木屑生物炭在雨水径流中的氮磷淋出和吸附特性

现阶段生物滞留系统的填料存在氮磷营养素淋出及吸附净化效果不稳定的问题.为评估木屑生物炭作为生物滞留系统过滤层填料的可行性,选用传统填料（椰糠、堆肥、陶粒和火山石）作为对比材料,通过理化性质测试、批量淋洗实验、等温吸附和解吸实验,研究木屑生物炭的基本性质、淋出特性和吸附特性,探究木屑生物炭对生物滞留系统的优化效果与改良机制.结果表明,经高温热解生成的木屑生物炭具有疏松和多孔的特性,饱和含水率为195.65%,持水效果好;热解后木屑生物炭表面的氮磷元素转换为稳定的化合物,在批量淋洗实验中其氮素淋出量低、淋出速度快,磷素淋出滞缓但在人造雨水径流的淋洗中保持线型负值增长,吸附效果稳定;在典型雨水径流浓度（2mg·L^-1的NH₄⁺及2mg·L^-1的PO₄^3-）下,木屑生物炭可吸附34.6mg·kg^-1的NH₄⁺和59.5mg·kg^-1的PO₄^3-,具有突出的综合吸附能力;NH₄⁺及PO₄^3-吸附平衡后的木屑生物炭在去离子水中的平均解吸率为21.23%和17.43%,吸附效果稳定.综上所述,木屑生物炭的施用可解决填料营养盐过剩淋出的问题,且具有较好的氮磷吸附效果,可用作生物滞留系统的填料解决雨水径流污染问题.     

土壤性质对单一及复合污染下外源镉稳定化过程的影响

通过对11个性质差异较大的土壤进行室内培养(土壤水分65%～70%WHC,温度25℃),观测了镉(Cd)单一和镉-铅(Cd-Pb)复合污染360 d内有效Cd含量随时间的变化,利用动力学模型对其稳定化过程进行模拟,并采用相关和逐步回归分析讨论了土壤理化性质对外源Cd稳定化过程的影响.结果表明,不同土壤中有效态Cd含量均在培养开始的15 d内迅速下降,随后变化减缓,培养60 d后基本达到平衡,其稳定化过程可用二级动力学方程、一阶指数衰减函数进行模拟.Pb的存在提高了Cd的有效性.模型的动力学参数稳定化平衡含量和表观速率常数可用来表征Cd的稳定化过程.土壤性质对这2个关键参数有显著影响,高pH值和高阳离子交换量(CEC)对Cd平衡含量有极显著的抑制作用,且pH值的直接抑制作用最大;土壤质地影响Cd的稳定化速率常数,在黏粒含量少、砂粒含量多的土壤中Cd能够更快达到平衡.     

重庆缙云山4种典型林分土壤氮素动态变化

于2012年4—10月逐月月末采集重庆缙云山4种典型林分(常绿阔叶林、毛竹林、针阔混交林和针叶林)样地中不同深度(0~15、>15~30、>30~60 cm)的土壤样品,测定土壤中w(TN)、w(NH₄+-N)和w(NO₃--N),分析土壤氮素含量的分布特征,并探讨土壤理化性质对土壤氮素含量的影响. 结果表明:①不同林分土壤中氮素含量的垂直分布规律相一致,均表现为随土壤深度的增加而不断降低,并且w(NH₄+-N)>w(NO₃--N);②不同林分0~60 cm土壤平均氮密度表现为毛竹林(1.037 kg/m2)>针阔混交林(0.783 kg/m2)≈常绿阔叶林(0.778 kg/m2)>针叶林(0.747 kg/m2);③不同林分土壤中w(TN)的季节性变化规律不明显,而w(NH₄+-N)和w(NO₃--N)的季节性变化规律相似,均表现为春季<夏季<秋季;④不同林分土壤中w(TN)、w(NH₄+-N)和w(NO₃--N)与容重、w(SOC)均呈显著线性相关(P<0.05),而且与土壤其他养分含量之间也存在一定的相关性.      

巢湖流域典型环境介质溶解有机质光谱特征及其环境指示意义

溶解有机质（DOM）广泛存在于流域范围内不同环境介质中,并能发生迁移转化.以巢湖流域典型环境（农田土壤、浮游藻类、水生植物和沉积物） DOM样品为研究对象,利用紫外-可见光光谱和三维荧光光谱技术揭示不同环境DOM样品的组成特征,探究流域范围内不同环境介质间DOM可能迁移、转化过程及其环境行为与生态效应.结果表明,巢湖流域典型环境样品单位质量可溶性有机碳（DOC）含量均值从大到小的顺序为：浮游藻类（26701.59 mg·kg^-1）>水生植物（9331.00 mg·kg^-1）>土壤（204.93 mg·kg^-1）≈沉积物（141.13 mg·kg^-1）.与DOC含量类似,280 nm处吸光系数（a₂₈₀值）和总荧光强度均表现为：浮游藻类>水生植物>土壤≈沉积物,且沉积物和土壤DOM样品的重均分子量、芳香性、腐殖化程度均与水生植物和浮游藻类DOM样品具有显著性差异.在此基础上,本文提出了流域层面不同环境介质之间DOM的迁移转化概念模型,结果显示,流域范围内不同环境介质间DOM的迁移转化改变了其组成特征,进而导致生态效应发生改变.上述研究结果为流域环境质量提升和生态效应调控提供了一种新思路.     

黄土丘陵区退耕地生物结皮对土壤理化性状的影响

以黄土丘陵区易形成生物结皮的阴坡自然撂荒地为研究对象,运用时空互代法,通过野外调查结合室内分析,研究了不同年限(1～13a)撂荒地上生物结皮的形成对0～20cm剖面土壤含水量、容重、地表粘结力、水分渗透性、有机质含量以及土壤全量和速效养分含量等基本理化性状的影响。结果表明,生物结皮的形成可显著影响0～20cm土层土壤的理化性状,表现为:①退耕后,由于生物结皮的形成,退耕地较农地土壤渗透性显著降低,0～20cm土层土壤含水量随退耕年限的延长经历了一个先增后减的变化过程,导致了10a以上退耕地土壤含水量的降低;②生物结皮可显著提高退耕地土壤表面粘结力,10a以上退耕地保留结皮土壤的粘结力是初始退耕地和/或除掉结皮层土壤粘结力的6倍以上,退耕地表面粘结力的增强与退耕后土壤自然沉实以及容重增加关系不大;③生物结皮的形成导致了退耕地土壤渗透性的降低,保留结皮的土壤,其稳定渗透系数(K10)随退耕年限延长而降低,除掉结皮,K 10随退耕年限延长而增加;④生物结皮的形成,使土壤有机质、全氮含量剖面分布呈表聚现象,随退耕年限的延长,表聚现象更趋明显,土壤全磷亦有弱表聚现象。生物结皮层的形成,还可提高结皮层土壤速效养分含量。     

纳污水体中铬的迁移规律及各形态分配系数

制革厂高浓度含铬废水的排放对环境造成的影响越来越受到关注. 通过测定某制革厂纳污水体中铬的质量浓度和形态,研究纳污水体中铬的质量浓度变化规律,确定铬在水相和悬浮相中的分配系数(k),并探讨水质参数对分配系数的影响. 结果表明,在制革厂排污口处纳污水体中ρ(Cr_T)平均值为298.64 μg/L,而距离排污口1 km处,水体中ρ(Cr_T)平均值为17.81 μg/L,较排污口处下降了94%,在距离排污口1～7 km范围内,水体中ρ(Cr_T)无明显变化. 在水相和悬浮相中铬的分配系数(k)为0.041～0.059,并且随污染源距离的增大呈下降趋势;k值的变化与水体的ρ(COD_Mn)和ρ(SS)有关.      

2003~2014年东北三省气溶胶光学厚度变化分析

利用2003~2014年MODIS-Aqua气溶胶光学厚度（AOD）产品、DMSP卫星夜间灯光时间资料和基本气象资料,分析我国东北三省（辽宁、吉林、黑龙江）大气气溶胶光学厚度年际变化及季节变化的空间分布特征.结果表明,东北三省多年平均AOD空间分布存在由大连、沈阳、长春和哈尔滨等城市构成的一个高值带,呈东北-西南走向,多年平均AOD值为0.4~0.8;东北三省植被覆盖率较高的东部和北部是AOD的低值区,多年平均AOD小于0.3;东北三省AOD季节变化为AOD春季到夏季升高,秋季下降,冬季再次升高.东北三省AOD年际变化特征为大部分低值地区呈减小趋势,但以沈阳、长春和哈尔滨为轴线的东北-西南走向的高值区域呈增大趋势,反映了近10多年出现的空气质量两极分化趋势.此外研究了东北三省年均AOD在强、弱西北太平洋夏季风年时的空间分布差异,受地面风场影响,AOD在强季风年时较弱季风年偏低.     

珠江口红树林湿地土壤碳的分布特征和影响因素研究

红树林土壤是重要的“蓝碳”库,在缓解气候变化中发挥着重要作用.由于人类活动的影响,珠江口红树林湿地经历了复杂的土地覆盖变化过程,其土壤碳分布特征和影响因素需要深入探究.本研究以珠江口淇澳岛红树林湿地为研究对象,通过实地调查、采样和测定,分析了该区域5种主要土地覆盖类型(原始秋茄林、无瓣海桑林、无瓣海桑伐迹地、废弃鱼塘和光滩)的土壤有机碳(SOC)储量、SOC稳定性,以及植被碳储量、土壤理化性质对土壤碳分布的影响.结果表明,淇澳岛红树林湿地的SOC储量在不同覆盖类型间存在显著性差异.其中原始秋茄林的SOC储量最高,达185 t·hm^-2,是新生光滩的1.8倍.秋茄林的SOC更多地储存在浅层土壤(0～50 cm)中.通过同位素分析发现,秋茄林SOC的稳定性高于其他土地覆盖类型,有利于SOC的长期固存.植被碳储量与SOC储量呈显著正相关关系,且在浅层土壤中相关性更显著,植被碳输入对浅层SOC累积的促进作用更大.土壤C∶N、水分和pH值等理化性质也影响了红树林湿地土壤碳库的大小.滨海地区在恢复红树林湿地时,有必要考虑不同土地覆盖类型和土壤特性对提升土壤碳汇的影响.     

Electrostatic ignition of sensitive flammable mixtures: Is charge generation due to bubble bursting in aqueous solutions a credible hazard?

Experiments have been conducted to gain insight into the credibility of sparging aqueous solutions as an electrostatic ignition hazard for sensitive hydrogen/air or fuel/oxygen mixtures (Minimum Ignition Energies of ∼0.017 mJ and ∼0.002 mJ, respectively, compared to ∼0.25 mJ for hydrocarbon/air mixtures). Tests performed in a 0.5 m³ ullage produced electric field strengths between 125 and 560 V m⁻¹ for air flows of 5–60 l min⁻¹, respectively, comprised of 2–4 mm diameter bubbles. Field strength can be related to the space charge and fitting to an exponential accumulation curve enabled the charge generation rate from the air flows to be estimated. This was observed to be directly proportional to the air flow and its magnitude was consistent with literature data for bubble bursts. The charge accumulation observed at laboratory scale would not be a cause for concern. On the basis of a simple model, the charge accumulation in a 27 m³ ullage was predicted for a range of air flows. It is apparent from such calculations that ignition of hydrocarbon/air mixtures would not be expected. However, it would seem possible that field strengths might be sufficient to cause a risk of incendive spark or corona discharges in moderately sized vessels with sensitive flammable mixtures.     

分布式光纤传感瓦斯气体系统的研究

根据激光吸收光谱技术原理,瓦斯气体分子在一定的波段对光有吸收特性,使光谱具有显示瓦斯的特性,通过比较,反演出瓦斯气体在矿井中的浓度。分布式光纤传感瓦斯气体系统是利用空分复用技术,采用多个气体吸收型光纤传感器,并通过谐波检测技术对瓦斯信号进行处理。试验研究表明,该传感器的精确度和稳定性均可满足实际要求,该系统只有光纤在井下,所有的电子处理设备全部在地面,因此,安全性得到了极大的提高,适用于我国煤矿瓦斯监测预警的在线、实时的快速系统。