基于“慕课+虚拟仿真”的锂离子电池实验教学

除了理论知识,实验教学也是培养学生实践能力的重要环节。慕课(MOOC)和虚拟仿真技术较好结合了在线学习的灵活性与虚拟仿真的直观性,可提升学生对实验原理的掌握和实践操作能力。基于“慕课+虚拟仿真”模式,初步设计锂离子电池实验教学模式。教学实践表明,此模式不仅可增强学生的学习兴趣与参与度,还可提高实验教学的质量与效果。

我国南方地区桉树叶浸泡对水库沉积物致黑元素分布及迁移转化的影响

我国南方地区桉树种植区周边水库冬季水体泛黑现象频发,桉树砍伐残体(尤其是叶)浸出液中富含的溶解性有机碳(DOC)、单宁酸与铁、锰、硫化物等一系列反应是其主要致黑原因,然而目前致黑物质对水库泛黑的贡献程度和途径仍不清楚.为了模拟桉树叶浸泡对水库黑水形成的影响机制,研究选取夏季水体未泛黑期(水体热分层稳定)进行室内浸泡实验,测定每6 h上覆水体溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)、透光度等理化指标,分析DGT有效态铁、锰、硫和DOC、单宁酸浓度分布规律及迁移转化特征,计算沉积物水界面处Fe^(2+)、Mn^(2+)、S^(2-)表观扩散通量.结果表明:桉树叶浸泡明显消耗水体中的DO,且显著影响水体Eh与透光度.此外,透光度与DO浓度呈显著正相关(相关系数为0.618~0.978).桉树叶浸泡释放大量DOC和单宁酸,其中单宁酸浓度远超有氧马尾松组,其上覆水中浓度分别达到23.9、26.0和34.0 mg/L,说明桉树浸泡为黑水形成提供了重要的DOC和单宁酸来源.桉树叶浸泡后上覆水和表层沉积物中DGT有效态Fe浓度均明显增加,深层沉积物间隙水中DGT有效态Fe浓度明显下降,且其表观扩散通量均为正值,说明深层沉积物中Fe向沉积物水界面迁移,为黑水形成提供了重要的Fe来源.研究结果可为解决我国南方地区桉树人工林区水库水体突发性泛黑问题提供科学依据.

我国南方分层水库水位下降对水质特征的影响

近年来,广西中小型水库水位持续下降,突发性泛黑现象造成的水质问题引起了研究者的广泛关注,为探讨致黑关键因子铁(Fe)、锰(Mn)及硫化物在低水位运行状态下的迁移转化规律,充分运用2018—2021年的气象水文、水质数据等资料,结合低水位期长期分层采样数据,得出以下结论:入库流量长期低于出库流量导致水库蓄水量减少,低频低量降雨是水位持续走低的重要原因;低水位下热分层期底层水体平均溶解氧含量为1.79 mg/L,混合深度与水深比值随季节更替变化,水位越低(浅水区)越易达到完全混合状态;低水位促进水体Fe、Mn浓度增加(4.28,5.41 mg/L),分别达到2018年的3.67,3.68倍,加剧了沉积物污染释放;泛黑现象出现区域差异性,横向理化性质差异和污染物迁移是其重要原因,混合期和分层期季节性交替形成的水体环境是Fe、Mn蓄积及其迁移转化的关键驱动因素。

南方泛黑水库Fe、Mn及硫化物的迁移规律研究:以南宁天雹水库为例

Fe和Mn是氧化还原敏感元素,厌氧与有氧均会造成Fe、Mn及硫化物沉积物释放和形态转化,导致水质恶化,目前鲜有研究将泛黑与Fe、Mn及硫化物迁移规律耦合。选取广西壮族自治区南宁天雹水库为研究对象,于2018年3—12月对水库不同深度进行采样,分析水库水质的季节性变化特征以及对Fe、Mn、硫化物迁移转化规律的影响。结果表明:热分层结构主要受气温变化影响,分层期温跃层形成导致垂向理化性质差异,形成底部低温厌氧环境。独特的红土壤结构使Fe和Mn具有更强的内源释放能力,在降雨冲刷及长期厌氧影响下Fe和Mn底层大量释放,浓度达到0.76,1.47 mg/L,高浓度Fe抑制了硫化物释放(0.005 mg/L)。泛黑期分层破坏引发垂向对流混合,复氧使Fe、Mn及硫化物形态转化,向上迁移同步产生FeS、MnS等致黑物质,触发表层产生泛黑现象,后续开展黑水触发机制与物质甄别研究是解决泛黑问题的关键。