黑河上游不同植被类型土壤细菌群落多样性、功能及季节动态

土壤微生物群落与植物群落间的作用机制是探究生物地球化学循环过程和维持植被生态系统稳定的关键.黑河上游植被的垂直分布特征明显,选取垫状植被（CV）、灌丛草甸（HM）、森林草原（FS）、山地干草原（MS）和荒漠草原（DG）共5种典型植被样地,运用高通量测序技术分析冬、夏季不同植被类型土壤细菌的群落结构和多样性,基于FAPROTAX数据库进行群落功能预测,运用冗余分析、结构方程模型探讨驱动土壤细菌群落的主要环境因子,并揭示细菌群落变化的作用机制与季节差异.结果表明：①不同植被类型和季节下土壤理化性质差异显著,各指标随土壤深度的变化规律不同,森林草原（FS）的土壤含水率和碳氮养分含量更高;②细菌群落α-多样性指数在季节间的差异（P<0.05）大于植被类型（P>0.05）,冬季群落丰度整体高于夏季,物种多样性在冬季随海拔呈"倒U "型分布,夏季呈" W"型分布;③细菌群落结构和组成在门水平上无显著差异,优势种群为酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）,但在属水平上随季节有明显不同;④土壤细菌群落的功能随植被类型和季节变化较小,均以化能异养、硝化和氨氧化作用为主;⑤影响细菌群落的关键因子存在季节差异,冬季为土壤温度（ST）、总有机碳（TOC）和pH,夏季为土壤含水率（SWC）、碳氮比（C/N）和pH;⑥土壤细菌群落受彼此关联的环境因子的协同作用,土壤理化性质对细菌群落多样性和功能的影响较植被类型更直接,改善土壤的碳、氮水平有助于提升细菌的物种和功能多样性.研究结果可为探索区域植被退化机制和维持高寒生态系统稳定提供参考.     

Spatiotemporal dynamics of cell abundance, colony size and intracellular toxin concentrations of pelagic and benthic Microcystis in Lake Caohai, China

Lake Caohai has experienced extensive Microcystis blooms in recent years,and to improve its water quality,the local government carried out a series of water control measures.To better understand the dynamics of both pelagic and benthic Microcystis and their characteristics in Lake Caohai,we conducted a 1-year investigation from December 2015to December 2016 to gain a seasonal outlook on the distribution and dynamics of cell abundance,colony size and intracellular microcystins(MCs)of Microcystis.The results indicated that the Microcystis bloom occupied primarily the northeastern region and then moved gradually from lakeshore to lake center.The perennial southwesterly winds and the water inflow from northeast to southwest in Lake Caohai determined the spatiotemporal distribution of pelagic Microcystis.Benthic Microcystis was mainly distributed in the northeastern region in summer,occupied the lake center in autumn and then occupied the southeastern region in winter,determined by the sedimentation of pelagic Microcystis and the death of benthic Microcystis.Small colonies(20-60μm)overwintered more easily in both water column and sediment.The concentrations of intracellular toxin of benthic Microcystis were observed to be significantly higher than those of pelagic Microcystis.This might be because Microcystis synthesized large amount of MCs to acclimate to an unfavorable benthic environment.This knowledge on the dynamics of Microcystis expands our understanding of mechanisms underpinning the formation of Microcystis blooms.     

COVID-19期间区域大气高污染发生的非线性动力机制

以长株潭城市群3个城市（长沙、株洲和湘潭）疫情期间（2020年1月24日~2020年5月31日）大气PM_2.5和O₃小时平均浓度时间序列数据为研究对象,对污染物日变化规律、长期持续性、多重分形性及自组织演化动力学特性进行研究.以期阐释疫情期间高污染事件发生及演化的内在动力机制.首先,对3个城市PM_2.5和O₃质量浓度的日变化规律进行分析,发现O₃呈现出昼高夜低的单峰型,而PM_2.5日变化规律表现出昼低夜高单峰型,与非疫情期间的特征有所差异.进一步,应用消除趋势波动分析法（DFA）、多重分形消除趋势波动分析法（MFDFA）和概率统计分析,研究了大气复合系统中PM_2.5和O₃质量浓度序列的长期持续性和多重分形结构.结果发现3个城市PM_2.5和O₃浓度序列均具有显著的长期持续性特征和较强的多重分形结构,同时,应用去趋势互相关分析法（DCCA）方法和多重分形去趋势互相关分析法（MFDCCA）对PM_2.5和O₃两者之间的互相关性进行了分析,发现PM_2.5-O₃之间的互相关也存在显著的长期持续性特征以及在不同时间尺度存在多重分形特征.进一步将疫情期间得到的非线性分析结果与2018年和2019年同期非疫情期间的结果进行了对比分析.最后,基于自组织临界理论（SOC）探讨了大气PM_2.5和O₃浓度时空演化的内在动力规律,并结合典型区域气象特征,阐明了SOC内禀动力机制可能是COVID-19疫情期间大气高污染形成的主导机制之一.疫情期间大气PM_2.5和O₃浓度并非分别独自演化,而是依然保持复杂的相互作用.静稳气象条件下,大气复合污染内部的非线性耦合作用可能达到动力学临界状态,将导致长株潭城市群在疫情期间仍有发生大气高污染的风险.     

深圳臭氧污染日的VOCs组成与来源特征

由于挥发性有机物（VOCs）是O₃生成的关键前体物,因此了解VOCs的污染特征以及主要来源对控制O₃污染具有重要的意义.本研究于2019年9~10月在深圳市开展了在线VOCs观测,共计监测104个物种.观测期间,臭氧超标率达17.8%.TVOCs总浓度为38.9×10^-9,污染日浓度明显高于非污染日.从大类物种来看,浓度从高到低依次为烷烃>含氧有机物（OVOCs）>卤代烃>芳香烃>烯烃>乙炔>乙腈,臭氧生成潜势（OFP）中芳香烃、OVOCs以及烯烃贡献较大.由PMF源解析模型分析结果可知,VOCs主要来源包括生物质燃烧、汽油挥发、机动车尾气、工业过程以及溶剂使用等,而其中对OFP贡献较大的排放源为溶剂使用（45.8%）、机动车尾气（27.3%）.臭氧污染日发生时,清晨低风速可能导致了机动车尾气与汽油挥发源在交通早高峰快速积累,而当日高温亦会加快汽油源与溶剂源组分挥发并促进光化学反应.     

基于ADAMS的转膛机构滑板优化分析

目的设计一种合适的滑板曲线槽,以提高转膛体稳定性。方法应用凸轮机构运动原理,以滑板为主动件,转膛体滚轮为从动件,通过类比不同类型的曲线槽,对比其加速度、速度变化规律,选择加速度无突变、没有刚性冲击及柔性冲击的五次多项式运动规律进行设计。在三维软件中绘制好三维模型后,对其进行运动学仿真分析,对比转膛体滚轮在传统曲线槽与该种曲线槽约束下转膛体的运动稳定性。结果滑板曲线槽在运用五次多项式运动规律进行设计后,转膛体的运动稳定性得以提升,其中,角速度峰值由1479.76 (°)/s降到了1023.70 (°)/s,降低了30.82%;角加速度峰值由3.3×105 (°)/s降到了1.58×105 (°)/s,降低了52.12%。结论应用五次多项式运动规律的曲线槽对提高转膛体运动稳定性有明显作用,为滑板的设计提供了参考。     

舰船摇摆对导弹发射出筒姿态的影响

目的确保发射安全性和为外弹道稳健性设计提供准确的初始出筒姿态参数。方法用发射动力学建模与仿真技术来研究舰船摇摆对导弹发射出筒姿态的影响。基于同心筒发射系统的拓扑结构,建立其刚柔耦合多体动力学虚拟样机模型。采用Craig-Bampton模态综合方法构建发射筒和导弹的柔性体模型,采用非线性弹簧阻尼模拟导弹与发射筒之间的接触碰撞,基于发动机试车试验数据,采用AKIMA插值方法构建发动机推力模型,根据舰船运动参数,采用正弦函数模拟舰船的横摇、纵摇和垂荡运动。结果基于建好的模型研究了多种舰船摇摆工况对同心筒发射导弹出筒姿态的影响,获得了相关难于测量的关键设计参数数值。结论合理的滑块间距和海浪等级可确保同心筒发射系统的发射安全。研究结果对同心筒发射系统设计具有重要的工程价值。     

UV/Oxone降解水中扑热息痛的效能及影响模型

采用UV、oxone和UV/Oxone3种工艺降解ACE,同时对体系中氧化活性物质种类和贡献率进行鉴别和计算.采用响应面曲线法研究HCO₃^-、Cl^-、NO₃^-、pH值和温度5因素、3水平条件下UV/Oxone对ACE的去除效果的综合影响,并选用3种实际水体作为原水水质背景来评价UV/Oxone降解ACE的实际降解值和模型预测值的差距,最后比较了3种工艺的效能.结果表明UV、oxone、UV/Oxone3种工艺对ACE的去除率分别为2.1%、53.7%和98.3%.活性物质的鉴别实验发现UV激活oxone会产生^·OH、SO₄^·-和活性氯3种活性物质,且对ACE降解的贡献率分别为37.05%、19.22%和43.73%.通过响应面曲线法得到影响降解ACE效果的回归方程式,该回归方程对应的p值小于0.0001,拟合缺失项不显著,校正决定系数R²>0.8,说明该模型可信度高.选用实际水体进行实际降解和模型预测比较时发现实际降解值基本符合模型预测值.最后对两种不同工艺进行效能比较发现在同等时间和降解率的情况,UV/Oxone耗能最低,是一种高效、快速、可行的降解工艺.     

北京城区不同组分PM2.5散射特性及来源分析

近年来北京城区PM_2.5浓度下降伴随其中二次离子占比升高,为探索不同组分PM_2.5散射特性及其来源,于2020年12月至2021年11月开展了小时分辨率的PM_2.5及其组分浓度和散射系数的连续在线监测,分析了PM_2.5组分及散射的特征和来源.结果表明,研究期间北京城区PM_2.5最主要组分为NO^-₃,PM_2.5中ω(NO^-₃)和ω(SNA)分别为24%和46%.根据浓度和组分占比将PM_2.5划分为6种类型：优型出现频率最高,为56%,四季分布均匀,PM_2.5中ω(SNA)、ω(OM)和ω(FS)相当,分别为32%、 32%和28%;沙尘(D)型和OM(O)型全年出现频率较低,分别以FS和OM为主要组分,PM_2.5中ω(FS)和ω(OM)分别为66%和46%,主要分布于春季和夏季;OM+SO₄     

丘陵道路下实际行驶污染物排放研究

为研究丘陵道路特征对实际行驶排放（RDE）试验中污染物排放和动力学特性校验的影响,本文利用一辆轻型汽油车,在重庆地区满足国六排放法规要求的4条不同道路特征的路线上各进行了两次RDE试验.结果表明：CO₂与道路坡度呈显著线性相关,坡度每增加1%,CO₂排放因子平均增加22.4%,CO和PN则与道路坡度呈二次多项式关系,NO_x与坡度无明显相关性.从移动平均窗口层面对比考虑坡度的VSP_pos[95]（路段中正比功率升序排列的第95个百分位值）和不考虑坡度的v·a_pos[95]（速度与正加速乘积升序排列的第95个百分位值）与PN的关系,发现窗口VSP_pos[95]和v·a_pos[95]与PN的二次拟合R2平均值分别为0.93和0.72,当窗口累计正海拔增量大于600 m/100 km时,VSP_pos[95]与PN的相关性明显优于v·a_pos[95],建议在累计正海拔增量大于600 m/100 km的...     

荞麦皮生物炭对奥硝唑的吸附研究

以农林废弃物荞麦皮为原料制备生物炭（BBC）,采用XRD、Raman、N₂吸附/脱附、FTIR和XPS方法对BBC进行表征,研究其对奥硝唑（Ornidazole,ONZ）的吸附性能及机理.结果表明,热解温度在400~800 ℃, BBC的得炭率为24.5%~34%;温度升高,BBC的芳香性和稳定性增加（H/C由0.047降低至0.013）,比表面积和孔容升高,对ONZ的吸附率增加.采用不同动力学和吸附等温线模型对不同热解温度BBC吸附ONZ的过程进行模拟,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,表明BBC对ONZ的吸附为单层吸附.其中热解温度为800 ℃时的BBC（BBC-800）对ONZ的吸附效果最好,最大吸附量达到27.12 mg?g^-1.初始pH为3.02~11.03,对BBC-800吸附ONZ的影响不大;共存离子（Na⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、HCO₃^-和SO₄^2-）对吸附过程有一定促进作用; 腐殖酸（HA）抑制吸附效果, 5.0 g?L^-1时ONZ的吸附率由97.15%下降至56.86%. FTIR、N₂吸附/脱附和XPS分析结果表明, BBC-800对ONZ的吸附机制主要包括孔隙扩散,生物炭表面与ONZ分子间的氢键、π-π和p-π共轭作用. BBC-800能够有效去除实际水体（污水厂二沉池出水、湖水）中ONZ的残留. 吸附-解吸3次循环实验表明,BBC-800仍具有较好的吸附性能, 对ONZ的吸附容量为14.10 mg?g^-1. 研究结果对荞麦皮的资源化及奥硝唑类药物的有效去除具有重要参考价值.