人工湿地各组分氮素削减定量及功能基因分析

为探讨人工湿地各组分氮素削减贡献度及微生物脱氮机理,本研究构建6组(3组无植物对照)不同类型人工湿地系统,3组有植物人工湿地基质分别为陶粒+煤渣、陶粒+沸石、沸石+煤渣,探究其对包头南海湖水中氮素的去除效果;采用氮稳定同位素示踪技术,量化植物、基质和微生物在人工湿地氮去除中的贡献度;并利用高通量测序技术分析人工湿地系统中微生物的群落结构及氮代谢功能基因。结果表明：陶粒+煤渣有植物组人工湿地氮去除效果最佳,对TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别为(41.18±2.61)%、(50.44±2.63)%、(40.93±2.32)%、(74.34±1.97)%。¹⁵N示踪发现,植物、基质和微生物对人工湿地系统NO₃^--N去除的贡献率分别为27.74%、48.43%和23.83%。高通量测序和PICRUSt2功能预测分析结果表明,植物对微生物群落组成和代谢途径有显著影响。在植物根...     

考虑土壤分层的竖直埋管换热器传热特性研究

建立柱热源的分层土壤地埋管传热模型,利用分层岩土热响应试验验证模型的准确性,并与均质土壤模型比较分析了不同工况下地埋管换热器的传热特性。结果表明:使用均质土壤模型分析地埋管换热器传热特性会低估该埋管系统的换热能力,在变进口流体温度、变进口流体流速和变管径工况下,用均质土壤模型估算的单位管长换热量及钻孔平均导热系数,比分层土壤模型估算值分别低7.00%和6.62%、6.20%和6.19%、6.57%和6.56%;由于分层土壤模型考虑了土壤热物性沿埋管轴向分布、土壤温度也呈分层非均匀分布的特点。分层土壤、均质土壤模型模拟的最大热作用半径基本相同,且随着模拟时间的延长,分层土壤模型模拟土壤温度场温度分布呈均匀化趋势。由此可见,分层土壤模型可更好的揭示土壤热特性、热传导及热分布规律,将其应用于不同实际工况的系统设计计算可为工程量和工程费用的合理估算提供支持。     

呼伦湖水面蒸发量计算及变化特征分析

针对呼伦湖区小型蒸发器水面蒸发量折算系数难以确定及观测资料系统性较差的问题,选择penman公式及其简化式计算水面蒸发量,并对结果进行比较验证。两种方法的精度均较高,且简化式计算量小,不易出错。经过统计相关分析,将新巴尔虎右旗、新巴尔虎左旗、满洲里的计算蒸发量的平均值作为呼伦湖水面蒸发量。在此基础上,通过敏感性分析,确定水面蒸发的主控因子。结果表明:不同时间、地点,气象因子的敏感性不同,但相同的是,5、10月风速决定蒸发的大小,9月则为相对湿度,其他月份为最高温度和日照时数。借助累积距平值分析1960～2008年湖面蒸发量及各气象因子年均值的变化,发现1982年后湖面蒸发的降低的原因是气候条件发生了变化,即温度、日照时数、风速降低,相对湿度增加。     

西北黄土高原区路域乡土植物资源筛选研究(英文)

[目的]通过对路用乡土植物区资源利用研究,解决生物工程所需的乡土植物资源不足问题。[方法]以西北黄土高原区为研究范围,以调查研究为主、试验研究为辅开展了乡土植物资源筛选的研究工作,调查了该区域能在恶劣条件下生长的植物种类及其在路域的适应状况,对有望大规模应用的植物组合模式进行了综合观测及评定。[结果]研究确定了该区中央分隔带可栽种乔木有4种,分别为侧柏、桧柏、圆柏、榆树;灌木有9种,分别为枸杞、柽柳、刺枚、连翘、四翅滨藜、榆叶梅、沙棘、紫穗槐、丁香。另皂荚、刺槐、沙枣、火炬、垂柳、旱柳及白腊树形高大饱满、景观效果好,适宜作为行道树种植;灌木分枝多、树形散乱、高度有限不宜单植,与植株比较高大的树种配合栽种可达到较好的景观效果;山桃、榆树易受虫害,宜和其他树种间植,在空间上阻隔传播。[结论]该研究为路域乡土植物资源筛选研究奠定了基础,为解决生物工程所需的乡土植物资源不足问题提供了帮助。     

聚氯乙烯微塑料对土壤水分特征曲线的影响及模拟研究

为探究不同丰度（土壤干质量的0.5％、1％、2％）及不同粒径（150、550、950 μm）微塑料对土壤水分特征曲线的影响,设置10组不同处理,通过压力薄膜仪测定各处理的土壤水分特征曲线,并应用RETC软件结合各曲线模拟值对van Genuchten模型、Brooks-Corey模型等常用土壤水分特征曲线模型进行适用性评价。结果表明：相比于微塑料丰度为0.5％的处理,丰度为1.0％和2.0％的微塑料赋存条件下,随着土壤水吸力的增大,对应的土壤含水率减小的程度也增大;微塑料丰度为2.0％时的3组不同粒径处理的土壤含水率下降趋势最为明显,当土壤水吸力达到1 500 kPa时,微塑料粒径为950 μm的T9处理的含水率减小幅度最大,是未加入微塑料的T0处理的49.71％;微塑料丰度及粒径的增大会提高土壤大孔隙比例,降低土壤中小孔隙比例;适用性评价结果表明,在大粒径微塑料赋存情况下土壤残余含水量（θ_r）和形状参数（n）随着微塑料丰度的增加而增大,饱和含水率（θ_s）和进气值倒数（ɑ）随着微塑料丰度的增加而减小。研究发现,随着微塑料丰度及粒径的增大,土壤的持水能力下降,土壤大孔隙比例增加,小孔隙比例减小;van Genuchten模型比Brooks-Corey模型更适合模拟微塑料赋存下的土壤水分特征曲线,大粒径的微塑料丰度增加可能更容易影响土壤孔隙结构的变化。     

包头市采暖期大气颗粒物PM_(10)与PM_(2.5)污染水平研究

为了解包头市采暖期大气颗粒物PM2.5与PM10的污染特征,在包头市城区设置采样点,在采暖期采集了PM2.5与PM10,对其中的水溶性离子、元素、有机碳、元素碳的含量进行了分析。结果表明:水溶性离子、元素组分是包头市采暖期大气颗粒物的主要成分,并且在细颗粒物中聚集较多;采暖期的燃煤为2种粒子中元素的主要来源之一;采暖期PM2.5与PM10中OC、EC有共同的污染源,主要来源是燃煤、机动车尾气和生物质燃烧;PM2.5与PM10中有二次反应生成的有机碳。     

蓄热过程中竖直U型地埋管周围土壤传热规律

为了探讨不同因素对竖直U型地埋管周围土壤传热规律影响,在试验验证基础上,基于有限元分析法建立二维非稳态物理数学模型,分析了土壤类型、地埋管管径、热流密度、地埋管管脚间距和热泵运行模式对竖直U型地埋管周围土壤温升率和热作用区域的影响。研究表明:地埋管附近土壤温升率随热泵运行时间的增加呈现先迅速增大后下降最后趋于稳定的变化规律;热作用区域随热泵运行时间的增加而增加;轻土适合作为地源热泵长期运行的蓄热材料;土壤温升率及热作用区域均随地埋管管径和热流密度的增加而增加;热泵间歇运行时,土壤温升率曲线表现为先上升后下降,且随热泵开停比的减小而减小。在本研究计算条件下,地埋管管脚间距宜取120 mm。经试验验证,本研究所建模型吻合度较好,其最大误差为1.4%。     

红壤区旱地和水田土壤磷素状况及其流失风险

红壤一般偏酸且铁铝富集,磷与铁、铝形成Fe-P、Al-P,降低了红壤磷的有效性.施磷提高红壤供磷能力,但是未被作物利用的磷积累在土壤中,对水体环境构成威胁.研究红壤磷素状况对于提高作物产量和保护环境具有重要意义.已有很多关于红壤磷素状况方面的报道,但是很少将红壤磷素状况与水体磷进行关联分析.在典型红壤区江西省余江县布点...     

分枝期水盐胁迫对紫花苜蓿生长及生理特征的影响

【目的】探讨分枝期水盐胁迫对紫花苜蓿生长及生理特征的影响。【方法】以紫花苜蓿为研究对象,于2018—2019年在内蒙古磴口县圣牧高科经济园区内开展盆栽试验,设置3个水分胁迫处理：W1(55%θ_f～70%θ_f)、W2(70%θ_f～85%θ_f)、W3(85%θ_f～100%θ_f),并设置4个盐分胁迫处理：S0(<1.0 g/kg)、S1(1.5 g/kg)、S2(3.0g/kg)、S3(4.5 g/kg),在苜蓿初花期测量各处理的地上部分、根系生物量以及地上部分植株渗透调节物质和抗氧化酶活性,探究水盐胁迫对紫花苜蓿水分消耗、生长及生理特性的影响。【结果】与单一水分和盐分胁迫相比,水盐胁迫导致苜蓿耗水量和地上生物量进一步降低。在低水处理下,添加适宜的盐分(≤3 g/kg)可提高苜蓿自身的脯氨酸量、Na+量以及过氧化物酶(POD)活性,降低超氧化物歧化酶(SOD)活性,缓解干旱对苜蓿的氧化损害,促进苜蓿生长。其中,S2W1处理下的茎叶脯氨酸量、Na+量及POD...     

包头市铜厂周边土壤中重金属垂直分布特征与形态分析

为了解包头市铜厂周边地区土壤剖面中重金属污染状况,采用火焰原子吸收分光光度法和Tessier连续提取法,对土壤中6种重金属（Cu,Zn,Mn,Ni,Pb和Cd）的垂直分布特征、形态及潜在生物可利用性进行了分析。结果表明:研究区土壤剖面各层土壤中6种重金属含量均超过内蒙古土壤背景值,Cu,Pb和Cd为主要污染物。随采样深度的增加,Cu,Zn,Pb和Mn的含量呈现下降趋势,且由相关性系数可知重金属Cu,Zn和Pb可能有相同人为或自然污染源;土壤剖面中6种重金属均主要以残渣态存在,含量均在50%以上,对生物危害较小;潜在生物可利用性分析结果为:Cu（32.61%） > Mn（31.85%） > Ni（24.90%） > Zn（16.60%） > Cd（15.23%） > Pb（14.87%）,Cu和Mn的潜在生物可利用性较大,其次为Ni,Zn,Cd和Pb潜在生物可利用性较小。