基于DPSR模型的区域河流健康综合评价指标体系研究

深入的河流健康状态评价技术研究,有助于管理者了解河流现状,尤其是健康状况,进而合理地开发利用河流,实现河流生态、经济、文化的可持续发展.研究基于DPSR(驱动力D-压力P-状态S-响应R)模型,构建了河流健康评价理论框架,遵循科学性、系统性、稳定性、可比性原则,从驱动力、压力、状态、响应4个维度构建区域河流健康综合评价指标体系.研究可为水生态环境健康管理提供决策依据,对于区域河流恢复、生态环境建设、转变经济增长方式及社会的可持续发展有着重要的理论和现实意义.     

酸化赤泥吸附环丙沙星的特征、机理及过程优化

为提高赤泥的资源化利用及抗生素有机废水的深度处理,以酸化赤泥为吸附剂、环丙沙星为目标污染物,研究了酸化赤泥吸附环丙沙星的条件、特征和机理.采用响应面法中Box-Behnken设计方法,以吸附温度、溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为自变量,吸附量为响应值建立4因素3水平优化模型,确定了最佳吸附条件,并对吸附过程的动力学模型、等温线模型、热力学特性及吸附机理进行了研究.结果表明,溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为影响吸附量的显著因素.酸化赤泥吸附环丙沙星的最佳条件为：温度45℃、pH=3.04、环丙沙星初始浓度29.20mg/L,酸化赤泥投加量3.40g/L,预测最大吸附量为7.30mg/g.酸化赤泥吸附环丙沙星的过程遵循伪二级反应动力学模型及Langmuir-Freundilich吸附等温线模型,经过拟合最大吸附量分别为7.90和7.35mg/g.根据Van Tehoff公式计算吸附热力学状态函数ΔG⁰为-82.13~-94.37kJ/mol、ΔS⁰为0.61J/（mol·K）、ΔH⁰为100.25KJ/mol,吸附为自发进行的吸热反应.FTIR表明环丙沙星分子中-COO与酸化赤泥的Al-O键发生络合反应,C=O与Fe-O键发生微弱的静电或内球面键合作用.研究表明,酸化赤泥是一种极具潜力的廉价吸附剂,可用于处理抗生素污染废水.     

内蒙古气温变暖停滞对其影响因子变化的响应

采用中心聚类、M-K检验等方法,以内蒙古地区为例,利用全球Pacific Decadal Oscillation（PDO）、Multivariate ENSO Index（MEI）等大空间尺度数据以及内蒙古及其周边70个气象站1951~2016年平均最低气温、平均气温、平均最高气温、风速、大气压等站点数据,定性、定量揭示变暖停滞的变化特征及其对影响因子变化的响应.结果表明：研究区各分区3类气温在1981~1993年间发生升温突变,此后1998~2008年间陆续发生变暖停滞.不同类型气温在不同分区与各影响因子的相关性优劣有所不同,如平均最低气温与AMO、PDO、MEI、太阳总辐射、风速、大气压的相关性最好,平均气温次之,平均最高气温最差;西部区气温与AMO、PDO、MEI、太阳总辐射相关性较好,中部区气温则与AMO、风速相关性较好等.整体上,1990s~2000s,随各分区AMO上升驱缓、PDO处于正位相阶段但呈下降趋势或处于负位相时、MEI值与太阳总辐射下降、风速、大气压、相对湿度的持续下降/上升及之后的趋势转变,各分区气温发生变暖停滞,如当AMO开始整体进入上升趋缓阶段,风速持续减小8~13a,倾向率达到-0.26~-0.11m/（s·10a）时,平均气温发生变暖停滞.平均最低气温对3类影响因子变化的响应最敏感,平均气温次之.气温变暖停滞是多种影响因子共同作用的结果.本研究丰富了该方面研究成果,对气候变化研究及防灾减灾等有一定借鉴意义.     

Fe(VI)/CaO2双氧化体系降解水环境中的DMP

研究了高铁酸盐（Fe（VI））/过氧化钙（CaO₂）联合处理对邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的降解性能及机理,分析了共存离子的影响.基于响应面方法中的Box-Behnken实验设计进行了多因素实验,采用二次多项式和逐步回归法拟合了DMP去除率与Fe（VI）投加量、CaO₂投加量和反应时间之间的关系,对实验条件进行了优化分析.结果表明,在初始pH值为中性条件下,Fe（VI）/CaO₂可以有效去除DMP,降解过程符合准一级动力学模型.当Fe（VI）/CaO₂/DMP物质的量比为1.1/4.4/1时,模型预测DMP最大降解率为95.57%,和验证实验得出的降解率90.14%相近,表明该响应面模型具有较好的模拟和预测能力.HCO₃^-和Mg²⁺对DMP的降解有一定抑制作用.自由基清除实验结果显示,羟基自由基（HO·）和超氧自由基（O₂^-·）对DMP的降解具有重要贡献,表明Fe（VI）和CaO₂可形成类芬顿试剂协同降解污染物.DMP的主要降解途径包括酯基水解、侧链氧化和苯环的羟基化;主要降解产物为邻苯二甲酸单甲酯,2,5-二羟基苯甲酸,间苯二甲酸,草酸等.     

Contribution of the Kodama and 4S pathways to the dibenzothiophene biodegradation in different coastal wetlands under different C/N ratios

Dibenzothiophene (DBT) degradation mechanisms and the transformation of pathways during the incubation of three types of coastal sediments with C/N ratios ranging from 1 to 9 were investigated. The DBT degradation efficiencies were clearly improved with increasing C/N ratio in reed wetland sediments, tidal wetlands sediments and estuary wetland sediments. The quantitative response relationships between DBT degradation rates and related functional genes demonstrate that the Kodama pathway-related gene groups were dominant factors at low C/N ratios, while the 4S-related gene groups mainly determined the degradation rate when the C/N ratio was up to 5. Network analysis also shows that the pathway shifts from the Kodama pathway to the 4S pathway occurred through changes in the connections between functional genomes and rates. Furthermore, there were competition and collaboration between the Kodama and 4S pathways. The 4S pathway-related bacteria were more active in estuary wetland sediments compared with reed wetland sediments and tidal wetland sediments. The higher degradation efficiency in estuary wetland sediments may indicate the greater participation of the 4S pathway in the DBT biodegradation reaction. And the effects of ring cleavage of Kodama pathway caused more complete metabolizing of DBT.     

太阳跟踪聚光高加速老化试验系统特性研究

目的对自主研制的基于"冷光"反射镜户外高加速光老化系统特性展开研究。方法利用大气环境条件监测技术获得系统样机关键性能数据。结果"冷光"反射镜在295～700 nm波长范围内的反射率达到90%以上,增强了系统样机在该波长范围内的反射太阳光谱,在310nm波段处获得约3.5倍太阳直射辐照强度。聚光太阳辐照分布均匀,靶板处平均辐照强度最大可达0.655 W/(m2·nm),标准偏差为2.6%。白天样品表面温度不超过直接暴露样品表面温度10℃,样品周围空气湿度与大气相对湿度接近,并可通过喷淋系统控制样品周围空气的相对湿度,以模拟多种自然气候环境。结论经过对比系统太阳光谱、辐照强度及温湿度等特性数据,系统增强了紫外辐照强度,并有效控制了试验样品的温度和湿度,可为系统自然加速试验老化机理及相关性研究提供数据支持。     

低成本高效慢速烤燃试验方法研究

目的研究低成本高效慢速烤燃试验方法。方法利用自主研发的一套慢速烤燃试验装置,以1℃/min和3.3℃/h升温程序作为对比试验,设置几种三阶段升温程序,对JBO-9013和JH-14炸药进行慢速烤燃试验,以此获得不同升温程序下试样的响应温度和响应等级。结果 1℃/min、3.3℃/h、三阶段(100/150/193℃)升温程序下,JBO-9013响应温度分别为243.1、199.5、199.8、201.4、193.0℃,响应等级均为燃烧反应;JH-14响应温度分别为211.0、186.0、191.7℃,响应等级均为爆轰反应。结论升温程序对JBO-9013和JH-14响应温度和响应剧烈程度均有影响。与GJB8018—2013中1℃/min升温程序相比,三阶段升温程序与MIL-STD-2105D和STANAG 4439中3.3℃/h烤燃试验结果吻合度较高。因此,三阶段升温程序具有缩短试验周期、提高试验效率和降低试验成本的作用。     

湖南慈利马尾松树轮宽度对气候的响应及1854年以来冬季极端低温重建

利用采自湖南慈利的马尾松树轮样本,建立研究区的标准树轮宽度年表。树轮气候响应分析发现:马尾松径向生长与月最大日降水量在生长季之前部分月份显著负相关(p0.05),在生长季之内部分月份显著正相关(p0.05),与月平均温度、月平均最低温度、月极端最低温度在生长季之前和之内大多月份均显著正相关(p0.05),其中与上一年11月到当年2月(冬季)的平均极端最低温度相关最好(r=0.62,p0.01)。重建了湖南慈利地区1854年以来冬季极端最低温度,重建气温在十年尺度上表现出明显的反"S"型,1854—1916年和1981—2015年处于暖冬时期,1917—1980年处于寒冬时期。此外,共发现29个寒冬年,其中包括3个寒冬时段,分别为1922—1925年、1927—1930年和1953—1960年,其中1953—1960年是自1854年以来最冷的时段。空间相关性分析表明重建序列可以指示我国中东部的冬季低温变化,而冬季低温可能与热带印度洋、西太平洋海温变化异常有关。     

基于响应曲面法的臭氧生成敏感性分析

准确判断臭氧(O₃)生成敏感性对O₃污染成因分析和防控对策的制定至关重要.首次利用响应曲面方法设计最优试验方案,基于盒子模式模拟结果,快速量化O₃对其前体物变化的响应.结果表明,CO对O₃有正贡献,NO_x和VOCs与O₃呈现显著非线性关系,当φ(VOCs)与[φ(NO_x)-13.75]比值大于4.17时,为NO_x控制区,小于4.17时,为VOCs控制区;烯烃为影响O₃生成的关键VOCs组分,当φ(烯烃)与[φ(NO_x)-15]比值小于1.10且φ(烯烃)<35×10^-9时,烯烃有利于O₃的生成.响应曲面法在多因素和其交互作用对O₃生成影响的研究中取得了良好效果,为高效判断O₃敏感性提供了新的思路和方法.     

Effects of Light Zenith Angle Variation on Spectral Responses of a Water Body’s Environmental Quality

The effect of light source zenith angle (θ_z) variation on the spectral reflectance measurement from sediment-laden water was studied in the laboratory using a spectroradiometer. Light source zenith angle in addition to sediment characteristics and concentration play a dominant role in affecting the reflectance characteristics of a suspension. With an increase in θ_z values, an increase in spectral reflectance is observed. The spectral reflectance characteristics of a water body also increase with the sediment concentration for all soil types and at all wavelengths. Empirical relationships between the spectral reflectance, suspended sediment concentration, and the light source zenith angle have been developed. Such a remote sensing technique for monitoring the concentration of the suspended sediment and their characteristics is a useful tool for economical estimation of a large water body’s quality related parameters vis-a-vis its environmental quality.Retd. Professor of Environmental Engineering & Pollution Control, Presently Residing at Makkhan Kutir, Bhargava Lane, Devpura, Haridwar-249401, India.Former Ph.D. student.