准静力拉格朗日元与离散元耦合方法及应用——以常村煤矿S6-7工作面为例

为了探究采动条件下采场上覆岩层的变形-开裂-运动过程,利用自主开发的适于准静力计算的拉格朗日元与离散元耦合的连续-非连续方法,针对常村煤矿S6-7工作面开展研究.结果表明,1)随工作面推进距离增加,首先,直接顶出现裂缝;然后,采场上覆岩层发生一定程度的弯曲变形、下沉和离层;之后,直接顶垮落,其上岩层破断,并发生明显的弯曲变形、下沉和离层,采空区局部闭合.此后,上述过程循环往复.2)将工作面煤壁前方和开切眼后方上覆岩层最大主应力大于0的最大范围定义为采动影响范围,通过分析悬露岩层长度和弯矩的变化解释了上述两部分采动影响范围的演化规律.3)通过分析工作面煤壁前方煤层支承压力峰值的变化解释了该部分煤层破碎区尺寸的演化规律.     

昌黎生态监控区夏季浮游植物群落年际变化特征分析

为研究昌黎生态监控区夏季浮游植物群落结构特征及其与环境因子关系,采用2005~2013年夏季(8月)昌黎生态监控区海域浮游植物及环境因子的监测资料,基于Arc GIS 10.0和Canoco软件平台,运用典范对应分析方法,对浮游植物群落结构进行分析.结果表明,近9 a共鉴定出浮游植物3门23科39属105种,其中,硅藻门16科32属90种,占浮游植物总数的85.7%;甲藻门共6科6属14种,占总种类数的13.3%;金藻门1种.各年的优势种存在很大差异,按照优势度Y值的大小包括辐射圆筛藻(Coscinodiscus radiatus)、柔弱角毛藻(Coscinodiscus debilis)、笔尖根管藻(Rhizosolenia styliformis)、柏氏角管藻(Cerataulina bergoni)、威氏圆筛藻(Coscinodiscus wailesii)、海链藻(Thalassiosira sp.)、三角角藻(Ceratium tripos)、洛氏角毛藻(Coscinodiscus wailesii)、中肋骨条藻(Ceratium tripos)等.夏季细胞丰度年际变化较大,呈现逐渐降低的趋势.浮游植物的多样性指数H'值介于0.015~3.889,均匀度指数J值介于0.009~1,年际变化幅度较小;各站位间物种分布不均匀,优势种较少且优势度较大.对浮游植物群落与环境因子进行典范对应分析(CCA),结果表明影响夏季浮游植物群落结构变化的环境因子包括水温、营养盐(磷酸盐、硝酸氮、氨氮)、盐度等,且是各个环境因子相互作用的结果.     

三峡蓄水期间汉丰湖消落区营养状态时间变化

为探明三峡蓄水后汉丰湖消落区水质营养状态的变化特征,于2013年10月至2014年2月对水质进行连续观察,测定了水质物理参数、营养盐与叶绿素(Chl-a)的质量浓度.结果表明,水体中营养盐与Chl-a质量浓度的增加,在淹水后营养程度有升高现象,2014年2月与2013年10月相比,TN、TP、高锰酸盐指数与Chl-a质量浓度分别增加了4.7、1.0、0.2、3.27倍,TN、TP质量浓度均超过藻类生长限值,随滞留时间延长易造成水体富营养化,应引起重视.Chl-a单因子评价反映出水质由贫营养向富营养演变.TN/TP结果表明,TN、TP分别在不同时间内制约着藻类的生长;2013年10~12月与2014年2月,藻类生长受TN限制;2014年1月,藻类生长受TP限制.Chl-a与p H、DO、NH+4-N、NO-3-N、TN、高锰酸盐指数及TP呈显著正相关,而与SD、水温呈显著负相关;蓄水期间,水质受到了同一污染源的影响.因子分析结果表明,汉丰湖消落区水质主要受p H、DO、NO-3-N、TN的影响,同时Chl-a、TP、NH+4-N与好氧性有机物的污染不可忽视;在蓄水稳定初期水体具有自净能力,随蓄水滞留时间的延长,水质污染程度整体上呈现逐步恶化的趋势,应加以控制;三峡蓄水期间,南河、东河营养程度相对较高,应加强治理.     

同步脱氮除磷系统中两种颜色好氧颗粒污泥的微生物群落特征

为研究同步脱氮除磷系统中出现的WG（白色好氧颗粒污泥）外形特点及微生物群落特征,探究其成因,利用SEM（扫描电子显微镜）表征了系统中的WG与YG（黄色好氧颗粒污泥）的微观形态,并采用Illumina HiSeq 2500高通量测序平台对两种好氧颗粒污泥中细菌与真菌的群落组成进行研究.结果表明:WG结构疏松外形不规则,颗粒表面分布大量杆菌;而YG饱满紧实轮廓清晰,颗粒表面分布大量球菌.WG与YG的细菌群落组成相似,但真菌组成差异较大.与YG相比,WG具有更高的细菌和真菌多样性.变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为WG和YG中的细菌优势门,其在WG中的相对丰度分别为68.85%和26.61%,在YG中的相对丰度分别为82.52%和12.30%.Candidatus competibacter、Candidatus accumulibacter和Chiayiivirga为WG中的优势属,相对丰度分别为22.13%、8.95%和7.37%;Candidatus competibacter、Chiayiivirga和Xanthomonas为YG中的优势属,相对丰度分别为47.94%、6.95%和7.06%.子囊菌门（Ascomycota）和Rozellomycota分别为WG与YG中真菌优势门,其在两个样品中的相对丰度分别为50.10%和81.77%.在属水平,WG中存在大量青霉属（Penicillium）和假丝酵母属（Candida）等丝状真菌,为WG的形成提供了框架.研究显示,当YG破碎成为小菌胶团后,附着在真菌框架上,造成了WG的快速形成,同时WG中Candidatus competibacter的相对丰度较低,使其外形疏松、透光性较好,呈现出白色.      

锑胁迫下丛枝菌根真菌对玉米生长与锑吸收及抗氧化酶的影响

为了探讨AM(arbuscular mycorrhizal,丛枝菌根)真菌在Sb(锑)胁迫下对农作物生长及吸收Sb的影响,采用盆栽试验研究了在不同Sb添加量[即w(Sb)分别为0、500、1 000 mg/kg]下,接种AM真菌对玉米植株生物量以及N、P和Sb的吸收、膜脂过氧化[MDA(丙二醛)]和抗氧化酶活性的影响.结果表明:随着土壤中Sb添加量的增加,玉米植株的生物量、w(TN)和w(TP)均呈显著下降趋势,植株体内的w(Sb)和Sb积累量、MDA含量、CAT(过氧化氢酶)以及POD(过氧化酶)活性均显著上升.与未接种组相比,接种AM真菌显著促进了玉米植株的生长,提高了玉米植株地上部分的w(TN)和w(TP).在3个Sb添加量处理下,接种显著增加了玉米植株地下部分的w(Sb)、地上和地下部分的Sb积累量以及地上部分的CAT活性,增幅分别为8.90%~23.30%、18.87%~28.37%、27.68%~78.95%及14.92%~88.52%;同时,接种降低了玉米植株中Sb的转运率、玉米植株地上部分的w(Sb)和MDA含量,在1000 mg/kg Sb添加量下差异达显著水平,三者分别降低了36.35%、22.81%和24.29%.研究显示,在Sb污染环境下,接种AM真菌能够减轻玉米植株膜脂过氧化程度,在提高玉米植株地下部分w(Sb)的同时,也会降低Sb向地上部分的转运,减轻Sb对玉米的毒害作用.      

三江源区生态系统状况变化及其成因

三江源区是黄河、长江和澜沧江的发源地.为研究三江源区生态系统状况变化及其可能成因,利用InVEST（Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）、CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）、RUSLE（Revised Universal Soil Loss Equation）和RWSQ（Revised Wind Erosion Equation）模型模拟,结合实地观测数据,系统全面地评估2000年以来三江源区生态系统构成、质量和服务功能变化,并揭示其成因.结果表明:① 2000—2010年三江源区生态系统结构基本稳定.草地退化状况轻微好转,产草量和生产力微弱增加.植被生长季水热条件的改善是促使产草量增加和草地退化态势趋缓的重要原因,同时生态工程的实施也发挥了积极作用.② 2005—2010年局部重点生态工程区的水土流失状况轻微好转,但区域整体好转趋势不明显.土壤中w（有机质）明显增加,但对于土壤保持功能起到关键作用的植被根系层的恢复却比较缓慢,降雨侵蚀力的增强加速了土壤侵蚀过程,生态系统的土壤保持功能基本上没有提高.③ 2000—2013年地表水、地下水资源量和土壤湿度均呈明显增加趋势,水质稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》划定的Ⅰ~Ⅱ类.降水量和冰川/积雪融水量增加导致径流量增大,气候变暖引起的冻土退化导致地下水库枯水季径流调节作用增强.④ 生态工程实施后,生物栖息地的生境退化状况轻微改善,野生动物的分布范围和种群数量都有了较为明显的增加.      

基于光学视频的冰区核电海面浮冰监测与分析系统设计

随着能源需求的不断扩大,大型核电工程已逐渐向有冰海域分布。海冰是有冰海域海洋活动的首要灾害性环境要素,冰区核电站正常运行的首要问题是如何保障冷源取水不受海冰灾害影响而失效。本文根据冰区海水直接利用工程的监测需求,分析了光学视频在特定小区域海面浮冰监测中的优势,并基于海冰灾害风险评估的理论框架和信息处理流程,初步设计了冰区核电海面浮冰监测与分析系统。系统建成后,结合实时监测数据和风险评估数据库,可以快速提供冷源取水堵塞风险和预警信息,为企业和有关部门及时有效的采取防灾措施提供依据。     

大连重要海水增养殖区粪便污染指示菌和弧菌的时空分布

开展海水增养殖区卫生安全评价对于减少人体健康风险、提高增养殖区的有效管理尤为重要。本研究于2013年3月、5月、8月和10月对大连市金石滩、大长山岛、大李家3个重要海水增养殖区的贝类和海水进行了粪便污染指示菌总大肠菌群（TC）和粪大肠菌群（FC）的监测,同时监测了弧菌总数（TV）和主要环境要素（包括水温、pH、盐度、COD、DO、Chl a）。结果表明:这3个海区贝类组织中TC及海水中的TC、FC浓度均呈显著的时间和空间分布变化。贝类组织中TC含量随时间的分布趋势为:8月> 5月> 3月> 10月,空间分布为:大长山岛>金石滩,大长山岛>大李家,而金石滩和大李家差异不显著（P < 0.05）;海水中TC和FC浓度分布特征相似,时间分布特征均为:金石滩8月份最高,大李家5月份最高,而大长山岛各月份均低于最低检测限（2 MPN/100 mL）,空间分布特征均为:大李家增养殖区污染较为严重,而金石滩和大长山岛差异不显著（P < 0.05）。3个增养殖区8月份和10月份的海水中TV浓度较高,为3.3×102~4.23×105 CFU/100 mL。通过分析不同季节海水增养殖区中TC、FC、TV之间及其与水温、pH、盐度、COD、DO、Chl a的相关性,表明环境要素以及增养殖区水域特点对于粪便污染指示菌和弧菌的时空分布具有重要的影响。为更好地反映增养殖区的卫生安全状况,海水和养殖生物体内指示生物应同时监测,在监测传统粪便污染指示菌的同时,建议将弧菌作为重要的病原菌指标。     

镧-铅复合污染下AM真菌对玉米生长和镧、铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的镧-铅复合污染土壤(50、200、800 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Claroideoglomus etunicatum(CE)和Rhizophagus intraradices(RI)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比、稀土镧(La)和重金属铅(Pb)吸收、转运的影响,旨在为稀土-重金属复合污染土壤的治理和修复提供科学依据.结果表明,AM真菌CE和RI均与玉米建立了共生关系,平均菌根侵染率为26.7%~95.8%;随着La-Pb复合污染含量的增加,玉米植株菌根侵染率、地上部和根部生物量以及N、P、K、Ca、Mg这5种矿质营养元素含量显著降低,而玉米植株C∶P和N∶P以及地上部和根部La、Pb含量显著增加.接种2种AM真菌使玉米植株生物量显著提高了17.8%~158.9%,地上部和根部P含量显著提高了24.5%~153.8%,降低了C∶P和N∶P,符合生长速率假设.在3种程度La-Pb复合污染含量土壤上,AM真菌使玉米植株根部Pb含量显著增加了51.3%~67.7%,地上部Pb含量显著降低了16.0%~67.7%,Pb从玉米根部向地上部的转运率降低了31.5%~54.7%;同时,接种AM真菌显著增加了轻度LaPb复合污染土壤上玉米植株的La含量,在中度La-Pb复合污染土壤上却显著减少了玉米地上部的La含量,增加了玉米根部的La含量,抑制了La从根部向地上部的转运,重度La-Pb复合污染土壤上均没有显著影响.试验结果初步证明,AM真菌具有促进稀土-重金属复合污染土壤植物修复的潜力,对于稀土-重金属复合污染土壤生态系统的植被恢复具有潜在应用价值.     

北京市新建城区不透水地表径流N、P输出形态特征研究

2010年通过对北京市新建城区典型不透水地表径流水样的采集与分析,研究新建城区地表径流水质特征及其N、P输出形态组成,以期为城市地表径流污染的源区控制提供科学依据.结果表明,北京市新建区典型不透水地表屋面和道路地表径流污染初期冲刷效应显著,屋面径流污染负荷的输出主要集中在初期10 mm径流,而道路径流污染负荷的输出主要集中在初期15 mm径流.屋面地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为50.2、81.7、6.07、2.94、1.05和0.11 mg·L-1;道路地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为539.0、276.4、7.00、1.71、1.51和0.61 mg·L-1.屋面径流颗粒态COD、TN和TP分别占20.8%、12.3%和49.7%,道路径流颗粒态COD、TN和TP分别占68.6%、20.0%和73.6%.屋面径流溶解性氮素占总氮87.7%,其中NH4+-N和NO3--N分别占57.6%和22.5%,道路径流溶解性氮素占总氮的80.0%,其中NH4+-N和NO3--N分别占42.1%和35.0%.城市地表径流污染控制应加强NH4+-N和NO3--N的去除.