mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
全桥型MMC-HVDC直流短路故障穿越控制保护策略

直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。该文首先分析现有换流阀闭锁保护策略下电容放电阶段和换流阀闭锁阶段的等效电路,推导电容电压和电流的解析式。针对实际工程中功率模块具有恒功率负载特性,换流站闭锁期间功率模块电容电压逐渐发散并最终导致交流断路器跳闸的问题,提出一种FBMMC-HVDC的故障穿越控制保护策略。在故障穿越期间,换流器处于可控状态,能够避免电容电压发散,无需切断交直流系统连接;在故障清除后能够立即恢复正常运行,具备暂时性和永久性直流故障穿越能力。在PSCAD/EMTDC软件中构建了FBMMC-HVDC仿真模型,对比上述两种保护策略,分析两种策略各自的优缺点。
基于模块化多电平换流器的直流系统故障处理方案

大容量直流断路器技术及其工程应用尚不成熟,导致直流故障隔离成为柔性直流输、配电系统发展、应用的一大技术难点。双晶闸管法(double thyristor switch scheme, DTSS)由于投资成本、附加功率损耗、控制复杂性等方面的优势,在工程实际故障隔离中具有较大应用前景。文中在详细说明DTSS工作机理的基础上,提出一种DTSS的改进方案,并对改进方案的工作原理进行理论说明。该方法通过桥臂串联电阻的投入,克服了DTSS在隔离速度、保护死区以及交流侧过流等方面的不足,大大提高了故障隔离的效率、范围、速度。同时,通过理论分析确定串联电阻阻值的选值标准。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,通过大量的仿真测试、比较,验证改进方案的可行性。
模块化多电平变流器模块电压纹波抑制策略及应用

降低子模块电容电压波动可以减少模块化多电平变流器系统成本、延长运行寿命。首先利用数值计算方法分析传统环流抑制策略对纹波抑制的原因,再通过模块瞬时功率波动表征子模块波动状态,以功率波动最低的目标计算出特定的环流量控制最优解来抑制模块电容波动。再根据计算出的电流瞬时值表达式,分析不同调制比及功率因数角对抑制纹波效果的影响。最后通过Matlab仿真系统及RT-Lab半实物样机平台在载波移相及最近电平逼近两种调制方式下对纹波抑制策略进行验证,分析了功率因数对抑制效果的影响,比较了传统环流抑制及瞬时电流注入对电容纹波的效果,验证其在特定工况下对两种调制方法的适用性。
采用逆阻型子模块的新型模块化多电平换流器

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)是高压直流输电系统领域中极具工程应用前景的电压源拓扑之一。在分析典型子模块拓扑特点的基础上,该文提出一种新型的逆阻型半桥子模块(reverse blocking half bridge sub-module,RB-HBSM)的MMC拓扑,用于解决传统MMC的故障穿越能力问题。开展了RB-HBSM及其构成的MMC拓扑的故障电流阻断机理及其主要功率开关器件的电气应力分析研究,提出了故障控制流程,最后通过仿真算例对所提出的子模块拓扑进行了验证。仿真结果表明,新型RB-HBSM-MMC拓扑在不改变原有控制策略与调制策略的情况下,能够迅速实现故障电流阻断效果,有助于进一步降低系统的复杂程度。
模块化多电平换流器的结构可靠性分析

模块化多电平换流器(modular multi-level converter, MMC)是柔性直流输电系统中的关键设施,其可靠性关系到整个输电系统的安全稳定运行。该文基于拓扑分析,综合考虑子模块、控制保护系统及阀冷系统等部件,建立了详细的MMC可靠性模型,并利用k/n(G)模型和伽玛(Gamma)分布分别构建MMC在两种备用策略下的可靠度函数。基于所建立的可靠性模型,定量分析了元件冗余及其冗余度、子模块备用策略对MMC可靠性的影响,分析结果可为MMC拓扑设计和备用安排提供必要的信息。
混合式MMC及其直流故障穿越策略优化

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)应用于大容量架空线输电系统是柔性直流输电技术的研究热点,直流故障的处理是研究的难点。针对一种整流侧采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC)、逆变侧采用混合式模块化多电平换流器的混合直流输电系统,重点研究混合式MMC的优化设计、过调制及直流故障穿越问题。推导在满足低直流电压过调制运行、直流故障穿越和子模块电容电压平衡条件下其全桥子模块(full bridge sub-module,FBSM)和半桥子模块(half bridge sub-module, HBSM)的数目配置要求。并提出混合式MMC直流故障穿越的优化控制策略,可以更好地平衡子模块电容电压,且在直流故障期间仍可保持对交流系统的无功功率补偿。最后在PSCAD/EMTDC仿真环境中建立该混合直流输电系统模型,对直流故障穿越和过调制运行进行仿真研究,结果证明优化策略的有效性。
基于行波瞬时频率的高压直流输电线路故障测距方法

在线路行波类测距方法中,存在行波到达时刻与行波传播速度难以有机统一的问题。在研究直流线路故障行波速度与行波到达时刻的特定瞬时频率关系的基础上,分析瞬时频率影响行波测距的机理,提出一种基于行波瞬时频率且波头到达时刻与波速相有机统一的故障测距思想。利用改进的希尔伯特–黄变换形成故障暂态信号的时频图,依据时频图标定行波到达时刻与该时刻特定的瞬时频率,再经由瞬时频率求取相应的波速度,形成高压直流线路故障测距实用算法。在PSCAD软件上进行的仿真测试,表明所提测距方法及其算法受过渡电阻、故障类型影响较小,不同故障距离下测距精度都较高,也得到了现场实测数据的验证。
基于模型预测控制的模块化多电平变流器新型混合控制策略

针对已有的模块化多电平变流器控制方法需要多个参数控制器、整定复杂、计算量大及控制精度不稳定等不足,提出一种基于双闭环–模型预测控制的模块化多电平变流器新型混合控制策略。该策略采用双闭环控制实现交流侧功率无静差控制,采用建立代价方程和选取最优开关状态实现环流控制和子模块均压控制,并引入权重因子实现降低器件开关频率的目标。通过搭建11电平MMC仿真控制系统对所述理论进行验证,仿真结果表明,与已有控制方法相比,所提方法计算效率高,控制精度好,鲁棒性强。
一种二极管箝位型MMC的高效等值建模方法

二极管箝位型模块化多电平换流器(modular multilevel converter based on diode clamp sub-module,DCSM-MMC)具有可自清除直流故障、电力电子器件成本低的优点,特别适合远距离架空线直流输电应用。为满足工程研究需求,实现DCSM-MMC的高效率“一比一”电磁暂态仿真,提出一种DCSM-MMC的高效等值建模方法。该方法将桥臂级联子模块等效为一个桥臂导通压降模型和一个复合等值模型。复合等值模型由4个辅助二极管、2个转换开关和2个受控电压源构成。通过借助PSCAD/EMTDC自身提供的二极管,复合等值模型有效解决了换流器闭锁、解锁行为的精确模拟问题。同时,所提方法对DCSM-MMC的桥臂导通压降进行了准确建模,简化了受控电压源的等值建模过程。研究结果表明:提出的高效等值建模方法仿真精度良好,仿真效率高,建模过程简洁,适应性好,便于移植。
柔性高压直流输电系统数字物理混合仿真功率接口及其算法

提出一种适用于模块化多电平换流器高压直流输电系统数字物理混合仿真阻抗实时匹配的接口算法。针对功率接口引起的数字物理混合仿真系统稳定性和精确性问题,在采用戴维南等效方法建立MMC模型的基础之上,构建基于阻尼阻抗法的双端高压直流输电数字物理混合仿真系统;通过数字仿真验证该系统良好的稳定性性能,同时也揭示出接口延时对仿真精确性的影响。提出基于dq坐标变换重构电压信号的延时补偿控制方法,可减小接口延时产生的系统误差,提高数字物理混合仿真系统的精度。仿真结果表明,所提改进阻尼阻抗接口算法能够保证混合仿真系统在不同扰动下稳定运行,功率最大相对误差小于2%,具有优越的稳定性和精确性性能。
直流逆变端扰动对整流端影响机制及应对措施

特高压直流大容量送电使交直流相互作用程度加剧,直流传播逆变端交流电网扰动及其对整流端电网的影响,已不容忽视。该文首先建立了直流异步联网测试系统;研究了逆变端交流电压慢速起伏波动,以及快速跌落与恢复两种动态过程中,换流器触发角以及直流电流的暂态响应轨迹,揭示了直流传播逆变端扰动的机制;研究了整流站受扰功率响应特性,以及交流电网强度、直流控制参数等因素对其影响。在此基础上,针对哈密—郑州 ±800 kV/8 000 MW特高压直流输电工程中,逆变端故障引发整流端过电压冲击威胁,提出了加强电网结构和优化网源稳态无功配置的缓解措施,仿真结果验证了措施的有效性。
特高压直流分层接入方式下受端交流系统接纳能力分析

特高压直流分层接入交流电网方式具有引导潮流合理分布、提高电压支撑能力等优点,将在我国新建的大容量特高压直流工程中广泛应用。在新的接入方式下,大规模的电能将注入同一区域内不同电压等级的电网中,如何准确分析受端系统的接纳能力亟待深入研究。以实际特高压直流分层接入工程为研究对象,建立分层接入方式下交直流系统的等效模型;在影响因素分析的基础上完善分层接入短路比的定义,并分析其对受端电网接纳能力的影响;推导临界短路比和边界短路比的数学公式,提出分层接入方式下受端系统强弱的量化判断标准。
考虑相对误差和计算复杂度的MMC最佳等效仿真电平数的确定方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)已经展现出极其重要的工程应用前景,然而,即使采用超高电平数的MMC精确等效模型也无法满足未来直流电网的需求。因此,对MMC高效模型进行相对误差分析,以寻求满足特定模型精度和计算效率的等效仿真最佳电平数具有重要意义。文中以451电平MMC戴维南等效模型为基准,首先提出精确仿真不同电平MMC时的仿真步长计算方法。然后根据MMC等效模型与详细模型的仿真误差,采用基于测量所得客观权重的改进层次分析法,将各电气量的相对误差整合为该电平数下MMC的综合相对误差。在与基准模型电气参数相同的一系列电平数MMC中,分别仿真和计算得到稳态、交流系统暂态和直流系统暂态情况下的相对误差曲线,同时测量3种工况下各电平数MMC的仿真用时,采用归一化方法和曲线拟合,得到各工况下的最佳电平数。进而利用基于客观权重的层次分析法,根据不同场合对精度和效率的需求,得到不同权重比下的综合MMC等效仿真最佳电平数。最后,通过仿真算例验证最佳电平数MMC模型的合理性和有效性.
分层接入方式的特高压直流输电逆变侧最大触发延迟角控制

随着中国特高压直流输电技术的广泛应用,多馈入高压直流集中落入受端负荷中心将是未来我国电网发展所面临的重要问题。特高压直流分层接入方式有助于提高多馈入直流系统电压支撑能力,已经列入国家电网规划。传统的逆变侧最大触发延迟角控制策略在逆变侧一个交流电网发生故障时会导致另一正常运行交流电网所连接阀组发生换相失败。该文提出一种改进的逆变侧最大触发延迟角控制策略:逆变侧一个交流电网发生故障时,控制另一个正常运行交流电网连接的阀组不以提升直流电压来抑制直流电流为控制目标,而以减小最大触发延迟角不发生换相失败为控制目标,可保证无故障交流电网所连接的阀组正常运行,避免了直流功率振荡。
特高压直流输电换流阀冲击暂态均压措施研究

冲击暂态工况下,实现各级晶闸管电压分布均匀是换流阀设计的重要工作。随着晶闸管串联级数的增加,电位分布不均匀的累积效应更为突出,需要研究可靠性更高的均压措施。该文提出换流阀冲击暂态建模方法,分析影响换流阀冲击电压分布特性的机理,提出配置屏蔽电容、分散式屏蔽系统、饱和电抗器集中布置等均压措施,分析各项均压措施的可行性。在真型阀塔中,构造出饱和电抗器分散、集中两种布局形式,在相同激励下,分别测试多串联单元的电压分布,验证了均压措施的合理性和可行性。
采用功率同步控制的MMC-HVDC功率极限分析

针对适用于接入弱交流系统的模块化多电平换流器型柔性直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)功率同步控制,该文从3个角度研究影响交直流系统最大可交换功率的因素。首先从系统稳态模型分析得到接入点短路比、系统阻抗角及潮流方向对交直流系统交换功率产生的影响;然后根据功率同步控制策略建立计及电路和控制系统动态的小信号模型,通过与PSCAD/EMTDC中搭建的详细模型比较,验证小信号模型的有效性,分析小信号模型系统矩阵的特征根并经仿真验证可知,采用功率同步控制的MMC连结弱交流系统时可运行于逼近稳态功率极限且保持小信号稳定,连结强交流系统时阻尼不足;最后针对功率同步控制策略特有的同步稳定问题,寻找系统在不对称故障、对称故障、联网向无源供电状态切换等暂态过程中保持稳定时系统最小短路比,得到交流系统短路比稍大于1即可保证额定运行的换流器具备故障穿越能力。
影响多馈入直流系统换相失败的电网薄弱区域快速识别方法

准确而快速地识别会导致多馈入直流系统发生同时换相失败的交流电网薄弱区域,对于保证电网安稳运行具有重要意义,针对目前研究方法主要采用仿真手段且应用场合无法覆盖整个交流系统的情况,文中提出一种影响多馈入直流系统换相失败的电网薄弱区域快速识别方法。将交流线路故障点视为广义节点,基于广义节点阻抗矩阵定义电压关联因子,根据最小关断角标准推导临界电压关联因子指标的解析表达式,此指标可以作为表征直流系统抵御换相失败的能力的特征参数。从理论上推导电压关联因子的3种交流线路故障位置分布特性,并给出确定换相失败关联域的方法,通过此方法能够在电网拓扑结构图上直观地展示引起逆变侧发生换相失败的薄弱区域。南方电网多馈入直流系统算例的分析结果表明所提指标的有效性以及薄弱区域快速识别方法的实用性。
先进交直流输电技术在中国的发展与应用

人类社会的发展进步对能源供给和使用模式提出了新的要求。大规模化新能源电力传输,能源供需广域平衡,大容量高效变流等新技术需求相继涌现,对传统的电力输送技术带来了深刻变革与挑战。先进交直流输电技术是在传统输电技术的基础上,通过新的技术来提升输送能力和效率,实现高效、智能、环保的电能传输。文中针对我国基于电力电子技术的先进交直流输电技术发展情况,总结灵活交流输电、特高直流输电、柔性直流输电及直流电网等先进输电技术的发展历程、取得的成果,并指出未来相关技术领域今后的重点发展方向。
混合多馈入直流输电系统相互作用关系的定量评估方法

视在短路比增加量(apparent increase in short circuit ratio,AISCR)是一种定量评估混合多馈入系统中电压源换流器型高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)对电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)运行特性影响关系的指标,该文基于AISCR指标,定量评估混合双馈入系统中当VSC-HVDC潮流方向不同时对LCC-HVDC运行特性的影响,在此基础上基于PSCAD/EMTDC对比分析VSC分别作为整流运行和逆变运行时LCC-HVDC的暂态过电压、换相失败抵御能力、故障恢复等暂态运行特性。研究当VSC-HVDC与LCC-HVDC之间存在电气距离的情况下AISCR随着电气距离的变化趋势; 最后将交流系统与VSC-HVDC对LCC-HVDC视在短路比增加量的耦合作用进行了解耦,得到了不考虑VSC-HVDC所联结的交流子系统的影响,仅考虑VSC-HVDC单独作用时AISCR的变化规律,该结论可以为混合多馈入直流输电系统中VSC-HVDC容量及馈入落点的选取提供理论指导。
MMC中全桥子模块损耗分布优化的调制方法研究

为了提高全桥子模块的运行可靠性,该文研究全桥子模块的损耗分布,并提出一种损耗分布优化的控制方法。首先,根据全桥子模块的输出特性及其器件的损耗特征推导出子模块损耗分布的解析表达式,由此揭示出功率输出对损耗的影响。其次,根据损耗分布表达式,分析全桥子模块冗余开关状态对损耗分布的影响,确定可实现损耗均衡的冗余开关状态投切原则。最后,为了实现上述投切原则,引入轮换及结温反馈两种调制方法对开关状态投切进行控制,并通过仿真验证损耗分布分析的正确性及所提方法的有效性。
新疆野生一枝蒿粗多糖作为流感病毒疫苗佐剂的免疫效果

目的初步探讨新疆野生一枝蒿粗多糖(wild Artemisia rupestris L. crude polysaccharides, WARCP)对流感病毒疫苗(influenza virus vaccine, IVV)的免疫增强效果和节约疫苗用量的作用。方法将0.3 μg或1.5 μg的流感病毒疫苗与200 μg的WARCP配伍后,分别在第0天和第14天皮下免疫ICR小鼠,间接ELISA法检测免疫后血清抗体水平,MTT法检测淋巴细胞的增殖,并观察小鼠生长状况。结果WARCP对小鼠生长并无显著影响(P>0.05);WARCP能够显著提高流感疫苗特异性IgG及其IgG1、IgG2a的抗体水平(P<0.05);WARCP配伍低剂量流感疫苗的IgG抗体水平显著高于高剂量流感疫苗单独组(P<0.05),WARCP能显著性地增强淋巴细胞的增殖(P<0.05),可以至少节约流感疫苗用量的80%。结论新疆野生一枝蒿粗多糖具有较好的安全性,作为佐剂增强了流感病毒疫苗的体液免疫和细胞免疫水平,并且可以节约流感疫苗用量。
人季节性流感病毒H1、H3、B型PCR-ELISA分型检测方法的建立及应用

目的建立快捷灵敏的季节性流感病毒PCR-ELISA检测技术。方法根据甲型流感病毒M基因(M)、H1和H3亚型的HA基因(H1-HA、H3-HA)、乙型流感病毒的NS基因(B-NS)保守序列设计引物探针,通过生物素与地高辛的特异性标记,最后通过酶联免疫吸附试验(ELISA)判断PCR扩增的有无。结果M、H1、H3、B-NS四个基因片段所能检测的最低拷贝数分别为:1.43×10~3、8.67×10~2、3.86×10~3、5.45×10~3拷贝/μl,其敏感度比普通PCR扩增提高了10倍,且不同流感病毒亚型之间、不同种属病毒之间均不存在交叉反应现象。另外还检测了104份临床标本,本文所建立的PCR-ELISA方法的检测结果与细胞培养完全一致。结论本文通过特异性和敏感性实验显示此方法灵敏度高,特异性强,且操作简单,可以广泛地应用于流感病毒的实验室检测。
膝关节周围注射镇痛在全膝关节置换术后多模式镇痛方案中的作用

目的探讨术中膝关节周围注射镇痛在全膝关节置换术后多模式镇痛方案中的价值。方法采用多中心随机对照双盲研究,纳入2014年7月至2015年6月北京协和医院骨科和北京积水潭医院矫形骨科收治的初次单侧全膝关节置换患者101例。随机分为两组:关节注射组50例,术中于膝关节周围浸润注射混合镇痛注射液100 ml(罗哌卡因200 mg+芬太尼100 μg+1∶1 000肾上腺素0.25 mg+生理盐水);空白对照组51例。术后48 h内均统一配置静脉患者自控镇痛(patient controlled analgesia,PCA)泵。比较术后两组的疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)、开启静脉PCA泵的时间和用药总量、膝关节活动范围、上消化道不良事件及术后并发症。结果关节注射组PCA泵的开启时间为术后4~10 h(M=8 h),空白对照组为术后2~5 h(M=4 h),两组差异有统计学意义(Z=-4.201,P=0.000)。关节注射组术后12 h、24 h和总的静脉PCA泵用药剂量分别为(8.62±3.601)ml、(21.22±9.220)ml、(38.52±7.764)ml,均少于空白对照组[分别为(18.43±9.671)ml、(35.30±11.414)ml、(55.52±12.405)ml],差异有统计学意义(P均<0.05)。关节注射组在麻醉恢复室时疼痛VAS评分为(2.40±1.927)分,小于空白对照组的(3.06±2.073)分,差异有统计学意义(t=-2.760,P=0.007)。两组术前一般资料、手术时间、术中出血量、术后引流量、异体输血率、术后其余时点疼痛VAS评分、膝关节活动范围、主动直腿抬高时间、下地时间、住院时间的差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论膝关节周围注射镇痛可延长静脉PCA泵开启时间、节省阿片类药物用量、缓解术后早期疼痛,且无明显并发症,是安全且有效的全膝关节置换术围手术期镇痛方法。
扰动对悬浮颗粒物粒径及上覆水中磷形态分布的影响

为了探讨底泥扰动下上覆水中悬浮物粒径分布规律及该分布规律对水体中溶解性形态磷的影响,以太湖梅梁湾上覆水和沉积物作为实验对象,开展室内模拟实验.结合乌氏粒级标准分析了扰动下的水体中粒径变化情况以及上覆水中不同磷形态的变化规律.结果表明,扰动后的水体中,悬浮物粒径分布发生明显变化,其中小粒径颗粒(0~10 μm)、中粒径颗粒(10~20 μm)、大粒径颗粒(≥20 μm)的平均占比分别升高、降低、不变.说明中小粒径颗粒物质有向大粒径转化的趋势.另外,在磷形态方面,随着粒径分布的周期性变化,DTP/TP、 DIP/TP存在同样的周期性上升规律,数据显示DTP、 DIP的变化并不明显,这说明扰动导致悬浮颗粒物对于磷的持留能力提高.另一方面,扰动下DTP/TP和DIP/TP平均值分别为19%和13%,其远低于对照实验(80%和69%),说明扰动引起的小粒径聚集与絮凝成大粒径颗粒的现象有利于上覆水中溶解性形态磷的吸附与沉降,并转化成颗粒态磷,进而延缓水体富营养化的发展进程.
山美水库沉积物氮磷和有机质污染特征及评价

为揭示山美水库沉积物中污染物的空间分布状况,测定了山美水库47个采样点(包含8个柱状样)的TN、 TP及OM含量,分析了各污染因子之间的相关性以及C/N,并对山美水库沉积物的污染层进行了污染状况评价.结果表明,污染层TN平均含量为1180 mg·kg~(-1),TP平均含量为642mg·kg~(-1),OM的平均质量分数为3.30%.其中TN与TP含量随着深度加深到正常层呈现稳定或较低的状态.污染层C/N整体远高于普通湖泊,有机质大多由自然陆源贡献,少部分由浮游动植物及藻类转化而来.相关性分析表明TN、 TP和OM三者之间都呈极显著相关,说明沉积物中氮磷多以有机形式存在,且具有一定同源性.评价结果中有机氮及有机指数都为尚清洁的状态,总磷为中度污染,接近重度污染.
伊乐藻-固定化脱氮微生物技术对入贡湖河道脱氮机制的影响

采用无扰动的入贡湖亲水河底泥柱芯以及上覆水进行实验,探究了伊乐藻与固定化脱氮微生物技术对受污染的入贡湖湾河道的生态修复效果.运用稳定性~(15)N同位素配对技术和基于16S rRNA高通量测序技术探讨了伊乐藻与固定化脱氮微生物联用技术(E-INCB)对亲水河底泥的反硝化速率、厌氧氨氧化速率以及脱氮微生物群落多样性的影响.结果表明,添加了伊乐藻与固定化脱氮微生物以后,亲水河水质得到明显改善,TN、 NH_4~+-N、 NO_3~--N的去除率分别为72.03%、 46.67%、 76.65%,同时,添加了伊乐藻和固定化脱氮微生物以后,泥水界面的反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌表现出协同作用关系,与对照组相比,反硝化速率和厌氧氨氧化速率增加量分别为165 μmol·(m~2·h)~(-1)和269.7 μmol·(m~2·h)~(-1).反硝化细菌与厌氧氨氧化细菌的群落多样性明显增加,变形菌门(Proteobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、酸杆菌门(Acidobbacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)均具有优势增长. 沉水植物与固定化脱氮微生物联用技术增强了河道底泥中的脱氮微生物多样性,进一步提高了亲水河的氮素脱除能力.
江苏省浅水湖泊表层沉积物重金属GIS空间分布及生态风险评价

为了解江苏省内浅水湖泊表层沉积物中重金属污染情况,对该省内11个湖泊表层沉积物进行采样,测定了As、 Cr、 Cu、 Pb、 Zn、 Ni这6种重金属的含量.利用GIS对重金属进行空间分布分析,并采用地累积指数法、改进的污染指数法、污染负荷法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染情况进行评价.结果表明,研究湖泊表层沉积物中,As、 Cu、 Zn、 Cr、 Pb、 Ni平均含量占江苏省土壤背景值的倍数分别为1.74~3.85、 0.65~2.66、 0.48~3.56、 0.43~1.52、 0.02~1.49和0.12~1.42,根据地累积指数法和潜在生态风险单项金属评价结果,As为主要污染物,不仅富集程度高而且具有较大的潜在生态风险,Cu次之,其余几种重金属污染程度相对较轻.综合几种评价方法的结果,三氿湖、高邮湖、邵伯湖表层沉积物中重金属污染情况相对最严重,污染负荷最大,潜在生态风险达到中等程度;滆湖、白马湖、洪泽湖表层沉积物中部分区域存在某些金属的污染,整体污染有加重趋势,沉积物中重金属污染负荷较大,潜在生态风险达到中等程度;其余5个湖泊,沉积物受重金属污染的风险以及污染负荷均较小,整体为无污染状态.
北京市典型室内外灰尘中重金属的粒径和季节变异特征及人体暴露评估

于2012年采集了4类分别来自于北京市办公室、宾馆、大学生宿舍和道路的灰尘样品,探究Cu、 Zn、 Cr、 Pb、 Cd和Ni等6种重金属元素在灰尘中的粒径分布规律.不同重金属在灰尘中的粒径分布规律呈现出不同特征,道路灰尘中重金属元素更易于在细颗粒物上富集.分别于2012年3~8月和2012年3~12月对北京市一座办公楼内的2间办公室进行了每周1次和每2周1次的灰尘样品采集,发现Cu、 Zn、 Cr、 Pb、 Cd和Ni等6种重金属元素在灰尘中的含量随季节变化总体保持稳定,但Cr和Pb含量的波动性较其它4种重金属显著.地积累指数法显示,Zn、 Cu和Pb在所测灰尘样品中污染程度较高,且Zn在办公室和宾馆灰尘中达到了中度污染水平.人体健康风险评估结果显示,6种重金属在4类灰尘中的非致癌健康风险值都远小于1,即风险可以忽略.
额尔齐斯河源区融雪期积雪与河流的水化学特征

在2014年3~4月期间,在连续收集了融雪期额尔齐斯河正源-卡依尔特斯河河水和冰雪融水水样的基础上,综合运用描述性统计、 Gibbs分析图和Piper三线图等方法,对卡依尔特斯河融雪期径流中水化学特征其控制因素等进行了分析.研究区不同水体在融雪期内,主离子组成以及水化学类型差异显著.河水中总溶解固体(TDS)含量变化范围为24.9~50.3mg·L~(-1);河水中的优势阳离子为Ca~(2+)和Na~+,分别占阳离子总量的61%和17%,河水中优势阴离子为HCO_3~-,占阴离子总量的95%.河水的水化学类型为HCO_3~--Ca~(2+).地表水样品的水化学组成落在Gibbs分布模型的中部偏左下部分,表明研究区的水化学离子组成受到岩石风化作用和大气降水作用的共同影响,且岩石风化作用占主导.
基于聚氨酯的磁性碳化泡沫的制备及其吸油性能研究

以废弃聚氨酯泡沫(PUF)为原料,在其表面依次修饰聚丙烯酸(PAA)、Fe~(3+),然后在230 ℃条件下,通过高温碳化处理,制备了具有多孔结构的磁性碳化泡沫材料.用光学显微镜、红外吸收光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、接触角对磁性碳化泡沫进行表征.详细考察了AA含量、Fe~(3+)浓度对材料吸附容量、吸附速率的影响.材料具有明显的亲油、疏水特性,对各种有机溶剂和油类分子吸附容量都在10 g/g以上,而且在5 min内就可吸附饱和,同时材料密度小,可漂浮于水面对有机溶剂进行快速吸附,并通过外界磁场实现快速分离.因此,该材料在原油泄漏处理、油水分离、油田采出液处理、工业污水净化等领域具有重要的应用价值.
非富勒烯型聚合物太阳电池取得超过11%的光伏效率

非富勒烯型聚合物太阳电池,由于其非富勒烯类受体材料可易于通过分子设计获得与聚合物给体材料互补的光吸收、匹配的电子能级从而有可能获得更高的效率,而受到了越来越多的关注.最近的研究发现,采用非富勒烯型受体材料与一种新型中等带隙聚合物给体材料可实现创纪录的11.2%的能量转换效率.这一成果预示非富勒烯受体将成为聚合物太阳电池研究下一波的新热点,并有可能成为这一类太阳电池新的突破口.
装配压力对燃料电池扩散层影响的研究

通过建立三维多流道质子交换膜燃料电池模型,对装配压力和流道重合度影响下气体扩散层产生的弹性形变进行研究。研究结果表明,随着装配压力的增加,脊部下方的气体扩散层会发生不同程度形变,而流道下方则基本不发生形变。当流道重合度不为100%时,气体扩散层的形变会产生了一定程度的偏移,并使流道下方气体扩散层最大厚度超过其初始厚度,在流道中产生"堆积"现象,而且这种现象随着装配压力的增加而越来越严重。最终导致气体扩散层内部多孔结构发生变化,从而引起孔隙率、渗透率等传输参数的变化,给燃料电池水热管理带来新的问题。
面向舰载机电磁弹射器的双边直线感应电机研究

针对目前航母用舰载机蒸汽式弹射器效率低等问题,提出基于双边直线感应电机的舰载机电磁弹射器。通过舰载机动力学方程分析其弹射技术要求,从物理模型和等值电路两方面分析弹射器驱动源长初级双边直线感应电动机,推导弹射所需电磁推力与设计参数量的关系,并给出具体直线电机设计参数。利用计算机应用软件仿真分析次级长度、电机极距、线圈匝数等设计参数对电磁推力输出影响,同时建立直线电机有限元模型,验证理论计算的有效性。通过理论推导和仿真验证,为双边直线感应电机在舰载机电磁弹射方面研究提供理论依据。
多无线传感器网络中连接查询处理

物联网(IoTs: Internet of Things)感知层通常由多个无线传感器网络(MWSNs: Multiple Wireless Sensor Networks)组成。数据查询处理是多无线传感器网络中很重要的一个研究领域。连接查询能在不同的位置监视相似的网络环境。通用连接算法中,各节点上报连接属性值给数据库服务器,由数据库服务器找出符合连接条件的匹配节点结果集。分布式连接算法中,普通节点预测自己的过滤器区间,数据库服务器获得全局过滤器区间,符合条件的普通节点上报信息给数据库服务器,数据库服务器获得最终的匹配节点结果集。在真实数据集上验证了各算法,并体现出了通用连接算法和分布式连接算法的优越性。
都江堰市地质灾害危险性及潜在影响评估

地质灾害的发生具有不确定性,其结果却会造成严重的人员伤亡和财产损失。因此,掌握地质灾害危险性空间分布情况,以及潜在的影响,对于地方政府的减灾防灾工作,具有指导意义。研究以都江堰市为例,选取坡度、岩性软硬程度、离构造线距离、植被覆盖度、年均降雨量5个危险性评估指标,综合应用层次分析法和信息量法,计算都江堰市地质灾害危险性,并以此将都江堰市划分为高、中、低、无危险区,统计危险区内土地利用和人口情况。结果表明:①都江堰市高、中危险区主要分布于成都平原向龙门山地过渡地带,呈北东方向,贯穿都江堰市的中部和西南部;②高、中、低危险区面积依次为172.28km~2、241.44km~2、104.40 km~2,分别占总面积的15.68%、21.97%、9.50%;③都江堰市内林地所受地质灾害潜在影响最为严重,高、中危险区内共有325.31km~2的林地受影响,危险区内总计有234227人受地质灾害潜在影响。
基于模糊综合评价法的泥石流风险评价

在既有的泥石流危险度模糊综合评价模型中加入易损度因子,首次建立了泥石流风险度模糊综合评价模型,使用该模型对神农架林区内的5条泥石流沟进行风险评价,得出了“模糊综合评价模型可用于泥石流风险评价”的结论。针对“模糊综合评价模型的计算结果能反映风险大小,不能表现风险特点”的问题,将模糊综合评价法与平面坐标相结合,提出一种新的泥石流风险评价法:模糊坐标法。该方法对泥石流的危险度及易损度分别进行模糊综合评价,用评价结果组成坐标点,并定义坐标点到原点的距离为风险度,利用平面坐标的二维属性使得评价结果既能表现危险度又能表现易损度,泥石流风险的具体特点也得以表达。将两种方法的计算结果进行比较分析,得出“模糊坐标法的评价结果更符合实际,模糊综合评价法的计算结果偏安全”的结论。
基于无人机高分影像的七盘沟泥石流风险性评价

以四川汶川县七盘沟泥石流为研究对象,综合刘希林模型中危险性和易损性评价因子并总结因子提取方法,基于无人机高分影像进行灾区评价因子信息提取,并采用经典的风险性评价模型,设计了基于无人机高分影像的风险评价流程,开展了风险性评价与分析试验。研究结果评估出此次泥石流危险度、易损度和风险度分别为0.66、0.73和0.48,均属于高度危险范围。实验结果表明所提出的方法有效进行了七盘沟泥石流风险评估,可为泥石流灾害的应急决策、风险评估和预警治理提供重要及时的参考依据。
震后多品种应急物资多级配送中的选址-路径模型

地震发生后的应急物资配送是地震救援工作开展的关键。震后应急物资配送往往需要建立多级应急物流中心和规划物流中心间的配送路径,而且应急物资的需求具有多样性。基于这些特点,以总运输成本最小为目标,考虑应急物流中心的容量限制以及应急物资配送的多级性和多样性,建立了震后多品种应急物资多级配送选址-路径问题的混合整数规划模型。该模型选择由供应点、物资集散地、配送中心和需求点构成的多级配送网络,将帐篷、食物和药物作为应急救援物资。最后,采用一个汶川地震中物资配送的实例验证了模型的有效性和可行性。
灾害链研究进展与展望

灾害的形成、发生与发展过程具有链式规律,灾害链已经成为灾害研究的热点问题之一。为全面了解国内外灾害链的研究进展,通过梳理和分析灾害链研究相关文献对已取得的研究成果进行归纳和总结,探讨了研究中存在的一些不足,并对今后灾害链的研究趋势进行了展望。首先,梳理了国内外研究中不同学者对灾害链概念的理解;其次,总结了灾害链研究中灾害链分类的3种方式———基于灾种的灾害链分类、基于灾害链时空结构的灾害链分类和基于灾害系统要素的分类;重点阐述了灾害链研究的主要内容,包括灾害链形成机制、灾害链风险评估、灾害链损失评估以及灾害链孕源断链减灾对策;归纳出灾害链研究中采用的3类主要方法———基于数据的概率分析方法、基于复杂网络的研究方法和基于遥感实测的研究方法;最后对灾害链研究目前存在的问题和未来可能的发展趋势进行了探讨。
北京市极端降水事件和应对策略分析

随着北京城市化进程的不断发展,极端降水造成的灾害性损失也越来越严重,有针对性的制定极端降水应急管理对策是降低灾害性损失的有效办法。基于1981-2014年北京地区20个常规气象站逐日降水资料,采用百分位法确定20个站点各自极端降水阈值,定义4个极端降水指数,对北京地区极端降水事件进行分析。结果表明:极端降水阈值的分布和极端降水量、极端降水强度、年最大日降水量的分布十分接近,大值区都分布在北京市城区(海淀、朝阳、丰台)和城区东北部(顺义、怀柔、密云、平谷),这些地区因极端降水强度大,面临的灾害性风险最高,是灾害应急管理重点关注的地区;北京市西部(斋堂、霞云岭)和西北部山区(佛爷顶、汤河口)虽然是极端降水日数的大值区,但由于北京地区特殊的地形和人口分布规律,这些地区并没有因为极端降水出现概率高而导致过大的灾害性损失。结合北京市极端降水灾害应急管理现状,提出从提高预报预警能力、加强城市基础设施建设、提高全民应急避险能力几个方面应对极端降水灾害的策略。
陕西省林火特征及与关键气候因子的关系

采用趋势分析法和相关分析法,选择年均湿润系数、年均风速、年均气温日较差作为气象指标,火灾次数和受害森林面积作为火灾指标,对1954-2013年陕西省、陕北、关中和陕南不同地区的气象因子与森林火灾之间的关系进行研究,为气候变暖背景下林火防治提供理论依据。结果如下:陕西省森林火灾次数和受害森林面积与时间序列呈反曲线式下降,1950年代至1960年代前期陕西森林火灾频发,1990年代后火灾减少并趋于稳定。陕西林火每个月都有发生,89.3%的受害森林面积集中在1-5月,每天的10-12时和13-16时是火险高发时段,且火灾等级较高。陕西省火灾分布具有明显的地域特征。年均湿润系数和年均气温日较差表现出下降趋势,年均风速在21世纪以来逐渐加大。气候因子对森林火灾的影响具有地域性和滞后性,年均湿润系数、年均风速和年均气温日较差均对当年森林火灾表现出正相关。目前陕西林火逐渐减少并趋于稳定,气候变化背景下,未来森林火灾风险将进一步加剧。
基于行政村居民地的地震人员死亡评估方法研究———以陕西礼泉县为例

以行政村居民地作为研究区域,通过农居调查资料和行政村居民地面积及人口进行双变量回归分析,解决农居建筑物的资料获取问题;选择合适的地震人员伤亡模型进行不同烈度下行政村居民地的地震人员伤亡率的计算,进而建立不同烈度下行政村地震人员死亡和房屋损毁数据库,为县级政府部门提供地震灾害损失结果,实现震后灾害损失的快速评估。
砖混结构废墟救援安全评估BP模型研究

建筑结构废墟救援安全评估模型可在不浪费大量人力物力的条件下有效地服务于地震灾区应急救援工作。针对历次地震中破坏最为严重的砖混结构建立了废墟救援安全评估模型。根据砖混结构废墟救援安全评估模型的研究现状探究和需求分析,研究了采用BP神经网络模型建立安全评估模型的方法和过程,分析了安全评估模型影响因素的划分要点和安全等级判定原则,基于实际救援案例采用MATLAB对模型进行了训练,并对所建立的模型进行了实例验证和算例计算。模型验证和算例计算结果表明所建立的砖混结构废墟安全评估模型可在不需要精确探究结构倒塌机理的基础上直接应用于砖混结构废墟救援的安全评估工作,且该模型还具有评估结果准确、操作简便,以及便于工程实际应用的显著特点。
引发暴雨的低涡发生发展机制分析

应用位涡理论对2013年5月25-26日发生在我国中东部大范围的低涡暴雨过程进行分析,结果表明:位涡的引进可以追踪高层扰动,可以根据扰动位涡的变化来判断系统的发展,这为分析高层扰动提供了方便;高层位涡异常使其下方的气旋性涡度加强并向低层发展形成气旋性涡柱,涡柱移动到西南涡上空时使其东移发展,当气旋性环流作用到静止锋上锋生形成江淮气旋;西南涡发展与气旋的生成加剧了低层辐合而产生强降雨,强降雨出现在低层扰动湿位涡负中心移动方的前侧,负值越大降水越强,强降雨释放凝结潜热使位涡和气旋性涡柱爆发性增长。
汶川地震扰动区小流域滑坡泥石流风险区划

地震扰动区小流域地质灾害(滑坡、崩塌、泥石流)风险区划研究主要涉及两方面的问题:①地震扰动区小流域滑坡泥石流与一般地区的滑坡泥石流有什么差异?②这种特定环境的滑坡泥石流风险区划与一般地区风险区划有什么不同?根据这两个关键命题讨论了汶川地震灾区都江堰白沙河小流域滑坡泥石流风险区划问题,认为在地震扰动区的一个独立地貌单元小流域中,滑坡泥石流比非地震区小流域的分布数量更多,范围更广,规模更大。尤其在后期降雨条件下发生频率更高,潜在危险性更高。所以在危险度区划阶段必须结合地震因子,评价与地震动因素的相关性,突出地震动的破坏作用。易损度区划阶段应该考虑承载体的抗震因子。风险区划模型与一般地区模型基本一致,而差别在危险度区划阶段结合了地震因素的影响。
民勤绿洲水资源利用的综合效益评价

水资源利用是民勤绿洲发展兴衰的关键影响因素. 将民勤绿洲水资源利用的历程划分为三个典型时期--"以粮为纲"时期、 改革开放时期、 生态保护时期, 并以其作为研究的特征时期, 建立了民勤绿洲水资源利用综合效益评价的数学模型. 利用网络层次分析法确定各项指标权重, 基于网络层次分析法的运算结果, 对民勤绿洲水资源利用的综合效益进行了定量评价, 结果表明: "以粮为纲"时期, 生态效益开始下降, 水资源利用的效果欠佳; 改革开放时期, 经济效益和社会效益均明显增长, 但生态效益出现新一轮下降, 水资源利用的效果有利有弊; 生态保护时期, 尤其是石羊河流域重点治理规划实施之后, 生态、 经济和社会效益都开始上升, 水资源利用的效果相对最佳. 评价结果旨在为类似地区水资源利用政策措施的改进提供决策依据.
沈阳降雪含水比变化特征及其大气影响因子

降雪含水比是新增积雪深度与融化后等量液体深度的比值, 是冬季雪深预报中的一个重要参数, 一般使用经验值10进行积雪深度换算. 利用1981-2012年沈阳站降水量、 积雪深度、 气温和风速等观测资料及1999-2012年NCEP再分析资料(1°×1°), 分析了沈阳站32 a降雪含水比的变化特征和大气影响因子. 结果表明: 沈阳站降雪含水比的平均值为11.4, 主要集中在6~12区间变化, 小于4和大于20的极值发生概率相对较低, 极值都出现在12月份, 11月和3月均值接近10, 而其他月份在12左右. 小雪的降雪含水比均值最大为13.3, 其它为10点多. 500 hPa上温度和550 hPa上的风速是沈阳站降水含水比的高空大气影响因子.
1961-2012年中国5类主要冰冻天气的气候及变化特征

利用1960/1961-2011/2012年中国有冰冻天气观测且序列完整的1 600多站逐日冰冻现象数据, 研究了中国地区冰冻天气的时空气候变化特征. 结果表明: 年平均霜日数超过180天的地区主要分布在青藏高原东北部、 天山、 大小兴安岭一带. 霜日数在我国中北部和青藏高原地区以增加趋势为主, 长江流域及其以南地区为减少趋势. 全国平均的霜日数为显著增长趋势, 超过0.05的显著性水平, 线性增长率达到2.03 d·(10a)~(-1), 霜日发生频率增强; 年平均积雪日数超过90 d的地区分布在青藏高原东北部、 天山、 大小兴安岭一带. 积雪日数无明显时间变化趋势; 年平均结冰日数超过210 d的地区分布在青藏高原、 大兴安岭及天山部分地区. 结冰日数全国范围以减少趋势为主. 全国平均结冰日数有明显的年代际变化趋势, 1980-1990年为结冰日数最多年份; 年平均雾凇日数超过30 d的地区主要在天山地区、 大兴安岭地区以及四川峨眉山. 雾凇日数以减少趋势为主, 长江中下游部分地区有增加趋势. 全国平均雾凇日数有显著减少趋势, 超过0.01的显著性水平, 线性递减率达到0.60 d·(10a)~(-1); 年平均雨凇日数主要分布在南方云贵高原地区以及长江中下游地区的一些高山区域. 雨凇日数在华北平原地区以减少趋势为主, 长江中下游地区部分站点有增加趋势. 全国平均雨凇日数随时间有弱的增加趋势.
两种数值模式资料的平均海平面气压和地面风速在中国区域的评估

利用中国气象局国家级自动站(2 421个)的观测资料, 分别对2012年的ECMWF(欧洲中期数值预报中心)和JMA(日本气象厅)数值模式资料的平均海平面气压和地面风速在中国地区的适用性进行了对比研究.结果表明:两种数值模式资料均能在一定程度上反映观测资料所具有的时空分布特征, 东部地区的适用性均要高于西部地区. 对于平均海平面气压, 在西南地区JMA比ECMWF资料更接近实际观测; 而在其他地区, 两种数值模式资料都较接近实际观测, 冬季的结果比夏季好. 对于地面风速, 这两种数值模式资料各具优势.在中国东南部地区, JMA相对于ECMWF的地面风速资料更接近实际观测值, 而在中国西部地区, 则相反.就8个时次的年变化而言, ECMWF资料的年变化趋势与观测资料更为一致, 而JMA资料的地面风速大小与观测资料更为接近.
黑龙江省≥10 ℃积温时空变化特征

积温是作物种植界限的重要参考依据, 分析其变化特征可为农业气候区划、 合理种植农作物等提供科学依据. 基于黑龙江省62个气象站点1961-2014年的逐日平均气温资料和地理信息数据, 采用多种气候统计方法, 建立多元线性回归模型, 分析了近54年来黑龙江省≥10 ℃积温的时空变化特征.结果表明: 1961年以来, 黑龙江省≥10 ℃积温初日明显提前, 终日显著推迟, 持续日数增加, ≥10 ℃ 积温显著上升, 在1994年发生突变; ≥10 ℃积温随着纬度的增加逐渐降低, 随海拔的升高而减少, 低于1 900 ℃积温区域所占面积有逐年减少的趋势, 2 700 ℃以上积温区域所占面积呈显著增加趋势; 随着黑龙江省积温的增加, 积温带明显向北、 向东移动, 第一和第二积温带面积显著增加, 第六积温带面积显著缩小.
1981-2010年青藏高原积雪日数时空变化特征分析

全球气候变暖大背景下, 作为冰冻圈最为活跃和敏感因子, 青藏高原积雪变化备受国内外关注. 本文利用青藏高原(以下简称高原)1981-2010年地面观测积雪日数资料, 较系统地分析了近30年来高原积雪日数的时空变化特点. 主要结论如下: (1)近30年内高原平均年积雪日数出现了非常显著的减少趋势, 减少幅度达4.81 d·(10a)~(-1), 其中冬季减幅最为明显, 为2.36 d·(10a)~(-1), 其次是春季(2.05 d·(10a)~(-1)), 而夏季最少(0.21 d·(10a)~(-1)); (2) 30年间, 积雪日数较少的年份多数出现在本世纪初10年内, 且2010年属于异常偏少年, 高原积雪日数在1997年左右发生了由多到少的气候突变; (3)在空间上, 北部柴达木盆地及其附件区域部分气象台站观测的年积雪日数出现了不显著的增加趋势之外, 高原91.5%的气象站年积雪日数呈减少趋势, 且高寒内陆中东部和西南喜马拉雅山脉南麓等高原历年积雪日数高值区域减少最为明显; (4)由于受到气象台站所在地理位置、 地形地貌、 地表类型、 海拔高度、 局地气候以及大气环流等综合影响, 高原平均年积雪日数的空间差异很大, 最多达146 d, 最少的则不足1 d, 平均仅为38 d, 其中高寒内陆中东部是积雪日数最长的区域, 而东南部海拔和纬度较低的干热河谷地区积雪日数最少.
生物质炭输入对土壤碳排放的激发效应研究进展

生物质炭因其特殊结构分解缓慢而长期固存在土壤中,在稳定有机碳库、增加碳库容量、保持土壤肥力、改变土壤质地方面具有重要作用。同时,随着生物质炭输入土壤团聚体结构、水分渗透性、养分吸附和微生物活性也发生改变,引起原位土壤有机碳周转改变的激发效应。文章综述了生物质炭输入对土壤环境、碳排放、生物质炭自身碳矿化的影响,对生物质炭-土壤互作产生的激发效应持久性、大小、方向和机制进行总结,即生物质炭输入后的正激发效应可能表现为生物质炭中可溶组分与微生物共代谢而促进生物质炭自身碳矿化;生物质炭添加引起的负激发效应可能表现为生物质炭诱发原位土壤有机碳更加稳定或生物质炭中易挥发有机物抑制原位土壤微生物活性而降低土壤碳排放。并根据目前的研究现状,就生物质炭输入量、与土壤微生物群落和植物的相互作用、生物质炭添加的风险预测和评估及开展长期研究的必要性等问题进行展望,以期为生态系统长期碳吸存研究奠定基础,为应对气候变化提供选择和参考。
不同基质组合及水力停留时间下垂直流人工湿地的除污效果

对人工湿地基质进行合理组配并选取最佳水力停留时间可以有效地提高人工湿地污水处理效果并减少运行成本。选取火山石、粗炉渣、牡蛎壳3种基质,通过垂直流人工湿地模拟试验考察5种体积比的基质组合(分层装填1∶1∶1、2∶1∶1、1∶2∶1、1∶1∶2,混合装填1∶1∶1;分别编号为A、B、C、D、E)在不同水力停留时间(2、4、6、8、10 h)下的除污效果。结果表明:基质组合的装填方式对系统净污效果的影响极显著,分层装填的基质组合A的净污效果显著优于混合装填的基质组合E;不同体积配比的基质组合A、B、C、D对COD、NH_4~+-N的去除效果差异不显著,对TN、TP的去除效果存在差异显著;不同水力停留时间的净污效果也存在显著性差异,在一定范围内水力停留时间的延长可有效提高污水净化效果。此外,COD、TN、TP的去除率随着水力停留时间的增加有显著提高但到达最大值后有所下降;对NH_4~+-N而言,不同基质组合受水力停留时间的影响较大,无统一的最佳停留时间。基质组合和水力停留时间之间的交互作用对污染物的去除率影响并不显著,因此找出基质组合及水力停留时间的各自最优条件对于实际工程中的湿地除污效果具有重要的意义。
近55年三江源地区地表干燥度时空变化特征及其对气候因子的响应

三江源地区是我国乃至亚洲的重要水源地。了解该区的干湿状况对水资源科学管理、生态环境保护、保障中下游水资源供给量和水安全具有重要的意义。基于三江源地区1960─2014年13个气象站点逐日气象资料,采用Penman-Monteith模型和泰森多边形法计算出潜在蒸散和降水量的比值,得到干燥度指数(AI),并以气候倾向率、滑动t检验、累积距平法、DEM修正、经验正交函数(EOF)分析了近半个世纪以来该区地表干燥度的时空变化特征,同时利用灰色关联法分析气候因子对其影响强度。结果表明,(1)近55年三江源地区地表干燥度以-0.056/10 a(P<0.05)的速率降低,长江源区下降幅度最大为-0.075/10 a(P<0.05),其次为黄河源区、澜沧江源区,分别为-0.03/10 a、-0.024/10 a。(2)三江源地区、长江源区、澜沧江源区、黄河源区平均气温分别以0.3 ℃/10 a(P<0.001)、0.3 ℃/10 a(P<0.001)、0.35 ℃/10 a(P<0.001)、0.25 ℃/10 a(P<0.001)的速率呈上升趋势,并均在1998年(通过0.05显著性水平)发生突变。(3)三江源区和长江源区地表干燥度均在1996年(通过0.05显著性水平)发生突变,澜沧江源区突变时间不确定,黄河源区在2004年(通过0.05显著性水平)发生突变;即1996年后三江源地区逐渐趋于暖湿化。(4)季节变化特征差异明显,冬半年干燥、夏半年湿润,冬季变化趋势最大且达到-2.59/10 a,其次为春季、秋季、夏季,分别为-0.72/10 a(P<0.05)、-0.05/10 a、-0.02/10 a。(5)三江源地区地表干燥度的空间分布与地形关系密切,海拔高的地区干燥,海拔低的地区湿润;由东南向西北逐渐增高,以巴颜喀拉山为界,东湿西干,南部有增加趋势而北部有降低趋势。(6)1990年前气温对地表干燥度的影响占主导,1990年后气温、风速和日照时数对其影响最为显著。
短花针茅荒漠草原甲烷通量对增温和施氮的响应

全球变化是多个因子发生变化的过程,土壤CH_4通量对全球变化的响应是多个因子对土壤CH_4通量影响的综合体现。近年来,内蒙古地区大气温度不断升高,大气氮沉降量不断增加,因此,研究增温和氮沉降对草地生态系统土壤CH_4通量的影响对全球碳收支平衡具有重要意义。为了研究增温、氮沉降及其交互作用对短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原土壤CH_4通量的影响,2013─2014年生长季(5─10月)采用静态箱法,对长期(2006年以来)增温和施氮条件下土壤CH_4通量进行测定,同时连续监测了10 cm土壤温度和土壤湿度。结果表明:在增温区,土壤温度和土壤湿度均会显著增加,而在施氮区,土壤湿度则会显著降低(P<0.0001)。生长季短花针茅荒漠草原土壤CH_4的平均吸收量为40.2~50.5 μg?m~(-2)?h~(-1),年份会对土壤CH_4的吸收产生显著影响(P=0.0097),但增温、施氮及其交互作用对土壤CH_4的吸收均无显著影响(P>0.05)。在年际间,土壤CH_4的吸收与土壤温度间的关系不同,2013年二者呈显著的线性相关(P=0.0291),而2014年二者呈显著的二次多项式关系(P=0.0396);土壤CH_4的吸收与土壤湿度仅在2013年呈显著的二次多项式关系(P=0.0124),2014年二者之间没有明显关系。土壤温度和土壤湿度或月降水量共同对土壤CH_4吸收变化的解释能力(R~2:0.37~0.76)高于单因子(R~2:0.20~0.34)。该研究表明在生长季短花针茅荒漠草原大气CH_4以汇为主;大气增温和氮沉降对短花针茅荒漠草原土壤CH_4的吸收无影响。
纳帕海流域不同植被类型土壤呼吸动态及其影响因子分析

土壤呼吸在生态系统碳循环过程中占有重要地位,为探讨纳帕海流域生态系统土壤呼吸过程,于2014年8月中下旬期间,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对流域内7种植被类型土壤呼吸速率及其与土壤温度的响应规律进行了研究。结果表明:(1)各植被类型的土壤呼吸速率日变化都呈单峰曲线形式,最高值和最低值分别出现在13:00─16:00和2:00─8:00;(2)各植被类型土壤呼吸速率日均值为自然草地(5.506 μmol?m~(-2)?s~(-1))>轻度退化草地(4.322 μmol?m~(-2)?s~(-1))>高山灌丛(3.849 μmol?m~(-2)?s~(-1))>中度退化草地(3.226 μmol?m~(-2)?s~(-1))>重度退化草地(2.959 μmol?m~(-2)?s~(-1))>高山松Pinus densata林(2.260 μmol?m~(-2)?s~(-1))>青稞Hordeum vulgare Linn. var. nudum Hook.f.地(2.256 μmol?m~(-2)?s~(-1));(3)当草地开垦为农田后,其土壤呼吸速率降为最低水平;(4)所有植被类型的土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈指数相关,其中在自然草地上,土壤温度对其土壤呼吸的影响最大,但温度敏感性却较低,重度退化草地的土壤温度对其土壤呼吸的影响最小,但温度敏感性最大。研究可见,区域内人类活动使草地退化、转变为农田等过程,导致其土壤呼吸速率显著下降。重度退化草地对温度变化所表现出的相对较高的敏感性,预示着在环境变化的影响下,生态系统过程及功能将会产生更大的波动。
退耕还林对土壤养分含量及其垂直分布的影响

退耕还林对生态系统生态过程的影响受到许多学者的关注,但关于不同退耕还林模式对土壤养分含量及其垂直分布的影响的报道较少。文章研究了南方红壤丘陵地区2种具有代表性的退耕还林模式在还林10年后,土壤铵态氮、有效磷、速效钾等养分含量及其垂直分布的变化。结果显示,退耕种植加拿大杨(Populus canadensis)后表土中有机质质量分数(29.25±9.93)g?kg~(-1)、速效K质量浓度(21.12±1.27)mg?L~(-1)均最低,而铵态氮质量分数量(111.60±3.82)mg?kg~(-1)最高,有效磷质量分数(13.710±1.42)mg?kg~(-1)低于水稻田表土中有效磷质量分数量(35.391±1.58)mg?kg~(-1),但显著高于池杉林表土中有效磷质量分数(5.320±0.42)mg?kg~(-1)。退耕种植池杉(Taxodium ascendens)后表层土壤有机质(59.38±1.013)g?kg~(-1)和NH4~+-N质量分数(104.43±4.08)g?kg~(-1)均分别高于水稻田土壤有机质(47.56±1.01)g?kg~(-1)和NH4~+-N质量分数(52.22±2.286)mg?kg~(-1),有效磷质量分数低于水稻田(35.391±1.580)mg?kg~(-1),速效K质量浓度(66.303±4.024)mg?L~(-1)与水稻田接近,表明退耕还林降低了土壤中速效K和有效P含量,但促进了NH4~+-N的积累。加拿大杨林和池杉林土壤中有机质、有效P和速效K含量均随着土层深度增加而下降。水稻田土壤中有机质、有效P含量也随着土层深度的增加迅速降低,NH4~+-N含量先升高在40~60 cm土层中达到峰值(77.81±1.96)mg?kg~(-1),而后缓慢下降,土壤速效K含量总体上从表层向下逐渐降低,但垂直差异不明显。
冶炼厂周边表层土壤重金属关联特征及污染评价

以冶炼厂为中心设定27个取样点,检测27个取样点表层土壤中的Cr、Cu、Zn、Pb、As、Cd和Hg 7种重金属浓度,根据国家规定土壤环境质量标准值,使用单因子分析法、内梅罗污染指标分析法以及统计软件对检测数据进行分析评价,结果表明,该区域大部分土壤中重金属浓度超出标准值,其中污染程度排序为Cd>Hg>Pb>Zn>Cr>Cu>As,Cr、Cu、Cd与Zn、Pb相关性显著,都有相同的污染源,并且土壤中重金属污染的程度与地势高低、风向以及冶炼厂都有密切关系。可初步判断重金属污染的来源以及原因,这对治理和防控土壤重金属污染有重要意义。
改良剂对土壤Cu形态转化及其生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加9种不同改良剂(沸石、石灰、磷矿粉、油菜秸秆、堆肥、赤泥、生物调理剂、生物炭和骨炭)对污染土壤Cu化学形态和生物可给性的影响。培养2个月,除堆肥处理外,添加5%的其他8种改良剂均显著地提高了土壤的pH值,提高效果为石灰>生物炭>赤泥>生物调理剂>油菜秸秆=骨炭>磷矿粉>沸石。培养2个月后,添加所有改良剂均显著地降低了土壤中酸可提取态Cu的含量,生物调理剂、生物炭和骨炭处理效果最为显著,分别比对照下降28%、18.1%和33.7%。添加不同的改良剂对土壤Cu的生物可给性也有影响。培养1个月,石灰、生物炭和骨炭处理分别导致土壤中生物可给性Cu含量比对照降低9.8%、10.5%和18.3%;培养2个月,赤泥、生物炭和堆肥处理分别导致生物可给性Cu含量比对照降低13.2%、17.6%和18.6%。研究表明,生物炭和骨炭可作为Cu污染土壤的理想改良剂。