基于灰色NSGA-Ⅱ的水生态功能分区多目标管控模型

水生态功能分区管理是落实山水林田湖草沙综合治理、系统治理、源头治理的新型管控模式。如何对源头控制、过程拦截、末端处理等多种工程和非工程措施进行组合优化,形成治理方案,是水生态功能分区多目标优化治理的重要问题。由于水生态功能分区与行政区划不一致,存在管控措施的成本效益数据难以获得、资料不完整等问题。为解决该问题,首先分析管控过程中参数不确定性的表现形式,基于灰数的特性构建多目标规划模型的基本形式;然后,运用灰数运算法则及排序规则,以NSGA-Ⅱ算法框架为基础,构建灰参数多目标规划模型的求解方法;最后,将此方法应用于江苏省太湖流域典型分区,解决不确定性条件下区域水生态环境优化管控问题,从而为相关分区的多目标管控决策提供参考。

基于文献计量学的近20年水环境中抗生素污染研究趋势及热点分析

为探明水环境中抗生素污染特征及发展趋势,基于Web of Science(WoS)数据库2000—2020年发表的水环境中抗生素污染研究的相关文献信息,运用文献计量学方法对发文量、引用频次、作者、发文国家、研究机构、发文期刊、关键词等进行分析,解析近20年该领域的研究进展并对未来发展提出建议。结果表明:2000—2020年共发表水环境中抗生素污染研究相关文献3312篇,年发文量呈上升趋势;文献涉及全球108个国家,其中中国发文量为1208篇,占总发文量的36.46%;antibiotic resistance(抗生素抗性)、diversity(多样性)、drinking water(饮用水)是中介中心性较高的关键词,也是抗生素污染研究的核心内容;Science of the Total Environment和Environmental Science and Pollution Research是该领域文献的主要期刊载体;抗性基因对水生态系统造成的影响、抗性基因在食物链中的富集迁移特征等为近年来该领域的研究热点。

狐尾藻冬季衰败中生理变化及对水体的影响

通过野外原位调研方法,研究了自然河道中沉水植物狐尾藻衰败期间(11月中旬至次年1月中旬)5个时间点(14 d间隔)叶片生理生化指标及受纳河流水质的变化情况,结果表明:调研期间河流水温范围为1.3~8.3℃;狐尾藻衰败前期(M2~M3),叶片总叶绿素含量比初次采样(M1)降低了21.38%,丙二醛(MDA)和过氧化氢(H_(2)O_(2))分别增加了1.51,0.41倍,细胞膜系统损伤严重,荧光类溶解性有机质(DOM)及营养物质大量流失(其中碳、氮、磷含量分别降低了41.13%,21.47%,32.01%),引起受纳水体CODMn和NH+4-N浓度的增加,水质类别由Ⅲ类降为Ⅳ类;衰败后期(M4~M5),叶片总叶绿素含量比初始值降低了51.72%,DOM和碳、氮、磷含量持续缓慢减少,但植物营养物质向水体的释放与水生态系统的自净能力达到动态平衡,受纳水体水质类别由Ⅳ类提升为Ⅲ类.总体而言,狐尾藻衰败期间试验河段水质变化幅度相对较小,因此后续对于自然河道中衰败期间的沉水植物或可适当包容性管控.

电弧风洞热/透波联合试验技术研究及应用

介绍了在电弧风洞上发展的一种新型试验技术。针对某型飞行器,了解其在飞行条件下天线窗烧蚀透波特性对于了解及掌握"黑障"问题及通信信号特点至关重要。在电弧风洞内开展热/透波联合试验考核是地面试验考核的最佳选择,但存在若干技术难点。为此在电弧风洞开展热/透波联合试验技术研究,使用半椭圆喷管,改进进气方式,提升能量利用率;改进电弧加热器结构解决了铜离子对测试的干扰;设计定向天线,在关键部位布设吸波材料解决了试验段内微波反射问题;将收发天线均置于试验段内部,保证天线同频振动,解决了风洞启动时天线抖动导致的信号波动;设计水冷箱体解决了天线窗口长时间气动加热下天线的热防护问题。经试验验证,研究内容是有效的、成熟的、可行的。目前该技术已成功用于指导在电弧风洞上开展的数项试验。

自然河道中沉水植物苦草对水流的生理响应

通过野外现场研究苦草生长和生理对水流的响应规律。结果表明:30~40 cm/s的水流速度对苦草的生长形态有影响;与静水区相比,动水区中苦草植株矮小、叶片较窄。在植物生长旺季和生殖生长期间,动水对植物细胞内的蛋白质和可溶性糖含量有促进作用,同时也诱导过氧化氢(H2O2)等活性氧上升,使得超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性相应提高以降低活性氧伤害;30~40 cm/s的流速对苦草生长有一定的影响,但不影响苦草在河道生态修复中的应用。

轮叶黑藻腐解过程营养物质释放及微生物胞外酶活性变化规律

通过轮叶黑藻腐解模拟试验,分析了底泥和砂石2种基质条件下营养物质释放和微生物胞外酶活性变化特征。结果表明,试验结束时底泥组和砂石组的轮叶黑藻质量损失率分别为64. 62%和62. 15%。植物腐解过程释放的营养物质使得水体溶解氧含量迅速降低,TN、TP质量浓度迅速增加。试验结束时(146 d),上覆水体的水质基本恢复初始水平。水体有机质在56 d以色氨基酸类蛋白质为主,之后逐渐以类富里酸和类腐殖酸类物质为主。植物腐解过程与微生物胞外酶活性具有一定的响应关系,跟水体水质及植物本身的特性相关。纤维素酶、蔗糖酶密切相关(r=0. 70,P<0. 05),且受植物TOC和水体TN的影响,过氧化氢酶与水体的DO和EC相关(P<0. 05),碱性磷酸酶及脲酶则分别受TP和NH_3-N的抑制调节(P<0. 05)。

新开河4种水生植物表面附着微生物群落特征

以水生植物金鱼藻、伊乐藻、萍蓬草和菱角为研究对象,利用扫描电镜、荧光显微镜和16S rRNA高通量测序技术,探究不同水生植物表面微生物群落特征。结果表明:沉水植物表面附生藻类密度比浮叶植物的高,且植物表面附生藻类组成与周围水体明显不同;浮叶植物萍蓬草和菱角根部的微生物群落结构与其叶表面的差异较大。4种水生植物表面附着细菌群落优势门类依次为变形菌门、厚壁菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、酸杆菌门和疣微菌门,具有水体污染物质净化功能;两种类型水生植物表面附着有大量微生物,且不同植物之间和同种植物不同器官之间的优势种存在一定的差异。

不同水体沉水植物叶面微生物群落特征

以沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)、伊乐藻(Elodea nuttallii)和菹草(Potamogeton crispus L)为研究对象,利用扫描电镜、荧光显微镜和16S rRNA基因高通量测序技术,探究不同生境中沉水植物叶面附着微生物群落结构及影响因素。结果表明:沉水植物叶面附着藻类组成与环境水体的藻类组成具有明显差异;不同沉水植物叶面附着微生物密度不同,且河流样品中高于湖泊样品;α-变形菌、β-变形菌和γ-变形菌纲是沉水植物叶面附着生物膜上的主要细菌纲,这些纲具有降解污染物质、净化水体的功能;水体营养盐浓度对沉水植物叶面附着微生物群落结构有很大影响。

硝氮对狐尾藻附着生物膜细菌群落的影响

为探讨关于沉水植物表面附着微生物群落对硝态氮的响应机制,以沉水植物狐尾藻为研究对象,利用扫描电镜、16S rRNA高通量测序以及PCR扩增技术,探究4种硝氮浓度(2mg/L、8mg/L、20mg/L和40mg/L)和对照条件下狐尾藻表面细菌群落特征及相关反硝化基因的变化规律。结果表明:硝氮对生物膜的生长具有促进作用,但降低了生物膜细菌α多样性;βSOR多样性指数表明硝酸盐胁迫下细菌群落构建由物种更替主导;Proteobacteria、Planctomycetes、Cyanobacteria和Bacteroidetes是生物膜的优势门;与对照相比,硝氮刺激了反硝化细菌(Rhodobacter、Acinetobacter和Bacillu)的生长及反硝化基因(napG、nirS、cnorB、qnorB和nosZ)丰度的增加;网络分析表明生物膜微生物间存在复杂的相互作用。这些结果表明微生物反硝化作用在湿地硝酸盐去除中发挥着重要作用。

南京花神湖3种沉水植物表面附着微生物群落特征

沉水植物表面附着微生物系统是水生态的重要组成部分,然而当前对其了解仍不清楚.南京市花神湖是一个城市湖泊,沉水植物生长区域面积占湖面面积的40%左右.尽管花神湖的氮、磷营养盐水平很高,但最近未发生过藻类水华现象.本文以南京市花神湖中自然生长的优势种菹草（Potamogeton crispus）、伊乐藻（Elodea nuttallii）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum）为研究对象,利用扫描电镜和荧光显微镜观测了叶表面附着微生物群落的分布特征,测定了植物表面附着微生物的密度及附生藻类的种类、密度和优势种群,并比较分析了不同水生植物之间附生藻类的差异性.结果表明,沉水植物表面微生物群落的分布与物种和叶龄有关.3种沉水植物中,菹草表面微生物群落结构最为复杂,微生境最为丰富.底部老叶片上面附着较多的微生物且表现出较高的生物多样性.植物表面附着微生物密度大小顺序为：菹草〉金鱼藻〉伊乐藻;植物表面附生藻类密度大小顺序为：菹草〉金鱼藻〉伊乐藻.总体来讲,沉水植物表面微生物总量大概比藻类数量高1~2个数量级.这为深入研究沉水植物及其表面微生物的生态功能奠定了基础.

银杏幼嫩茎段培养诱导愈伤组织及其细胞学研究

将银杏幼嫩茎段培养于含NAA和BA的MS和改良MS培养基中获得球型胚.培养基类型对愈伤组织的诱导和分化有明显影响,MS培养基优于DCR培养基.所有的MS和改良MS培养基上有胚性细胞的分化.在含有4mg/L的NAA的MS和改良MS培养基中,有三细胞和四细胞的原胚出现,并在MS+2mg/LNAA+0.1mg/LBA的培养基中观察到球形胚的分化.

滨海湿地类自然保护区的成本效益研究——以江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区为例

以江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区为例,分析了滨海湿地生态系统所提供的生态系统服务及保护该系统所产生的成本。采用市场价值法、影子工程法和专家评估法估算了保护区内滨海湿地生态系统服务价值。2010年盐城保护区内滨海湿地生态系统产生的保护成本为8.18×109元,其中管理成本为1.95×107元,机会成本为8.16×109元;保护区产生的效益为1.83×1010元。结果表明,盐城保护区获得的效益远大于其付出的成本,盐城保护区的存在具有经济学上的收益优势。因此,在盐城滨海湿地建立自然保护区具有巨大的生态效益,这种优势更多地体现为长期的综合效益,且难以用货币形式直接兑现。对待自然保护区建设与管理应形成整体、长期的理念,不能因短期利益和局部利益而牺牲自然保护区,真正做到对保护区的永久保护和持续利用。

广东长潭水库富营养化与浮游植物分布特征

为掌握梅州市长潭水库富营养化状态与浮游植物分布特征,为控制藻类水华暴发提供科学依据,2011年10月至2012年7月,在长潭水库关键断面选取10个监测点,测定水体理化特征、浮游植物种类、丰度等指标,采用营养状态指数(TLI)和Shannon-Wiener多样性指数法对水质污染现状进行评价,并分析浮游植物类群分布特征.结果表明:长潭水库水体富营养状态在4、10和12月处于中营养级,7月份处于富营养级,营养指数从库区中游上游逐渐降低;观测期间共检出浮游植物4门11科16属,通过丰度比较,发现长潭水库以蓝绿藻为优势种,并且季节变化明显,总体表现为7月>4月>10月>12月;藻类多样性指数分析显示,水库水体污染水平为中度,中游和库区(除7月)为轻度污染,与综合营养指数结果一致;长潭水库污染源调查分析结果表明,该水库主要为氮、磷污染,污染源主要为上游禽畜养殖废水.

高超声速飞行器典型部位高温应变测量

介绍防热实验中高温应变测量技术研究,重点介绍在电弧加热设备产生的高温流场中的翼等典型部位的高温应变测量实验。研究在模型内部布置应变计测量内部应变的方法,以及应变计稳态热输出和瞬时热输出数据对测量结果的影响;实验应变测量最高温度达到870℃。从实验结果来看,翼形模型的温度和应力较大,存在一定的安全隐患。

电弧风洞转动部件动密封试验

翼/舵等部件在转动条件下热结构/匹配/密封考核一直是高超声速飞行器研制阶段的技术难点,以前该类考核基本采用高超声速验证器在飞行条件下直接考核。基于该地面考核难题,在电弧风洞上开展了相应的试验技术研究,针对如何建立流场、解决流场堵塞、转动条件下流场控制等技术问题提出了相应的解决方案,并成功应用于转动部件热结构、热匹配及热密封试验中,结果表明:试验模型表面热流分布与飞行条件下较为一致,转动过程中流场稳定,在国内首次实现了高超声速飞行器转动部件动密封地面试验考核。

惰性气体-空气混合电弧流场特性研究

理论上小流率惰性气体添加到大流率空气电弧中不会影响对热防护材料的性能评估。采用控制电弧电流和惰性气体质量流率的方法,在电弧风洞实验平台上研究了分别在空气电弧中添加氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)等惰性气体-空气混合电弧的特性,测量了超声速喷管出口驻点热流密度、驻点压力和出口气流平均焓值等参数,分析了电弧电流、气体总质量流率、惰性气体质量流率占比等因素对流场特性的影响。实验结果表明:氦气质量流率占比11.46%、总质量流率0.2 kg/s、电弧电流1300 A条件下的氦气-空气混合电弧的出口气流平均焓值和热流密度分别比纯空气电弧增加了6.07%和1.02%;氖气、氩气和氪气等惰性气体-空气混合电弧在超声速喷管出口的焓值和驻点压力均低于纯空气电弧,且随混合气体总质量流率和电弧电流的增大而增大,其增大程度与添加气体介质的种类和质量流率占比有关。

试论中心村建设的瓶颈——基于平顶山市郏县的实证分

中心村处于"城市之末,农村之首",是连接城市,带动农村发展的重要基点,是改变农村人居环境,推进农业经济发展的主要阵地。我国如火如荼的中心村建设大潮之下,郏县也在积极响应号召,但是也出现了一些普遍存在的意识形态层面上和操作技术层面上困难。只有解决这些困难,中心村建设才能稳步推进,中心村建设成果才能惠济广大民众。

水生植物-生物膜体系的生态功能与互作机制研究进展

水生植物是水生态系统的重要组成部分,是生物膜的天然载体,水生植被的恢复有利于提高水体生物膜面积。与非生物介质相比,水生植物与微生物间存在附着互作机制,一方面水生植物能为微生物提供附着场所和营养物质,其产生的化感物质对附着微生物的种类和数量有影响;另一方面,附着微生物也会对水生植物生长产生促进或遏制作用。另外,指出水流和水质对水生植物及生物膜的形成、结构以及群落组成产生重要影响;水生植物和生物膜作为一个复杂互作体系,是水体生态系统的基本单位,相关植物表面-表面生物膜体系特征及其对水体中碳、氮等要素的转化及污染物的去除机制相关研究,将是今后水生态研究过程中的重点方向之一。

沉水植物生物炭对Cr^(6+)和磷的吸附特性

生物炭作为吸附剂已广泛应用于重金属及磷污染废水处理,成为环境科学领域研究的前沿热点。沉水植物量大源广,可作为生物炭的制备原料,但其对Cr^(6+)和磷的去除研究相对缺乏。选取常见的沉水植物(眼子菜、苦草和金鱼藻),在350、450和600℃温度下热解,研究其在不同初始pH值与平衡时间下对Cr^(6+)和磷的吸附性能。结果表明:酸性条件更有利于沉水植物生物炭对Cr^(6+)和磷的吸附,其中350℃条件下制备的金鱼藻生物炭和眼子菜生物炭对Cr^(6+)和磷的吸附量最大,分别为0.094 2(pH=4)和0.338 1 mmol·g-1(pH=6)。沉水植物生物炭对Cr^(6+)和磷的吸附遵循准二级动力学模型,表明吸附过程由化学吸附占主导地位。沉水植物生物炭富含羧基、羟基等含氧官能团,除450℃条件下制备的苦草生物炭零电荷点(pHzpc)是6以外,其余样品pHzpc均为8。吸附Cr^(6+)和磷后,生物炭表面变得更粗糙,褶皱明显并出现亮斑,Cr^(6+)和磷含量明显增加。沉水植物生物炭因其独特的物理化学结构,可制备多孔炭用于污染物吸附等领域。

猪粪沼渣水热炭中重金属浸出特征研究

水热炭化(HTC)是处理沼渣等高含水率废弃物的有效途径,为明确猪粪沼渣(M-R)经HTC后其中重金属的浸出特征,以190℃和250℃制备的猪粪沼渣水热炭(M-190、M-250)为研究对象,探讨其中Zn、Cu、As、Pb和Cd的总量及其在不同pH条件下的浸出特征。结果表明:M-190、M-250与M-R相比,Zn分别增加4.12%、18.99%,Cu分别增加7.00%、14.00%,As分别增加26.57%、289.70%,但Pb和Cd的总量经HTC后有所降低。猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量显著(P<0.001)低于M-R,且M-250显著(P<0.001)低于M-190,其中M-250中溶解态Zn、Cu、Pb和Cd的含量较M-190降低了50.99%、95.50%、66.47%、100.00%。pH值为2时,水热炭中重金属浸出量最大,但随着pH的增加浸出量急剧下降,当pH在4~10范围内时,各重金属浸出量维持在相近水平。研究表明,HTC对M-R中的Zn、Cu和As有浓缩作用,适当提高HTC温度可降低猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量。此研究不仅有利于猪粪沼渣水热炭的安全性评价,而且HTC技术为粪污的无害化处理提供有效途径。