基于野外实测光谱的污灌区土壤重金属污染快速监测

利用光谱反射率反演土壤重金属含量相比传统实验室化学分析方法具有简单高效、成本低、非侵入性等优点。但光谱采集主要局限于实验室内,大大降低了监测的时效性。采集了龙口市污水灌溉区内的32个土壤样本,对9种重金属(Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb)进行了测定,并对土壤光谱进行了野外实测,同时对实测光谱进行光谱变换,提取了去除包络线(CR)、光谱倒数对数(lg(1/R))、一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)4种光谱指标,采用偏最小二乘回归方法(PLSR)建模。结果表明,污水灌溉区内存在严重的土壤重金属污染现象,As、Ni、Cd等重金属富集情况显著,与Fe、Mn呈显著相关的6种元素为Ni、Mn、As、Pb、Zn、Cr,相应的最优建模光谱指标分别为一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)、反射率(R)、反射率(R)、二阶微分(RD2)、去除包络线(CR),验证精度r分别为0.935 3、0.781 4、0.699 6、0.745 8、0.690 1、0.569 6。研究表明,利用野外实测光谱可以提高土壤重金属监测的时效性,预估土壤重金属含量具有一定的可行性,但针对不同的重金属应使用不同的光谱指标建模来达到最优效果。     

基于聚类深度网络模型的莱州湾近岸平原表层土壤有机质含量遥感估算北大核心CSCD

准确掌握土壤有机质(SOM)含量特征及分布状态是土地肥力管理和陆地生态环境保护的关键。选取莱州湾近岸平原为研究区,采集348个土壤样点并获取同期Sentinel-2多光谱影像,利用变量重要度投影算法提取SOM的敏感光谱特征作为自变量,测定的SOM含量为因变量,进一步将空间聚类模块引入深度神经网络学习法构建聚类深度网络遥感估算模型,最终完成SOM的含量估算与区域尺度上的数字制图。结果表明:1)在土地盐碱化作用下,近红外范围内波段对SOM的光谱响应最强,波段8的重要度最高,采用波段差值运算能够综合两波段光谱信息突出SOM的吸收信号;2)聚类深度神经网络模型的反演精度R^(2)(决定系数)和R(均方根误差)分别达到0.82和2.25,相对比深度神经网络模型准确度分别提升36.67%和52.23%,在引入空间聚类函数后模型过拟合问题会得到缓解且计算效率提升;3)SOM含量的高值热点和低值冷点区域在空间上呈现带块状分布趋势,田块尺度上SOM分异规律明显,受海水倒灌和微地貌的共同影响。研究采用的聚类深度神经网络模型可为利用多光谱遥感数据反演SOM和进行区域尺度上的土壤质量精细监测及管理提供有效的技术支持。     

PLS-BP法定量分析火灾中的常见有毒有害气体

针对火灾和材料燃烧中常见的有毒有害气体,选取低浓度的CO、CO2、NO、NO2、SO2、HCl、HBr、HCN八种典型气体同时进行定量分析。基于傅里叶变换红外光谱技术(FTIR),设计可靠实验系统和实验过程控制,准确得到气体的光谱数据。通过合理去除干扰光谱区间、筛选样本、选择模型参数等,建立BP-PLS回归模型,并对未知样本进行预测,各组分的校正误差均方根RMSEC达到4×10-6以下,预测可决系数R2均达到0.95以上。通过将PLS-BP模型与经典的线性模型经典最小二乘(CLS)和偏最小二乘(PLS)进行比较,PLS-BP模型在非线性拟合能力和预测性能两方面明显高于经典线性模型CLS和PLS。     

松花江哈尔滨段总悬浮物浓度高光谱估测模型研究

水体总悬浮物浓度影响水体的光场分布,进而影响初级生产力。2012年7月14—15日,在松花江哈尔滨段选取11个断面共33个样点,利用野外高光谱仪(ASD Field Spec Pro)进行反射光谱测量和同步水样采集分析,通过研究总悬浮物质量浓度与其高光谱反射率之间的相关关系,采用单波段反射率、反射率比值法和一阶微分法分别建立了总悬浮物浓度的高光谱估测模型。结果表明,3种方法的决定系数都在0.90左右,均可以用于总悬浮物的定量遥感监测,其中一阶微分模型为反演的最佳模型。     

基于遗传算法的复合分位数回归在沉降数据处理中的应用

针对传统最小二乘法估算模型参数精度不高的问题,采用了复合分位数回归参数估计法,并用遗传算法完成相关计算,建立了三次多项式的沉降数据预测模型。实证分析表明复合分位数具有很强的稳健性和参数估计的稳定性,所得模型预测能力强、精确度高。     

基于支持向量机的入侵检测研究

根据入侵检测和支持向量机的特点,提出基于最小二乘支持向量机异常检测方法,并建立基于支持向量机入侵检测的模型,对网络数据进行采集,提取特征,进行分类,分辨正常的数据和异常的数据。并在KDD CUP'99标准入侵检测数据集上进行实验,选取data_10_percent子集,把该数据集中的41个属性作为特征,将该子集最后一个属性label属性为:back,ipsweep,neptun,ports-weep和normal各200个数据进行测试。实证表明:该方法能获得较高检测率和较低误警率。     

道路交通事故的非线性偏最小二乘回归建模

就有效预防交通事故、提高道路交通效率而言,借助高精度的道路交通事故预测模型,准确分析事故原因是重要的基础性工作。首先基于偏相关分析方法,对影响事故起数、死亡人数和受伤人数这3个事故指标的11个因素进行相关性分析,确定最相关的影响因素及其线性相关性;然后利用偏最小二乘回归方法,对事故指标与影响因素之间的线性关系进行建模;进而基于非线性偏最小二乘回归方法,建立两者之间的非线性关系模型。通过对回归模型的精度分析,用偏最小二乘回归方法仅能对事故指标与影响因素之间线性关系准确建模,测定系数最大为0.98,相对误差最大为21.77%。用非线性偏最小二乘回归方法,对事故指标与影响因素之间的线性和非线性关系均能准确建模,测定系数最大为1.相对误差最大为4.23%。     

基于GM-SVR的小样本条件下化工设备可靠性预测

为了准确预测化工设备可靠性趋势，针对化工设备失效寿命数据为小样本的情形，基于灰色估计法与支持向量回归机在小样本数据处理中的优势，建立了失效寿命时间服从三参数威布尔分布的化工设备可靠性模型；结合GM（1，1）和SVR对模型进行参数估计，在压缩机可靠性分析中进行了实例应用，对比分析了最小二乘法、灰色估计法和GM-SVR的估计效果。研究结果表明:GM-SVR对威布尔分布参数的估计精度明显优于最小二乘法和灰色估计法，可以有效地应用于化工设备失效数据为小样本时的可靠性预测。     

安全系统稳健回归方法及预测置信区间探讨

在安全事故统计中数据存在较强的时序性,且常有异常点出现,本文建立了稳健最小二乘法和加权模型,探讨了对异常点的处理,以及不同时期的数据对预测结果的影响程度不等同的处理方法.同时为了估计的准确性给出了在一定置信度下的置信区间.本文通过事例证明了该方法的可行性和优越性.该模型也可应用于其它关系的预测,对于非线性关系通过适当的变换使其成为线性关系再应用稳健回归法进行预测.     

陆地石油开采区PAHs环境多介质分布及迁移转化模拟

利用Mackay的Ⅲ级逸度模型估算16种优先控制多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon,PAHs)在典型陆地石油开采区气、水、土壤及沉积物相间分布及迁移转化规律,根据研究区域年石油开采量估算污染物排放速率,利用实测浓度数据和文献值验证模型的可靠性.大气、水、土壤和沉积物相中的对数单位平均残差分别为1.12、1.35、1.41和1.39,表明模型对气、水、土壤和沉积物中浓度的估算与实测值大体吻合.土壤相是PAHs的主要环境归宿,落地原油是污染物主要输入方式,土壤相降解为主要输出方式,介质间迁移过程主要为沉积物相与水相的质量交换.     

黄河三角洲不同盐碱农田生态系统中氮循环功能菌群研究

采用Illumina Miseq对黄河三角洲盐碱农田5种典型农作物种植体系土壤中的氨氧化(amoA)和反硝化基因(nirS/nirK)进行测序,研究参与其氨氧化和反硝化过程的功能菌群落结构和多样性。结果表明,水稻土壤中的氨氧化和反硝化菌群落结构和多样性与其他4种农田土壤差异显著;土壤电导率、含水率及有效磷是造成群落结构差异的主要因子。另外,对不同作物种植体系中氨氧化和反硝化过程的优势菌研究表明,在大豆和小麦-玉米轮作中,AOB起主要的氨氧化作用,而在水稻土中是AOA;nirS和nirK型反硝化菌在水稻和大豆农田生态系统中起主要的反硝化作用,但是在不同农田生态系统中其优势菌明显不同。     

基于模糊综合评价法的重型柴油车排放控制技术评价

机动车已成为我国城市大气污染的重要来源,尤其是重型柴油车已成为当前机动车污染控制的重点。应用模糊综合评价法对重型柴油车排放控制技术进行评价,针对重型柴油车排放控制技术的特点,构建了包括环境、经济、技术等3方面共8项指标的综合评价指标体系,可为有效筛选最佳适用技术提供重要参考。以国六重型柴油车为例,对EGR、SCR、ASC、DOC、DPF等排放控制技术及(EGR+DOC+DPF+SCR+ASC)、(DOC+DPF+SCR+ASC)等技术组合,定量评价了其环境、经济、技术指标,筛选出国六重型柴油车最佳可行技术。结果表明,国六重型柴油车排放控制技术得分较高的是(EGR+DOC+DPF+SCR+ASC)排放控制技术组合,该路线是目前重型柴油车达到国六排放法规主流的技术组合,各排放关键零部件的分担压力比较均衡,可以减少95%以上的氮氧化物和颗粒物排放,从而满足未来更严格的排放标准。     

生态环境损害赔偿制度改革实施研究--以山东省为例

企业污染,环境利益受损,政府买单在很长一段时间内成为生态环境损害的解决路径,从2018年起,全国开始试行生态环境损害赔偿制度,实现损害担责是生态环境问题的解决之道。山东作为全国生态环境损害赔偿制度改革的7个试点省市之一,开展了生态环境损害赔偿制度的积极实践探索。山东省对"10.21济南章丘重大非法倾倒危险废物事故"生态损害赔偿案件的处理对于我国生态环境损害制度的发展提供了重要的实践创新经验。本文以山东省的改革实践作为研究视角,面对我国生态环境损害赔偿制度现存问题,结合山东的试点实际分析了实施成效,从赔偿磋商、鉴定评估、资金管理三个方面对生态环境损害赔偿制度提出完善建议。     

高速公路路堑开挖的预裂爆破技术

在高速公路路堑开挖中为了避免爆破对路堑边坡围岩的破坏和影响，在山东省济南市绕城高速公路路堑开挖施工中，采用了预裂爆破技术和优化装药结构和爆破参数，保证了施工进度和质量要求。     

基于模糊综合评价-集值统计法的大型商场外因火灾风险性分析

大型商场火灾发生的原因多种多样,且易造成严重的后果和恶劣的社会影响。为了提高大型商场火灾风险性等级并且为其评价研究提供一种更加合理的评价方法,采用将2级模糊综合评价与集值统计法相结合的模型对大型商场外因火灾的风险性进行评价。根据相关法律法规并借鉴已有研究成果,充分考虑外因火灾的特点(主要从消防设施及能力因素、消防安全管理因素、人员应急疏散因素3个方面进行分析),建立针对大型商场外因火灾的评价指标体系,其中二级指标包括3个,三级指标包括12个。利用集值统计法将评价指标的描述表示为一段区间值,进而确定各评价指标的权重,并对得出的权重进行可靠性分析,采用加权平均模型确定火灾风险性总的相对隶属度,并求出模糊特征向量;最后根据总得分确定火灾的风险性等级。利用该方法对沈阳某大型商场外因火灾危险性进行了评价分析,并与传统的评价方法(层次分析法)相对比,其评价结果都为"二级(好)",表明该方法的评价结果合理。同时分析得到了大型商场火灾防控的薄弱环节,并提出了相应的有效改进措施。     

Bi与rGO共修饰SnO2光催化高效降解TCH和染料研究

通过简单水热法制备新型铋金属(Bi)与还原氧化石墨烯(r GO)共修饰SnO2三元光催化剂,并采用多种手段对其进行表征。以亚甲基蓝(MB)和四环素(TCH)为目标污染物,考察三元材料对污染物的光催化降解性能。结果表明,在可见光条件下,复合光催化材料对四环素去除率为94. 1%(60 min),对亚甲基蓝去除率为75. 5%(120 min),降解效果显著好于纯SnO2与二元催化剂Bi-SnO2。光致发光光谱(PL)、瞬态光电流响应和电化学阻抗谱(EIS)结果表明,复合材料中电子转移及分离效率的提升显著提高了自由基的产生及光催化效率。阐述了铋金属、还原氧化石墨烯和二氧化锡中间的协同效应,并基于自由基掩蔽试验和电子自旋共振谱(ESR)提出了光催化机制。     

危化品海水快速分离工艺探究

目前国内外均无成熟的危化品海水分离装置,急需探索出可以有效进行危化品海水原位快速分离的工艺,解决海上危化品泄漏后危化品污染海水原位分离困难的问题,提高海上应急水平。用二甲苯作为海上运输常见危化品的代表,选择几种典型的污染物水分离工艺(重力分离、膜分离、吸附分离),分别在海水条件下进行了效果测试,并对3种工艺进行了串联组合和效果验证。结果表明:重力分离能够在10 min内将二甲苯海水高比例混合物快速分离,并将二甲苯质量浓度降至160～200 mg/L;膜分离能够耐冲击地完成对大质量浓度(如20 000 mg/L)二甲苯海水混合物的分离,将二甲苯质量浓度降至60 mg/L左右,但处理后的污染海水再过膜没有进一步的分离效果;吸附分离根据前期的柱试验结果选择了吸附容量较大且适宜填罐的活性炭种类IPG1240;重力分离-膜分离-吸附分离的组合能够实现危化品与海水的快速分离。     

酸雨的研究现状及新兴趋式的可视化分析

以Web of Science核心集中的SCI-E、SSCI、CPCI-S及中国知网CNKI为数据源,以2000—2017年所发表的有关酸雨研究的2 333篇SCI及2 107篇中文文献为分析对象,分析了相关文献的时空分布。使用可视化软件Cite Space V生成了期刊共被引图谱、作者合作图谱、作者共被引图谱、关键词共现图谱及参考文献共被引图谱,分析了该研究领域的研究现状及新兴趋式。国际上,该领域近4年来的研究热度逐年上升,高产期刊为Atmospheric Environment,高被引期刊为Wa-ter,Air,&Soil Pollution,中国和美国是从事酸雨研究的主要国家,该领域的高产机构是中国科学院。同时还介绍了从事酸雨研究的主要科研团队和有影响力的个人。由关键词共现分析和参考文献共被引分析可知,中国的酸雨问题是目前的研究热点,酸雨对植物光合作用的影响和中国南方的酸雨问题是当前研究出现的新兴趋式。国内方面,我国于2010年左右对酸雨研究的热度达到顶峰,主要的研究机构是江南大学、南京大学及浙江大学。此外,也介绍了国内从事酸雨研究的主要个人及科研团队。     

掺硼金刚石膜电极电化学氧化双酚A的影响因素及机理研究

采用响应曲面法系统研究了掺硼金刚石(Boron-doped Diamond,BDD)膜电极电化学氧化双酚A (BisphenolA,BPA)的影响因素及含氯副产物的生成。结果表明,电流密度是影响降解速率常数(k)和氯离子消耗量(Δc(Cl-))的最主要因素。以BPA有效降解的同时生成较少量的含氯副产物为标准,通过响应曲面法计算得到的最优反应条件为:对0. 06 mmol/L BPA、40 mmol/L NaCl(pH=8)的溶液,当电流密度为15 mA/cm2时,k为0. 318 min-1,Δc(Cl-)仅为3. 55 mmol/L。BDD电极电解不仅生成了高浓度的高氯酸盐,还生成了1,1,2,2-四氯乙烷、2,3,4,6-四氯苯酚和五氯苯酚等仅在BDD体系中被检测到的含氯有机副产物。综上,经BDD电极电化学氧化处理后尽管整个BPA溶液的毒性明显降低,但还需特别关注反应过程中生成的含氯副产物。     

安全与危险纠缠理论创建及其研究

针对安全概念不统一,安全科学与技术发展相对滞后,重特大安全事故频发等问题,通过借鉴量子纠缠理论,提出了安全与危险纠缠理论学说。建立了安全与危险纠缠理论模型,阐述了其纠缠机制,明确了一个系统中的安全与危险在不同时段内存在的方式和状态:通常人们所认知的安全或危险均是系统在过去时段内以“一显一隐”的方式塌缩成确定的状态,而在现在与未来时段,它们分别是以“显性”、“隐性”的方式纠缠为不确定的状态;若该系统的“安全与危险纠缠”状态向安全方向塌缩时,系统则表现为安全,若向危险转化时,则系统表现为事故。同时,分析了“安全与危险纠缠”理论建立的对安全科学及安全生产实际意义与理论价值,及其未来展望和存在问题。