生物质焦油模型化合物脱除研究进展

生物质气化过程中形成的焦油不仅降低了生物质能的利用率,增加了系统的维护费用,而且严重影响了气化系统的长期稳定运行,如何高效脱除气化过程中的焦油成为研究者亟待解决的问题。由于生物质焦油的组成成分非常复杂,因此选择具有代表焦油组成特征的模型化合物进行研究具有重要的现实意义。本文从典型的焦油模型化合物的热解机理出发,从实验研究和理论计算两个方面综述了焦油模型化合物的脱除路径;以过渡金属催化剂为代表,概述其催化裂解焦油的反应机理;介绍了催化分解法中最新开发的催化剂以及等离子体法处理焦油的研究进展并总结了各自的特点;最后对未来高效脱除焦油技术前景进行了分析。     

基于极化分解和集成学习的PolSAR影像分类

为实现Pol SAR数据极化信息的充分利用,以进一步改善分类效果,该研究提出了一种基于极化分解和集成学习的Pol SAR影像分类方法。该方法首先利用多种极化分解方法从Pol SAR影像中提取极化参数;将提取的极化参数组合成一幅多通道影像;然后对多通道影像进行分割和特征提取,分别提取出各目标极化分解方法所对应的特征;并进行特征选择和分类,得到各目标极化分解方法的分类结果;最后利用集成学习技术对各分类结果进行集成。该研究以吉林省长春市部分区域为研究区,Radarsat2影像为数据源,将提出的方法应用于土地覆被分类中,取得了较好的分类效果,总体精度和Kappa系数分别达到了92.49%和0.90。此外,该研究还将提出方法与其他基于多种极化分解的分类方法进行比较,对比方法的总体精度和Kappa系数分别为90.74%和0.88,比提出方法分别低1.75%和0.02,对比结果进一步证明了提出方法的优越性。     

基于改进VMD的离心泵空化声发射信号特征提取

针对变分模态分解算法中分解层数和惩罚因子不易确定的问题,提出一种改进变分模态分解(improved variational mode decomposition,IVMD)算法,并将其应用于离心泵空化声发射信号特征提取.应用IVMD算法时,首先根据包络熵差异系数确定变分模态分解的分解层数;然后采用人工蜂群算法优化得出惩罚因子,并将其作为变分模态分解的最佳输入参数.利用IVMD算法对仿真信号进行分析,并与集合经验模态分解结果进行比较.以60%额定流量下采集到的离心泵进口处的声发射信号为例进行IVMD计算,分析携带原信号大量信息的信号分量的频域特征及其绝对能量随离心泵空化状态变化的关系.结果表明:IVMD算法能够择优确定分解层数和惩罚因子,实现非平稳信号的自适应分解.反映离心泵空化状态的声发射信号特征频率集中在50,100 kHz及其附近.随着离心泵空化从无到有、从弱到强的变化,这2个特征频率范围信号分量绝对能量值呈“基本保持不变-减小-增大”的变化规律.     

东北地区玉米冷害指数时空分析

选取东北地区气象观测站1966—2013年的气象资料以及玉米生育期资料,计算玉米4个生育阶段的冷害指数,并对冷害指数进行EOF时空分解,分析了东北地区玉米低温冷害的时空分布规律.     

油菜生长过程对核桃凋落叶化感作用的响应

为研究农作物白菜型油菜生长过程对核桃凋落叶化感作用的生理响应，采用盆栽试验，通过设置空白对照CK（不添加凋落叶）和3个凋落叶添加剂量水平:L₆₀（60 g·盆^-1）、L₁₂₀（120 g·盆^-1）和L₁₈₀（180 g·盆^-1），测定盆栽油菜生长中后期的营养生长、生殖生长及生理响应相关指标。结果表明:1）核桃凋落叶分解对油菜中期营养生长（地径、株高）有显著抑制，在后期得到明显减弱，可仍对后期油菜生殖生长（开花性状、结实性状和产量）产生抑制影响；但这种抑制效应不会影响油菜结实种子的萌发。2）油菜生长中期（100 d），随核桃凋落叶剂量增大，油菜叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性逐步增强，过氧化物酶（POD）活性无显著变化；丙二醛（MDA）含量仅在L₁₈₀处理下显著>CK（P＜0.05），可溶性糖（SS）含量逐步增加，而可溶性蛋白（SP）含量呈逐步下降；到油菜生长后期（140 d）时，各处理下油菜POD、CAT的活性和SS、SP的含量均逐步下降，MDA含量均显著P<0.05）。3）各核桃凋落叶处理对油菜叶片各类叶绿素均有明显抑制作用,随凋落叶添加量增加，油菜叶片净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）和胞间CO₂浓度（C_i）呈先降后增的趋势。综上所述，核桃凋落叶经土壤分解对油菜中后期生长造成强烈的化感胁迫，其主要通过对油菜的细胞膜造成过氧化伤害，使叶绿素合成受到抑制，光合作用受到影响，进而妨碍其生长及产量品质的形成。     

添加硫和锰对长白山森林土壤与腐殖质顽固性有机碳矿化的影响

【目的】探究硫和锰添加对长白山森林土壤和腐殖质顽固性有机碳的矿化速率及其温度敏感性(Q_(10))的影响,为评估长白山森林碳元素的生物地球化学循环对大气硫输入的响应提供科学依据。【方法】采集长白山阔叶红松林、杨桦林和高山苔原土壤以及阔叶红松林和杨桦林腐殖质样品,进行室内培养试验。首先将样品置于25℃预培养90天,以移除易分解的活性碳组分,之后分别加入2 mL MnCl_2、NaCl、MnSO_4和Na_2SO_4溶液(Mn添加量为3 mg·g~(-1)有机碳),对照处理加入等体积的双蒸水,分别置于25和35℃下培养30天,于第1、3、6、10、15、21和30天测定释放的CO_2量,并计算顽固性有机碳矿化速率、累积矿化量和有机碳矿化的温度敏感性(Q_(10))。在培养结束时(第30天),采用磷脂脂肪酸生物标记(PLFA)法测定土壤和腐殖质样品的磷脂脂肪酸总量。【结果】在MnCl_2和NaCl处理间及在MnSO_4和Na_2SO_4处理间,土壤和腐殖质的顽固性有机碳矿化速率、累积矿化量和Q_(10)无显著差异(P0.05);腐殖质的顽固性有机碳矿化速率在4种处理之间无显著差异;土壤顽固性有机碳矿化速率在MnSO_4处理下得到提高(P0.05),而MnCl_2处理对其无显著影响;添加可MnSO_4和Na_2SO_4显著提高3种土壤和杨桦林腐殖质顽固性有机碳累积矿化量(P0.05),而添加MnCl_2和NaCl处理则无显著影响,表明供试土壤和腐殖质有机碳矿化受到硫添加的影响,而不是锰添加;添加硫和锰可显著降低阔叶红松林土壤顽固性有机碳矿化速率Q_(10)(P0.05),而对杨桦林和高山苔原土壤无显著影响;阔叶红松林和杨桦林腐殖质的微生物总量在MnSO_4处理下显著提高(P0.05),而MnCl_2处理对其无显著影响;MnSO_4添加可提高土壤的微生物总量,特别是高山苔原土壤显著高于对照(P0.05)。【结论】硫添加可显著提高长白山森林土壤的顽固性有机碳矿化速率和累积矿化量,而锰添加则无显著影响。考虑到硫对土壤有机碳矿化的重要性,今后建立土壤有机碳矿化模型时应将硫输入作为一个重要参数。     

油茶茶枯分解及养分释放规律

为给茶枯的资源化利用提供参考,以压榨后的茶枯为试验材料,用分解袋法进行原位分解试验,探究埋深对茶枯分解及养分释放的影响。结果表明:埋于地下茶枯的分解速率明显比放置于地面的茶枯快,分解18个月后,放置于地面和埋于地下茶枯的干物质残留率分别为49.49%和31.73%。分解后期,埋于地下茶枯的碳含量及残留率显著低于放置于地面的茶枯。氮在分解的前2个月快速释放,埋于地下茶枯的氮含量高于放置于地面的茶枯;磷、钾、钙和镁表现为直接释放,放置于地面和埋于地下的茶枯元素残留率无显著差异。傅里叶红外光谱(FTIR)检测结果显示,3 420、2 926、1 739 cm~(-1)处吸收峰强度明显减弱,表明纤维素、半纤维素、淀粉和果胶等被分解;1 050 cm~(-1)吸收峰向低频位移15 cm~(-1),变为1 035 cm~(-1),表明多糖等的碳氧(C—O)键伸缩振动遭到破坏。深埋加快了茶枯的分解以及碳的释放,施用茶枯应当覆土以促进分解。     

煤矿复垦区不同有机物料的分解特征

  【目的】  研究不同有机物料在矿区复垦土壤中的分解速率及养分释放特征，为合理利用有机资源培肥矿区复垦土壤提供科学依据。  【方法】  在山西黄土丘陵区矿区复垦长期试验点进行大田填埋分解试验。采用尼龙网袋法，将供试的4种有机物料小麦秸秆、玉米秸秆、牛粪和猪粪烘干后过2 mm筛，均按等有机碳量 (8 g) 称取后装入尼龙网袋埋入试验地15 cm深。在填埋后的第12、23、55、218、280、365天采样，分析4种有机物料的干物质残留量和氮、磷、钾及半纤维素、纤维素、木质素含量，计算C/N值和木质素(Lignin)/N值。  【结果】  秸秆和粪肥在矿区复垦土壤中的分解速率均在第12天达到最大，然后迅速下降，分解第365天时，小麦秸秆、玉米秸秆、牛粪和猪粪的质量残留率依次为49.8%、55.1%、79.2%和54.0%，有机碳残留率依次为48.8%、53.4%、63.9%和51.8%。供试有机物料的养分释放率存在差异，在最初分解的第23天，玉米秸秆的氮、磷养分出现了明显富集，氮、磷养分残留率分别达到了131.0%和152.7%，小麦秸秆、牛粪和猪粪的氮素残留率依次为93.0%、81.3%和67.8%，磷素的残留率依次为92.5%、98.8%和84.3%，分解第365天时，小麦秸秆中养分释放速率大小表现为钾 > 磷 > 氮，其他3个物料中养分释放速率大小均表现为钾 > 氮 > 磷。从整个分解过程来看，玉米秸秆中氮素和磷素在矿区复垦土壤中表现出先富集再释放的模式，其他3个物料中氮素和磷素均表现为直接释放模式。采用地积温方程能较好地拟合有机物料的分解过程，由方程可知，秸秆和粪肥的分解速率常数 (K) 大小顺序为猪粪 > 小麦秸秆 > 玉米秸秆 > 牛粪。有机物料的分解速率与养分和木质素等成分的含量相关，全磷、半纤维素含量越高分解越快，木质素含量、C/N和Lignin/N越高分解越慢。  【结论】  秸秆和粪肥在山西矿区复垦土壤中的分解速率在填埋后第12天达到最大值，之后分解速率减缓。与秸秆相比，粪肥的有机碳残留率较高，氮、磷养分释放快，其中以牛粪的分解速率最慢，有机碳残留率最高，因此，牛粪可作为矿区复垦土壤培肥的首选有机物料。     

基于LMDI分解的襄阳市土地利用碳排放与经济增长的脱钩关系研究

城镇化、工业化的快速推进使得襄阳市减量化经济增长与土地资源环境保护之间的矛盾越发尖锐。基于直接、间接系数法,本文测度了各类土地利用的碳排放总量及其变化趋势,并运用LMDI因素分解法,对其影响因素进行深入分析。结果表明:(1)2006-2018年期间,襄阳市的土地利用碳排放量处于持续增长的状态;(2)经济规模、土地结构、人口规模是襄阳市的土地利用碳排放增加的决定性因素,而能源强度对碳排放增长保持较强的负向效应;(3)近年来,襄阳市土地利用碳排放与经济增长之间的脱钩关系状态整体是保持弱脱钩关系,碳排放的增长速率略低于经济增长的速率。