An automatic approach for the control of the airflow volume and concentrations of hazardous gases in coal mine galleries

Intelligently controlling ventilation networks after an abnormal air branch is difficult. The key variable-frequency mine ventilator control factors that are used to correct this phenomenon were discussed. To improve the fitting accuracy of the mine ventilator characteristic curves, a database of characteristic curves for mine ventilators operating at different frequencies was established using the interpolation method for optimizing uniform approximations by Chebyshev. The concept of frequency sensitivity analysis by analyzing the sensitive branch in the ventilation network was proposed. The linear function between the mine ventilator working frequency and branch wind quantity was fitted out by experiments. A model based on Tikhonov regularization measured the branch wind quantity to calculate the wind resistance in the ventilation network, which yielded a unique branch resistance model solution. The mine air was monitored by calculating the variable wind resistance from the branch wind quantity. The sensitive branch coupling in the mine ventilator variable-frequency controlled ventilation was analyzed and combined with the control theory for ventilation networks. Two types of variable frequency were controlled to adjust the branch wind quantity, the frequency-concentration (f-w) servo control method and the curve search method. The experimental model was established for the Da Liu-ta coal mine ventilation system using the mine ventilator variable-frequency system controller to adjust the branch wind quantity. Because gas is explosive, CO₂ was used instead of gas for this experiment. The results indicate that the mine ventilator variable-frequency control automatically adjusted the branch wind quantity, which strictly followed the frequency-concentration servo control method and curve search method. Increasing the CO₂ concentration caused the mine ventilator variable-frequency controller to increase the branch wind quantity automatically to maintain the CO₂ concentration under the threshold value. The experimental results also demonstrated both the practicability of variable-frequency regulation for air branch systems and the feasibility of the branch quantity adjusted theory. Theoretical guidance for adjusting the ventilation branch quantity for a variable-frequency mine ventilator was provided.     

成都市土壤中有机磷阻燃剂的污染特征及来源分析

在建立土壤中痕量有机磷酸酯阻燃剂(OPEs)的GC-MS实验室分析方法基础上,定量分析了成都市主城区表层土壤中7种典型OPEs(磷酸三丁酯(Tn BP)、磷酸三异辛酯(TEHP)、磷酸三丁氧乙酯(TBEP)、磷酸三苯酯(TPh P)、磷酸三氯乙酯(TCEP)、磷酸三氯丙酯(TCPP)、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯(TDCPP))的含量及分布特征,采用插值法和聚类分析研究其空间分布,运用相关性分析和正定矩阵因子分解法对土壤中OPEs的来源进行了探析.结果表明,成都市主城区表层土壤中7种OPEs(∑7OPEs)的含量水平在31.6~211 ng·g-1之间,算术平均值为99.9 ng·g-1.所有样品中TBEP均为含量最高的单体,其含量占∑7OPEs总含量的52%~92%.从空间分布来看,成都市西北至东南沿线为OPEs的主要分布带,三环外东北和西南则为OPEs的低值带.聚类分析结果表明,OPEs的谱特征与上述空间分布特征具有一致性,可分为2类地区:第1类地区位于主要分布带,属高值区(∑7OPEs平均值为133.1 ng·g-1),第2类地区位于低值区(∑7OPEs平均值为60.2 ng·g-1).两类地区的谱特征差异主要体现在TCEP与TBEP的百分含量上.相关性研究表明,Tn BP与TCEP之间可能有较强的同源性,TBEP、TPh P、Tn BP三者之间也可能具有较强的同源性,而TEHP与其他种类OPEs可能不具有同源性.正定矩阵因子分解结果表明,OPEs主要来源有2个,不饱和聚酯树脂产品制造业、建筑物装潢/室内源对成都市土壤中OPEs的贡献率分别为43%和57%.     

巢湖流域和太湖流域沉积物中苄氯菊酯和高效氰戊菊酯的生态风险评价

分析了巢湖流域和太湖流域表层沉积物中苄氯菊酯和高效氰戊菊酯,并结合毒性单元法(Toxic Unit,TU)和物种敏感性分布法(Species Sensitivity Distributions,SSD)评价了两种拟除虫菊酯的生态风险.结果显示,两大流域沉积物中均广泛检测出两类污染物.总体而言,巢湖流域苄氯菊酯含量较高,而太湖流域高效氰戊菊酯含量较高.同时,两种污染物在巢湖流域呈现显著的正相关,但太湖流域二者之间没有相关关系.3种风险评价方法(TU法、沉积物SSD法、水体SSD法)均揭示苄氯菊酯对巢湖流域水生环境影响较大,而高效氰戊菊酯对两个流域影响均较大.因此,需要加强对流域高效氰戊菊酯污染的关注.其中,TU法预测的风险最小,沉积物SSD法预测的风险最大,主要原因在于TU法采用的毒性数据为LC50,而SSD法则选用了NOEC/LOEC,同时沉积物SSD法是出于保护大部分底栖生物为目的的方法.各种方法对于评价沉积物毒害污染物的生态风险均存在不足,尽管沉积物SSD法最为合理,但由于其毒性数据较少,最终预测结果存在一定的不确定性.因此,需要进一步加强对底栖生物毒性的研究和数据积累.     

中国西南喀斯特森林土壤有机碳空间变化及影响因素

喀斯特地区土壤碳储量及其影响因素的认识是评估我国陆地土壤生态系统碳汇能力不可或缺的内容。本文通过对中国西南北起秦岭北坡南至中越边境一条剖面上土壤有机碳的分析,研究了喀斯特森林0~10cm土壤有机碳空间变化及其控制因素。研究发现西南地区土壤有机碳含量和碳密度平均为32.3 g/kg和33.1t/hm2。无论是在整个西南区还是其省市范围内,二者均低于非喀斯特森林土壤。通径分析表明,影响喀斯特表层土壤碳含量和密度的主要因素有土壤容重、地形海拔和有机质C/N;粘粒含量和年平均气温的影响很小,而降水量仅在地处最北部的陕西省构成了土壤碳密度的影响因素。此现象与世界许多地区特别是高纬度地区形成鲜明对比。本研究结果表明,不同区域/气候带土壤碳库的主要影响因素会存在很大差异,这对认识气候变化背景下土壤碳库的反馈作用具有重要意义。     

烧失量法测定土壤有机质含量的实验条件探究

烧失量法是测定有机质含量的可靠手段,以其方便、快捷、经济等优点被广泛应用于土壤学、地质学、湖泊学等研究中。但由于对煅烧过程的研究较少,煅烧条件的选择不统一,使得不同实验条件下测定结果的可比性较差。本研究使用带烧失称重系统的马弗炉,对中国北方有机质含量不同的三种类型土壤进行了烧失量测定实验,通过观察土壤重量随温度和时间变化的连续失重过程,对煅烧温度、煅烧恒温时长、样品量及升温速率等实验条件进行了系统研究,确立了烧失量法适宜的实验条件组合。实验结果表明:升温速率宜选择3℃/min;样品量建议选用3~5 g,有机物含量低的样品可适量增加;不同类型土壤的适宜煅烧温度略有差别,黑土和栗钙土建议选用550℃,而黑垆土选用500℃或550℃;恒温2h可获得较为稳定的烧失量结果。     

氯菊酯在不同质地土壤中的光降解动力学规律

为了研究氯菊酯在土壤中的光降解规律,更好地为其在自然环境中的降解提供理论依据,探讨了氯菊酯在不同质地土壤中,不同条件下的光降解动力学规律。结果表明:氯菊酯降解符合准一级动力学规律,氯菊酯的降解受土壤质地的影响较大,在不同土壤中降解率为:壤质砂土砂质壤土壤质黏土,日光比紫外光照射下腐殖酸对氯菊酯的降解影响明显,随着腐殖酸浓度的增加,它对氯菊酯的降解作用先促进后抑制。     

安溪铁观音茶园土壤重金属赋存形态及生态风险评价

用改进的BCR连续提取法提取安溪铁观音茶园土壤中重金属元素(Li、Fe、Zn、Ba、Sr、Ti、Co、Cr、Cd、Mn、Ni、Pb、V、Mg、Cu)的赋存形态,分析其生物有效性并作出生态风险评价。重金属赋存形态研究结果表明,Cd的形态总体分布为弱酸溶态残渣态可还原态可氧化态,Pb的形态总体分布为可还原态可氧化态弱酸溶态残渣态,Cu的形态总体分布为可还原态可氧化态残渣态弱酸溶态,其余重金属皆以残渣态为主。生物有效性分析结果表明,Pb、Cd、Cu、Mn、Ni、Sr等重金属的潜在生物可利用性较高,其所占百分比分别为90.4%、73.0%、36.6%、32.8%、23.8%、22.9%。对茶园土壤中的重金属作生态风险评价,地累积指数法和潜在生态危害指数法结果均表明,大部分土壤样品是清洁安全的,部分土壤受到Cd元素污染,污染程度达到中度污染级别。     

黄河三角洲新生湿地土壤碳氮磷分布及其生态化学计量学意义

河口湿地是连接陆地生态系统和海洋生态系统的纽带。土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)元素是湿地生态系统营养水平的重要指示物,显著影响湿地生态系统的生产力。本文研究了黄河三角洲新生湿地不同植被下土壤C、N、P的分布特征和生态化学计量特征。结果表明,1)黄河三角洲新生湿地C、N、P含量分别为1.2~8.4、0.2~0.8、0.4~0.6g/kg,平均值分别为3.5、0.4、0.5g/kg;土壤表层的C、N、P含量显著高于亚表层。2)黄河三角洲新生湿地C/N、C/P、N/P比值分别为4.62~12.67、2.02~16.39、0.22~1.53,平均值分别为8.77、6.81、0.77。土壤C/N、C/P、N/P比值随土壤剖面深度向下递减,不同植被土壤之间的C/N、C/P、N/P比值有所不同。土壤生态化学计量比值显示黄河三角洲新生湿地土壤有机质分解快,氮的矿化度高。因此,提高该地区土壤有机质的归还,同时适当增加氮肥使用成为湿地生态恢复的优先选项。     

蚯蚓对土壤中有机化学成分组成的影响

蚯蚓是最为重要的土壤动物之一,不仅可以改良土壤结构和肥力,还能促进土壤矿物风化。为研究蚯蚓风化土壤矿物的机理,弄清蚯蚓对土壤中有机化学成分的影响,我们以甲醇为浸提剂浸提蚯蚓处理过的土壤和无蚯蚓的土壤,对提取物硅烷化衍生处理后,用GC-MS进行了分析。结果发现无论是蚯蚓处理过的土壤还是无蚯蚓的土壤,提取物中种类最多的化学物质是烃类,其次是酯类;腈类种类虽非常少,但相对含量却非常高。蚯蚓处理的土壤与无蚯蚓的土壤二者之间有机化学成分确实有很大的不同:从蚯蚓处理过的土壤中共发现了22种特有成分,从无蚓蚓的土壤中共发现了26种特有成分。虽然蚯蚓处理的土壤和无蚯蚓的土壤均检测到了微量的有机酸,但无论是酸的种类还是数量二者间均无明显差异。另外,检测结果也未发现铁载体。因此,蚯蚓诱导的微生物对土壤矿物的风化应该是在土壤矿物局部区域发挥作用,其风化机理用连宾的综合效应假说解释更为合理。     

紫色土区不同土地利用类型土壤紧实度特征

以重庆市沙坪坝区杨家沟小流域为例,选取6种土地利用类型样地进行试验,研究紫色土区不同土地利用类型的土壤紧实度特征,为土壤质量评价和土地资源管理提供参考。通过多重比较检验分析土壤紧实度随土壤深度的变化规律以及不同土地利用类型下的差异,结果表明:(1)6种土地利用类型的土壤紧实度值为竹林地园地灌木林地林地草地旱地;(2)6种土地利用类型的土壤紧实度均随土壤深度增加而增大,但各类之间变化差异较大;(3)同土层而言,0~10cm土层旱地与其它5种土地利用类型的土壤紧实度有显著性差异(p0.05),但各种土地利用类型间底层土壤紧实度差异不明显;不同土层而言,0~10cm土层与其它3个土层有显著性差异(p0.05),由于0~10cm土层受耕作、踩踏等外力扰动与其它土层差异较大。10~20cm土层与其它3个土层也有显著性差异(p0.05)。其它各土层之间差异不明显。不同土地利用类型的土壤紧实度差异较大,主要与人类活动扰动程度有关。