模糊聚类法在大气环境质量评价中的应用

通过对2004年甘肃省5个有代表性城市的大气质量监测数据进行分析,较为详细地介绍了将模糊聚类法应用于大气环境质量综合评价的过程,从而展示了模糊聚类在环境评价和管理中的积极作用和重要意义.     

北京市PM2.5时空分布特征及其与PM10关系的时空变异特征

PM_(2.5)时空分布特征及其与其它污染物的相关关系是PM_(2.5)时空统计分析的主要研究内容.然而,现有的方法直接从监测站点的角度对时空分布特征进行分析,难以有效地揭示PM_(2.5)浓度的聚集分布特征;同时,常用的地理加权回归在对PM_(2.5)与其它污染物间关系进行建模的过程中,缺乏同时考虑时间异质性与空间异质性,从而不能准确地描述依赖关系的时空变异特征.为此,首先借助于空间聚类分析技术,对北京市2014年PM_(2.5)浓度的聚集结构进行探测,在此基础上,通过聚集结构来分析PM_(2.5)季节性时空分布特征.然后,利用地理时空加权回归对北京市PM_(2.5)与PM_(10)季节平均浓度间关系进行建模,依据回归结果分析PM_(2.5)-PM_(10)间关系的时空变异特征.实验结果表明,春夏季节PM_(2.5)污染程度及空间变异程度均低于秋冬季节,各季节PM_(2.5)浓度均表现为北部浓度低、南部浓度高的空间分布特征;地理时空加权回归具有更好的拟合效果,由回归系数进一步可发现,春夏季PM_(2.5)-PM_(10)相关性低于秋冬季PM_(2.5)-PM_(10)相关性;各季节均表现为西北部PM_(2.5)-PM_(10)的相关性高于东南部PM_(2.5)-PM_(10)的相关性.     

进水浓度或HRT变化时微好氧处理微生态机制研究

考察改变进水COD浓度（11 000、 15 000、 30 000 mg/Ｌ）或水力停留时间（HRT为42 h、 25 h）对模拟高浓度有机废水微好氧连续小试处理效果的影响,并采用荧光原位杂交-流式细胞术（FISH-FCM）、聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE) 等分子生物学技术及Biolog　FF微孔板法分析了不同处理阶段稳定期曝气柱污泥的微生态变化,以探讨进水COD浓度或HRT改变时微好氧处理效果变化的微生态机制.结果表明,在全部4个处理阶段,曝气柱污泥中酵母含量均保持在＞99.9％的水平.随着进水COD浓度的上升,污泥浓度由2.0 g/Ｌ上升到7.3 g/Ｌ,COD比去除速度由2.3 kg/（kg·d）下降到1.7 kg/（kg·d）,曝气柱污泥真菌群落结构多样性指数由2.05上升至2.19,代谢多样性指数由4.42上升至4.45;而随着HRT下降,污泥浓度从7.3 g/Ｌ下降至6.0 g/Ｌ,COD比去除速度从1.7 kg/（kg·d）上升至2.8 kg/（kg·d）,真菌群落结构多样性指数和代谢多样性指数则分别从2.19和4.45降至0.79和4.36.作为提高进水有机负荷的主要措施,提高进水COD浓度和缩短HRT对于废水处理效果和曝气柱微生态存在截然相反的影响.     

Assessment and improvement of integrated HSE and macro-ergonomics factors by fuzzy cognitive maps: The case of a large gas refinery

This study analyzes and assesses the integrated health, safety, environment (HSE) and ergonomics (HSEE) factors by fuzzy cognitive maps (FCM) approach. This is achieved through integrating ergonomic and macro-ergonomic as well as occupational health and safety arrangements in an integrated modeling for assessment of their multi-faceted impact on workers' productivity, injury rate and satisfaction. This paper uses FCM to assess the direct and indirect effects of HSEE factors on system performance indicators. The results of FCM are used to develop leading indicators useful for proactive management of productivity, injury rate, and job satisfaction. The result of a comprehensive survey of 37 experts in control rooms and maintenance activities in a large gas refinery is used to show the applicability and usefulness of FCM approach. Moreover, FCM results are used to determine the causal structure of HSEE factors and system performance indicators. It is concluded that macro-ergonomics factors such as instructions and education, familiarity with organization's rules, and proper communications most contribute to improve workers' safety, satisfaction, and productivity.     

全氟辛酸对大肠杆菌的氧化胁迫和膜损伤

全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)因其具有极高的化学稳定性和良好的疏水疏油性而在工业生产中广泛使用,但近年来被认为是一种在环境中广泛分布的持久性有机污染物.利用流式细胞术等检测技术,研究了PFOA对大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)的氧化胁迫和膜损伤,并对其毒性作用机制进行了初步的探索.结果表明,在PFOA胁迫下,大肠杆菌胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量增加,膜脂肪酸不饱和度降低,丙二醛(malondialdehyde,MDA)浓度升高、细胞膜通透性增大、跨膜电位降低,而细胞膜上的Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase活性随时间的延长代偿性地先上升后降低.由此说明,在PFOA胁迫下,大肠杆菌细胞内升高的ROS与细胞膜不饱和脂肪酸发生过氧化反应,降低膜脂肪酸的饱和度,使得MDA在细胞内积累,进一步引起细胞膜损伤及其上相关ATPase活性降低,最终导致大肠杆菌细胞失活或死亡.实验结果对研究PFOA胁迫下环境生态毒理提供更多依据.     

抗生素废水批量处理的pH调控及其影响

在不同pH水平下进行了抗生素废水的批量处理,试验结束时利用扫描电镜(SEM)、荧光原位杂交-流式细胞术联用技术(FISH-FCM)分析了不同pH条件下获得的降解菌群中酵母和细菌的构成,基于Biolog方法比较了不同降解菌群的代谢多样性,并考察了降解菌群构成的变化对抗生素废水批量处理效果的影响.结果表明,批量处理过程的pH调控显著影响了降解菌群中酵母和细菌的比例,并进而影响了废水处理效果.当批量处理过程的pH值分别控制在4～5、5～6、6.5～7.5时,降解菌群中酵母构成比例分别达到88.20%、54.43%、1.75%,同时细菌的构成比例相应呈逆向变化;Biolog FF微平板分析表明,3种pH条件下的降解菌群具有类似的代谢多样性,但酵母占优势时降解菌群的代谢活性较低;随着酵母比例的下降或细菌比例的上升,批量处理的COD去除率分别为34.8%、44.8%和61.2%.     

两阶段模糊法在海河水系水质评价中的应用

将两阶段模糊法用于海河水系监测断面的水质评价.与传统模糊聚类法不同,该方法首先将国家地表水指标转化为等级打分,再构造模糊隶属函数,确定评价对象对标准水质水平的隶属度;之后运用改进的模糊c-均值法(FCM法)选取适当模糊指标和先验类中心,对评价对象进行聚类,得到替代原观测值的一个全局水质指标,数值在0～100之间,以利于直观评价.计算了海河水系2004～2006年4个断面的432个数据,考察了季节波动规律和不同年度变化的情况,并对水质进行了综合评价.两阶段模糊法对水质评价综合指标有较好的分类能力,能够得到十分科学的评价结果,且计算过程相对FCM法简便,可以运用于河流水质综合评价.     

高硫抗生素废水连续处理系统的pH调控特征研究

以批量处理系统的pH调控特征为对照,研究了不同pH水平(7.0、5.1、4.1)对高硫抗生素废水微好氧连续处理效果和污泥中细菌和酵母菌含量的影响.结果表明,随着曝气柱pH水平的降低,高硫抗生素废水连续处理系统3阶段的COD去除率分别为53%、42%、45%,BOD5去除率分别为79%、58%、50%,污泥脱氢酶活性(TF/MLSS.t)分别为47 088、10 506、14 390mg/(g.h).扫描电镜和荧光原位杂交-流式细胞术联用技术检测结果表明,曝气柱pH值变化并不影响连续小试3阶段污泥中细菌与酵母菌含量,并且细菌始终占据优势地位(含量均达到98%以上).pH水平对高硫抗生素废水批量处理系统和连续处理系统的处理效果存在同样的影响,pH水平并不能作为高硫抗生素废水连续处理系统中细菌和酵母菌含量的调控手段.     

应用流式细胞分析技术研究溴氯海因对近头状伪蹄形藻的毒性作用

实验采用流式细胞术的检测分析方法,探究溴氯海因(BCDMH)对常见淡水藻类近头状伪蹄形藻的作用.研究结果显示BCDMH对近头状伪蹄形藻钓生长抑制作用呈明显的浓度依赖型变化.根据不同浓度细胞生长抑制的百分率计算,24、48和72 h BCDMH对近头状伪蹄形藻生长抑制作用的EC50分别为3.64、3.21和2.56 mg...     

应用FCM-qPCR方法定量检测水中常见病原体

以往对水体病原体的研究主要是通过监测粪大肠杆菌作为指示,然而研究表明粪大肠杆菌与水中病毒和细菌病原体呈现出较差的相关性.因此,选取水中典型病原体并对其进行定量检测是当前需要解决的技术问题.为此本研究建立了流式细胞术和定量PCR联合使用方法,用于快速获取水环境中总病毒、细菌以及几种典型病原体(大肠杆菌、军团菌、腺病毒、贾第虫和隐孢子虫等)的浓度水平,并将该方法应用到污水处理厂进出水及受纳河流上下游的病原体检测中.结果表明,该污水处理厂对总细菌和总病毒以及几种典型病原体都具有较高的去除率(93%);污水处理厂排水对受纳水体病原体浓度水平基本没有负面影响.研究为评估污水处理厂处理效果及排水对受纳水体的生态影响提供了技术支持.