大气生物气溶胶的源排放与源解析研究进展

2019年新冠肺炎(COVID-19)的全球爆发引起了公众对生物气溶胶的广泛关注。生物气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分。生物气溶胶由于具有普通气溶胶的理化性质和本身特有的生物学特性,在全球生态系统、气候变化、空气质量和公共卫生等领域均扮演十分重要的角色。然而,目前学术界对生物气溶胶的研究主要集中在采样监测、消杀防护以及其环境与健康效应等方面,关于源特性研究相对滞后。基于此,聚焦大气中微生物的来源现状,综述了最近20年来生物气溶胶的自然源和人为源排放特性研究进展,并阐述了影响源排放和输送过程的主要因素(如生物地理区域、土地利用类型和环境因素等),探讨了当前生物气溶胶的各种源解析方法。最后,给出了生物气溶胶来源下一步的研究展望,以期为深入理解生物气溶胶的来源、输送与变化机理,更好地评估大气微生物污染水平与监控病原体的气溶胶传播提供参考。     

基于适宜性的西安市水源热泵开发潜力评估

依据适宜性评价,综合考虑水质、回灌率、已运行情况以及环境条件对水源热泵开发的影响,对西安市水源热泵开发利用潜力进行评估。结果表明:西安市适宜性面积占研究区总面积31.52%;将西安市水源热泵开发潜力划分为5类潜力类型区:Ⅰ、Ⅱ类潜力区主要分布于西安市北部,以平原为主,为开发潜力优、良区;Ⅲ类潜力区主要分布于临潼中部、阎良东部、长安南部、户县和周至南部等地,为适度开发潜力区;Ⅳ类潜力区主要分布于蓝田西南、临潼南部以及长安丘陵区,为不宜开发潜力区;Ⅴ类地区为秦岭山地和禁采区,应限制水源热泵的开发利用。研究可确定西安市不同地域的水源热泵开发利用潜力,研究结果可为编制西安市水源热泵开发规划提供参考。     

灞河流域气候因子对水沙变化的影响

利用灞河流域蓝田气象站和马渡王水文站1960—2012年的气象、水文实测资料,分析灞河流域气候及水沙变化规律,同时运用相关性分析、灰色关联分析、多元线性回归模型等多种方法探讨了该流域水沙变化与气候变化的关系。结果表明:灞河流域降雨量、蒸发量、径流量和输沙量皆呈显著下降趋势,而气温呈上升趋势;降雨量与水沙都有重要的相关关系,1960—1990年影响径流量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,而1991—2012年则为降雨量、蒸发量、气温,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,两阶段的年径流量分别增加0.14亿m3和0.08亿m3;1960—2012年影响输沙量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,年输沙量增加0.668万t。     

石川河河谷区地下水人工补给潜力与补给方式

为实现石川河地下水位的有效回升进而维持采补平衡,需在该区实施地下水人工补给工程,并确定合理的 补给位置及有效的补给方式。选取地下水埋深、坡度、含水层厚度、含水层渗透系数、与环境敏感区距离和给水 度 6 个指标,运用空间分析技术对人工补给地下水地点适宜性进行评价;在此基础上建立三维地质模型分析典型 人工补给潜力区的地层结构,探索可行的地下水人工补给方式。结果表明：适宜进行人工补给的高潜力和较高潜 力区域主要分布在研究区中部及东南部,面积达 48.01?km2,占研究区总面积的 32.0%。建议：在石川河河道中上 游高潜力和较高潜力区域的北部修建地表入渗池或渗坑;在河道中上游高潜力和较高潜力区域南部和河道中下 游的较高潜力区域布设反滤回灌井群;可沿石川河河道中上游高潜力与较高潜力区域之间布置一条长约 4.5?km 的渗渠,利用河道进行入渗补给。研究结果可为地下水库的修建提供参考。     

金沙江下游梯级水库汛期分期及汛限水位合理性研究

汛期分期以及分期汛限水位的合理确定,能够较好地协调水库防洪效益与发电效益之间的矛盾,对充分发挥水库的防洪、发电能力,以及提高汛期洪水资源利用率具有重要意义。基于改进的模糊集分析方法并依据金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个梯级水库入库洪水对其汛期进行分期,通过隶属度与防洪库容的映射关系确定梯级水库分期汛限水位,提出利用跨期选样法对分期结果及汛限水位进行修正。研究结果表明:金沙江下游梯级水库前汛期为6月1日—7月14日,主汛期为7月15日—9月16日,后汛期为9月17日—10月24日,4个梯级水库合理汛限水位分别为962,800,575,374 m。通过不同典型洪水放大的洪水过程检验了分期汛限水位的合理性。研究得到的金沙江下游梯级分期结果及各库分期汛限水位,均能够在满足防洪安全的前提下提高水库发电等经济效益,在一定程度上提高了汛期洪水资源的利用率。     

基于MIKE21的西安昆明池（试验段）换水能力特征研究

以西安昆明池(试验段)为研究对象,基于MIKE21建立二维水动力-染色剂耦合模型,对昆明池(试验段)的换水能力进行了定量的研究分析。结果表明:受人工岛及湖岸地形影响,昆明池(试验段)流场多形成大小不一的环流,湖区流速在0. 004～0. 09 m/s之间,且较大流速多出现在人工岛及湖岸附近;换水周期沿水体主流方向大致呈阶梯递增趋势,其中西部湖区换水周期普遍大于东部湖区;整个湖区换水能力快慢并存,约10%的水域换水周期不超过10 d,40%的水域换水周期不超过17 d,70%的水域换水周期不超过34 d,不足10%的水域换水周期在35 d以上;提高西部湖区水体的换水能力,避免其出现水质恶化问题,是保障整个昆明池(试验段)水环境系统健康可持续运行的关键所在。     

HPD-100大孔吸附树脂与聚酰胺吸附黄酮的对比研究

对比研究了HPD-100大孔吸附树脂与聚酰胺吸附树脂对总黄酮的静态和动态吸附性能,考察影响吸附的主要因素。结果表明,Freundlich等温方程较Langmuir等温方程更适宜描述树脂对总黄酮的吸附,聚酰胺树脂的方程拟合更好。黄酮溶液的浓度及流速对HPD-100的吸附影响不大,吸附率均高达90%以上,相同条件下,聚酰胺树脂只有其80%左右。而解吸剂流速对HPD-100解吸的影响则相反,只有聚酰胺树脂的80%左右。两种树脂对于黄酮的吸附解析总过程无明显差异。     

硫磺/石灰石自养反硝化系统脱氮性能及N_2O排放规律研究

为了考察硫磺/石灰石自养反硝化系统的脱氮性能,并探究系统N_2O的产生和排放规律,采用均匀填充的上流式硫磺/石灰石生物滤池反应器,研究了2组HRT下,不同进水NO_3~--N浓度对系统脱氮效果的影响及N_2O的排放规律。结果表明,进水NO_3~--N浓度为(54.46±1.15)mg/L、HRT为2.5 h时,反应器容积负荷最大且对NO_3~--N去除率最高,可达99.93%,系统无NO_2~--N累积,出水N_2O低于0.86 mg/L;另外,研究发现NO_3~--N浓度随反应器高度增加而逐渐降低,N_2O浓度随着反应器下部NO_2~--N的富集逐渐增加,并随上部NO_2~--N的还原而逐渐减小;进水NO_3~--N浓度增大,N_2O累积量峰值点沿反应器高度逐渐上移,因此该系统仅能处理较低浓度NO_3~--N废水。     

面向生态的矿区地下水位阈限研究

分布在干旱半干旱地区的植被,由于降水不足以维持其长期生存,需要地下水提供部分或全部水源,因而对地下水有一定的依赖性。煤层开采破坏含水层后地下水位会大幅降落,这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫,进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征,提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。研究表明,植物根系与地下水毛细上升带保持接触时,植物就可以吸收利用地下水,因此本文将最大毛细上升高度与根系长度之和作为植被利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下,以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式,并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7～2.0 m,进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0 m。在此基础上,以2016年地下水流场基准,以水位埋深4.0 m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0 m的区域植被对地下水依赖程度高,属于生态约束区,煤层开采造成地下水位下降极易使植被遭受水分胁迫,因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件,为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。     

金属酞菁光复合催化剂的制备及光催化性能研究

采用固相熔融法制备了不同中心金属的酞菁配合物MPc(M=Mn2+、Co2+、Ni2+)光复合催化剂,研究MPc对亚甲基蓝的催化降解效果。结果表明,可见光照射下,MPc对亚甲基蓝的降解效率Ni Pc> MnPc> Co Pc,最佳反应条件为:空气通入量120 m L/min,催化剂Ni Pc的加入量1. 0 g/L,反应150 min时,10 mg/L亚甲基蓝的降解率达97. 5%。降解反应符合一级动力学议程。