低成本单室微生物燃料电池型BOD传感器的研制

生化需氧量(biochemical oxygen demand,BOD)是表征有机物污染程度的综合性指标,传统的检测方法为5 d 20℃培养法,费时费力,不宜现场实时监测.以MnO2代替金属铂作阴极催化剂、以阳离子交换膜代替昂贵的质子交换膜,构建单室微生物燃料电池(microbial fuel cell)型BOD传感器,考察外接电阻、阳极液pH值、检测时间和清洗时间对检测效果的影响,并用该传感器检测实际水样BOD值,与传统BOD5值进行比较.结果表明:①以廉价MnO2为阴极催化剂,阳离子交换膜为隔膜,构建的单室MFC型BOD传感器成本低,结构简单,操作方便,可用于BOD的在线检测;②该BOD传感器的适宜运行条件为样品pH7.0,外接电阻12 kΩ,检测时间2 h,清洗时间2~10 min;③实际水样检测结果显示,传感器最低检出限为0.2 mg/L,测量线性范围为BOD浓度5~50 mg/L,最佳测定范围为BOD浓度20~40 mg/L,精确度为0.33%,标准曲线线性相关系数达0.999 2,与BOD5比较,相对误差在4.0%以内.     

北京市畜禽粪便土地利用适宜性分析

以北京市为研究区域,基于GIS下采用权重线性加和模型(WLC),综合自然、环境、社会和经济等多因子.对北京市畜禽粪便土地利用的适宜性进行了定量分析.结果表明,北京市10个郊区县适合施用畜禽粪便的耕地面积为1605.3 km2,占耕地总面积的35.3%,主要分布在北京市的南部、东南部和中部地区.聚类分析将全市郊区划分为东南部、北部、西南部和中部4个区域.东南部和中部远郊平原区比较适合发展畜禽养殖业,目前的养殖量与最大承载量之间尚存在一定空间;但是由于城镇化的加快,可施用粪便的农田与居民区的安全距离成为影响粪便施用的主要因素,需要结合有效的管理措施以避免畜禽粪便土地利用的污染风险.北部和西南部远郊低山丘陵区应适度控制畜禽养殖业的发展,由于北部区县(延庆、怀柔、密云和平谷)河流密集,并分布有北京市的主要地表水源,故与水体的安全距离对该地区的耕地施用粪便有重要影响;应控制和减少土壤沙化及水土流失,同时建立滨岸缓冲带来控制畜禽粪便土地利用对水体的进一步污染,以达到经济发展和环境保护的双重目的.     

催化臭氧化降解磺基水杨酸的机理

通过对不同工艺参数的考察及催化剂活性组分变化的分析,探讨了VO₂/硅胶催化臭氧化降解磺基水杨酸的机理.结果表明,催化体系的本质是催化剂中的四价钒催化臭氧分解生成了活性更高的羟基自由基,所生成的五价钒对体系化学耗氧量(COD)的去除也有很大的贡献(近10%).循环使用试验表明,20min时,VO₂/硅胶催化剂在第1次和第10次的COD去除率分别为76%和70%,显示了较好的应用前景.     

省域旅游扶贫工程研究

旅游扶贫工程是解决贫困问题、促进区域协调发展的重要途径。以广东为代表，在省城范围内开展的立体化协作旅游扶贫工程是一个实践创新，上个月政府主导、区域协调、系统动作、产业扶贫等特点和优势。本文在广东三年多来的实践基础上，首次提出“省域旅游扶贫工程”概念，并对这一新兴的旅游扶贫模式进行了系统研究，探讨了其运行机制，分析了其实施过程中可能面临的挑战和误区，最后提出了基于政策实践的相关建议。     

石家庄市主要农作物灌溉节水潜力研究

利用田间作物灌溉试验数据，对作物单产产量与需水量的关系进行了模拟，并据此以县域为单元，计算了1984～2001年石家庄市主要农作物冬小麦、夏玉米和棉花获得逐年实际产量的理论总需水量、理论灌溉总需水量、实际灌溉用水量，测算了3种作物灌溉节水的空间。结果表明，1984～2001a。按照节水高效试验所得的产量需水模式。获得石家庄市3种主要作物产量的理论需水总量为23-29亿m^3／a，理论灌溉需水总量为8．8-13．8亿m^3／a，实际灌溉用水量平均约为17亿m^3／a，农业年均超采地下水5．67亿m^3／a。按照目前的种植结构和产量水平，石家庄市今后作物灌溉节水的理论上限为9亿m^3／a。即使加大节水投入，实现最大节水潜力的一半。仍不能弥补目前地下水的超采量。在2010年实现南水北调，部分城市用水归还农业用水，且实现最大节水潜力的一半的情况下，水资源方能勉强维持平衡。因此，石家庄市今后应一方面加大农业节水投入和管理。另一方面，也应根据水资源承载力适当减少高耗水的冬小麦播种面积，同时全面建设节水型社会，方能实现可持续发展。     

Energy futures and green chemistry: competing for carbon

Global energy demand is expected to increase from the current 400 ExaJ per year to as much as 700–1,000 ExaJ per year by the middle of this century. If fossil carbon resources continue to make up the bulk of the energy supply, not only will atmospheric carbon dioxide increase to levels not seen for the past 30–35 million years, but depleting fossil carbon resources will become increasingly less available for other purposes, particularly the production of chemicals on which society now depends. The chemical process industries are heavily dependent on the availability of low-price petroleum as a feedstock. Recent life-cycle analyses suggest that pursuing both strategies of renewable energy sources and renewable feedstocks (i.e. biomass) will be required to meet these competing demands. Reducing the global use of both energy and manufactured chemicals will be a challenge for sustainable development. Education of the next generation of chemists and chemical engineers will have to change significantly from its current emphasis on petrochemical-based manufacturing to include a much greater emphasis on renewable resources and bio-based processes.Brief accounts of this work were presented at the 7th International Symposium on Green Chemistry in China (Zhuhai, People’s Republic of China, May 2005) and at the Joint US–China Green Chemistry Workshop (Beijing, People’s Republic of China, May 2005; this workshop was supported by US National Science Foundation grant CHE-0522369).     

我国华北地区湿地生态需水量研究探讨与应用实例

我国华北地区湿地通常处于缺水状态.当湿地分别为"资源型缺水"和"水质型缺水"时,目前常用的几种生态需水量估算方法的适用范围是不同的.水量平衡法是较通用的方法;而水量损失法和最低水位法主要适用于资源型缺水;物质平衡法和逐年环境改良法则主要应用于污染型缺水的情况.针对不同的情况可以选取相应的估算方法.本文应用不同估算方法,对河北保定白洋淀湿地和北京顺义杨镇湿地的生态需水量进行了估算,通过估算结果间的比较,反映出白洋淀湿地面临的污染问题更严重,而杨镇湿地更亟需解决的是资源型缺水问题,使其补偿措施更有针对性,能更好地协调人与湿地生态环境问的关系.     

区域用水结构演变规律与调控对策研究

我国水资源严重短缺,在新的形势下,必须根据经济发展调整用水结构.本文以地处西北干旱区的榆林市为例,通过收集榆林市1990-2005年国民经济各行业用水量,结合信息熵原理,计算出不同年份用水量熵值及优势度动态演化情况.结果表明,榆林市用水系统熵值由1990年的0.569增加到2005年的0.667,总体呈上升趋势,表明榆林市用水结构趋向无序.同时,系统的均衡度也呈增加趋势,这表明当地用水系统在趋于无序发展的同时,用水系统的均衡程度有所提高,系统均衡性增强.从地区来看,南六县的用水系统熵值要高于北六县,且南六县用水系统熵值一直处于下降趋势,北六县则在波动中表现出一定的上升趋势,这与南六县长期从事特色农业,产业结构相对比较稳定,而北六县主要发展工业,导致用水结构中农业、工业、生活用水结构变化较大有关.最后,结合榆林市实际,提出"南护水源,北抑需求"的总体调控思路,通过建立权威、高效、协调的管理机制,推进水管理体制改革、加强立法和执法监督,规范水资源管理行为、因地制宜,调整和优化产业结构, 大力发展生态型低耗水产业、明确水权、建立水市场,制定合理水价、广泛宣传,积极引导,改变用水观念等措施,不断调整用水结构,最终实现经济社会可持续发展.     

“十二五”及2020年电力需求预测研究

准确地把握未来10年的电力需求走势是做好电力规划、安排电力建设的重要基础.考虑到不同部门电力需求具有不同的决定因素和机制,本文把全社会用电量分为居民生活用电、农业用电、工业用电、建筑业用电和服务业用电等五个部分,构建、拟合不同的电力需求方程,预测电力需求.预测的主要结果是:“十二五”期间全社会用电量年均增长率约为7.8%,2015年用电量超过6万亿kWh,“十三五”期间的年均增长率为6.1%,2020年用电量接近8.2万亿kWh.未来10年,单位产值用电量将逐步下降,电力消费增长率将低于GDP增长率,电力需求弹性分别为0.84和0.72.电力需求结构将发生显著变化,到2020年居民生活用电占全社会用电比重为20%左右,工业用电比重将从当前的73%下降到2020年的63%.     

洞庭湖湿地稻区化肥环境影响评估

研究采用时间序列分析法,预测洞庭湖区2010年2、020年人口将分别达到1 396.38×104人、1 492.31×104人,稻谷总需求量分别为5 002.17×103t,5 284.79×103t,化肥投入实物量将分别为1 466.91×103t,1 549.79×103t。在总结国内外化肥投入影响环境研究基础上建立了化肥环境影响评估模型,预计2010,2020年洞庭湖区区水稻生产因化肥带来环境成本将分别达到2.2×108元、2.32×108元,占稻谷销售效益的3.4%和3.13%,稻田生态系统和社会将难以承受,建议政府在化肥过量施用的地区征收化肥环境税。