Change Trend of Chinese Urban Residents' Food-nitrogen Consumption

Change trend of Chinese urban residents＇ per capita food-nitrogen annual consumption from 1981 to 2007 was analyzed and predicted by using ARIMA time-series model in order to reveal the change of urban food-nitrogen consumption during the China＇s urbanization process.Results showed that after 1980s,the annual consumption of Chinese urban residents＇ food-nitrogen had a change trend of ＂ increase-decrease-increase＂ and generally presented as a slight increasing trend;With the acceleration of rapid economic development and urbanization process,Chinese urban residents＇ food-nitrogen consumption will still keep a rising trend in future,and also has a large rising space.

低温风洞中液氮液滴的破碎特性模拟研究

为探究低温风洞中液氮液滴的破碎特性并阐明其破碎机理,基于耦合水平集流体体积函数(CLSVOF)方法,采用自适应局部网格加密技术,构建了二维液氮液滴破碎模型,对比了液氮液滴与常温液滴的形态演变规律,计算分析了韦伯数(We)对液氮液滴形态、变形系数及时间特性的影响规律。模拟结果表明:液氮液滴的We高于常温液滴,且更容易发生变形和破碎;随着We的增大,液氮液滴依次发生袋状破碎、多模式破碎和剪切破碎;液滴迎风面和背风面的压差均随时间呈现先增大后减小的规律,发生转变的原因是袋状结构形成或边缘液滴颗粒脱落;不同液氮液滴破碎模式下,变形系数的变化规律差异明显;液氮液滴无量纲初始破碎时间随We的增大而减小,在0<We<100时,临界变形系数维持在2.6附近。研究结果可为低温风洞中液氮喷雾冷却系统的优化提供理论依据。

水闸运行对河流中氮污染物迁移转化与降解机制的影响

近年来,氮素超标严重影响了河流水环境质量,造成水质恶化与水体富营养化,已经成为我国河流的主要水污染问题。水闸升降引起的河流水动力条件变化会对河流中不同形态氮素的迁移转化产生影响,进而影响不同形态氮素的降解系数。以山西省丹河为研究对象,探究水闸运行下氮污染物的迁移转化与降解机制。研究成果表明,NH_(4)^(+)-N降解系数与河流流速相关性显著,线性回归方程为:K(NH_(4)^(+)-N)=5.894 v-1.753(R=0.867,p<0.001);NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和TN的降解系数均与河流流速的相关性不显著。顺直河段开闸放水期间,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.37 d^(-1)、0.43 d^(-1)、0.24 d^(-1)、0.72 d^(-1);弯曲河段开闸放水期间,NH_(4)^(+)-N的降解系数比闸门关闭期间减少0.4 d^(-1),NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N、TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.67 d^(-1)、0.42 d^(-1)、0.87 d^(-1)。开闸放水和闸门关闭时,NH_(4)^(+)-N浓度在河流行进过程中表现为在顺直河段减小,弯曲河段增大;NO_(3)^(-)-N浓度和总无机氮浓度则在顺直和弯曲河段都不断减少;开闸放水较水闸关闭状态,河流在行进过程中总无机氮浓度下降更快,有利于无机氮的去除。研究成果有助于揭示水闸运行下河流的脱氮机理,可以通过优化水闸运行,提高河流氮污染物降解系数。

潮-径相互作用下甬江总氮污染的降解、扩散及分布模拟

基于非结构有限体积法海洋模式(FVCOM)建立了宁波—舟山海域的水动力模型,结合海域海水监测数据分析了区域内总氮浓度的分布情况及影响污染物输运的动力因素,进而采用表观降解系数方法在示踪物(DYE)模块中补充了浓度衰减机制,从而对甬江入海总氮污染物在2021年丰水期条件下的降解、扩散及分布进行了模拟分析.模拟结果表明,甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物是造成2021年夏季宁波市镇海区、北仑区近岸海域海水总氮浓度出现高值的重要因素.在潮汐和甬江径流的共同作用下,甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物将在短期内显著影响到宁波市镇海区东部和北部海域海水质量.以2021年夏季为例,考虑降解过程后,模拟结果显示甬江输入的总氮污染物在90d内使宁波市近岸站位海水总氮浓度增加约0.7mg/L.

一种基于Virial理论的爆轰产物状态方程

爆轰参数理论计算热化学代码的核心在于选择合适的状态方程用于描述物质的热力学状态。为扩大状态方程适用范围、减少状态方程的经验参数,基于维里(Virial)理论建立了能够准确计算到第i个Virial系数的VLI状态方程。采用VLI状态方程研究了第2~9维里系数随温度的变化规律,对比了不同阶数维里系数的相对大小及其对氮气热力学状态曲线的影响程度;计算了氮气的高压Hugoniot曲线和低压等温线,并与VLW和JCZ两种状态方程的计算值以及相应的试验数据进行对比,进一步计算了典型炸药的爆轰性能,验证了VLI状态方程的可行性和适用性。

灌溉和干旱及氮素水平对孕穗期冬小麦冠层光分布影响

探讨灌溉和干旱以及氮素对多穗型和大穗型小麦的冠层光分布的影响,为作物生长模型提供参数。通过试验,以氮素3个主处理,灌溉和干旱2个副处理,采用多穗型‘济麦22’和大穗型‘鲁麦21’为试材,使用美国CI-110型冠层分析仪测定孕穗期、开花期和灌浆期的冠层光分布数据。结果显示,不同类型冬小麦,随着生育期推进,MLA呈现先下降,再上升,同一氮素水平,灌溉增加MLA;孕穗期的TCRP值‘鲁麦21’大于‘济麦22’,随着天顶角增加,两个品种不同氮素,灌溉或干旱的TCRP均下降;TCDP在两个品种不同氮素、灌溉或干旱,都呈现先下降,再上升;K值随着天顶角增加都呈上升趋势。施氮和灌溉对冬小麦孕穗期的冠层光分布产生促进作用。灌溉和增加氮肥,可提高孕穗期叶面积指数LAI,增加叶面倾角MLA,在7.5°和22.5°天顶角时,TCRP值小穗型品种呈增加趋势;TCDP在高N、中N和低N时,无论是灌溉还是干旱,TCDP都呈现先下降,再上升趋势;K值随着天顶角的增加,呈现上升趋势。研究表明,大穗型冬小麦品种在生育前期要减少氮肥使用和适度干旱,多穗型冬小麦的氮肥和水分供给应早于大穗型冬小麦品种,这样才有利于冬小麦孕穗期合理的冠层光分布。本研究结论对于黄淮海冬麦区不同类型冬小麦品种肥水科学管理有一定的指导意义。

南水北调中线总干渠污染物降解及自净能力研究

自净过程是影响河湖水体水质变化的重要因素,污染物降解系数是决定水体自净能力的关键参数。定量分析长距离输水过程中渠道本身的自净作用,对于认识总干渠水质变化过程,区分其他外源因素对水质变化的影响都有着重要意义。以高锰酸盐指数和氨氮为研究对象,采用室内实验模拟的方法测定了南水北调中线输水总干渠典型断面的污染物降解系数,并将模拟的自净衰减过程与水质实际变化过程进行对比。结果显示:①总干渠污染物降解系数k相对天然河流处于较低水平,陶岔断面k_(COD_(Mn))为0.055 d^(-1),k_(NH_(3)-N)为0.003 d^(-1),郑湾断面k_(COD_(Mn))为0.049 d^(-1),k_(NH_(3)-N)为0.003 d^(-1),大安舍断面k_(COD_(Mn))为0.032 d^(-1),k_(NH_(3)-N)为0.009 d^(-1);考虑到高锰酸盐指数实际组分复杂,渠道降解系数较模拟结果可能更低。②模拟的自净衰减过程受温度、流速的影响较大,不同条件下总干渠高锰酸盐指数将从1.8 mg/L下降至0.228~1.042 mg/L,氨氮浓度将从0.034 mg/L下降至0.026~0.030 mg/L。由于存在藻源性、大气沉降和坡面径流等外源输入增量,总干渠沿程实测高锰酸盐指数介于1.8~2.4 mg/L之间(2019年),基本维持稳定;氨氮浓度介于0.029~0.096 mg/L之间(2019年),有升高趋势。理想条件下,自净作用最大能够消减高锰酸盐指数增量的81.81%,消减氨氮增量的30.37%。研究成果可为深入认识南水北调中线总干渠输水过程中水质沿程变化提供参考。

残留地膜对粉壤土水盐氮运移与再分布的影响

为探究残留地膜(以下简称“残膜”)对土壤水盐氮运移与再分布的影响,设置了不同残膜含量(0,100,200,400 kg/hm2)室内一维垂直土柱入渗-蒸发试验,测定了水分再分布过程中土壤湿润锋和各土层土壤质量含水率、电导率、硝态氮及铵态氮等指标.结果表明:残膜改变了土壤的入渗性能,当土壤中残膜量低于200 kg/hm2时,土壤湿润锋运移距离与累积入渗量均有增加;当残膜量高于400 kg/hm2时,土壤湿润锋运移距离与累积入渗量比处理CK分别减少3.59%和4.07%;随残膜含量增加,水分对盐分的淋洗效果降低,对氮肥的淋洗效果增加;残膜阻碍了盐分与硝态氮的向上运移,对铵态氮向上运移随铵态氮质量比减小由阻碍作用转变为促进作用;当残膜量高于400 kg/hm2时,土壤水分与盐分CV值比处理CK分别增加10.15%和6.51%;随残膜含量增加,硝态氮质量比CV值显著减小,不同处理土壤相同土层铵态氮质量比CV值差异较大,土壤剖面内铵态氮的变异程度无明显差异;蒸发结束时,残膜对水分蒸发的促进作用随残膜含量增加转变为阻碍作用.该研究可探明残膜污染土壤水盐氮运移与再分布规律,为含残膜农田制定合理的灌溉制度提供理论依据.

不同基因型玉米对低氮胁迫的反应与耐低氮品种性状选择

为筛选出耐低氮的玉米品种和提供鉴定筛选耐低氮玉米品种的技术。以36个杂交组合为试验材料,在用氮量比正常施氮量减少70%条件下,测定基因型农艺性状表型值,基于表型值计算出耐低氮综合系数,进而评价基因型耐低氮能力。结果表明,在低氮胁迫下,多数农艺性状的表现不同基因型间存在显著或极显著差异;36个基因型间耐低氮综合系数差异很大,最大值为1.0319,最小值为-0.1139,平均值为0.4506,系数极显著和显著大于平均值的基因型分别有6个和4个,与平均值差异不显著的基因型有16个,显著和极显著小于平均值的基因型分别有2个和8个。系数极显著和显著大于系数平均值的基因型可评为耐低氮能力强和较强的品种;低氮胁迫时,生长旺盛、植株较高、穗位叶宽大可作为选择耐低氮品种的重要性状。

煤粉预热-低氮燃烧机理及颗粒物协同控制

通过燃烧优化有望实现煤粉高效低氮燃烧与颗粒物(PM)的协同源控制,也是完成低碳的重要清洁燃烧方式。为阐明预热-燃烧过程NO和PM生成特性和减排机理,针对预热过程中煤氮的析出、挥发分氮的转化以及预热-燃烧过程NO的生成和还原机制及PM生成展开研究。烟气中主要气体组分和PM分别采用烟气分析仪和荷电低压撞击器(ELPI+)测量和记录。结果表明,气相过量空气系数(αgas)可作为以气相反应为主的预热区反应性(氧化性或还原性)的有效判据。适当增大预热区过量空气系数(α_(p))会增加预热区NO生成,但明显降低整个预热-燃烧过程中NO生成。高预热温度可显著降低NO的生成,预热温度由1 200 K升至1 600 K时,NO降低效率由42.25%提高至51.44%。然而,αp持续增加将减弱NO脱除率的下降趋势。燃烧温度升高对焦炭氧化生成NO和焦炭还原NO过程均有促进作用,但对NO生成的促进作用更显著。同时,预热-燃烧降低细颗粒物生成,尤其是PM_(0.3)生成量减少27.57%。预热-燃烧技术可实现燃烧过程中对PM和NO生成的协同源控制,对煤炭清洁燃烧有重要意义。

降低管式加热炉氮氧化物排放的有效途径

石化装置管式加热炉燃烧过程中产生的氮氧化物伴随着烟气排放至大气中,对环境与人类具有较大的危害。文章介绍了某石化装置管式加热炉烟气中氮氧化物的生成机理与排放浓度计算方法,并以高热负荷管式加热炉NF-503、低热负荷管式加热炉F-101C为例,探讨了低氮燃烧器改造、降低过剩空气系数、降低热空气温度等加热炉氮氧化物减排措施的原理、适用条件与应用效果。研究结论对相关企业管式加热炉氮氧化物减排具有一定的借鉴意义。

焦化废水中氨氮吹脱传质速率的影响因素研究

焦化废水是一种常见的工业废水,它不仅成分复杂,而且还含有高浓度的氨氮和COD。生物处理系统能有效去除废水中的COD,但由于氨氮的抑制作用,通常会使生物处理系统的效能降低,因此需要采用适当的预处理方法去除废水中的氨氮。选用空气吹脱法对某焦化厂产生的废水进行预处理,重点考察了废水初始pH、通气速度和废水温度三个关键操作因素对废水中氨氮去除率和总传质系数的影响。实验结果表明,废水在pH为12.00、通气速度为0.5 m^(3)/(h·L)、废水温度为40℃和反应时间为240 min的最适条件下,氨氮去除率和总传质系数分别能达到88.74%和0.00846/min,处理后出水中氨氮的剩余浓度低于25 mg/L,该浓度已满足《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171—2012)中规定的氨氮的间接排放标准。

氧化石墨烯-丙烯酸聚合深度处理水产养殖尾水低浓度氨氮

选择氧化石墨烯和丙烯酸为主要原料,在引发剂和交联剂作用下,通过超声波作用,在50~55℃下,聚合反应得到凝胶产品;傅里叶变换红外光谱分析样品的溴化钾压片,分析结果表明,吸附剂上有仍然键连有羟基、羰基。选择水产养殖水中的氨氮1~5 mg/L为研究参考目标,体积选择20 mL,加入吸附季吸附剂湿重0.5 g, 16 h后,去除率大于等于91%,处理后出水氨氮浓度小于0.5 mg/L,满足地表水一级排放标准。pH对吸附量影响实验,结果表明,pH大于9有利于吸附,此时,氨水的分布系数大于98%,此时溶液中主要存在的是氨水;吸附饱和后的凝胶通过0.1 mol/L的氯化钠可以实现良好的再生。

基于改进输出系数模型的潍坊地区非点源氮磷污染特征分析

为更好地提高潍坊地区水环境质量,探究潍坊市非点源污染状况非常必要。借助ENVI、ArcGIS软件、结合网络资料及实地调研,采用改进输出系数模型对潍坊地区2004—2020年总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)非点源污染负荷进行估算并分析其时空变化特征和污染来源;通过单位面积负荷系数法评价氮磷污染程度。结果表明:潍坊市非点源氮磷污染负荷在时间上呈现先下降后上升的趋势,且TN的总污染负荷是TP的7.15~7.37倍;在空间上整体分布不均,表现为“中间低四周高”;居民生活和土地利用是主要污染源,其中耕地是最主要的污染来源。潍坊市氮磷污染整体上对环境影响较大。

制氧吸附剂研究进展

吸氧是减轻高原缺氧环境对高原人群身心健康损害的最有效措施。目前,变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)制氧技术因其装置体积小、操作灵活、产氧成本低、安全性能高等优势,已经成为主流的高原制氧技术。但是高原低气压环境会降低制氧吸附剂在PSA工艺中的利用效率,因此如何提高吸附剂在高原低气压环境中的产氧性能已成为当前高原PSA制氧技术急需突破的技术瓶颈。本文基于前人的研究结果,首先分析了制氧吸附剂的氮氧分离原理;探讨了影响吸附剂氮氧分离性能的主要因素;然后阐述了当前国内外制氧吸附剂的发展应用现状,重点讨论了制氧吸附剂的改性研究,并对制氧吸附剂高原低气压环境适用性进行了分析,总结了前人得出的不同结论,论证了不同的制氧吸附剂和相关改性方法对氮氧吸附系数的影响;最后进行了总结展望,期望为面向高原低气压环境制氧吸附剂的发展提供理论借鉴。

Stoichiometric deduction of activated sludge process for organic carbon and nitrogen removal

The activated sludge process （ASP） is the most generally applied biological wastewater treatment method. The ASP for the removal of organic carbon and nitrogen can be looked as the combination of eight processes. In order to set up an ASP model, the stoichiometric coefficients should be deduced so that the stoichiometric matrix can be presented. The important assumptions and simplifications behind the model for ASP are enumerated. Using the matrix, mass balance equation and consistent units, the stoichiometric coefficients in the eight processes are exclusively deduced one by one.

江苏省规模化肉鸭旱养全饲养周期污染物产生量及其环境效应

为完善肉鸭养殖产排泄系数体系,准确计算肉鸭养殖粪尿产生量与氮磷排泄量并评估其环境效应,本研究通过对高架养殖模式下,肉鸭全饲养周期(育雏-生长-育肥)持续开展42 d的粪尿全量收集试验,获得了肉鸭育雏期、生长期和育肥期产排污系数,并基于江苏省各市畜禽养殖量和耕地面积估算了2021年江苏省畜禽粪尿产生量及区域分布情况,评估了肉鸭养殖对耕地、水体污染负荷贡献。结果表明:肉鸭不同生长阶段粪尿产生量及氮磷排泄量差异显著,其中育雏期、生长期、育肥期粪尿产生量分别为56.3、311.5、474.9 g·只^(-1)·d^(-1),化学需氧量(COD)产污系数分别为4.48、20.82、30.22 g·只^(-1)·d^(-1),总氮(TN)产污系数分别为0.31、2.03、3.75 g·只^(-1)·d^(-1),总磷(TP)产污系数分别为0.19、0.85、1.41 g·只^(-1)·d^(-1)。徐州、宿迁、南通、淮安、盐城是江苏肉鸭养殖粪尿排泄总量最大的5个市,其总量占全省肉鸭粪尿排泄量的92.9%。2021年,江苏肉鸭粪尿中COD、TN、TP产生量分别为13.47万、1.19万、0.57万t。单位耕地面积肉鸭养殖氮、磷负荷最大的市为徐州,占比分别为23.31、28.53%。南通市、盐城市畜禽粪便耕地磷污染负荷高于欧盟磷限量标准,水体污染预警等级为Ⅳ级。研究表明,在肉鸭生产中应根据群体结构和相应的产排污系数科学核算其污染物排放量,盐城、南通在产业发展规划时要充分考虑畜种配置与环境承载力,适当减小肉鸭养殖规模,防止局部养殖污染风险的出现。

大豆耐低氮资源的苗期鉴定与筛选

本研究拟利用丰富的大豆种质资源,探索大豆苗期耐低氮种质资源的鉴定方法和指标,筛选出强耐低氮的种质资源。以260份大豆资源材料为试材,正常氮水平和低氮水平两种处理下进行苗期盆栽试验,在大豆第4片复叶展开期测定SPAD、株高、地上部鲜重等9个指标。通过对低氮胁迫下大豆品种的表型差异进行分析,利用耐低氮系数进行相关性分析、主成分分析、聚类分析以及回归分析,鉴定和筛选具有耐低氮特性的大豆品种。结果表明,不同氮水平下,大豆苗期各指标均存在显著性差异,但指标间和品种间的差异情况有所不同。主成分分析将上述9个单项指标转化为3个综合指标,经隶属函数值和品种耐低氮综合评价值,结合聚类分析将供试260份大豆品种资源分为强耐低氮、耐低氮、中间型、不耐低氮和极不耐低氮5种类型,其中强耐低氮资源17份、极不耐低氮资源7份,同时通过逐步回归分析得出总干重、地下部干重、地上部鲜重、第2片复叶SPAD(SPAD2)以及第1片复叶SPAD(SPAD1)的耐低氮系数可作为鉴定大豆苗期耐低氮能力的主要指标。

酶解肠膜蛋白粉在珍珠龙胆石斑鱼饲料中的应用

为探究酶解肠膜蛋白粉替代鱼粉对珍珠龙胆石斑鱼的生长性能、营养物质表观消化率及养殖水体水质的影响,随机选取450尾初始体质量(7.50±0.02)g珍珠龙胆石斑鱼,分为5组,每组3个平行,每个平行30尾鱼,分别投喂以酶解肠膜蛋白粉替代0%、9%、18%、27%和36%鱼粉的5种等氮等脂饲料,进行8周的养殖试验。试验结果表明,酶解肠膜蛋白粉替代9%组鱼体质量增加率和特定生长率与替代0%组相比差异不显著(P>0.05),但是显著高于其他各组(P<0.05)。酶解肠膜蛋白粉替代0%组的珍珠龙胆石斑鱼对饲料干物质、粗蛋白质、钙和磷的表观消化率显著高于其他各组(P<0.05)。在摄食后1~21h内,酶解肠膜蛋白粉替代0%组和替代9%组之间的养殖水体氨氮含量差异不显著(P>0.05),在摄食后21h时,各组间养殖水体亚硝态氮含量差异不显著(P>0.05)。综上所述,在不影响珍珠龙胆石斑鱼生长性能的前提下,酶解肠膜蛋白粉替代饲料中9%的鱼粉不会对水体产生负面影响。

海上热采井氮气隔热注氮参数的优化

为研究海上热采井环空注氮参数对井筒隔热效果的影响,建立了环空注氮井筒传热系数计算模型,通过自主研发的井筒热力参数优化设计软件分析不同注氮排量、温度、压力参数对套管温度、井底蒸汽干度及进入地层热量的影响。结果表明:注氮排量在200~500 m~3/h之间,注氮温度在50~100℃之间,井筒热损失小,井底蒸汽干度高;在保障氮气能注入地层并能抑制蒸汽环空上返的条件下,降低注氮压力,可有效增加进入地层热量,提高井底蒸汽干度,降低套管温度,对套管起到良好的保护作用。该研究可为海上稠油热采井现场注氮参数的设计提供科学指导和依据。