The role of microbial electrogenesis in regulating methane and nitrous oxide emissions from constructed wetland-microbial fuel cell

This study assesses a sustainable solution to greenhouse gases (GHGs) mitigation using constructed wetland-microbial fuel cells (CW-MFC). Roots of wetland plant Acorus Calamus L. are placed in biological anode to better enable anode microorganisms to obtain rhizosphere secretion for power improvement. Three selected cathode materials have a large difference in GHG emissions, and among them, carbon fiber felt (CFF) shows the lowest emissions of methane and nitrous oxide, which are 0.77 ± 0.04 mg/(m²·h) and 130.78 ± 13.08 μg/(m²·h), respectively. The CFF CW-MFC achieves the maximum power density of 2.99 W/m³. As the influent pH value is adjusted from acidic to alkaline, the GHGs emissions are reduced. The addition of Ni inhibits GHGs emission but decreases the electricity, the power density is reduced to 1.09 W/m³, and the methane and nitrous oxide emission fluxes decline to 0.20 ± 0.04 mg/(m²·h) and 15.49 ± 1.86 μg/(m²·h), respectively. Low C/N ratio reduces methane emission, while high C/N ratio effectively inhibits nitrous oxide emission. At the influent pH 8 and C/N = 5:1, the methane emission flux is approximately 10.60 ± 0.27 mg/(m²·h), and the nitrous oxide emission flux is only 10.90 ± 1.10 μg/(m²·h). Based on the above experimental results by controlling variable factors, it is proposed that CW-MFC offers an environment-friendly solution to regulate GHG emissions.     

不同含量低污染水对人工湿地中细菌的影响研究

探究水平流人工湿地(HFCW)系统处理低污染水过程中,相同COD/ρ(TN)下不同碳氮含量对细菌群落结构的影响。结果表明,进水为较高碳氮含量的HFCW(HF1)和进水为较低碳氮含量的HFCW(HF2)对COD和TN的去除效率具有一定的差异,HF1和HF2对COD的去除效率分别为48.26%和28.89%,对TN的去除率分别为79.06%和81.87%。HF1中细菌的丰富度和多样性均高于HF2,HF1中富集的优势细菌为Chloroflexaceae、Comamonadaceae和Rhodocyclaceae,均具有异养反硝化功能,HF2中富集的优势细菌为Xanthomonadaceae和Rhodocyclaceae,其中Xanthomonadaceae具有自养反硝化功能。COD、NH4^+-N和NO3^--N对HF1中细菌群落的影响大于对HF2中细菌群落的影响,HF1中COD对细菌群落的影响大于NH4^+-N和NO3^--N。     

Design Methodology and Area Sensitivity Analysis of Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlands

An approach is presented to satisfy the demand for simple criteria, guidelines and models for the preliminary sizing of horizontal subsurface flow (SF) constructed wetland systems. This approach eliminates time-consuming calculations and iterations by providing graphical solutions for wetland system sizing. Therefore, it can be used for the preliminary assessment of new or performance evaluation of existing subsurface flow constructed wetland systems. The validity of this methodology is checked with data from existing systems and is found to be quite satisfactory. This methodology is combined with simple equations predicting the maximum wetland capacity in summer, so as to assist designers in sizing installations in tourist areas with increased summer populations. Furthermore, based on this methodology, a sensitivity analysis is performed of the area requirements for wastewaters of various strengths and various design conditions and performance criteria. The results provide a useful overview to engineers and further simplify the design methodology of new subsurface flow constructed wetland systems.     

基于ANSYS有限元分析深水墩施工技术研究

介绍了丹江口二桥深水墩基础施工平台的设计，重点介绍利用ANSYS通用有限元程序对施工平台的施工过模拟分析，以及对分析结果的总结。     

基于连续性扩散流的湿地表面水流动力学模型

受表面密生植被的影响,湿地表面流总是处于高阻力、低流速状态。湿地表面流的水流动力学方程中,其水流加速度项相对于地表高密度植被造成的高阻力项相比,可以忽略。由此,以水流连续性方程和忽略加速度项的水流动力学方程为基础,构建基于连续性扩散流的湿地表面流动力学模型。该模型是一个抛物型偏微分方程,相对于描述一般径流流态的圣维南双曲型偏微分方程组而言,其求解过程相对容易。模型中的表面流流量采用修正的曼宁方程描述,表面糙率采用已有经验公式,数值计算方法采用六点差分格式。模拟结果表明,该模型能够体现湿地表面流的高阻力、低流速特征。水深越浅,水流模式变化越慢,水深越大,表面流受植被阻力越小,水流模式变化越快。     

河道漫滩及湿地上淹没柔性植物水流的紊流特性

植物在河流生态的修复中起重要作用,因此对含植物明渠水流的紊流机理的研究显得非常重要。将河漫滩及湿地中含淹没柔性植物的水流视为充分发展了的紊流,在实验室中用特定材料模拟柔性植物,通过水槽试验用三维ADV对淹没柔性植物段紊流特性进行了测量研究,对试验结果计算分析表明含淹没柔性植物的垂向流速分布不再符合指数分布;其紊流具有明显的各向异性特性;植物冠层交界处,水流紊动交换强烈,该处紊流强度及雷诺应力出现最大值。     

新水沙环境下的黄河三角洲湿地资源动态变化研究

利用1996年、2000年和2004年Landsat TM／ETM＋遥感影像，对黄河三角洲近年来的湿地资源动态变化进行了研究。研究表明：近年来黄河三角洲地区湿地资源是增加的，1996～2004年湿地总面积增加了22838．55hm^2，年平均增长率为2854．82hm^2／年。同时，对黄河三角洲湿地资源变化的原因进行了分析，分析表明：这种变化是黄河来水来沙减少和人工调水调沙的相互作用、农业开发和城市化建设等对湿地的破坏和有目的的湿地保护的相互作用、气候条件的变化等因素综合作用的结果。     

鸭绿江西水道建设工程的生态完整性影响评价

本文运用景观生态学的原理与方法,以鸭绿江西水道建设工程为例,通过计算工程前后生产力和生态系统的稳定状况,分析了项目建设对生态系统完整性的影响。结果表明:西水道建设工程所在区域景观的生态完整性未因本工程建设受到较大影响,且对生态环境的影响是自然体系可以承受的。     

1975—2020年环巢湖湿地景观格局演变及驱动分析

基于1975—2020年间7期遥感数据,分析环巢湖湿地景观格局变化,揭示研究区域的演变特征及其驱动因素。采用基于样本的面向对象分类法,辅以高分辨率影像对错分地类进行目视修正。通过计算转移矩阵、动态度和景观格局指数分析景观格局特征与动态变化,通过主成分分析讨论演变驱动力。结果表明:①1975—2020年,研究区域湿地面积总体上处于缩减状态,由971.77 km²缩减到905.29 km²,主要转换成建设用地、农用地和植被用地;人工湿地在2013—2020年面积增加至39.58 km²,主要由农用地转化而来;非湿地景观中,建设用地面积增长最快,由13.85 km²增长到566.56 km²。②在景观指数分析中,斑块数量增加,不同类型斑块指数的波动变化存在一定差异;整体上景观破碎化指数从0.49增加到1.26,景观异质性增加,研究区域趋于复杂化;多样性指数总体呈现缓慢增长趋势,趋于均衡化分布。③由驱动力分析得出,自然因素在景观格局演变前期影响显著,随着社会经济的发展,自然因素作用逐渐弱化,社会经济成为景观变化的重要驱动因素;政策因素在研究区域景观演变方向中起主导作用,随着一系列政策调控的实施,有效改善了景观类型的分布。     

黄河源区水源涵养能力研究综述

黄河源区是黄河流域的主要产流区和水源涵养区,近年来源区径流量呈下降趋势,气温、降水、辐射、潜在蒸散发等是影响水源涵养的主要气候因素,草地退化、湿地萎缩、冻土消融也使得水源涵养单元受到显著影响。为科学认识和理解黄河源区水源涵养功能对湿地保护、水资源调蓄的重要意义,总结了水源涵养功能及其评估方法,阐述了黄河源区生态景观演变过程和泥炭地储水量研究现状,分析了不同水源涵养单元对源区水源涵养能力的影响。指出融合多种研究手段、方法,多尺度、多过程、多要素揭示黄河源区水源涵养变化机理是未来黄河源区水源涵养功能研究的发展方向。