鄱阳湖南昌湖区典型断面总磷超标成因

以南矶山国家控制断面及其汇入区域为研究对象,通过水环境因子和沉积物现场调查,分析水体TP超标现象,探究其影响因素.结果表明,研究区域表层水TP超标现象主要发生在枯水期和退水期,超标倍数分别为3.06倍和2.78倍;且TP与溶解性有机物(DOM)、浊度显著相关.三维荧光光谱(3D-EEM)区域积分法和平行因子分析(PARAFAC)结果发现,该区域水体DOM为3个组分,其中以富里酸等类腐殖质物质(组分C1和C2、分区Ⅲ)为主,主要来源为湿地植物枯落物降解,在枯水期占比最高(55.47%).涨水期受汇入支流及周边碟形湖等外源输入影响,类蛋白质物质(组分C3和分区I)占比升高至35%以上;TP与腐殖质类有机物呈显著正相关(P<0.05),与蛋白质类有机物呈显著负相关(P<0.05),表明TP与腐殖质类有机物具有共源性.TP与浊度呈显著正相关(P<0.05),枯水期水体浊度最高(均值为320.83NTU),该时期南矶山断面汇入支流及碟形湖来水均断流;调研发现表层沉积物底质为粉砂质,以细组分为主,中值粒径DX(50)属于细粉砂质(2~16μm);分选系数范围为2.11~2.75,分选性差;沉积物样品多位于底边悬浮和均匀悬浮搬运区,搬运能力弱;沉积水动力弱,再悬浮后颗粒物不易沉积,造成浊度较高.0~5cm表层沉积物TP平均含量较高(527.89mg/Kg),泥-水界面P向上覆水释放,其中断面的P释放通量最大(0.21mg/(m2·d));表层沉积物是断面水体TP浓度的重要影响因素之一.

鄱阳湖流域南昌湖区农业面源污染现状及控制策略

农业面源污染治理是我国“十四五”重点流域水环境综合治理中的重要组成部分,为了解析鄱阳湖流域农业面源污染特征与时空分布情况,推进区域内农业面源污染治理工作的落实开展,以鄱阳湖流域南昌湖区为研究对象,通过资料收集、实地考察以及数据分析等方法,系统地统计了2020年度鄱阳湖流域南昌湖区五大国控断面汇水区域内的农村生活污水、农业种植、畜禽养殖、水产养殖四大农业面源污染产生的入湖污染负荷,分析了南昌湖区不同农业面源类型污染特征以及入湖污染物的空间分布情况。结果表明:农村生活污水污染主要集中在青岚湖、金溪咀刘家和伍湖分场3个国控断面汇水区域,农业种植面源污染主要集中于青岚湖国控断面汇水区域,畜禽养殖污染绝大部分集中在青岚湖、金溪咀刘家国控断面汇水区域,水产养殖污染主要集中在金溪咀刘家、南矶山国控断面汇水区域;其中青岚湖和金溪咀刘家区域内的农业面源污染是南昌湖区亟需治理的重点,COD、NH_(4)^(+)-N、TN、TP产生量分别占据5个国控断面农业面源污染总量的78.6%、66.7%、70.9%和69.0%。

消毒剂卫可施用对猪粪污厌氧消化系统运行及微生物多样性的影响

为全面评估大量消毒剂施用对猪场粪污厌氧发酵系统造成的损害程度,选择卫可(VirkonTM)消毒剂为研究对象,在全自动甲烷潜力测试系统(AMPTSⅡ)中采取一次性投料的厌氧湿式发酵方式,探索质量浓度为0.05%和0.5%的卫可对系统产CH4、水质污染物降解、微生物群落等方面影响。结果表明:卫可会导致厌氧发酵系统出现抑制产CH4、COD不降反升、大幅促进氮磷释放等异常现象。对照组(CK组,新鲜猪粪添加接种污泥)和0.05%、0.5%卫可试验组(分别记为L组和H组)的最大产CH4速率分别为(23.54±0.06)、(18.90±1.49)mL·g^(-1)·d^(-1)、(7.73±0.01)mL·g^(-1)·d^(-1),且L组和H组的CH4总产量分别降低7.53%和92.60%(P<0.001),而CH4速率常数也由0.267 d^(-1)(CK组)下降到0.225 d^(-1)(L组);理化指标方面,在第0天(启动期)和第12天(结束期),H组较CK组的COD、TP、NH_(3)-N、TN分别显著高出148.77%和368.97%、214.11%和498.12%、64.79%和44.37%、68.77%和53.30%。高通量测序发现,卫可会使厌氧系统中细菌群落组成、多样性和丰度发生显著变化,其中Ace、Chao和Shannon指数,L和H组均低于CK组,而Simpson指数则相反;厚壁菌门(Firmicutes)是第一优势菌群,其次是变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes),其他微生物丰度均低于5%,且Firmicutes丰度与卫可剂量呈正相关,Proteobacteria、Chloroflexi和Bacteroidetes则相反,甚至热袍菌门(Thermotogae)和阴沟单胞菌门(Cloacimonetes)会因高剂量卫可而消失;在属水平,束毛球菌属(Trichococcus)由42%~59%降至12%~30%,消化链球菌属(Peptostreptococcus)、埃希氏-志贺菌属(Escherichia-Shigella)和Macellibacteroides属则显著增加。

厌氧氨氧化工艺系统微生物群落研究进展

厌氧氨氧化工艺能高效低耗地处理高浓度氨氮、低碳氮比废水,因此受到广泛关注。厌氧氨氧化工艺系统中的厌氧氨氧化菌及其相关的微生物群落是系统稳定高效运行的前提保障。近年来,已有大量研究关注厌氧氨氧化系统微生物群落结构及多样性,回答了一些关键问题,但缺乏系统的总结与论述。基于此,对厌氧氨氧化菌种类和特征进行了介绍,分析了厌氧氨氧化工艺系统内微生物群落结构特征,总结了微生物群落演替及种间相互作用关系,不同厌氧氨氧化反应器门水平群落组成类似,不同条件下厌氧氨氧化系统内微生物群落和AnAOB菌种发生演替。进一步探讨了系统内伴生菌群对脱氮性能及系统稳定运行发挥的作用,并对今后厌氧氨氧化工艺系统微生物群落研究需要关注的问题进行了展望,包括:(1)以厌氧氨氧化为主的多种脱氮功能菌共存的混合生物脱氮系统。(2)厌氧氨氧化工艺系统内伴生菌群扮演的角色和功能。(3)不同尺度下(实验室、中试、实际工程等规模)厌氧氨氧化系统内微生物群落特征和脱氮功能菌群差异以及它们在不同条件(温度、DO、水力负荷等)的演变机制。

PBL传剪器极限承载力的试验研究

为了考查PBL传剪器在拉-剪组合环境应力下的性能,设计了4组12个PBL传剪器试件,对其极限承载力和滑移量进行了试验研究.试验结果表明,PBL传剪器的极限承载力受孔中钢棒强度、混凝土轴心抗拉强度、钢板开孔直径、钢筋直径和环境应力类型等因素的影响.上述参数可以组合为无量纲外荷载与传剪器抗力,二者之间的关系可以用直线拟合,用于确定PBL传剪器的极限承载力.较之环境应力为拉应力,环境应力为压应力时,PBL传剪器的极限承载力绝对值大.

生物处理对稻草秸秆厌氧发酵产甲烷的影响及动力学分析

厌氧发酵制沼气是农作物秸秆能源化利用的有效途径,但产气效率低是其规模化应用的制约因素之一。本实验通过外源添加微生物的方式对稻草秸秆进行处理,研究其对厌氧发酵产甲烷的影响,并采用Gompertz模型对发酵过程进行拟合分析。结果表明:生物处理可有效促进稻草秸秆厌氧发酵产甲烷,且复合菌种具有协同促进作用。单种添加纤维素降解菌后,稻秆单位挥发性固体(VS)甲烷产量达203.52~213.52 mL/g,比未添加菌种的对照组提升了0.42%~5.35%;添加复合菌种的甲烷产量达217.33~245.52 mL/g,比对照组提升5.90%~19.64%。动力学分析表明Gompertz模型对稻秆厌氧发酵产甲烷过程拟合效果佳,模型相关系数R2达0.9999,产气预测值与实测值的绝对百分偏差小。研究表明,生物处理是提高稻草秸秆厌氧发酵产气率的有效手段。

微藻生物质产品和生物活性物质的研究与开发

本文综述了微藻在生物质产品及活性物质开发上的研究进展。部分微藻如节旋藻、小球藻、盐生杜氏藻和雨生红球藻等已用于商业化生产生物质产品。另外,从微藻中提炼的生物活性成分如β-胡萝卜素、虾青素、藻蓝蛋白、长链多不饱和脂肪酸和活性多糖等已应用于营养保健品和化妆品的生产。基于微藻种类的多样性和基因工程、代谢工程的快速发展,微藻天然产物具有很大的开发潜力。

OSD疲劳问题受UHPC的影响及力学成因分析研究进展

为提高正交异性钢桥面板(OSD)的力学性能,基于国内外多位学者的数值模拟分析、实桥监测、静动力学试验研究,总结了近年来围绕超高性能混凝土(UHPC)材料桥面铺装对OSD疲劳问题的影响、OSD疲劳问题的力学成因相关内容的研究进展。研究发现:1)相较裸板或其他柔性铺装,UHPC对纵肋-顶板连接处疲劳问题具有较明显的提升效果,对纵肋对接焊缝、横隔板-纵肋连接处的疲劳问题有更好的作用,但效果有限;2)UHPC与OSD的连接方式、UHPC路面状况也在一定程度上影响OSD疲劳性能;3)从第二、第三体系力学效应出发分析得知,顶板与纵肋相交处顶板上的疲劳部位主要受第三体系效应影响,纵肋与横隔板相交处纵肋上的疲劳部位受第二体系效应影响更大,不同结构参数对不同疲劳部位应力水平及抗疲劳性能有不同影响。据此,可对UHPC的效果给出解释,并为解决OSD疲劳问题提供指导。

三种湿地植物厌氧发酵产甲烷特性及产物稳定性研究

为研究湿地植物能源化利用潜力,采用全自动甲烷潜力测试系统对不同温度下三种湿地植物厌氧发酵产甲烷特性进行评价,并对产甲烷过程及发酵产物稳定性进行模拟和分析。结果表明:在30 d发酵周期内,中温(37℃)下三种湿地植物巨菌草、狐尾藻和水葫芦累积甲烷产量分别达166.5、159.4、236.9 m L·g^(-1)VS,分别比常温(25℃)提高了29.6%、18.3%和39.9%(P<0.01),且中温发酵产气速度更快,发酵周期更短,挥发性固体(VS)去除率更高;采用热重-示差扫描量热法(TG-DSC)对发酵产物稳定性进行分析,TG曲线呈现三个明显失重过程(100℃,250~350℃及400~600℃),全发酵周期总失重率逐渐降低,DSC曲线有两个明显的放热峰,低温区(300℃)放热强度逐渐降低,高温区(400~550℃)狐尾藻峰强度逐渐降低,巨菌草和水葫芦逐渐增加,且峰值右移,表明有机物逐步降解,发酵产物稳定性增加;采用Cheynoweth方程对巨菌草、狐尾藻和水葫芦中温发酵产气过程进行拟合,模型相关系数均大于0.95,产气预测值和实测值差异比分别为1.98%、0.82%和0.32%(P>0.05)。研究表明厌氧发酵制甲烷是湿地植物资源化利用的有效途径,有利于解决人工湿地技术二次污染问题。

超高性能混凝土(UHPC)在桥面板体系中的应用2020年度研究进展

超高性能混凝土(UHPC)与正交异性钢桥面板的组合是近年来桥梁工程中新材料、新构造研究的典型范例。UHPC桥面板的刚度较大,可以有效减小桥面板中的局部变形,从而明显降低正交异性钢桥面板中的疲劳应力幅,改善其抗疲劳性能。从新构造、剪力连接件性能、组合桥面板基本力学性能、组合桥面板疲劳性能及UHPC材料与构件力学性能等几个方面对UHPC-正交异性钢桥面板组合体系的研究进展进行综述,其内容主要为2020年以来发表的工作,部分兼及更早的研究成果。

餐厨垃圾厌氧发酵产沼气潜力及其动力学研究

采用全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS)考察中温(37℃)和常温(25℃)条件下餐厨垃圾厌氧发酵产沼气的潜力,同时建立其动力学模型。研究结果表明:相比于常温,中温下餐厨垃圾厌氧发酵日甲烷产量峰值提高116.8%,累积甲烷产量提高143.9%,且产气周期缩短,物料降解率提高;利用Cheynoweth方程对中温厌氧发酵产甲烷过程进行动力学分析,所建模型相关系数R2>0.95,拟合结果与试验数据较为接近,说明Cheynoweth方程能够较好地反映餐厨垃圾产甲烷的规律。研究结果为餐厨垃圾厌氧发酵处理提供设计和运行依据。

水热预处理对城市污泥和微藻混合厌氧发酵产甲烷的影响

为了提高城市污泥和微藻混合厌氧发酵产甲烷率,在80℃和120℃水热预处理15~120 min后,对水溶性有机物的溶出、降解规律及厌氧发酵产甲烷特征进行研究。结果表明,120℃处理120 min,城市污泥和微藻有机物溶出效果最佳,水溶性化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)和总氮(TN)含量显著高于未处理组,城市污泥和微藻水溶性有机物以类色氨酸和类酪氨酸蛋白质为主。水热处理过程中,城市污泥蛋白质发生降解,逐渐转化成类腐殖类物质;微藻类色氨酸蛋白逐渐增加,类酪氨酸蛋白逐渐减少,出现了以类腐殖和类腐殖酸类物质为主的荧光特征峰。水热预处理后的城市污泥和微藻混合厌氧发酵累积甲烷产量达204.04 mL/g VS,比未处理混合组提高了7.25%,比城市污泥单独发酵提高了8.48%。研究表明水热预处理能有效提升城市污泥和微藻混合发酵产甲烷效率,这与水热处理对水溶性有机物溶出及降解转化的促进作用有关。

研究生工程伦理教育及课程思政路径研究

当前阶段工科研究生教育中,课程思政建设存在诸多问题,为此,通过将工程伦理教育融入专业实践给出相应的解决方法。首先,在教学内容方面应密切贴合专业工程实践;其次,教学团队则应集合来自工程专业和人文思政专业不同学术背景的教师;再次,在教学方法上采用“混合式教学+讨论课+实践教学”的模式;最后,在评价体系中则应纳入明确的与工程伦理相关的指标。以上种种措施的实施,即构成一个有效的课程思政范例。

微藻生物能源及废水处理

微藻被认为是最有希望的生物质能源生产原料之一。微藻利用CO2合成油脂的产率大大超过农业油料作物,同时不竞争耕地。但是由于生产成本高,微藻能源仍然没有实现规模化生产。高效藻类塘技术利用微藻生长速度快、营养吸收能力强的特点,实现废水的高效处理。因此,将微藻生物能源生产和废水处理进行有效结合,能够降低生产成本,对实现微藻能源规模化生产具有重要意义。

钢结构桥梁疲劳2019年度研究进展

钢结构桥梁具有轻质、高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是未来一段时期中国桥梁工程的重要发展方向。但由于服役环境、荷载条件和交通需求、结构体系和构造细节设计等诸多因素的影响,其疲劳问题突出,已成为制约钢结构桥梁可持续发展的世界性难题。作为桥梁工程的热点研究课题,学者们在钢结构桥梁疲劳领域进行了卓有成效的研究,现聚焦钢结构桥梁疲劳损伤演化与服役性能劣化机理、钢结构桥梁疲劳抗力评估与预测、钢结构桥梁疲劳裂纹监测与检测方法、疲劳开裂加固与维护技术等方面,对2019年度的研究进展和下阶段的研究重点进行扼要的梳理和总结。分析了钢结构桥梁疲劳关键问题研究方面的挑战,具体讨论了在钢结构桥梁疲劳失效机制、疲劳抗力评估新理论新方法、疲劳损伤智能监测与检测和疲劳开裂加固关键技术等方面开展深入研究的迫切需求和主要问题。

碱预处理稻秆与猪粪混合厌氧发酵特性研究

采用不同浓度的Na OH对稻秆进行预处理,对碱处理的糖化效果、作用机制以及对混合厌氧发酵产甲烷的影响进行了研究。结果表明:当NaOH溶液浓度为1.5%(W/V)时产还原糖质量分数最高,达到71.6 mg·g^(-1)稻秆,远高于对照组(P<0.01);扫描电镜(SEM)分析发现预处理后稻秆结构松散,细胞壁松弛,外壁比表面积增大,生物可利用性增加;傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和同步热分析仪(TG)分析均发现,NaOH预处理改变了稻秆的结构特征,木质素和半纤维素含量发生了变化;采用全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS)对预处理稻秆及其与猪粪混合发酵产甲烷特性进行了分析,发现经1.5%NaOH预处理的稻秆中温厌氧发酵累积产甲烷量为327.10 m L·g^(-1)VS,远高于对照组稻秆的产甲烷量(P<0.01);将经1.5%Na OH处理后的稻草秸秆与猪粪进行混合厌氧发酵,累积甲烷产量达到了340.95 mL·g^(-1)VS,比未处理稻秆猪粪混合组的272.23 mL·g^(-1)VS提高了25.24%(P<0.01),比单一碱处理稻秆组提高了4.23%(P<0.05)。研究结果表明1.5%Na OH预处理能够有效改善稻秆纤维结构,提高其与猪粪混合厌氧发酵的产甲烷效率。

钢结构桥梁疲劳2020年度研究进展

钢结构桥梁具有轻质高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是桥梁工程的重要发展方向。但工程实践表明,疲劳与断裂是导致结构服役性能降低甚至引发灾难性事故的关键因素,严重制约了钢结构桥梁发展应用。学者们从不同的角度对于钢结构桥梁疲劳问题进行了深入系统的研究,现聚焦于疲劳失效机理与抗力评估方法、抗疲劳设计与建造技术、环境因素及其疲劳抗力效应机制、疲劳裂纹识别与监测检测、疲劳开裂处置与性能强化等主要方面。对2020年度在相关领域所取得的最新研究进展进行总结,梳理亟待解决的关键问题以及下阶段的研究重点。结果表明,钢结构桥梁疲劳问题是学术界和工程界的研究热点,在对疲劳性能分析评估理论方法、抗疲劳设计和长寿命结构、抗疲劳建造技术、疲劳损伤监测与疲劳微裂纹检测识别、剩余疲劳寿命预测与疲劳性能强化进行研究的基础上,构建钢结构桥梁全寿命周期抗疲劳技术,是未来的研究重点和重要发展方向。

处理养猪废水的人工湿地植物筛选综述

养猪废水含高有机质、高氨氮,处理难度大且排放达标困难,厌氧处理后用传统的好氧方法进行处理工程投资大、运行费用高、管理要求高,养殖企业较难接受。针对养猪废水的特点,巨菌草(Pennisetum sp.)+酸模(Rumex acetosa Linn)、杨树(Populus)+夹竹桃(Nerium oleander)等植物组合构建人工湿地处理养猪废水,可以提高人工湿地的处理效果,解决冬季废水处理难度大的问题,同时还能产生明显的经济效益。

PBL剪力连接器的承载机理与屈服荷载

为了研究PBL剪力连接器的变形特征,通过4类9组共33个试件的加载试验,测试了外加荷载和PBL连接器变形,结合试件破坏形态,揭示了PBL剪力连接器在加载全过程的承载机理,探明了影响PBL连接器变形性能的主要因素.在此基础上,提出了PBL连接器屈服荷载的定义及计算公式.研究结果表明:PBL连接器的工作可分为拟弹性、弹塑性和屈服3个阶段;混凝土榫的剪断,导致PBL连接件屈服,屈服滑移量为1.2 mm;在弹性、弹塑性阶段由混凝土榫和钢筋共同承载;在屈服阶段,主要由芯棒钢筋承载;芯棒钢筋直径和强度、混凝土榫的直径是影响变形性能的主要因素,芯棒钢筋直径不宜小于16 mm.

桥梁抗爆与抗火2020年度研究进展

近年来能源交换的需求量随各区域经济的飞速发展而不断增大,装载运输"燃、汽、爆、化"的危化品车辆日益增加,由车辆导致的爆炸或火灾层出不穷,桥梁结构的运营安全受到严重威胁。作为桥梁防灾的热点问题,学者们在桥梁抗爆与抗火领域进行了卓有成效的研究,现以2020年发表的中英文论文为主,对国内外学者在爆炸冲击荷载试验与数值模拟方法、桥梁火灾试验与模拟技术、桥梁抗爆性能及劣化机理、火灾下桥梁损伤机理与安全评估、桥梁抗爆安全评估方法、过火后桥梁性能演化与灾变机制等方面所取得的研究成果进行扼要综述,通过系统分析表明:爆炸试验技术与结构高应变率下的力学特性研究、复杂火灾环境下桥梁结构断面温度传递与分布规律、多灾耦合作用下桥梁结构的损伤演化、灾变机制和桥梁结构安全评估体系等方面的研究欠缺。为保证桥梁结构在全寿命周期内的服役安全,爆炸、火灾等极端荷载条件下的结构特性和运维安全是当前构建桥梁运维安全保障体系中的重中之重。