为140.32~657.23 Pa,干、支流剖面pCO_2随水深度增加而升高.TDS浓度为203.0~286.7 mg·L-1,溶解无机碳(DIC)浓度为2.56~3.37 mmol·L-1.相关分析表明:水体pCO_2与ORP呈显著正相关,分析认为受水生生物作用影响,水生生物消耗表层溶解CO2使表层水体pCO_2较低.同时,pCO_2与TDS、DIC呈正相关,说明万峰湖流域内溶蚀作用控制的河流碳酸盐体系是影响水体pCO_2的主要原因.干、支流水体pCO_2处于过饱和状态,成为大气CO2的源.根据Wanninkhof提出的淡水水-气界面交换系数的通量模式,估算干、支流水-气界面CO2交换速率分别为0.16、0.19μmol·m-2·s-1,其扩散通量干流为9.77~20.84 mmol·m-2·d-1,均通量为15.30 mmol·m-2·d-1;支流为11.55~27.88 mmol·m-2·d-1,均通量为19.72 mmol·m-2·d-1.与世界其它河流、水库相比较,水库干、支流二氧化碳扩散通量比热带地区河流Amazon、Curua-Una、Tucurui小;与温带地区黄河相比,扩散通量要大;与亚热带岩溶区水库相比差异不明显.     

长江下游河-湖系统溶解性有机碳化学组成、变化特征及其与二氧化碳分压的关系

河流、湖泊等水环境的溶解性有机碳(DOC)是流域碳循环的重要组成部分,水环境中的DOC来源、化学组成及迁移转化是碳的生物地球化学循环的核心问题.文章选择长江下游-河口区河段、巢湖、鄱阳湖,研究了DOC化学组成、荧光特征的时空变化以及其与二氧化碳分压的关系.结果表明,湖泊和河流系统的DOC浓度、化学组成和荧光特征均存在显著空间差异.巢湖与鄱阳湖水体中DOC浓度的均值分别为(3.67±1.08)和(3.50±1.63)mg·L~(-1),显著高于长江下游-河口区河段的(1.82±0.43)mg·L~(-1).在化学组成方面,巢湖DOC的化学组成以类蛋白I类和类蛋白II类物质为主,所占比例在70%以上;鄱阳湖DOC则以微生物代谢物、腐殖酸类物质为主,比例达55%以上;而长江下游-河口区河段DOC中各组分所占比例比较接近.巢湖DOC的荧光指数均值为2.03,新鲜度指数均值为1.19,表明巢湖主要为内源性DOC,降解程度较低;而长江下游-河口区和鄱阳湖的荧光指数均值分别为1.78和1.73,新鲜度指数均值分别为0.91和0.96,表明陆源DOC的贡献较大,降解程度较高.长江下游-河口区河段DOC化学组成和特性存在显著季节变化,DOC腐殖类物质比例在夏季显著高于冬季,陆源土壤侵蚀是长江夏季DOC的重要来源;荧光指数均值从夏季的1.72增加到冬季的1.87,也表明长江DOC夏季外源的贡献高于冬季.巢湖的DOC浓度在夏季高于冬季,但其各化学组成和荧光指数变化相对较小,表明巢湖DOC化学组成和来源受季节变化影响不大.新鲜度指数在长江下游-河口区河段和巢湖中均为夏季略高于冬季,表明夏季水体中新近产生的DOC多于冬季.相关分析表明,类蛋白I类和类蛋白II类的比例与荧光指数显著正相关、与新鲜度指数显著正相关,是内源性DOC和新近产生的DOC的重要成分;二氧化碳分压与微生物代谢物的比例正相关,与类蛋白II类比例负相关,反映了微生物代谢活动及类蛋白II类物质的分解消耗对二氧化碳分压的重要贡献.微生物代谢产物和类蛋白II类物质可能是反映DOC降解过程以及水体二氧化碳分压的关键化学组成.     

PN/A双菌层系统的构建及其脱氮性能

分别采用SBR反应器和MBR反应器驯化培养亚硝化污泥和厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,ANAMMOX)污泥,并通过微生物包埋技术将两类污泥分别包埋,构建亚硝化-厌氧氨氧化(partial nitrification-ANAMMOX,PN/A)双菌层系统.短期实验证明该系统中亚硝化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)和ANAMMOX菌在不同阶段分别起主导作用,维持系统的酸碱平衡,并实现NH+4-N的高效去除(98.8%).长期实验表明,在溶解氧受限时,PN/A双菌层系统能够有效提高系统对溶解氧的利用效率,并增强系统的稳定性和脱氮效能.在溶解氧为1.0 mg·L~(-1),进水NH+4-N质量浓度分别为200 mg·L~(-1)和400 mg·L~(-1)时,对照组脱氮效率仅为58.1%和61.4%,而PN/A双菌层系统脱氮效率均稳定在80%左右;溶解氧为3.0mg·L~(-1),进水NH+4-N质量浓度为400 mg·L~(-1)时,PN/A双菌层系统总氮去除率达87.9%,总氮积累负荷(NLR)为0.4kg·(m3·d)-1,总氮去除负荷(NRR)为12.8 mg·(g·h)-1.     

反硝化-短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能

本研究在一体式分区反应器中接种成熟的厌氧氨氧化污泥和亚硝化污泥,通过与反硝化反应器串联,研究了前置反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能.结果表明,未串联反硝化之前,短程硝化-厌氧氨氧化反应器在进水氨氮浓度为600 mg·L~(-1),COD浓度483 mg·L~(-1)时,总氮去除速率(NRR)可达1.88 kg·(m3·d)-1,总氮去除率(NRE)可达90.3%;而在进水COD浓度483 mg·L~(-1),即C/N0.8时,短程硝化-厌氧氨氧化反应器的NRR下降至1.50 kg·(m3·d)-1.通过前置反硝化反应器可以迅速缓解有机物对厌氧氨氧化的不利影响;反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联反应器在进水NH+4-N浓度为1 100 mg·L~(-1),COD浓度1 150 mg·L~(-1)时,仍可稳定高效运行,整体NRR可达1.37kg·(m3·d)-1,厌氧区NRRana高达15.6 kg·(m3·d)-1,平均NRE可达98.6%,在仅利用原水中有机碳源的情况下实现了垃圾渗滤液的高效深度脱氮.此工艺晚期处理垃圾渗滤液可去除大部分易生物降解有机物.     

pH对亚硝化、厌氧氨氧化反应及联合工艺氮素转化的影响

利用具有pH调节功能的序批式反应器,分别接种好氧生物膜和厌氧颗粒污泥,研究了不同pH对自养生物脱氮工艺氮素转化的影响。结果表明:当pH为8.18时,亚硝氮累积速率较高,为0.79 kg/(m3·d)。当pH为7.85时,厌氧氨氧化菌脱氮效能达到最大,为1.52 kg/(m3·d)。联合工艺进水pH为7.7±0.1时,优先控制好氧段pH为7.5左右,厌氧段pH为7.6,氮去除速率高达0.98 kg/(m3·d)。     

部分亚硝化-厌氧氨氧化串联工艺处理餐厨垃圾厌氧消化液研究

针对餐厨垃圾厌氧消化液高氨氮(NH_4~+-N)浓度、低C/N比的特点,采用部分亚硝化(Partial Nitrification,PN)-厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium O_xidation,ANAMMOX)串联工艺,进行餐厨垃圾厌氧消化液处理可行性分析。利用启动成功的ANAMMOX反应器进行潜能试验,结果表明,该反应器所能承受的最大进水NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度及COD均为300 mg/L,由此确定亚硝化反应器进水NH_4~+-N质量浓度约为600 mg/L,COD为400 mg/L左右。在该进水条件下,调控亚硝化反应器温度为30℃,DO质量浓度为2~3 mg/L,进水pH=7.8~8.3,经过39 d成功启动亚硝化。进一步调控DO质量浓度在0.5~1.0 mg/L,成功实现部分亚硝化,出水NO_2~--N/NH_4~+-N质量浓度比在0.90~1.27,并于第15 d与ANAMMOX反应器联立。串联工艺整体TN去除率为82.5%,且主要由ANAMMOX工艺承担。研究表明,该串联工艺基本实现了餐厨垃圾厌氧消化液联合生物脱氮。     

Correlation between crash avoidance maneuvers and injury severity sustained by motorcyclists in single-vehicle crashes

Objectives: In order to improve motorcycle safety, this article examines the correlation between crash avoidance maneuvers and injury severity sustained by motorcyclists, under multiple precrash conditions. Method: Ten-year crash data for single-vehicle motorcycle crashes from the General Estimates Systems (GES) were analyzed, using partial proportional odds models (i.e., generalized ordered logit models). Results: The modeling results show that “braking (no lock-up)” is associated with a higher probability of increased severity, whereas “braking (lock-up)” is associated with a higher probability of decreased severity, under all precrash conditions. “Steering” is associated with a higher probability of reduced injury severity when other vehicles are encroaching, whereas it is correlated with high injury severity under other conditions. “Braking and steering” is significantly associated with a higher probability of low severity under “animal encounter and object presence,” whereas it is surprisingly correlated with high injury severity when motorcycles are traveling off the edge of the road. The results also show that a large number of motorcyclists did not perform any crash avoidance maneuvers or conducted crash avoidance maneuvers that are significantly associated with high injury severity. Conclusions: In general, this study suggests that precrash maneuvers are an important factor associated with motorcyclists' injury severity. To improve motorcycle safety, training/educational programs should be considered to improve safety awareness and adjust driving habits of motorcyclists. Antilock brakes and such systems are also promising, because they could effectively prevent brake lock-up and assist motorcyclists in maneuvering during critical conditions. This study also provides valuable information for the design of motorcycle training curriculum.     

基于CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法的中国地区PM2.5浓度动力-统计预报方法研究

采用CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法相结合的动力-统计预报方法,对2014年1—12月全国252个环境监测站的PM_(2.5)浓度逐时预报值进行了滚动订正,分析了订正前后PM_(2.5)浓度的时空变化特征,重点研究该方法在中国不同地区不同季节的适用性.结果表明:CMAQ模式预报的PM_(2.5)浓度年平均和秋冬季季节平均偏差表现为非均匀空间分布特征,即辽宁、山东部分地区、川渝地区及华中、华东、华南大部分地区预报偏高,京津冀和西部大部分地区预报偏低;订正后PM_(2.5)浓度与实测值的空间分布较一致,上述偏高和偏低地区的PM_(2.5)浓度预报误差显著减小;秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差均大于年平均值.全国区域平均PM_(2.5)浓度实测值存在明显的季节变化特征,1—3月和11—12月较大,其他月份较小;PM_(2.5)浓度预报误差较大,多数时刻预报偏低,尤其是1—3月和11—12月偏低较明显;订正后PM_(2.5)浓度与实测值较接近,而且时间变化趋势较一致,秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差亦明显大于春夏季.秋冬季4个重点污染区域中,京津冀地区PM_(2.5)实测浓度的区域平均值较大,川渝地区次之,长三角和珠三角地区较小;珠三角地区PM_(2.5)浓度预报和订正效果较好,川渝和长三角地区次之,京津冀地区相对较差;经滚动订正后,全年和秋冬季时段PM_(2.5)浓度订正值与实测值的相关系数均显著增加,误差显著减小,尤其是秋冬季订正效果较好.川渝地区的订正改进幅度最大,长三角和京津冀地区次之,珠三角地区较小.本文方法均适用于非污染日和污染日全国范围的PM_(2.5)预报浓度订正,两种天气过程PM_(2.5)浓度的订正效果均较好;该方法对于改进京津冀地区污染日的PM_(2.5)浓度预报更有效,其他3个地区非污染日的订正改进效果优于污染日.本文研究结果可为改进空气质量预报、重霾污染天气预警和防治提供新技术途径和科学依据.     

三峡库区高水位运行期典型干支流水体CO2分压及其水面通量特征

本文以三峡库区典型干支流作为研究对象,重点研究高水位运行期库湾水体及库区干流CO2分压(p CO2)的分布规律,计算CO2的扩散通量和释放总量。本研究于2013年9月至11月利用走航式观测系统对库区奉节段干支流表层水体及定点剖面水体中p CO2和相关水质参数进行了逐月观测。研究结果表明,干支流表层水体p CO2的分布和扩散通量差异显著。干流CO2扩散通量(F-CO2)9月至11月变化不大,为28.19±0.80mmol/(m2·d);支流在观测期内,扩散通量由负变正,其中朱衣河F-CO2从-6.86增至32.05mmol/(m2·d);梅溪河从-6.94增至37.85mmol/(m2·d),草堂河从-6.97增至31.05mmol/(m2·d)。由10至11月的数据推广到全年的高水位运行阶段(10月至次年1月),全库区CO2排放量可达166 450t,其中支流占30.17%。