斜剖面图的设计及在PM2.5中期潜势预报中的应用

本文将强降水潜势预报的“配料法”原理引入到环境预报中,选取ECMWF数值预报产品中的700hPa相对湿度、1000hPa风向风速和850hPa温度作为气象要素“配料”,沿占比最多的冷空气输送路径穿过华北重污染区和上海,设计制作了未来10d气象要素“配料”时空斜剖面图,并具体定义了业务中常见的典型污染过程（冷空气输送、干静稳和湿静稳累积）和清洁过程（冷空气清洁、湿沉降清洁）共5种图形的识别特征.该斜剖面图由于融合了单站时序图和单时次空间面图的优点,无需一张张翻阅天气形势图,显著缩短了看图分析时间;斜剖面图还建立了气象要素图形特征、污染气象条件和PM_2.5污染潜势三者的对应关系,通过图形特征可以快速掌握区域内天气形势演变情况,识别出上述典型污染和清洁过程,最终得出PM_2.5中期污染潜势,便于在业务中应用和推广.一次典型污染个例应用显示,斜剖面图和污染实况的图形型态特征非常相似,斜剖面图中静稳累积和冷空气输送过程图形特征辨识度高,区域和单站提前5d的预报结论和实况较为一致;进一步评估显示,2018年冬季期间预报时效5d以内的TS评分维持在0.32~0.50区间,未来10d的预报准确率维持在74.4%~86.7%区间.     

相对湿度和PM2.5浓度对乌鲁木齐市冬季能见度的影响

基于2016~2017年冬季乌鲁木齐市城区PM_2.5和气象要素观测数据,采用线性和非线性回归、变量分类分析等统计方法,研究了大气能见度与相对湿度（RH）、PM_2.5浓度的定量关系.结果表明：乌鲁木齐市冬季能见度日变化呈单峰形分布,中午13：00前后和夜晚20：00前后能见度分别达到最高和最低.相对湿度增加、PM_2.5污染加重都会造成冬季大气能见度明显降低,但低能见度天气的主要影响因素是PM_2.5污染.在RH < 90%时PM_2.5累积及其吸湿增长对能见度变化起控制作用,特别是70%￡RH < 90%时,PM_2.5浓度对大气能见度影响最大.RH³90%时相对湿度成为决定因素.在PM_2.5污染逐渐加重的过程中,相对湿度对能见度的影响在减弱.能见度增加与PM_2.5浓度降低之间存在非线性响应.在PM_2.5污染由严重减轻至中度污染级别过程中,能见度改善并不明显.只有把PM_2.5浓度控制在115μg/m³以下（轻度污染或优良级别）,PM_2.5浓度降低,能见度才开始出现显著提高.但冬季要达到较高能见度水平（8km）,PM_2.5浓度需要继续严控至39μg/m³以下.本文对乌鲁木齐市冬季大气污染治理具有重要指导意义.     

气候变化对文冠果适宜生境及空间迁移的影响

以文冠果当前地理分布数据为基础,采用物种分布模型（SDM）预测未来气候变化条件下的物种适宜生境及其空间迁移趋势,进而识别可能引起迁移的气候异常因子.结果表明：在当前气候条件下,文冠果适宜生境集中于甘肃东部、宁夏南部、陕西中北部、山西中部及南部,以及青海东部边缘、内蒙-陕西边界区域、河南北部和河北西北部边缘等地区;在气候变化条件下,文冠果适宜生境呈现出整体分布格局基本不变的基础上高适宜生境略有缩减且向东迁移的趋势,不同气候变化情景下的生境丧失率为3.73%~16.6%;在未来极端气候变化情景下,文冠果空间迁移格局绝大部分适宜生境仍为恒有稳定区,迁出丧失区主要集中在适宜生境的西北部和东南部且呈连续分布,迁入新增区仅零散分布于适宜生境的边缘地带,包括内蒙与陕西交界处、山西北部等地;采用多元环境相似度面（MESS）和最不相似变量（MOD）空间分析识别出气候异常区主要位于当前适宜生境的南北边缘,与空间迁移格局相一致.可能引起空间迁移的气候异常因子主要为年平均温度、降水量变异系数和年均降水量.空间迁移区域作为气候变化的高敏感区应予以重视,同时应针对不同的空间迁移区域制定合理有效的资源利用和土地管理策略.     

数值模拟在污水生物处理领域应用进展

随着计算机技术的发展,数值模拟在污水生物处理工艺设计、水处理设备结构优化等领域中已得到广泛应用。介绍了数值模拟技术常用的计算方法,对活性污泥法、MBR、厌氧消化等污水生物处理领域中的数值模拟研究进展进行了总结评述,讨论了模拟仿真过程中模型选择、简化假设、预测控制等关键问题。目前数值模拟在污水生物处理领域得出的多是导向性结论,将模拟与实验结合可以提升研究效率,更好地解决工程问题。     

水资源矛盾冲突协调技术研究:以晋江流域为例

随着社会经济的快速发展,水资源矛盾日益突出。因此,做好水资源矛盾协调具有重要意义。在分析河流水资源矛盾的基础上,构建了我国水资源矛盾协调框架。以晋江流域为例,确定晋江流域的水资源矛盾类型为水质型和过程型,分析计算水生态刚性需水、刚弹性需水和弹性需水背景下,采用多目标优化方法,确定协调水质型和过程型矛盾的调水方案。水资源矛盾协调框架可为水资源矛盾管理提供理论依据和技术支持。     

多级闸坝对大型底栖动物群落日漂流规律的影响

河流中底栖动物的漂流模式是维持群落动态稳定的重要因素,闸坝改变了河流原有的水文节律,阻隔了底栖动物纵向漂流的连续性,闸坝对河流大型底栖动物群落的影响机制是近年来河流纵向格局维持研究的热点问题.2018年8月选择神农架国家级保护区的九冲河,在上游参照点(S1)、第一级电站取水口下游(S2)和第二级电站取水口下游(S3)布设3个样点开展24 h的日漂流监测,研究多级闸坝对大型底栖动物漂流类群、漂流节律和β生物多样性的变化.结果表明:①九冲河漂流的主要优势类群为蜉蝣目和毛翅目.②受堰坝阻隔影响,各样点漂流最优势物种发生了变化,S1样点为四节蜉(Baetis sp.),S2样点为花翅蜉(Baetiella sp.),S3样点为舌石蛾(Glossosoma sp.).③尽管各样点仍然以双峰型漂流模式为主,但参照点S1为“alternans”型的夜漂流,而坝下S2和S3样点则为“bigeminus”型的夜漂流,前者漂流密度的最大值出现在黎明前,而后者则为日落后.④坝下(S2和S3)漂流底栖动物的物种数明显低于参照点(S1),单因素方差分析表明闸坝阻隔具有显著的累积效应,3个样点漂流底栖动物的生物量之间存在差异显著(P < 0.05),漂流密度在参照点S1和坝下(S2和S3)的差异显著(P < 0.05).⑤基于Bray-Curtis相似性的聚类分析表明,S2样点群落发生了明显的分化,其日间样品均与S3样点聚为一类,而夜间样品全部与S1样点聚为一类.⑥采用无度量多维度标定排序(NMDS)进行的β多样性分析表明,S1样点漂流群落的昼夜差异性最小,S3样点的差异性最大.研究显示,九冲河小水电梯级开发造成了漂流型大型底栖动物群落结构、漂流规律和β生物多样性发生变化,3个样点的漂流优势类群发生改变,β多样性的变化随梯级闸坝呈现明显的累积效应,从长期来看会对河流生态系统的稳定性和生态功能造成深远影响.      

高效除砷分子筛新型材料制备及其吸附特性研究

为提高4A分子筛(MS)对水溶液中砷的吸附性能,以MS为载体,采用浸渍法制备载铁分子筛(FMS)和铁锰分子筛(FMMS)作为除砷吸附剂,利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积测试法(BET)等手段对MS和FMS微观结构特点进行表征,并开展批次试验考察FMS和FMMS对水中五价砷(As5+)和三价砷(As3+)的吸附效果,对FMS吸附As5+过程进行吸附动力学、等温吸附试验和吸附热力学等拟合.结果表明:①铁盐浸渍改性能有效提高MS比表面积、改善其表面结构,改性后FMS是一种窄孔径、尺寸均匀的介孔材料,比表面积和孔体积分别从27.38 m2/g和0.068 cm3/g增至281.25 m2/g和0.16 cm3/g,平均孔径由9.93 nm减至2.21 nm;MS微观结构由密实粗糙颗粒转变为疏松多孔隙结构.②FT-IR表明,铁盐浸渍形成的铁氧化物主要与MS结构中O—H、Al—O和Si—O结合;批次试验设定ρ(As5+)为4 mg/L,与MS相比FMS对As5+的去除率约提高70%.③吸附动力学结果显示,FMS对As5+的吸附过程符合准二级动力学模型,相关系数(R2)达0.99,反应过程中化学吸附起主要作用.④等温吸附试验表明,FMS对As5+吸附过程与Freundlich等温吸附模型拟合程度较高,相关系数(R2)达0.98,计算最大吸附容量为9.9 mg/g.⑤热力学参数ΔG、ΔH和ΔS计算表明,温度升高有利于FMS吸附砷,反应过程中FMS表面固体与溶液的混乱度上升.⑥与FMS相比,FMMS对As3+吸附性能有效提高,ρ(As3+/As5+)(As3+与As5+共存条件下溶液质量浓度)分别为2.0、4.0、6.0 mg/L下,FMMS去除率分别约提高26.34%、28.06%和28.09%.研究显示,利用铁盐浸渍法对MS改性可有效提升其对As5+和As3+的吸附容量,发挥材料的实际运用价值.      

R-PFR与CSTR厌氧消化餐厨垃圾运行效率及微生物群落结构对比

以中温餐厨垃圾(FW)厌氧消化反应器为研究对象,结合稳定运行过程中的微生物群落结构特征,考察了两种常见的厌氧消化反应器—完全混合式反应器(CSTR)和有回流的推流式反应器(R-PFR)的运行效率和稳定性.结果表明,两种构型的反应器均能在3.0 kg·m-3·d-1(以VS计)负荷下稳定高效地运行.R-PFR具有更稳定的稳定性指数,如总碱度(TA)和挥发性脂肪酸比TA值(VFA/TA),以及更低的氨氮(TAN)和游离氨(FAN)浓度,但产气效率(如比甲烷产率(SMP))不及CSTR.R-PFR中以Chloroflexi门(37.35%)和Firmicutes门(31.22%)为优势细菌,而CSTR中以Bacteroidetes门(31.14%)与Firmicutes门(44.41%)为优势细菌.CSTR和R-PFR均以Methanosaeta属为优势产甲烷菌(98.72%和84.90%),乙酸型产甲烷途径为主要的产甲烷途径.但CSTR中除Methanosaeta属以外还有一定丰度的混合营养型的Methanosarcina,以及氢营养型Methanospirillum和Methanolinea.CSTR中具有对VFA和TAN更具耐受性的产甲烷菌群,更有利于餐厨垃圾产甲烷过程的稳定进行.由于R-PFR的敏感性较低,有利于处理剧烈变化的底物,但R-PFR容易出现严重的局部酸化现象,不利于长期处理过高负荷的易降解底物(如餐厨垃圾).这些结果可为优化餐厨垃圾厌氧消化工艺设计提供基础依据.     

基于在线监测的2015年中国火电排放清单

伴随着超低排放技术在中国火电行业的广泛应用,中国火电行业排放水平已发生了显著变化.故现有火电排放清单排放因子和排放量等无法反映当前火电污染物排放提标情况.基于全国火电在线监测（CEMS）、环境统计和排污许可等数据,提出一种自下而上逐企业建立中国火电行业排放清单的方法.与传统方法相比较,该方法的特点是更加全面的考虑了火电行业超低技术,实际排放浓度与活动水平等综合因素.作为实例,本文基于所提出的火电行业排放清单的方法计算了新的2015年中国火电行业排放清单（HPEC）.结果表明2015年全国火电厂SO₂、NO_x和烟尘平均排放浓度范围分别为7.88~208.57、40.33~238.2和5.86~53.93mg/m³.北京、上海火电排放基本达到《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014~2020年）》制定的超低改造目标;绝大部分的省份SO₂、NO_x在线监测均值小于排污许可执行标准均值.中国燃煤机组的SO₂、NO_x、烟尘排放因子平均值分别为0.67、0.76、0.16g/kg（以入炉煤计）.全国火电CO、VOCs、NO_x、SO₂、PM₁₀、PM_2.5总排放量分别为403.87、10.73、122.94、146.68、28.72和22.80万t/a,平均排放绩效值分别为1.06、0.03、0.32、0.39、0.08、0.06g/（kW×h）.     

长江中下游悬浮物稀土元素地球化学特征及其对三峡工程的响应

通过分析枯水季(2008年1月)长江中下游干流和支流(湖泊)悬浮物的稀土元素(REE)组成,探讨三峡水库的泥沙拦截对该区域沉积物组成和干、支流输沙关系的影响。结果表明:长江干流宜昌至城陵矶段的REE变异系数显著大于城陵矶以下站位,且部分站位出现显著的Ce或Eu异常,该段沉积物的物质组成存在显著差异;洞庭湖沉积物继承了长江干流的REE组成特征;鄱阳湖和汉江等支流(湖泊),与干流的REE组成存在一定的差异,通过端元混合模型估算得,观测期间鄱阳湖和汉江对长江干流沉积物的贡献分别约为58%和23%。由此可见,三峡水库的运行,导致了长江中下游枯季的物质来源和组成发生改变:中游河床出现了显著的侵蚀,汉江和鄱阳湖等支流(湖泊)对干流的物质输送相对增加。