Focusing Ecological Research for Conservation

Ecologists are increasingly actively involved in conservation. We identify five key topics from a broad sweep of ecology that merit research attention to meet conservation needs. We examine questions from landscape ecology, behavioral ecology, ecosystem dynamics, community ecology, and nutrient cycling related to key topics. Based on literature review and publication trend assessment, consultation with colleagues, and roundtable discussions at the 24th International Congress for Conservation Biology, focused research on the following topics could benefit conservation while advancing ecological understanding: 1. Carbon sequestration, requiring increased linkages to biodiversity conservation; 2. Ecological invasiveness, challenging our ability to find solutions to ecological aliens; 3. Individual variation, having applications in the conservation of rare species; 4. Movement of organisms, integrating ecological processes across landscapes and scales and addressing habitat fragmentation; and 5. Trophic-level interactions, driving ecological dynamics at the ecosystem-level. Addressing these will require cross-disciplinary research under the overarching framework of conservation ecology.     

海莲红树林土壤CH4动态研究

对海南东寨港河港河口海莲红树林土壤CH4动态进行研究。CH4通量季节变化规律为春季>夏季>秋季>冬季,所有季节所有滩面其平均值为1.21 mg/(m2d)。不同季节CH4产生量平均值的大小顺序也为春季>夏季>秋季>冬季,所有季节所有滩面其平均值为8.28 mg/(m2d);土壤理化因子对河港海莲林土壤CH4产生率的重要性依次为全氮>NaCl>Na >Cl->SO42->含水量>总含盐量>有机质。暖季CH4氧化量高于冷季,平均值为7.06 mg/(m2d)。在所有季节所有滩面上,河港海莲林土壤CH4传输率的平均值为28.21%。     

厌氧抑制动力学的表函数统一模型和实验方法

为解决传统抑制动力学模型存在的形式不统一及参数获取困难等问题,采用表函数的方法对抑制动力学进行表述.通过引进表函数方法,对动力学测定实验方法提出了改进,采用DYNAMO软件进行数据处理.对2,4-二硝基酚抑制现象进行模拟研究.结果表明,用表函数的方法对抑制现象进行模拟是可行的.相比较传统抑制动力学,表函数的模拟曲线更加贴近实验数据,形式简单而统一,同时解决了参数获取的问题.在对复杂抑制现象进行模拟时,表函数方法具有较大优势,并可以在一定程度上简化模型的结构.     

深圳市土地利用动态趋势分析

在分析深圳市土地利用变化与驱动力的基础上 ,将城镇用地细化为工业用地、居住用地和第三产业用地 ,并将它们与耕地和工业投资、人口增长、收入水平、水资源状况等主要驱动力纳入统一的总体结构中 ,采用系统动力学的方法 ,定量地描述它们的动态关系。系统动力学模型的基本模拟结果显示 ,城镇用地的长期变化趋势是一种“S”型的增长规律 ,从1980年至2030年是城镇用地变化的快速增长阶段。在城镇用地的变化过程中 ,工业用地、居住用地和第三产业用地在总的城镇用地中所占的比例在经过一个较长时期的波动后 ,大约从2020年开始基本保持稳定的状态。耕地的变化趋势是持续下降 ,并逐渐消失     

辽东湾北部双台子河口的斑海豹

2003年3月至4月及2004年3月至5月。对辽东湾北部双台子河口附近的斑海豹栖息地及斑海豹资源进行了调查。斑海豹数量和行为的观察采用海上目视直接观察及照相计数方法;栖息地的环境调查为现场结合社会调查。结果发现：斑海豹的栖息地十年来位置未改变,仍在距人海口10km处的一段河岸,但其生态环境正遭到破坏。斑海豹在该栖息地的分布时间从3月初辽东湾冰融起至5月中旬;高峰期在3月底至4月中旬之间;4月中旬斑海豹开始离开,比十年前提早半个月左右;5月中旬以后。斑海豹基本上全部离开此处。另外,斑海豹的个体数：2003年为105头。而2004年则为40头。其数量年变化较大。     

活性污泥快速吸附污水碳源的动力学研究

为了解不同活性污泥对污水中碳源的吸附机制,探讨利用活性污泥吸附、 回收污水碳源的可行性,研究了3种活性污泥（富碳、 硝化和反硝化污泥）对城市污水中有机物吸附特征,并采用以Richie速率方程为基础的3种吸附动力学方程对此吸附过程进行了动力学数据分析.在吸附过程的前30 min左右,活性污泥以物理吸附为主,可用Lagergren单层吸附模型表述.富碳污泥的吸附量（COD/SS）最大,约60 mg/g,但吸附速率要较反硝化污泥慢;硝化污泥的吸附速率最小,但吸附容量较反硝化污泥大,约35 mg/g.富碳、 硝化和反硝化污泥的拟合参数θ₀值分别为0.284、 0.777和0.923,说明富碳污泥表面吸附的有机物通过预处理,清洗得最彻底,即富碳污泥对有机物的结合力度最小,有利于被吸附碳源的释放.采用Langmuir模型拟合可知,在此吸附试验条件,有机物浓度是影响污泥吸附量的关键参数,温度影响非常小.本研究分析了不同种类活性污泥对污水碳源的吸附动力学规律,为动力学分析活性污泥的除污机制提供了方法,为利用活性污泥的吸附作用回收污水碳源提供了理论基础.     

基于OpenFOAM的城市街区毒气扩散模拟

为了对毒气扩散过程进行及时、有效的模拟,将开源计算流体动力学软件OpenFOAM与PISO算法(pressure implicit with splitting of operators,压力隐式算子分割算法)相结合,进行城市街区毒气扩散模拟研究. 将SIMPLE(semi-implicit method for pressure linked equations,压力耦合方程组的半隐式算法)与PISO算法进行了对比,指出以PISO算法为基础的数值模拟在城市街区这类大范围毒气扩散模拟中具有容差性强、计算较为稳定等优点. 以福州大学怡山校区为扩散区虚拟地理环境,选用氯气为假定毒气,利用OpenFOAM对氯气的扩散传播过程进行了模拟, 并与商用软件FLUENT在相同条件下的ρ(Cl₂)模拟结果进行了对比. 结果表明,结合PISO算法的OpenFOAM能够较好地完成复杂虚拟地理环境下的毒气扩散过程模拟,其ρ(Cl₂)模拟结果与FLUENT模拟结果的平均偏差小于5%,但在计算效率上却提高了41.89%.      

一种改进的模拟水灭火过程对抗式交互模型

针对虚拟火灾和燃气真火模拟训练系统中的灭火过程交互模型,研究了改进型对抗式系统动力学特性模型,并完成符号求解。讨论并提出了消防员行为、火场外部特征等要素变化条件下的模型架构,给出了连续时间区间的模拟灭火交互模型序列构成形式。分析了交互过程控制参数特性、功能和物理意义,对灭火过程的简化模拟方法进行了完整描述。运用模型编制了消防水灭火典型过程的参数化交互控制时序规律,给出了灭火过程交互模型实际应用的基本方法和步骤。     

立体循环一体化氧化沟(IODVC)导流板结构优化研究

针对立体循环一体化氧化沟(IODVC)弯道流场存在的问题,利用计算流体力学(CFD)和Fluent计算方法,对IODVC流场进行了二维单相流模拟,探究导流板结构形式对弯道流速分布的影响.研究结果表明,在同等边界条件下,导流板的结构形式对IODVC内混合液的流态分布影响较大.与单导流板相比,双导流板可将流速大于0.25 m·s-1的区域占比提高9.5%,并改善了弯道出口断面流速分布,有效地减小了下沟道靠近隔板处回流区域;此外,适当延长导流板末端长度,可以进一步强化对IODVC内混合液的导控作用,当延长长度等于导流板半径时,效果最佳,大于0.25 m·s-1的流速区域占比达到44.21%,使IODVC内部流场更加趋于均匀.研究结果对IODVC的进一步优化和工程设计有一定的指导意义.     

脱硫浆液中组分扩散及SO2溶解的分子动力学研究

采用分子动力学方法,从分子尺度研究了钙基湿法脱硫工艺中浆液组分的扩散动力学及SO2的溶解机制.同时,计算得到了20~70℃(293.15~343.15 K)温度范围内H2O、SO2、Ca2+、CO2-34种粒子的扩散系数随温度的变化及扩散活化能.最后,进一步运用径向分布函数等分析手段,研究了SO2在浆液中的水化结构、配位数及温度对SO2溶解结构的影响规律.研究结果表明:40℃(313.15 K)与50℃(323.15 K)两个温度下SO2与周围H2O作用最强,最利于SO2吸收.进一步的相互作用能分析也表明,50℃(323.15 K)左右浆液对SO2的捕集能力最强.