海底铁锰氧化还原过程的模拟研究

本文用室内海水-沉积物平衡箱研究了沉积物间隙水中铁、锰的垂直变化分布和随时间变化的分布,Fe~(2+)随深度、时间的变化幅度大,在六个月的实验期内均是如此,而Mn~(2+)在放置三个月后即趋于稳定;Fe~(2+),Mn~(2+)产生的宏观经验动力学表明:Fe~(2+)受pH影响远比Mn~(2+)大,且随着深度的增加更为明显,Fe~(2+)在较下层产生速率大,而Mn~(2+)反之;Fe~(2+)的扩散转移是上覆海水向沉积物中转移,扩散量为-60.7ug/m~2d,Nn~(2+)转移方向相反,扩散量为1746.2ug/m~2.d。     

铜绿微囊藻、斜生栅藻生长的磷营养动力学特征

在无磷培养基中添加不同质量浓度的磷,对经过磷饥饿的铜绿微囊藻Microcystisaeruginosa和斜生栅藻Scendesmusobliquus进行一次性培养,比较研究磷饥饿下两种藻对外源磷的生长反应,并应用Monod方程计算了两种藻的营养动力学参数(Umax、Ks)。结果表明,铜绿微囊藻现存量快速增加的磷质量浓度在0.020~0.200mg·L-1之间,比生长速率快速增长的磷质量浓度在0.00~0.200mg·L-1之间,斜生栅藻现存量快速增加的磷质量浓度在0.02~4.00mg·L-1之间,比生长速率快速增长的磷质量浓度在0.020~0.500mg·L-1之间。无论在现存量上还是在生长速率上,铜绿微囊藻适宜的磷质量浓度都比斜生栅藻的低。铜绿微囊藻的最大生长速率和半饱和常数分别为0.229/d、0.026mg·L-1;斜生栅藻的最大生长速率和半饱和常数分别为0.395/d、0.031mg·L-1。生长动力学参数表明:当磷缺乏的情况下,铜绿微囊藻容易形成优势,当磷丰富的情况下,斜生栅藻容易形成优势。     

土地利用方式和施肥管理对黑土物理性质的影响

为了探讨东北黑土区土壤水分的调控能力及其影响因素以及土壤水分对降水和不同植被覆盖的响应,以海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的长期定位试验为基础,利用中子水分仪测定土壤体积含水量,研究裸地、休闲地以及包括单施有机肥、化肥+秸秆还田、单施化肥和不施肥4种处理的农田耕层土壤物理性质和土壤水分动态.结果表明:与休闲地相比,农田土壤容重增加7.47％,而孔隙度、饱和含水量和田间持水量均呈降低趋势,分别下降2.59、6.04和1.90百分点;肥料的施入尤其是施用有机肥和秸秆还田能够改善土壤物理性质;裸地土壤物理性质最差.由于植被耗水量较大,农田和休闲地土壤剖面年平均体积含水量显著低于裸地,施用化肥和秸秆还田可显著降低农田土壤剖面年平均体积含水量.各处理土壤剖面水分变异系数均随土壤深度的增加(0～70 cm深处)而呈先减小后增加趋势.由于植被生长的耗水作用,休闲地和农田土壤水分变化比裸地强烈,秸秆还田加剧了农田土壤水分的变异.土壤储水量的动态变化与降水量之间存在明显相关性,不同土地利用方式和施肥管理对浅层土壤储水量的影响较大,但随着土壤深度的增加,各处理对土壤储水量的影响越来越不明显.     

旋流分离器油水分离效率的模拟研究

采用计算流体力学的方法,探讨了操作条件和物料特性对旋流分离器分离油水效率的影响。旋流器为单锥双入口,其主直径为50 mm,锥角为5.5°。模拟过程中,采用商业用软件‘Fluent 6.3’中的雷诺应力模型和欧拉多相流模型来模拟不同条件下油水旋流分离器的分离性能。模拟结果表明,对于本研究的油水旋流分离器,最佳的分流比是10%,最佳的油滴浓度是0.5%(V/V)。在最佳的分流比和油滴浓度下,当进口流速为10.46 m/s时,油水旋流分离器可将15μm的油滴去除80%以上,油滴的分离界限粒径d50(50%的分离效率)为9.2μm。在模拟的基础上,用统计软件STATISTICA6.0对分离效率与操作条件和物料特性之间的关系进行拟合。通过拟合式预测的分离效率与实测值相吻合,误差小于15%。     

珠三角地区大气PM_(2.5)理化特性季节规律与成因

基于珠三角大气超级站2013年8月至2014年3月PM2.5、PM2.5中主要水溶性无机离子组分及其重要气态前体物等参数的逐时在线监测结果,揭示当地大气PM2.5中二次无机组分与其气态前体物的相互作用,以及PM2.5理化特性与成因的季节差异。结果表明,观测期间,PM2.5、PM10的年平均质量浓度分别为64.2、105.1μg/m3,PM2.5在PM10中所占比例(PM2.5/PM10)平均为61.1%。SO2-4、NO-3、NH+4的年平均质量浓度分别为16.6、9.0、10.2μg/m3,3者之和(SNA)占PM2.5的比例(SNA/PM2.5)平均为55.8%,体现了二次转化对珠三角地区PM2.5污染的重要影响;不同季节,SNA/PM2.5为46.0%~64.3%,夏季最低,冬季最高,其中SO2-4、NH+4对PM2.5的贡献相对稳定,NO-3贡献的季节差异较大;秋、冬季各项观测参数浓度的日变化规律相对明显,夏季除HNO3和NH3外,多项观测参数在低浓度水平波动,日变化规律不明显;珠三角大气中具有足量气态NH3以中和硫酸盐和硝酸盐,PM2.5中NH+4、SO2-4、NO-3主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在;本研究站点夏季的硫氧化率和氮氧化率均高于广州市,这充分体现了该站点的区域性特征。     

活性污泥法的动力学方程讨论及数学模型研究

活性污泥法水处理过程是一个复杂的生化反应过程,伴随有物理化学反应、生化反应、相变过程及物质与能量的转化和传递过程.通过对微生物动力学方程的讨论,进而建立动力学模型,比较了Monod方程和Contois方程分别来模拟有机碳在曝气条件下的生化去除过程.模型主要预测底物浓度、溶解氧、微生物增长等引起的系统响应,为污水处理厂的运行提供指导.     

地下水环境中甲基叔丁基醚运移过程的动力学模型

建立了地下水环境中甲基叔丁基醚(MTBE)运移过程的变系数动力学模型,并对模型进行了验证和参数灵敏度分析.模拟结果表明,地下水流速和阻滞系数对于MTBE的运移过程影响最为显著,而水动力弥散系数的影响较小,忽略其变化不会对预测地下水环境中污染物运移的环境动力学行为造成太大误差.由此得到的结论可定量研究MTBE在地下水环境中的对流.扩散特征,还可为MTBE污染地下水的预测预报、修复治理等研究提供科学依据.     

Ecological effects of cultivation on the machair sand dune systems of the Outer Hebrides, Scotland

The machair sand dune systems of the Outer Hebrides of Scotland are a unique habitat, which is rare within both a global and European context. Unusually, the machair habitat also represents an agricultural resource that is very important to the Hebridean people, having been subject to both grazing and cultivation throughout the historical period. Following designation as an Environmentally Sensitive Area (ESA) in 1988, the machairs of South Uist have been studied with the aim of understanding the links between agricultural practice and their plant community and ecosystem dynamics. This research focused primarily on the effects of cultivation practices and their role in maintaining plant species richness and community and ecosystem stability. Within two carefully selected areas, the successional plant communities of machair at different stages of recovery following ploughing and cultivation of cereals and potato patches or ‘lazy beds’ were identified at both a macro- and micro-level. Investigations of the vegetation recovery processes on turves taken from newly ploughed land indicated that the initial stages of recolonization are characterized primarily by rapid vegetative reproduction and growth, although re-vegetation by seeds is also an important factor. The implications of these findings for the long-term management of machair plant communities are discussed and in particular the need to maintain old cultivation practices such as shallow ploughing. The need for more detailed research into both seed banks and seed rain and into processes of vegetative reproduction is stressed. Nomenclature: Clapham et al. (1981) and Stace (1991, 1997) for vascular plants; Hubbard (1984) for grasses; Pankhurst & Mullin (1991) for the regional flora; Dobson (1992) for lichens; Watson (1981) for mosses and liverworts.     

Prognosis of the spatiotemporal dynamics of ecosystems by means of universal kriging

The use of quantitative data for constructing prognostic maps of the dynamics of ecosystem degradation and restoration by nonlinear simulation methods is a topical field of landscape ecology. This method of dynamic cartography is based on fiberwise comparison of data on the state of Chernye Zemli (the Kalmyk Republic, Russia) in different years and the detailed analysis of the period on which the prognosis was based. For this purpose, materials of repeated aerial and satellite photography obtained during a long period (1954–1993) were used. Comparison of maps characterizing the dynamics of Chernye Zemli between 1958 and 1993 allows prognostic electronic maps for the next 10–15 years (with a five-year interval) to be drawn and land prognosis for the next 20–30 years (1998–2023) to be obtained. Deceased     

HAN基ECSP凝胶模型的构建与分子动力学模拟

目的 从微观分子的角度对硝酸羟胺(HAN)基电控固体推进剂(Electrically Controlled Solid Propellants,ECSP)的性能参数进行模拟与计算。方法 利用分子表面静电势(ESP)对HAN分子2种可能的构型进行优化和稳定性分析。通过真空非周期性分子动力学模拟得到聚乙烯醇(PVA)分子稳定构型,并以HAN基ECSP的主要成分按一定比例构建凝胶模型。基于RESP(Restrained Electrostatic Potential)电荷生成更准确的凝胶模型拓扑文件,并进行凝胶模型的分子动力学模拟、模型稳定分析以及模型参数计算。结果 凝胶模型总能量相对平均值的周期性波动不超过7%。由于三维PVA链的包裹,H2O分子的扩散系数被大幅削弱。氢键分析和径向分布函数表明氢键键长主要分布在0.282 6 nm附近,PVA与H2O间的氢键较少,H2O与HAN、H2O与H2O之间的氢键较多。模型密度为1.405 g/cm³,与实验值吻合度高。在283、293、303 K下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量依次降低,剪切模量先增后减。在15 K/600 ps冷却速率下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量和剪切模量均增大。结论 ECSP制备结束后,冷却过程中的环境温度不宜过高,否则容易造成ECSP力学性能的快速下降,快速冷却可以提高ECSP的力学性能。