基于CT扫描的微塑料对砂壤土孔隙结构的影响研究

【目的】探究微塑料对砂壤土孔隙结构的影响,为土壤新型污染物微塑料的防治提供科学依据,也对应用CT扫描进行土壤结构与土壤质量评估提供借鉴与指导。【方法】采用室内土柱模拟方法和计算机断层扫描技术,对CK（未赋存微塑料的空白组）和M（赋存2%浓度聚丙烯微塑料的试验组）处理进行了三维土壤孔隙结构的可视化分析和孔隙特征参数的测定。【结果】聚丙烯微塑料显著影响砂壤土孔隙结构。通过对三维孔隙结构可视化研究发现,CK中土壤孔隙分布较为均匀,出现明显下沉且纵向连续性强,而M处理中土壤孔隙破碎化程度高,连通性较差;且CK中土壤孔隙度为4.98%,M处理中土壤孔隙度只有3.79%。聚丙烯微塑料赋存条件下土壤孔隙数量与孔隙体积分布随土壤深度发生变化。在土柱0～4cm深度范围内,土壤孔隙总数量表现为CK>M处理,M处理中土壤孔隙总数较CK降低了73.02%,且二者的孔隙数量差异随土壤深度的增加而逐渐增大;土壤平均孔隙体积表现为CK(1 709mm3)>M处理（1235mm3）,且相较于CK,M处理的大体积土壤孔隙数量占比有不同程度的降低。聚丙烯微塑料对砂壤土孔隙形态特征产生了影响。随着土层深度的增加...     

5XZ-10型比重式种子分选机气流孔板布置优化

种子的好坏,直接影响粮食产量,优良种子的筛选对于国家粮食安全问题具有重大意义。针对5XZ-10型比重式种子分选机筛面气流分布不均的问题进行单因素试验。利用Fluent软件,采用数值模拟与试验相结合的方法对比重式分选机气室流场进行了求解。为了简化计算量,引入多孔介质模型代替气流孔板。利用数值拟合求解了多孔介质模型参数,建立气室几何模型并验证了模型的可行性。将气流孔板布置高度比例系数α作为单因素变量,得到分选机空气流场及空气动力场的分布特点。为获得合理的筛面气流,讨论了不同的气流孔板高度对气室出口界面气流稳定性、均匀性的影响,发现当α=0.84时,气室出口界面气流稳定性、均匀性较好。确定气流孔板合理的安装高度530 mm,为比重式种子分选机优化设计提供了试验数据及理论依据。     

生物炭与腐殖酸配施对盐碱土理化性质的影响

为探索新型盐碱化土壤改良剂,选取玉米秸秆、葵花秸秆制成生物炭与腐殖酸配合,研究玉米秸秆生物炭（A）、混合秸秆生物炭（A₂1）、腐殖酸（B）、玉米秸秆生物炭+腐殖酸（AB）、混合秸秆生物炭+腐殖酸（A₂1B）5种改良剂与土壤混合后较对照组原土（CK）中盐碱指标、肥力指标的改善情况。结果表明：生物炭和腐殖酸都具有改良土壤盐碱性、提高土壤肥力的作用,二者联合配施对降低土壤pH、电导率（EC）、碱化度（ESP）及提高土壤养分的效果更明显,其中混合生物炭与腐殖酸配施（A₁B）效果最好,A₁B组处理的土壤pH较CK组显著降低10.8%,EC下降55%,ESP降低9.8%;速效钾、有效磷、速效氮及有机质的平均增幅较其他4个处理分别提升59.77%、210%、178%、180%。综上所述,混合施用生物炭及腐殖酸对于改良盐碱土效果明显。     

乌梁素海冰封期冰-水中污染物空间分布特征及污染评价

【目的】了解乌梁素海冰封期污染物的分布特征及污染水平。【方法】于2017年2月初冰封期采集冰样和冰下水样,测试样品的TN、TP以及可溶态重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni和Zn的质量浓度及分布特征,用单因子指数法和综合污染指数法对乌梁素海冰封期不同相态水体进行了环境质量评价。【结果】乌梁素海在冰封期结冰过程中,污染物由冰体向水体迁移;TP和TN是最主要的污染物因素;重金属分布高值区域出现在湖区南部、湖区出口处,低值区位于湖区中部与东北部;Cu元素和Zn元素个别点位达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类标准限值,应引起重视。【结论】结冰会使乌梁素海冰下水体污染加剧,利用该特殊效应,实现湖泊污染治理。     

黄河包头段水体中取代酚的生物降解性研究

对有机化学品的定量结构-生物降解性相关(QSBR)研究可节约试验量,并快速对环境行为未知的化学品进行生态风险评估,实现有毒有害化学品污染管理的"预先防范原则"。通过生物降解试验测定黄河细菌对17种取代酚的一级降解动力学常数K,并分别采用量子化学法和基团贡献法利用SPSS19.0软件进行了QSBR研究。结果表明,所得模型相关系数平方的校正值Radj2分别为0.853和0.848。模型显示,Mw和ELUMO可以很好地描述黄河细菌对取代酚的生物降解性,位阻效应是影响黄河包头段细菌对酚类生物降解的主要因素,化合物分子对电子的亲和能力对其生物降解性也有一定影响;不同官能团对取代酚的生物降解性抑制作用不同,其强弱顺序为:[Cl][NO2][C2H5][OCH3][CH3][OH]。     

无压隧洞水流的二维数值模拟

简述了流体体积函数法（VOF 方法）的基本原理,并用它来处理水气交界面,与标准K-ε的二方程紊流模型耦合建立了无压隧洞内流场的数学模型,在数值模拟过程中,采用非结构网格来处理复杂的边界形状,并详细给出了各种边界条件的设置.通过模拟计算,得到隧洞内水流的水面线、速度场等,并与模型试验结果进行对比分析,两者吻合较好.     

黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响

为研究泥炭自有成分黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响,提升甲烷产量,在草本泥炭产甲烷发酵反应系统中分别加入0(CK)、5(T5)、10(T10)、50(T50)和100 mg·L^-1(T100)黄腐植酸,分析为期43 d发酵反应过程中的总产气量、日产气量、还原糖含量、挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)含量和pH的变化规律。结果表明,CK处理的甲烷总产量为16.57 mL·g^-1,T5、T10、T50、T100处理的总产气量分别为21.23、15.55、15.30、11.45 mL·g^-1,其中T5处理的甲烷总产量最高,为CK的1.28倍。各发酵组均于第8或第9天达到产气峰值,其中T5处理在第9天达到1.81 mL·g^-1的产气量最高峰,是CK处理的1.70倍。且添加黄腐植酸可促进还原糖和VFA降解,同时使发酵系统的pH更适于产甲烷菌生存。综上所述,泥炭自有成分腐植酸中可溶于水的黄腐植酸对泥炭产甲烷具有显著促进作用。     

基于流域模型法的山洪灾害监测预警系统

为了提高山洪灾害监测预警系统的准确性和时效性,减少山洪灾害对山区居民的人身财产损害,结合水利部门信息化建设要求和国家山洪灾害防治要求,阐述了山洪灾害监测预警系统的设计原则、建设目的及主要建立方法.临界雨量计算是山洪灾害预警系统的关键,分析了单站临界雨量法、区域临界雨量法及P-Ⅲ型频率分析法这3种常用山洪灾害监测预警系统计算方法存在的问题,提出了采用流域模型法计算临界雨量的山洪灾害监测预警方法,并利用流域模型法计算了山西省大同县部分沿河村落不同时段不同持水度条件下的临界雨量值,将山洪灾害预警指标实测值与计算值进行对比,结果显示实测数据介于土壤含水率较低和较高临界雨量值之间,说明该方法合理可行.以流域模型法为基础建立了大同县山洪灾害监测预警系统,促进了大同地区山洪灾害防治工作.     

土壤蓄热-放热过程中地埋管周围土壤温度特性模拟

为探索内蒙中部地区地源热泵蓄热-放热过程中地埋管周围土壤温度变化特性,以垂直U型地埋管周围土壤为研究对象,基于有限元分析法建立了二维非稳态传热物理数学模型。在与试验结果进行验证的基础上,对土壤蓄热、放热和蓄热-放热耦合过程进行模拟研究。分析了热作用半径、单位管长换热量和土壤温度随热泵运行时间及运行模式的变化规律;单一条件下的蓄热、放热以及蓄热-放热耦合模式下土壤热平衡问题,探讨了流体入口流速、温度、土壤类型和热泵运行模式等因素对土壤温度场的影响。研究结果表明:热作用半径随蓄热时间的增加而增大且逐渐趋于平缓,热泵运行25和28 d后,热作用半径分别为3.3和3.4 m;流体入口温度对热作用半径及单位管长换热量影响较大但流体流速影响较小,流体入口温度和速度分别为40、60℃和0.6、1.2 m/s时,对应热作用半径分别为3.7、4.5和3.5、3.6 m。合理的间歇运行模式对换热量及埋管周围土壤温度的恢复均有改善;土壤导热系数越大土壤温度恢复时间与效果越佳,土壤导热系数为3.1 W/(m?K)时恢复后温度为9.3℃(土壤初温9.5℃)。此外,蓄热-放热耦合模式下换热量不等对土壤热平衡具有较大影响。试验验证表明,所建模型具有一定的准确性其相对最大误差为5.35%。     

内蒙古呼伦湖沉积物营养元素分布及环境污染评价

对呼伦湖各采样点表层沉积物营养元素(TN、TP和TOC)的分布特征及相互关系进行了分析,并对表层沉积物进行了营养元素的环境评价和重金属的地积累指数评价。结果表明:新开河、乌尔逊河及克鲁伦河入湖点(A10、F9、I2)营养元素的含量均低于其它采样点,且TOC与TN和TP的环境行为近似,说明TN和TP的沉积与生物有机质的沉积相伴随;呼伦湖沉积物碳氮比的均值约为10.2,说明内、外源有机质基本达到平衡状态。通过对沉积物的环境污染评价发现,呼伦湖沉积物有机污染较轻,仍处于较清洁状态,但有机氮的污染程度较为严重;地积累指数评价显示,主要污染元素为Cd和As,Hg、Cu和Zn属于无污染状态。