三峡水库消落区生态环境保护与调控对策研究

三峡水库建成后,由于水库调度引起库水位周期性的涨落,在库区两岸形成周期性变化的水陆交错区域即消落区。消落区是水、陆生态系统的交错地带,具有生态脆弱性、变化周期性和人类活动频繁性等特点。随着三峡工程逐步投入使用,人类活动对消落区的影响也逐渐增加,并且消落区自身存在生态脆弱性,如果不采取有效措施,它将影响三峡工程的正常运行和整个库区的可持续发展。因此,针对消落区的水、土环境变化特点,分析了消落区土壤与水环境的相互影响,提出了利用生物缓冲带、复合生态、坡地农业、流域生态学、人工湿地及生态河堤等技术来对消落区生态环境进行保护与调控的措施。     

浙江省沿海地区农村房屋抗风情况调研

对浙江省沿海地区的农村房屋抗风情况进行了调研,总结了被破坏房屋的主要结构特点。在对现有房屋的统计中发现相对不富裕地区高达60%以上的房屋属于抗风能力差和较差的,而一些比较富裕且受过台风袭击有过惨痛教训地区的房屋抗风能力差和较差的仅在20%以下。进一步研究发现抗风能力较好的房屋大都是建造年代不久,多为混凝土现浇板屋盖,上部多为框架或砖混结构,而抗风能力较差和差的大都为建造年代已久,多为小青瓦屋面,上部结构多为砖木结构或构造措施较差的砖混结构。同时对当地村民传统的"砖头压瓦"防护措施进行理论验算,得出当风速超过台风界限风速时,屋面上的砖头将会飞起,该措施应该避免。     

基于DNDC模型评估水位变化对滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)特征的影响,以及验证DNDC(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用DNDC模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO₂吸收,地下20 cm水位则抑制CO₂吸收;(2)经过校准和验证的DNDC模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R²>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对DNDC模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注DNDC中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。     

Remediation of 2,4-dichlorophenol-contaminated groundwater using nano-sized CaO2 in a two-dimensional scale tank

• Nano CaO₂ is evaluated as a remediation agent for 2,4-DCP contaminated groundwater. • 2,4-DCP degradation mechanism by different Fe²⁺ concentration was proposed. • 2,4-DCP was not degraded in the system for solution pH>10. • The 2,4-DCP degradation area is inconsistent with the nano CaO₂ distribution area. This study evaluates the applicability of nano-sized calcium peroxide (CaO₂) as a source of H₂O₂ to remediate 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) contaminated groundwater via the advanced oxidation process (AOP). First, the effect and mechanism of 2,4-DCP degradation by CaO₂ at different Fe concentrations were studied (Fenton reaction). We found that at high Fe concentrations, 2,4-DCP almost completely degrades via primarily the oxidation of •OH within 5 h. At low Fe concentrations, the degradation rate of 2,4-DCP decreased rapidly. The main mechanism was the combined action of •OH and O₂^•−. Without Fe, the 2,4-DCP degradation reached 13.6% in 213 h, primarily via the heterogeneous reaction on the surface of CaO₂. Besides, 2,4-DCP degradation was significantly affected by solution pH. When the solution pH was>10, the degradation was almost completely inhibited. Thus, we adopted a two-dimensional water tank experiment to study the remediation efficiency CaO₂ on the water sample. We noticed that the degradation took place mainly in regions of pH<10 (i.e., CaO₂ distribution area), both upstream and downstream of the tank. After 28 days of treatment, the average 2,4-DCP degradation level was ≈36.5%. Given the inadequacy of the results, we recommend that groundwater remediation using nano CaO₂: (1) a buffer solution should be added to retard the rapid increase in pH, and (2) the nano CaO₂ should be injected copiously in batches to reduce CaO₂ deposition.     

环渤海河流COD入海通量及其对渤海海域COD总量的贡献

于2013年8月~2014年10月,分季节对环渤海36条入海河流进行了4次调查采样,核算其COD入海通量,并评估其对渤海水质的影响.结果表明,大部分河流都受到了严重污染(COD为地表IV类),但污染最重的河流并不是COD入海通量最大的河流,COD的最大值和COD入海通量的最大值不具有一致性;环渤海河流排入渤海的COD_Cr的年入海通量最大(606万t),其次是酸性COD_Mn的入海通量(62万t),碱性COD_Mn最小,为53万t;环渤海河流在丰水期COD的入海通量约占全年的68%,其次是平水期(28%),枯水期最小(4%);整个渤海海域的碱性COD_Mn总量为239万t,其中环渤海河流输入约占25%.     

基于FBM法追踪秦皇岛海域赤潮迁移扩散

在Delft3D-FLOW模型模拟水动力的基础上,基于FBM粒子追踪法建立和验证赤潮迁移扩散模型.模拟了秦皇岛海域潮流和风生流,分析了风生流对赤潮迁移扩散的作用,对比分析了FBM法、拉格朗日法和常规布朗运动法在赤潮迁移扩散模拟中的特性,测试了模型Hurst指数的敏感性并得出其在赤潮模拟中的合理取值范围.主要结论为：①秦皇岛海域的赤潮主要随潮流的涨落而往复移动,一个涨落潮周期内赤潮的净迁移距离较小;②秦皇岛海域夏季潮流较弱,但风对赤潮迁移具有一定影响,易产生东北向风生流,导致赤潮更易往东北方向迁移;③Hurst指数较明显地影响粒子云的扩散范围,Hurst指数取0.80±0.03能比较真实地模拟秦皇岛海域赤潮的迁移扩散;④FBM法可模拟赤潮的non-Fickian扩散现象,使其模拟的粒子云扩散范围和分布形状明显优于拉格朗日法和常规布朗运动法.     

煤矿火区快速封闭泄爆门研究

目前煤矿发生火灾事故后,火区封闭时间过长极易引发瓦斯爆炸等次生灾害,且煤矿现有的阻隔爆技术存在许多 不足,针对这些问题,研发一种用于煤矿火区的快速封闭泄爆门。通过对泄爆门的结构设计、封闭与泄爆机制及有益效 果等方面进行阐述,并采用流体力学FLUENT软件计算得出不同数量泄爆窗的泄爆门与监控泄爆门前截面的压力、速度之 间的变化情况。结果表明:6个泄爆窗比2个泄爆窗的封闭时间快1 200 ms,快速封闭时间节省了68.57%。随着泄爆窗的 增多,瓦斯爆炸冲击波压力和传播速度都大幅度降低。当煤矿发生火灾事故封闭火区时,快速封闭泄爆门不仅具有快速 密闭功能,也同时具有泄爆功能,为煤矿安全提供新的隔爆技术。     

Simple model of sludge thickening process in secondary settlers

In wastewater treatment plants (WWTPs), a secondary settler acts as a clarifier, sludge thickener, and sludge storage tank during peak flows and therefore plays an important role in the performance of the activated sludge process. Sludge thickening occurs in the lower portions of secondary clarifiers during their operation. In this study, by detecting the hindered zone from the complete thickening process of activated sludge, a simple model for the sludge thickening velocity, u _s = aX ^b (a = 0.9925SSVI _3.5, b = 3.541ln(SSVI _3.5)+12.973), describing the potential and performance of activated sludge thickening in the hindered zone was developed. However, sludge thickening in the compression zone was not studied because sludge in the compression zone showed limited thickening. This empirical model was developed using batch settling data obtained from four WWTPs and validated using measured data from a fifth WWTP to better study sludge thickening. To explore different sludge settling and thickening mechanisms, the curves of sludge thickening and sludge settling were compared. Finally, it was found that several factors including temperature, stirring, initial depth, and polymer conditioning can lead to highly concentrated return sludge and biomass in a biologic reactor.     

我国海岛潮间带贝类体中重金属含量及其评价

以2007年5月~2008年10月我国典型海岛潮间带贝类体内重金属检测结果为基础,探讨了我国海岛潮间带贝类体中重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg)含量水平.结果表明,研究区各海岛潮间带贝类体内以Zn、Cu较高, Pb、Cd和Cr较低, Hg最低;与上世纪九十年代初的数据比较,变化不明显.根据《海洋生物质量》标准,评价了各海岛潮间带贝类体中重金属污染水平.分析表明各种重金属含量均有一定程度的超标, Zn超标较严重, Cu和Cd次之,其余较轻.原因可能与陆源污染物排放和贝类对不同金属的富集能力有关.     

秦皇岛褐潮暴发敏感海域细菌种群特征

为了掌握细菌种群在褐潮生消过程中的作用,于2013年4—8月采用高通量测序技术调查了秦皇岛近岸海域褐潮暴发敏感海域细菌种群的结构特征. 结果表明:研究区域内细菌种群丰度和多样性在8月最高、5月最低;不同月份水体中细菌种群种类组成及其丰度均存在明显差异,其中第一优势门为变形菌门(Proteobacteria),2013年4月、5月、6月、7月和8月相对丰度分别为46.26%、41.11%、49.69%、38.48%和40.55%;第一优势科为α-变形菌(α-proteobacteria),相对丰度分别为42.20%、34.36%、44.68%、32.17%和28.79%;4月、5月和7月第一优势属为Chloroplast_norank,相对丰度分别为21.48%、16.44%和11.66%;6月第一优势属为Roseobacter_clade_DC5-80-3_lineage,相对丰度为17.85%;8月第一优势属为Candidatus_pelagibacter,相对丰度为15.55%. 典范相关分析(CCA)结果显示,ρ(NO₃-N)、ρ(Chla)和富营养化指数(卡尔森指数,TLI)是研究区域内影响细菌种群结构的主要因素,表明细菌种群结构特征与水体富营养化状态、藻类生物量及其特征密切相关,细菌对研究区域有害赤潮暴发的调节作用还有待进一步研究.