湖泊疏浚对沉积物-水界面溶解氧的环境效应

水体溶解氧含量是水环境质量的重要参数.本研究将室内模拟实验和疏浚工程相结合,探讨了疏浚对沉积物-水界面耗氧能力、微剖面溶解氧分布的环境效应.研究结果显示,疏浚具有降低溶解氧消耗能力的潜在长期效应,但是由于还原性物质的暴露,疏浚后新生表层沉积物短期耗氧能力很强;疏浚没有改变到氧气在沉积物-水界面中的传质深度.结果暗示疏浚可能显著提高重度富营养化湖泊夏季溶解氧含量.     

湖泊疏浚对沉积物-水界面溶解氧的环境效应

水体溶解氧含量是水环境质量的重要参数.本研究将室内模拟实验和疏浚工程相结合,探讨了疏浚对沉积物-水界面耗氧能力、微剖面溶解氧分布的环境效应.研究结果显示,疏浚具有降低溶解氧消耗能力的潜在长期效应,但是由于还原性物质的暴露,疏浚后新生表层沉积物短期耗氧能力很强;疏浚没有改变到氧气在沉积物-水界面中的传质深度.结果暗示疏浚可能显著提高重度富营养化湖泊夏季溶解氧含量.     

东江沉积物-水界面氮素迁移转化的影响因素

对东江东莞河段上覆水及底泥氮素的分布特征进行研究.采用室内土柱模拟实验方法,分析水体中和底泥-水体中氮素的转化过程,探讨环境因素对水体中氮素迁移转化的影响.试验结果表明,东江东莞河段总氮质量浓度范围为2.13~4.48mg/L,硝酸盐氮是主要的污染物存在形态,占总氮的64.9%;沉积物是水体氨氮的源,是酸盐硝氮和亚硝酸盐氮的汇;光照和扰动都能够降低氨氮的质量浓度;温度和初始pH值越高,越有利于氨氮的转化.     

高潮滩盐沼前缘沉积物-水界面NH4+-N浓度的潮周期变化

基于高精度测量仪器Vectrino小威龙点式流速仪,对崇明东滩高潮滩盐沼前缘进行为期7d的连续观测和采样.采用纳氏试剂光度法对样品进行分析,分析结果表明:NH4+-N浓度分布在0～1.1652 mg·L-1,平均为0.3830 mg·L-1;涨潮时潮滩沉积物成为NH4+-N的源,落潮时潮滩沉积物表现为NH4+-N的汇;沉积物一水界面NH4+-N垂直分布存在复杂的变化特征;近底层10cm处潮汐流速对NH4+-N浓度的影响机制十分复杂.     

湖泊疏浚后沉积物-水界面的环境特征及其微生物作用研究

采集东钱湖疏浚区和未疏浚区沉积物和上覆水模拟构建沉积物-水界面,并对比研究了微生物活性抑制和不抑制情况下模拟界面中的理化环境特征,铁、反应活性磷(SRP)从沉积物向水体的释放.结果显示当微生物活性未抑制时,疏浚实验组好氧能力、浊度均低于未疏浚实验组;实验9天后疏浚组pH出现显著下降;疏浚组和未疏浚组沉积物在厌氧条件下均会向上覆水中释放大量二价铁,未疏浚组释放能力更强;疏浚组上覆水中的SRP含量比未疏浚组低.当微生物活性被抑制后,各实验组好氧能力丧失,因此没有铁的显著释放;模拟系统的pH相对较高,疏浚组9天后pH下降也不如未抑制时明显;疏浚组上覆水浊度上升,而未疏浚组浊度下降;疏浚组水中的SRP含量显著升高,然而在未疏浚组未观察到该现象.这些结果暗示,湖泊疏浚可能具有提高溶解氧水平,降低磷释放的潜在作用;微生物可能改变水体中细小颗粒物的表面电位,进而影响到其沉降性能和水体浊度;疏浚后表层沉积物中的微生物在氧化还原性硫化物并释放氢离子以及降低磷释放的过程中有重要作用.     

沉积物-水界面磷交换模拟研究中环境因子的动态规律分析

在模拟磷酸盐在沉积物-水界面的交换研究中对相关的环境因子进行了动态监测与相关分析。通过根际土壤溶液采样器等工具连续监测溶解氧(DO)、电导率(Cond)、pH、氧化还原电位(ORP)等参数在模拟系统中上覆水及沉积物的不同层次的动态,并分析了各参数在各层间的相互关系以及相互影响作用。结果表明:上覆水底层DO浓度显著低于中上层;上覆水各层电导率没有显著差异且随时间线性上升;pH动态具有显著的空间差异性,界面位置是pH的突变点,上覆水pH的变化滞后于间隙水;沉积物ORP低于上覆水,界面是突变点。沉积物上层和上覆水与DO各层ORP呈正相关,但与底层间隙水ORP无关,其他参数间的相互作用不明显。     

基于微量分析的沉积物-水界面磷铁相关性研究

为了更好地控制和治理湖泊富营养化,探究沉积物-水界面中磷和铁的相关性特征。通过室内培养原位沉积柱,利用微界面分析技术和高分辨率平衡式间隙水采集技术(HR-Peeper),分3时段(加入摇蚊幼虫后的第7天、第21天和第35天),探究好氧环境中摇蚊幼虫扰动与铁的氧化耦合作用下沉积物-水界面体系中磷形态的迁移转化规律。研究结果表明:摇蚊幼虫扰动增加了沉积物中氧气的渗透深度和氧化还原电位E_h值,在第21天扰动最激烈;扰动降低了3个时段沉积物间隙水中的溶解态磷SRP(最大58%)、溶解态铁Soluble Fe(Ⅱ)(最大44%)的浓度;SRP与Soluble Fe(Ⅱ)在第7天和第21天也高度相关。可见,摇蚊幼虫的扰动作用所引起的沉积物中磷的变化受到了铁的氧化吸附控制。     

摇蚊幼虫扰动对沉积物-水微界面氧化还原特征的影响

生物扰动是影响沉积物-水微界面反应的重要因素,为了明确生物扰动作用对沉积物-水微界面氧化还原特征的影响机制,从环境微界面角度出发,以摇蚊幼虫为例,借助高分辨率的微电极系统解析沉积物-水微界面O_2、p H、氧化还原电位(Eh)的垂向分布特征。结果表明,摇蚊幼虫的生物扰动作用显著增加了沉积物-水微界面处的溶解氧浓度;降低了上覆水的p H值,提高了沉积物的p H值,且上覆水p H时空变化较大,沉积物p H值变化较小;廊道里O_2增加,使Eh值也相应地提高,而没有生物扰动到的地方Eh值偏低。摇蚊幼虫通过呼吸和摄食作用将富含氧气的上覆水引进廊道,充入的氧气改变了微界面的氧化还原条件。     

纳米Fe3O4覆盖对沉积物-水界面钴和镍的吸附试验研究

为揭示纳米材料原位覆盖对表层沉积物重金属的影响规律,开展室内培养原位沉积物柱试验,利用微界面分析技术、高分辨率平衡式间隙水采集技术（HR-Peeper）和薄膜扩散梯度技术（DGT）,探究纳米Fe₃O₄原位覆盖对表层沉积物中Co、Ni释放的影响机制。试验结果表明:在纳米Fe₃O₄覆盖下沉积物pH值较对照组逐渐增大,Eh值先减小后增大;纳米Fe₃O₄覆盖可有效吸附间隙水中的溶解态Co和Ni,间隙水中的溶解态Co和Ni最大有效吸附率分别为27.07%及26.42%,有效影响深度分别为30 mm和10 mm;纳米Fe₃O₄覆盖有效抑制了沉积物中有效态Co和Ni向间隙水和上覆水扩散,沉积物中有效态Co和Ni含量分别降低了50.26%和15.31%。     

纳米颗粒间相互作用对油-水界面张力的影响机制

为了研究油-水界面上纳米颗粒的动态吸附过程及其对界面张力的影响,采用耗散粒子动力学模拟方法,建立纳米颗粒在油-水界面物理模型,研究单颗粒的吸附动力学过程及多颗粒相互作用对界面张力的影响机制。结果表明：单颗粒在油-水界面的吸附分为自由扩散、界面吸附、动态平衡3个阶段;单颗粒吸附过程自由能变化远大于颗粒的动能,颗粒吸附可自发、快速进行,且吸附后能稳定在界面上;多颗粒间的相互作用力随颗粒间距离的增大而振荡衰减,这是由颗粒间的溶剂粒子所产生的溶剂化效应所致;当颗粒间相互作用为引力时,界面张力增大,当颗粒间相互作用为斥力时,界面张力减小。     

Na＋和NH4^＋对电沉积W合金的影响

研究了以Na2WO4为W来源、以柠檬酸盐为络合剂的CoW、CoWPt合金电镀中,Na+和NH+4对镀层W含量的影响.结果表明镀层W含量随着溶液中Na+浓度的升高而降低,随着NH+4浓度的升高而增高.     

原位拉曼光谱和石英晶体微天平研究S2O8^2-还原过程中的电势振荡

利用原位拉曼光谱和石英晶体微天平(EQCM)技术对高浓度S2O82-在金电极上还原过程中所产生的伴有周期性析氢现象的电势振荡行为进行了研究,进一步证明了S2O82-还原引起的极限扩散耗尽和析氢导致的对流恢复是造成其电势振荡的根本原因.     

生物扰动对沉积物侵蚀和沉积的影响

海洋沉积物的侵蚀和沉积过程对海底地形地貌具有重要的作用,侵蚀和沉积速率的相对比值不仅影响沉积层的稳态过程,还能改变沉积层的理化属性。侵蚀和沉积过程涉及因素复杂,不仅包括物理因素(海流、潮汐、沉积物性质)、化学因素(浑浊度、间隙水的离子组成),还包括生物因素(海草、海藻的丰度以及生物扰动作用)。生物扰动是海洋生态学重要的研究内容之一,是水层-底栖界面的耦合过程中的关键生物影响因子。自20世纪50年代以来,生物扰动逐步得到重视,尤其是在水层-底栖界面耦合过程中的作用,并逐步由定性研究过渡到定量研究,进入室内生态模拟、现场测试和构建模型相结合的阶段。但生物扰动对沉积物侵蚀和沉积的影响研究起步相对较晚,10余年前才开始得到较多关注。本文综述生物扰动对沉积物侵蚀和沉积的影响,包括目前研究状况,常用的研究材料和方法以及研究热点,为今后深入研究关键生物种群的生物扰动对沉积物侵蚀的影响以及地形地貌的形成提供参考。     

泥-水界面微孔曝气对底泥重金属释放潜力的影响

采用自行研发的泥-水界面精准布氧系统研究了微孔曝气对安徽省合肥市南淝河城市重污染河段底泥重金属形态分布以及释放规律的影响.结果表明,微孔曝气明显改变了泥-水界面物理化学环境,增加了上覆水溶解氧(DO)质量分数和pH值,特别是显著提高了表层底泥氧化还原电位(ORP).泥-水界面微孔曝气处理显著改变了表层底泥重金属形态分布特征,显著降低了酸提取态重金属质量分数,而残渣态重金属的质量分数比例均出现不同程度增加.特别是镍(Ni)的形态变化对微孔曝气反应更为敏感,曝气前后残渣态质量分数比例由39.5%上升到55.0%.与对照组相比,在试验初期,泥-水界面微孔曝气处理下底泥间隙水重金属质量分数有所增加,但随着处理时间延长,这种增加效应逐渐减弱,至曝气处理10d以后,底泥间隙水重金属质量分数较对照组均有明显下降,尤其Ni下降更为明显.泥-水界面微孔曝气导致表层底泥中酸可挥发性硫(AVS)减少,但并没有促进底泥中重金属的释放.泥-水界面微孔曝气对底泥重金属生物有效性和释放风险的抑制效应主要归功于上覆水和表层底泥DO质量分数、pH和ORP等理化环境的改变.     

2-线和6-线水铁矿对水中砷的吸附解吸行为研究

研究通过吸附动力学、吸附热力学和吸附解吸实验,研究了两种晶型水铁矿对五价砷As(V)的吸附性能.结果表明,As(V)在2-线和6-线水铁矿表面的吸附可用二级动力学方程拟合,其化学反应速率K2分别为0.077 g·(mg·h)-1和0.031 g·(mg·h)-1.2-线水铁矿由于其无定形形态,对As(V)的吸附效果优于...     

负载量与SO4^2-对V2O5／TiO2催化氨氧化3-甲基吡啶反应的影响

以2种商品化的TiO2为载体,用浸渍法制备了一系列V2O5负载量不同的V2O5／TiO2催化剂,通过X射线衍射表征了V2O5在载体TiO2表面的分散情况,考察了催化剂对3-甲基吡啶气相氨氧化合成3-氰基吡啶反应的催化性能、结果表明,钒氧物种在TiO2载体表面呈高度分散时V2O5／TiO2催化剂表现出更优的催化性能,其中以Sigma公司生产TiO2为载体制备的5％V2O5／TiO2催化剂的性能最优,对应93％的3-甲基吡啶转化率和90％的3-氰基吡啶选择性;载体中含硫酸盐会降低催化剂催化活性。     

引线键合界面切向接触的黏滞-微滑移临界转换位置和能量耗散特性研究

针对键合界面的黏滞-微滑移接触现象,基于黏滞-微滑移临界位置的连续变形条件和边界条件,建立键合界面切向接触的数学模型;推导出键合界面切向接触不同位置的变形量,研究法向键合力和超声切向力对界面黏滞-微滑移临界转换位置和能量耗散的影响规律。研究结果表明：当增大超声切向力或减小法向键合力时,界面切向变形量呈非线性增加,微滑区自边缘向内延展,引线键合界面的黏滞区半径减小;当界面中心位置刚度等于单位刚度时,黏滞区半径与法向键合力呈正相关,与超声切向力呈负相关;当键合界面切向接触变形量增加时,微滑移区域产生的能量耗散呈非线性上升。     

水碳联合管理对稻田浅层土壤N2O浓度剖面分布规律的影响

为揭示不同水碳管理对稻田土壤N2O浓度产生的影响,将控制灌溉技术与秸秆还田、有机肥施用相结合,采用微电极技术,观测不同水碳管理模式下稻田土壤N2O浓度剖面分布特征。结果表明,施肥后1~6d内,控灌稻田土壤不同深度N2O浓度小于常灌稻田,施肥后第8天开始,控灌稻田土壤不同深度N2O浓度均显著大于常灌稻田（p<0.05）,且2种碳管理模式下规律基本一致;秸秆还田和有机肥施用对控灌稻田土壤浅层（0~1cm）N2O浓度无显著影响,但在较深处（1~3cm）,秸秆还田N2O浓度显著大于施用有机肥（p<0.05）,2种碳管理模式对常灌稻田N2O浓度的影响无明显规律;控灌模式配施有机肥N2O浓度小于其他模式,施加分蘖肥后,CM（控灌+有机肥管理）处理N2O浓度均值较CS（控灌+秸秆还田管理）、FM（常灌+有机肥管理）处理分别小35.1%和24.8%,差异显著（p<0.05）,CM处理略小于FS（常灌+秸秆还田管理）处理,施加穗肥后,CM处理N2O浓度均值较CS、FS、FM处理分别小45.5%、33.7%和18.8%,差异显著（p<0.05）。     

焙烧温度对S2O8^2-／Al2O3-Fe2O3固体酸催化性能的影响

制备S2O8^2-／Al2O3-Fe2O3型固体酸催化剂,用于催化乙酸和正丁醇合成乙酸正丁酯,采用TG／DSC、IR、SEM、XRD等对其结构和性能进行了表征,并研究了焙烧温度对其催化性能的影响。结果表明,不同焙烧温度对S2O8^2-／Al2O3-Fe2O3系列催化剂的结构和性能均产生一定的影响;随着焙烧温度的升高,酯化率呈先增加后降低的趋势,其中500℃焙烧的催化剂具有最佳的催化活性,其酯化率达到90．78％。