固定化微生物对新污染物污染土壤的固碳消污作用

炭基材料既可在土壤固碳减排方面发挥重要作用,又可作为功能微生物的固定化载体.然而,目前炭基材料研究多聚焦于消污或固碳单一方向,而对其固碳消污的协同效应缺乏系统了解.为了全面地认识炭基材料在环境治理中的作用,本文综述了炭基材料国内外最新研究进展,系统整理了生物炭、活性炭、碳纳米管、碳基纳米材料等常用于固定化功能微生物的炭基材料,分析了炭基材料在土壤固碳减排方面的效能及其作用机制.梳理了炭基材料固定化微生物在治理新污染物污染土壤方面的“消污”作用及其原理.分别从协同耦合固碳消污、提升炭基材料资源利用率、创新复合菌群固定以及固定化技术产业应用等方面展望了未来研发方向,以期为利用炭基材料来协同实现土壤固碳消污提供参考依据.

基于INFIL3.0模型的地下水补给计算与分析

采用扩展后的INFIL3.0模型计算了石津灌区根区层下净入渗补给量和潜在入渗补给系数,并分析了其时空变化规律。计算结果显示,石津灌区多年平均净入渗补给量为79mm,多年平均潜在入渗补给系数为0.135;根区层下净入渗补给量和潜在入渗补给系数的空间变异性主要表现为渠灌区>井渠双灌区>井灌区,时间变异性表现为入渗补给量峰值出现在强降雨期间。最后,从水量均衡要素的角度分析了入渗补给过程,表明降雨是引起入渗补给的主要因素,当前灌溉制度是合理的。

AR技术在水利工程三维可视化场景构建中的应用研究

进入二十一世纪,中国水利工程行业取得了蓬勃的发展,水利工程设施及规模不断扩大,成为国民经济增长的重要动力。基于现代水利工程结构复杂性,其对后期运维也提出了较高的要求。随着现代互联网信息技术的不断发展,增强现实技术(AR)在水利工程三维可视化场景构建中得以应用。研究以某水利堆石坝工程可视化三维场景构建为例,提出了AR技术在三维可视化场景构建中的关键技术,并通过工程实例分析了其应用价值。

遗传算法在反演水文地质参数中的应用

本文介绍了遗传算法的基本概念及其特点,并介绍了地下水运动模型的反演问题。构造了水文地质参数反演的优化问题的数学模型,评述了遗传算法和改进的遗传算法在该参数反演问题中的应用。最后,认为遗传算法在反演水文地质参数中具有较大的优势。

天津渤海湾近岸海域生物体内重金属和石油烃含量的监测与评价

2016年5月在天津渤海湾近岸海域采集甲壳类、鱼类及软体类动物等生物样品。采用无火焰原子吸收分光光度法检测了生物样品内的铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)和镉(Cd);采用原子荧光法检测了生物样品中的砷(As)和汞(Hg);采用荧光分光光度法检测了生物样品中的石油烃。结果表明,该区生物体内重金属含量符合《全国海岸带和海涂资源综合调查简明规范》中的"海洋生物质量评价标准"和《海洋生物质量》评价标准,且石油烃含量较低。但是在部分样品中铜、锌和镉的含量较高。

AR技术在高职水利专业核心课程中的应用

高职水利专业核心课程理论内容较多,教学方式单一,教学内容陈旧,难以调动学生的学习兴趣。水利工程存在季节性、复杂性、建筑材料多样性、工程建设周期长、质量要求高、工作环境艰苦等特点,致使实践教学的开展存在较大困难。而AR技术包含多媒体、实时视频显示控制、实时跟踪注册等新技术手段,能够将计算机生成的虚拟物体叠加到真实世界的场景中,为高职水利工程专业课程教学提供了强大的技术支持,能丰富学习资源的表现形式,为学生立体展现出水利工程全貌以及建筑物施工过程。将AR技术应用在高职水利工程教学中时,要本着教学做一体化的理念为课程实践教学提供保障。比如,建立多个水利工程背景环境,以不同形式来讲解工程各部分的构造组成,通过3D图形对比形象展现出工程模型,配合语音文字展示使学生直观对构件构造进行深入理解,来模拟实际的水利调度管理。

农林复合种植模式对红壤坡地表土水力特性及储水的影响

为探讨红壤坡地不同农林模式表层土壤水力特性差异及其对土体储水量的影响,该文分析了红壤坡地“农-林-草”、“农-林+横坡耕作”、“农-林+顺坡耕作”和“纯林”4种典型农林复合模式表层土壤(0~0.30m)的土壤水力特征参数,并通过Richards方程数值求解模拟了不同表层土壤水力特性下的土壤含水率动态和土体储水量。结果表明,农林复合模式对表层土壤水力特性有较大影响,“农-林-草”、“农-林+横坡耕作”、“农-林+顺坡耕作”、“纯林”模式的表层土的土壤性质依次表现为:土壤黏性增强(土壤进气值倒数减小)、透水性减弱(饱和水力传导度减小)。饱和水力传导度、土壤进气值倒数与土壤容重的相关系数为-0.98和-0.96。当仅考虑表层土壤水力特性差异时,土体储水能力由强到弱依次为“农-林-草”、“农-林+横坡耕作”或“农-林+顺坡耕作”和“纯林”模式土壤。“农-林-草”模式表层土壤具有在蒸发期减少深层土壤水消耗、在降雨期增加深层土壤水补给的作用,该土壤储水机制为“农-林-草”复合种植模式推广提供了理论基础。

江西武夷山国家级自然保护区典型林地类型土壤水力特性差异及土壤水分调控效应模拟

选取江西武夷山国家级自然保护区内毛竹林、杉木林、檫木林和柳杉林典型林地类型为研究对象,并以保护区周边裸地、茶园、水田等3片人类活动扰动样地作为参照,分析土壤水力特性差异,发现各典型林地类型样方的土壤比人类活动扰动土壤的持水性更好。考虑各样方土壤水力特性差异,以Richards方程模拟了土壤典型降雨-蒸发事件下土壤水运动过程,模拟结果表明各典型林地类型土壤比参照样地能更好地延缓径流输出、蓄积土壤水分以及增加空气湿度,这反映出森林土壤比人类活动扰动土壤具有更强的土壤水分调控效应。

论高职院校水利工程专业课程体系构建

高职教育体制推广的核心动机,便是向社会培养供应合理数量和较高素质的技能应用型人才,随着时代的不断进步,涉及内部专业教学过程导向的课程体系,已经成为各类教学主体和领导全方位关注的热点话题。由此,笔者决定依照工作过程系统化导向特征,进行目前我国高职院校水利工程专业课程体系构建手段细致化论证分析,希望能够为相关水利工程专业教学人员提升课程讲解质量,培养更多的复合型人才等诉求满足,提供些许指导性建议。

施用生物炭对红壤坡地土壤性质改良效果的试验研究

选择红壤侵蚀劣地平直坡面、红壤侵蚀劣地竹节沟坡面、红壤坡地果园3种典型坡地土壤,以稻壳生物炭为土壤改良剂,研究了施用生物炭对南方红壤坡地的改良效果。试验结果表明:在侵蚀劣地平直坡面上施用1.0 kg/m^(2)生物炭或者在竹节沟内施用0.5 kg/m^(2)生物炭均可以明显提高土壤的入渗性,增加土壤肥力,促进植被生长;在甜柚坡地果园施用2.0 kg/m^(2)生物炭+减少施肥量0%~20%可以明显增加土壤的有效磷含量,并增加果树的产量。总之,施用适量的生物炭对于南方侵蚀劣地坡地和果园坡地的土壤均具有良好的改良效果。

壤中流和地表径流耦合下的红壤坡地氮素迁移输出过程模拟

以红壤坡地大型渗漏装置(裸地)为研究对象,分析了泥沙量-地表氮素输出量、壤中流量-壤中氮素输出量等观测数据之间的数学关系,构建了氮素随径流泥沙输出的经验模型,并将该模型与经典的土壤水分运移模型(HYDRUS-2D)、坡面土壤侵蚀模型(WEPP)进行耦合,最终形成了一套同时可定量描述地表径流、泥沙、壤中流、氮素输出过程的综合模型。以实测数据对模型参数进行校正并进行了模型检验,校正后的参数对径流量、泥沙量、壤中流量、氮素输出量均具有较好的模拟效果(决定系数在0.41以上),其中壤中流量和壤中氮素输出量模拟效果更好,决定系数分别达0.88和0.84。分析模拟结果表明,在降雨产流期壤中氮素输出量显著高于地表氮素输出量,且在未降雨期间氮素随着壤中流持续输出,进一步印证了壤中流是红壤坡地氮素的主要流失途径。此外,壤中流产流高峰较降雨峰值延后,且一次降雨的壤中流会持续数天,说明土壤起到了一定的缓冲作用。

微纳颗粒态新污染物与生物大分子的结合作用及效应

生物大分子分子量大、结构复杂,对生命体的生命活动有着不可或缺的作用.微纳米材料由于其优异的物理和化学性能,在许多领域得到了广泛应用.然而,在其大量生产、使用和频繁处理过程中,一些微纳颗粒态材料不可避免地流入环境,并与环境中的生物大分子发生交互作用,进而对生态安全和人群健康造成负面影响.近年来,微纳颗粒态污染物与生物大分子间的结合作用及效应已成为环境领域备受关注的一个研究热点,相关研究取得一些进展.微纳颗粒态污染物通过分子间疏水相互作用、静电力、π-π相互作用、氢键、范德华力等非共价键作用力与生物大分子发生结合.微纳颗粒态污染物的自身性质(如空间构型、形状、表面化学性质和电荷分布)以及不同环境因素(如离子强度、pH和缓冲液浓度等)均会对两者间的结合产生显著影响.有关结合效应的研究多集中于其对生物大分子构象、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)迁移的影响以及其对细胞和生命体的毒性效应.与微纳颗粒态污染物结合引起DNA与蛋白质分子构象变化,介导细胞性能改变,从而对细胞分化与增殖等过程产生影响.一些微纳颗粒态污染物与质粒结合促进了ARGs的迁移,但该促进作用受浓度调控,高浓度下微纳金属氧化物等部分微纳颗粒态污染物则会因为其自身团聚作用表现出对ARGs迁移的抑制效应.此外,其与胞内生物大分子的结合作用还表现出与长期或慢性疾病的相关性.未来应聚焦更多种类的微纳颗粒态污染物,拓展其与不同类型生物大分子间结合效应研究.

邻苯二甲酸酯对大肠杆菌转化抗生素抗性基因的影响及机制

抗生素抗性基因(ARGs)水平转移是抗生素耐药性传播的根本原因,严重威胁生态安全和公共健康.转化是ARGs水平转移的重要方式.环境中邻苯二甲酸酯(PAEs)可与ARGs形成复合污染,但PAEs对ARGs转化过程的影响尚不清楚.本文探究了典型PAEs对大肠杆菌转化ARGs的影响及机制.研究发现,低于最小抑菌浓度(MIC,1mg/L)的邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸苄基丁酯(BBP)可引起ARGs转化效率分别降低27.55%、32.71%、46.40%、38.36%、59.87%,且ARGs的转化频率也随PAEs浓度的增加而明显降低.结果表明,PAEs可抑制大肠杆菌转化ARGs.PAEs可导致携带ARGs质粒团聚、受体细胞膜通透性降低、受体菌内氧化应激水平增加、三磷酸腺苷(ATP)转化降低,最终抑制ARGs转化.本文从细胞和基因水平共同揭示了PAEs抑制ARGs转化的作用机制,研究结果对认识环境中PAEs污染的分子生态效应具有重要科学意义.