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。     

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。     

土壤侵蚀时空分布规律及侵蚀热点分析——以陕西省王益区为例

为了评价王益区固沟保塬等水土保持措施实施后的土壤侵蚀变化状况,基于地理信息系统(GIS)技术和探索性空间数据分析(ESDA-GIS)方法,利用像元二分模型估算植被覆盖度,分析了2000年和2019年的土壤侵蚀强度分布规律,揭示了土壤侵蚀强度的空间聚集演化特征。结果表明:①王益区林草地面积大幅增加,高覆盖度(＞75%)面积增加了16.51 km²。②王益区土壤侵蚀状况明显好转。2000年和2019年土壤侵蚀面积分别高达全区面积的70.92%和55.84%;土壤侵蚀强度结构由中度侵蚀＞强烈侵蚀＞轻度侵蚀＞极强烈侵蚀转化为轻度侵蚀＞中度侵蚀＞强烈侵蚀＞极强烈侵蚀。③土壤侵蚀强度分布具有明显的空间聚集特征。全局Moran’ I指数在0.5左右,侵蚀热点区的分布由大片连续分布转化为局部集中的零散分布;侵蚀热点主要分布在(15°,25°]坡度区间,西南和东南部地区尤为明显。研究成果可为王益区水土保持规划、设计及治理提供数据支撑。     

胶粉颗粒变化对橡胶沥青粘度的影响分析

胶粉颗粒在热沥青中会发生溶胀、溶解导致体积膨胀和质量衰减,为了分析胶粉颗粒变化对橡胶沥青粘度的影响,采用搅拌工艺在不同的条件下制备了橡胶沥青,分析了胶粉体积膨胀率(V_R)、质量衰减率(T)以及颗粒变化复合指数(φ)等参数与橡胶沥青粘度的关系。并采用筛析方法分离胶粉得到沥青样品,通过红外光谱(IR)探析了橡胶沥青物化作用行为。结果表明,V_R和T可以分别表征胶粉颗粒在沥青中的体积膨胀程度和质量衰减,φ可以有效表征胶粉在橡胶沥青体系的综合颗粒变化。φ与橡胶沥青的粘度变化趋势一致,二者呈良好的指数关系。随着制备温度的升高,φ与橡胶沥青的粘度均先增大后减小,在180℃条件下达到峰值,即胶粉溶胀和溶解作用对粘度的贡献最大,温度继续升高会导致胶粉充分溶解并局部降解导致质量衰减,膨胀率有所降低,橡胶沥青粘度减小。在此过程中,部分橡胶分子发生断链降解,特征官能团吸收峰大幅增强,降解程度与制备温度和时间密切相关。由胶粉颗粒体积膨胀引起位阻效应和溶解改性引起的沥青相粘滞增强是橡胶沥青粘度的主要来源。     

纳米纤维素/聚乙烯亚胺水凝胶的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附

以麦秆基纳米纤维素纤丝(cellulose nanofibrils, CNF)和聚乙烯亚胺(PEI)为原料,通过化学交联制备了CNF/PEI(CPH)复合水凝胶。SEM结果表明,复合水凝胶微观形貌为蜂窝状大孔网络结构,红外光谱分析及元素分析表明CPH水凝胶携带大量氨基。将CPH复合水凝胶用于水体中Cr(Ⅵ)的吸附研究,结果表明,pH值为2时,Cr(Ⅵ)吸附效果最优;吸附动力学及等温方程研究结果表明其吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温方程符合Langmuir模型,在温度为25,35℃时对Cr(Ⅵ)最大吸附容量分别为117.1,123.5 mg/g。经过3次吸附-解吸循环后,其吸附容量可达对照组的70%以上,说明CPH水凝胶具有一定的再生及循环利用性能。研究结果可为农业废弃物的资源化利用及Cr(Ⅵ)污染处理提供理论依据。     

基于SEM的贵州黔南红粘土微观结构研究

为了揭示红粘土的微观结构特征,通过现场调查取样、扫描电镜测试、IPP图像处理技术及数理统计等手段,对黔南地区红粘土的定量结构特征进行了研究。结果表明,红粘土矿物结构的主要形态不均匀,颗粒和团聚体的排列基本无序;通过红粘土孔隙率丰度的测定,孔隙结构呈球形不规则排列;红粘土的微孔结构具有明显的分形特征。IPP图像处理技术能够快速有效地对土壤微观结构特征进行定量分析,分形理论为红粘土孔隙微观结构研究提供了新的思路。     

基于DPSIR-TOPSIS及耦合协调度的安徽水资源承载力的时空变化

为加快产业承接步伐,将安徽打造成长三角高质量承接产业转移的优选地,保障安徽省水资源的可持续开发利用十分重要。本研究依据安徽省2010—2020年的相关数据指标,结合安徽省实际发展状况,基于DPSIR-TOPSIS模型选取22个评价指标构建评价体系,通过障碍度模型分析影响安徽省水资源承载力的主要因素及障碍度。采用空间自相关法分析安徽省各市水资源承载力的关联程度,采用耦合协调度模型分析各子系统间的耦合协调度。结果表明：安徽省水资源承载力指数从0.326 9上升至0.728 6,呈向好趋势;影响水资源承载力的主要子系统为压力系统和影响系统,影响因子主要是自然保护区面积、工业废水排放量、工业SO₂排放量,障碍度分别占比14.80%、10.61%、8.68%;安徽省耦合协调度较为稳定,处于濒临失调状态;安徽省各市水资源承载能力整体向好,但内部空间差异较明显。加强安徽省水资源承载力的关键在于提高生态环境治理水平,研究结果可为安徽省未来水资源配置和高效利用提供科学依据。     

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。     

剩余污泥衰减系数取值范围探讨

剩余污泥量是污水处理厂设计和运行的重要参数。我国《室外排水设计标准》(GB50014—2021)中给出了按污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算污水处理厂剩余污泥量的公式,但该公式中的污泥衰减系数(K_d)取值范围(0.04～0.075 d^-1)不能适应进水中含有较高浓度不可生物降解悬浮物在长污泥龄下的情况。基于污泥龄的概念,通过理论推导给出了该计算公式中K_d的表达式,说明了K_d的实质含义和影响因素,指出K_d并不是一个常数,其值随污泥龄和不可生物降解悬浮物在反应池中的累积浓度占混合液挥发性悬浮固体浓度的比例不同而不同。可由污泥龄和进水中不可生物降解悬浮物浓度与可生物降解有机污染物浓度比值判断K_d的取值。所列举的工程实例的适宜K_d值为0.03 d^-1。可为改进和拓宽该剩余污泥量计算公式的应用范围提供有益帮助。