几种修复措施对Cd淋失及土壤剖面运移影响

采集典型Cd超标稻田土壤开展室外盆栽实验,选取石灰、生物炭、苎麻、苎麻+有机酸EDTA添加强化富集植物等当前具有大田推广潜力的重金属超标土壤修复措施为研究对象,分析降雨、土壤双重酸性环境不同修复措施下土壤剖面有效态Cd含量变化及其径流流失特征.结果表明,生物炭(2%质量分数添加量)相比其他处理可显著提高土壤p H,苎麻添加EDTA则明显降低了土壤p H.同次降雨事件中,苎麻处理所产生的径流水样中水溶态Cd质量浓度显著高于水稻降雨排水,水稻生物炭添加处理径流水Cd质量浓度明显低于石灰添加及其他各处理,苎麻添加EDTA后径流水Cd质量浓度比苎麻显著升高,石灰处理(0.3%质量分数添加量)对土壤p H、径流水Cd质量浓度影响不明显.实验周期内,径流水Cd的质量浓度呈现春季高于夏季的特征.生物炭添加可显著降低0~20 cm土层有效态Cd含量且具一定持续效应,EDTA添加则显著提高了0~20cm土层有效态Cd的含量,而添加一段时间后含量则明显降低,但20~40 cm土层有效态Cd含量则略高于其他处理,具有一定的次表层土壤Cd活化效应.综上,生物炭等碱性固化材料添加修复措施可降低Cd污染土壤对地表受纳水体、土壤剖面下移的污染风险,而有机酸强化植物修复技术对地表水、深层土壤Cd污染风险较大,因此有机酸强化植物修复措施在大田推广时应充分考虑重金属的二次污染风险.     

耕作方式对紫色水稻土团聚体中有机质及重金属的分布特征影响

通过长期定位试验,研究了常规平作(FPF)和水旱轮作(PR)这2种耕作方式下紫色水稻土不同粒径(1~2、0.25~1、0.05~0.25、0.05 mm)团聚体中有机质和重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Fe和Mn)的含量和分布特征,探讨了不同粒径团聚体中重金属与有机质的关系.结果表明,两种耕作方式下团聚体粒径组成均以0.05~0.25 mm和0.05 mm为主,土壤和各粒径团聚体中有机质含量均为常规平作高于水旱轮作,且随粒径的减小而降低.耕作方式对土壤重金属含量的影响不显著,但相比于PR,FPF有助于团聚体、有机质和重金属在1~2 mm和0.25~1 mm大粒径团聚体中聚集,降低其在0.05 mm和0.05~0.25 mm粒径团聚体中的分布.相关分析表明,土壤团聚体中重金属含量与有机质的含量呈负相关,它们的总量却呈正相关关系.同一耕作方式下,重金属对有机质变化的敏感程度为MnZnPbCuFeCd,而同一重金属元素对有机质变化的反应则为PR较FPF更敏感.     

Flow field and dissolved oxygen distributions in the outer channel of the Orbal oxidation ditch by monitor and CFD simulation

In the Orbal oxidation ditch,denitrification is primarily accomplished in the outer channel.However,the detailed characteristics of the flow field and dissolved oxygen(DO)distribution in the outer channel are not well understood.Therefore,in this study,the flow velocity and DO concentration in the outer channel of an Orbal oxidation ditch system in a wastewater treatment plant in Beijing(China)were monitored under actual operation conditions.The flow field and DO concentration distributions were analyzed by computed fluid dynamic modeling.In situ monitoring and modeling both showed that the flow velocity was heterogeneous in the outer channel.As a result,the DO was also heterogeneously distributed in the outer channel,with concentration gradients occurring along the flow direction as well as in the cross-section.This heterogeneous DO distribution created many anoxic and aerobic zones,which may have facilitated simultaneous nitrification-denitrification in the channel.These findings may provide supporting information for rational optimization of the performance of the Orbal oxidation ditch.     

电场与放电杀菌技术应用于饮用水安全消毒的研究

使用空气隔离-同轴降膜反应器对饮用水进行电场和放电杀菌,在输入电压10 kV、频率12.5 kHz、处理时间50 s时,细菌总数分别减少了3.77和3.85个数量级.研究结果表明,放电杀菌的能量利用率及杀菌效率均高于电场杀菌.流式细胞仪和荧光电镜检测发现,电场和放电杀菌均对细菌蛋白质造成损伤,且电场处理过的细菌存在可进行损伤修复的亚致死细胞,而放电杀菌则不存在亚致死现象,表明放电杀菌具有较高的杀灭率.杀菌过程中活性自由基检测结果表明电场杀菌技术不会产生自由基等活性物质,相比较而言电场杀菌具有较高的安全性.     

Methane emissions from rice fields under continuous straw return in the middle-lower reaches of the Yangtze River

A three-year experiment was conducted in the middle-lower reaches of the Yangtze River in China to study the influence of continuous wheat straw return during the rice season and continuous rice straw return in wheat on methane (CH 4 ) emissions from rice fields in which, the rice-wheat rotation system is the most dominant planting pattern. The field experiment was initiated in October 2009 and has continued since the wheat-growing season of that year. The analyses for the present study were conducted in the second (2011) and third (2012) rice growing seasons. Four treatments, namely, the continuous return of wheat straw and rice straw in every season (WR), of rice straw but no wheat straw return (R), of wheat straw but no rice straw return (W) and a control with no straw return (CK), were laid out in a randomized split-plot design. The total seasonal CH 4 emissions ranged from 107.4 to 491.7 kg/ha (2011) and 160.3 to 909.6 kg/ha (2012). The increase in CH 4 emissions for treatments WR and W were 289% and 230% in the second year and 185% and 225% in the third year, respectively, in relation to CK. We observed less methane emissions in the treatment R than in CK by 14%-43%, but not statistically significant. Treatment R could increase rice productivity while no more CH 4 emission occurs. The difference in the total CH 4 emissions mainly related to a difference in the methane flux rate during the first 30-35 days after transplant in the rice growing season, which was caused by the amount of dissolved oxygen in paddy water and the amount of reducible soil materials.     

五孔测针标定曲线数学模型的计算机控制

由于三维流场测试工作及计算量繁重 ,采用传感技术实现三维流场的自动测试 ,计算机选出最优拟合曲线与实测数据相比较 ,因而达到测试三维流场风流目的。利用回归分析原理 ,将感压元件五孔测针的一系列标定曲线建立了相应的数学模型 ,采用MATLAB语言 ,实现了对标定曲线的拟合 ,用PLOT函数实现了对拟合标定曲线的自动绘制。同时考虑高次多项式 (拟合次数n >10 )易出现振荡的特点 ,故在拟合次数n从 1～ 10可能拟合多项式中 ,选出最优多项式。通过数学模型的应用实现了由计算机控制 ,从而为有效利用传感技术对三维流场的自动化测试提供了可能性。     

电场对污泥堆肥富里酸结构特征的影响

为了研究电场对污泥堆肥富里酸结构特征及电子转移能力(ETC)的影响,以市政污泥和米糠为原料,设置施加5V的直流电场(T1)和不施加电场(CK)的两个堆肥进行对比实验.通过三维荧光-平行因子分析(EEM-PARAFAC)、紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱(2DCOS)分析堆肥过程中富里酸结构和组成变化.通过电化学方法测定了堆肥富里酸的电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC).结果表明,类色氨酸、类富里酸和类胡敏酸是堆肥FA的主要组分,随着堆肥的进行,FA中类色氨酸物质减少,类富里酸和类胡敏酸含量增加,电场能够促进FA在堆肥过程中类色氨酸的降解和类胡敏酸的形成,提高了FA的芳香性、分子量和腐殖化程度.电化学分析结果表明,FA的ETC呈现先增后减的趋势.相比CK处理,施加电场降低了FA的EDC,但同时增强了其EAC,使得堆肥后期的FA具有更强的ETC.结果将有助于进一步了解污泥堆肥过程中FA的形成过程及其氧化还原特性.     

基于人工智能的深潜耐压球壳应力场映射

目的 针对深潜耐压球壳在真实下潜过程中全局应力场难以直接获取的问题,提出一种基于人工智能的深潜耐压球壳应力场映射算法。方法 构建深潜耐压球壳有限元模型,并开展仿真分析。提出深潜耐压球壳监测布点方案,进而利用长短时记忆神经网络(Long-short Term Memory Network,LSTM),将测点应力信息作为输入,将全局应力场信息作为输出,构建深潜耐压球壳应力场映射模型。最后,对不同测点下的映射结果进行分析。结果 与模型试验结果相比,仿真误差小于2%。与DNN模型及BP模型相比,映射误差分别下降94.92%与97.76%。结论 所提映射算法可在部分测点失效的情况下仍可以保持较高精度。     

低亚声速大宽高比矩形射流远场噪声特性研究

目的 将空气幕自噪声问题简化为低亚声速大宽高比矩形射流噪声问题,并研究其特性。方法 设计低亚声速大宽高比矩形射流试验台,并系统地研究主要噪声来源以及射流速度、方位角、宽高比等参数对远场噪声的影响规律。结果 低亚声速大宽高比矩形射流远场噪声主要集中在低频部分(500 Hz以内),除宽高比为14的矩形射流噪声因声共振现象导致某些频率附近存在模态噪声峰值,从而不符合噪声频谱归一化规律外,其他低亚声速大宽高比矩形射流远场噪声频谱都符合如下规律,即射流噪声总声压级大致与射流速度的7.4次方成正比,与矩形喷管宽度的1.6次方成正比。结论 低亚声速大宽高比矩形射流远场噪声归一化规律可为深入了解空气幕自噪声特性提供理论指导。     

温度梯度下钛合金热防护结构的导波特性研究

目的 实现可重复使用钛合金热防护结构的导波健康监测。方法 针对钛合金热防护结构,提出热–力–电多物理场耦合导波传播建模仿真分析方法,研究温度梯度下钛合金热防护结构中导波的传播特性,以及在温度梯度和裂纹损伤耦合作用下导波的传播特性。结果 20~500 ℃的温度梯度会导致钛合金结构中导波的群速度降低、幅值衰减降低,裂纹损伤使得钛合金结构中导波的群速度、幅值降低,且损伤越大,影响越明显。裂纹扩展至20 mm时,S0模式群速度降低了1.5%,A0模式群速度降低了2%。结论 此模型可为大范围的温度梯度条件下,钛合金热防护结构上传感器优化布置以及导波监测方法的研究提供指导。