超高温堆肥工艺是一种新颖的污泥资源化利用技术, 相比于高温堆肥工艺, 具有发酵温度更高、 腐殖化过程更快、 堆肥产物质量更好等优势。 然而, 超高温堆肥产物作为调理剂在重金属污染土壤修复过程中的应用效果和优势仍有待明确。 采用激发-发射矩阵荧光光谱-平行因子分析(EEM-PARAFAC)和傅里叶变换红外-二维相关光谱(FTIR-2DCOS)方法对比分析了超高温堆肥(HTC)、 高温堆肥(TC)和污泥(SS)样品中提取的腐殖酸(HAs)与Cd(Ⅱ)的络合性能及相关反应机制。采用EEM-PARAFAC从HTC, TC和SS样品提取的HAs中鉴定出腐殖酸C1(Ex/Em=270, 350/470)、 类腐殖质物质C2(Ex/Em=270, 325/470)和类蛋白质物质C3(Ex/Em=225, 275/330)等3种组分, 不同样品中不同组分的含量存在显著差异。 进一步采用Ryan-Weber荧光猝灭模型对不同样品中HAs及HAs的各组分与Cd(Ⅱ)发生络合反应的荧光猝灭效应进行拟合, 发现来源于HTC的HAs及其组分C1和C2对Cd(Ⅱ)络合稳定性和络合容量(LogKCd=5.72～5.95, CCCd=0.977～0.990)明显优于TC(LogKCd=5.62～5.67, CCCd=0.807～0.823)和SS(LogKCd=4.79～5.29, CCCd=0.476～0.581), 表明HTC比TC和SS中HAs具有更好的Cd(Ⅱ)络合能力, 而不同样品HAs中组分C1和C2是决定HAs与Cd(Ⅱ)络合性能的重要因素。 采用FTIR-2DCOS对HAs与Cd(Ⅱ)发生络合反应时官能团变化顺序进行分析, 发现HTC的HAs中羧基是与Cd(Ⅱ)发生络合时响应最为灵敏的官能团。 由此推测, 超高温堆肥通过促进堆肥腐殖化进程使羧基等不饱和基团含量增加是HTC的HAs与Cd(Ⅱ)具有更高效络合能力的另一关键因素。 总之, 样品HAs中相对高的腐熟程度以及羧基等官能团对Cd(Ⅱ)络合的高灵敏度是导致HTC络合Cd(Ⅱ)能力优于TC和SS的主要原因。 EEM-PARAFAC和FTIR-2DCOS的结合, 为定量表征堆肥中HAs与重金属络合性能及解析络合机制提供有力支撑, 也为超高温堆肥产品应用于镉污染土壤修复研究提供了科学依据。

在惯性约束聚变间接驱动装置中, 针对柱形腔两端注入结构及其光路排布方案, 建立了基于束匀滑技术的激光束传输模型。在此基础上, 分析了激光集束在真空柱形腔腔壁上的辐照特性, 并根据柱形腔整体腔壁光斑排布特性, 对激光集束光路排布进行了初步优化。结果表明, 随着入射角度的增加, 激光集束在腔壁的光斑尺寸逐渐变小, 而其在腔壁上的热斑比例无明显变化, 偏振特性也基本保持一致。通过进一步分析所有激光集束在腔壁上的强度分布和热斑比例可知, 内、外环激光集束在腔壁上的交叠区域将增大局部峰值强度, 提高热斑比例。可以通过适当调节内环激光集束的焦面位置和入射角度来改善所有激光集束在腔壁上的辐照特性。

在惯性约束聚变装置中，激光集束在腔内的传输叠加特性对实现靶丸的有效压缩极为重要。为了更为深入地了解激光集束在腔内的传输叠加特性，针对典型的柱形腔结构及其光路排布，建立了真空腔内的光传输模型，数值模拟和讨论了多集束激光在腔内的传输叠加情况。考虑到激光束的交叉重叠会带来交叉光束能量转移、激光等离子体相互作用等问题，提出通过确定集束间相互分离的特征面位置，进而从偏振特性和热斑占比等方面对多集束激光在腔内的传输及叠加特性进行分析。结果表明，多集束激光在腔内传输时，内环集束和外环集束激光先分离，之后内环相邻集束之间和外环相邻集束之间各自分离。单端集束在腔内传输过程中，其均匀性从靶腔注入孔到腔壁的过程中呈现先变差后变好、再变差的趋势，而热斑的峰值强度随着离焦量的增加不断减小，热斑所占的面积则先增加后减小。此外，激光束在腔内传输时偏振度随腔内传输距离的大小并无明显变化。

针对间接驱动装置中球形腔结构及其光路排布，并基于光谱角色散、连续相位板(CPP)和偏振控制板联用的束匀滑方案，建立了球形腔内激光束的传输模型。由于球形腔和光路排布的高度球对称性，在对激光束经过注入孔的传输特性进行分析时，选取注入孔所在平面作为观察面，并主要对其“堵孔”问题进行分析；在对腔内的传输及腔壁的辐照特性进行分析时，选取了一系列同心球面作为观察面，以分析其均匀性。计算结果表明当不同入射角度的激光集束采用相同的CPP 设计时，随集束入射角度的增大，在注入孔处，激光的注入率降低，更易导致“堵孔”现象，但激光集束在腔内的交叉重叠会逐渐减少，其在腔壁上的光斑均匀性有所改善，且整体光斑的占空比较有所提高，更利于靶丸均匀辐照。当不同入射角度的激光集束采用不同的CPP 来优化光斑时，在注入孔的“堵孔”问题得到改善，而腔壁的占空比有所降低。在实际工作中，应综合考虑注入孔的注入率和堵孔问题、腔内的交叉、腔壁上的光斑均匀性及占空比，对球形腔中集束的入射角度进行合理设计。

针对多色、多频光谱角色散束匀滑方案，数值模拟和分析了多色波长差、多频波长差、带宽和色循环数等主要参数对远场光场均匀性的影响，进而对相关参数进行了优化。结果表明，随着多色波长差的增加，远场焦斑均匀性呈先变好后降低的趋势，即存在最佳波长差；当多频波长差和带宽增加时，远场光场均匀性均得到改善，但考虑高效三倍频的影响，多频波长差和带宽均不宜取太大。当光栅色散系数不变时，远场光强对比度随色循环数的增大呈先减小后增大的趋势，即存在最佳色循环数的选择问题，但最佳色循环数并不为1，而是随着光源参数和光栅参数的变化而有所变化。