吸收液对中空纤维膜接触器回收尿液中氨氮的影响

采用中空纤维膜接触器（Hollow Fiber Membrane Contactor, HFMC）回收尿液中的氨氮,系统研究了吸收液类型（H₃PO₄、H₂SO₄和HNO₃）对氨回收效能、水蒸气的跨膜通量和所获液体肥料的影响.结果表明,使用H₂SO₄作为吸收液时氨氮回收效能最优,其次是H₃PO₄和HNO₃.当采用H₂SO₄为吸收液时,氨氮回收率、氨跨膜通量和传质系数分别为84.49%±0.01%、22.92 g·m^-2·h^-1和2.37×10^-6 m·s^-1.HNO₃的挥发性使其从吸收液侧反向跨膜至料液侧,导致氨跨膜传质驱动力变小;此外,NH₃和HNO₃会在膜孔中反应并生成NH₄NO₃气溶胶,增加氨在膜孔中的传质阻力,导致氨氮的回收效能降低.对采用不同吸收液时膜两侧的水的活度差和理论水通量进行了计算,结果表明,随着氨氮的不断跨膜吸收,膜两侧的活度差和水通量逐渐增大,实验结束时水通量分别为7.44×10^-2 kg·m^-2·h^-1（H₃PO₄）、9.06×10^-2 kg·m^-2·h^-1（H₂SO₄）和2.00×10^-2 kg·m^-2·h^-1（HNO₃）.肥料组分分析表明,以H₂SO₄和HNO₃为吸收液可以获得仅含N素的单一液体肥料,以H₃PO₄作吸收液可获得N-P复合肥,（NH₄）₂HPO₄和NH₄H₂PO₄所占的比例分别为88.33%和11.67%.     

2016-2018年西宁市颗粒物来源及输送差异分析

利用HYSPLIT模式计算了2016—2018年西宁市逐日72 h气团后向轨迹,采用聚类分析方法,结合同期颗粒物PM₁₀和PM_2.5质量浓度数据,分析逐年和3年平均西宁市颗粒物输送特征及差异,运用潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）对影响西宁市PM₁₀和PM_2.5质量浓度的污染潜在源区及不同潜在源区贡献进行了分析.结果表明,2016—2018年,西宁市颗粒物最主要输送路径源自青海北部的聚类2、甘肃中部的聚类6和甘肃东部的聚类8,占同期总轨迹比例分别为28.1%、27.4%和27.5%;3年平均则源自青海北经青海东折回西宁的聚类2,占比45.3%.最主要输送路径对应颗粒物质量浓度最低,输送距离较短、垂直高度较低、气团移速较慢;影响气团由西北向偏东转变,3年平均则以西北气团为主.2018年源自甘肃经青海东至西宁的短距离输送处于突出地位,所含轨迹占总轨迹的比例高达49.6%.PM₁₀和PM_2.5主要输送路径和污染路径由较长距离向较短距离过渡,较长距离输送路径出现比例逐年较小.PM_2.5/PM₁₀小于0.3时,主要输送路径与PM₁₀污染轨迹有很好的对应关系;PM_2.5/PM₁₀大于0.6时,主要输送路径与PM_2.5污染轨迹有较好的对应关系.PSCF和CWT分析发现,影响西宁市颗粒物质量浓度的主要污染潜在源区分布在新疆南部和青海北部,对PM₁₀质量浓度贡献大于100 μg·m^-3,对PM_2.5质量浓度贡献大于45 μg·m^-3.潜在源区分布年变化差异明显,2016年最广,2018年最小.印度北部主要贡献源区虽分布范围逐年减小,但在2017年局部贡献增大,对PM₁₀贡献超250 μg·m^-3,对PM_2.5贡献超60 μg·m^-3.主要贡献区周边区域及西宁至兰州一带为中等贡献源区,对PM₁₀贡献为50~100 μg·m^-3,对PM_2.5贡献为15~45 μg·m^-3.     

长江中游近岸表层沉积物重金属污染特征分析及风险评估

为了探究长江中游近岸沉积物中重金属污染情况,2020年6月对长江中游14个采样断面的沉积物进行样品采集并测定沉积物中汞（Hg）、镉（Cd）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）和锌（Zn）等7种重金属元素的含量.首先分析了长江中游近岸表层沉积物重金属含量的空间分布特征,然后采用相关性分析方法（CA）、主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分解法（PMF）相结合的途径分析表层沉积物中重金属的来源,最后采用地累积指数法（I_geo）、潜在生态风险指数法（RI）和沉积物质量基准法（SQG）对重金属进行了风险评价.结果显示,Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr和Zn的平均含量分别为0.13、0.77、11.20、36.45、36.40、83.99和124.21 mg·kg^-1,其中Cd和Pb的平均含量超过背景值的1.72和1.35倍;PCA提取了前3个主成分（累积贡献率85.16%）,结合CA结果显示重金属Cd、As、Cu、Pb和Zn来源一致,Hg和Cr来源一致;PMF模型将7种重金属元素的污染源分成3个因子并得到因子的贡献率,并且工业和生活废水、煤炭燃烧、采矿业3个因子的综合贡献率为41.96%、32.48%和25.55%;地累积指数法（I_geo）评价结果显示,Cd是主要重金属污染物,处于轻度污染程度等级,Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn等6种重金属元素处于无污染等级;潜在生态风险指数法评价结果显示,Hg的最高风险等级为中等生态风险等级,位于城陵矶和新厂采样点,Cd的最高风险等级为强生态风险等级,位于牯牛沙水道和武汉上采样点,As、Cu、Pb、Cr和Zn在14个采样断面均属于低生态风险等级.综合潜在生态风险指数（RI）为62.59~138.59,其中处于低微和中度风险等级的采样点分别占总采样点的71.43%（10个采样点）和28.57%（4个采样点）,整体上长江中游干流污染不严重;沉积物质量基准法（SQG）评价结果显示,长江中游沉积物等级为Ⅰ级,定性评价为优,显示长江中游14个采样断面的沉积物对底栖生物没有毒性作用.综合以上结果,长江中游重金属污染不严重,Cd为重点防治的重金属元素.     

旁路离线河流净化器技术与系统在温榆河修复中的应用研究

基于自然的修复理念,本研究开发了"旁路离线河流净化器技术与系统",并以温榆河支流龙道河为研究对象,设计并建设了罗马东湖"塘-湿地系统"和龙道河拟自然河道工程.结果表明,该技术与系统可明显改善水质和生物生境,COD、氨氮和总氮平均浓度由（71.86±14.94）、（10.70±1.20）、（16.14±1.37）mg·L^-1降低到（47.59±6.13）、（1.17±0.27）、（3.65±1.73）mg·L^-1,平均削减率分别为31.8%、89.5%和77.4%,氨氮由劣Ⅴ类提升至Ⅳ类标准.龙道河生境质量评分由"一般"等级（94分）提升至"好"等级（151分）.该技术与系统具有不改变干流河道原有状态、不影响干流防洪、水质净化和生态恢复效果好等优点,适于支流丰富、排水灌渠密集或坑塘发达的污染河流生态治理与生态修复.     

再生水补给型景观水体微生物健康风险评价——以圆明园为例

再生水作为景观水体的非常规补给水源被全球各个国家广泛使用,而其内病原微生物的存在可能会通过不同传输途径对人体健康产生一定的威胁.因此,本文以粪大肠菌群（Fecal Coliform,FC）、大肠杆菌（Escherichia coli,EC）、肠球菌（Enterococcus,ENT）为研究对象,系统调查了圆明园景观水体中这3种指示微生物的污染特征,并运用定量微生物风险评价模型（Quantitative Microbial Risk Assessment,QMRA）量化了其对人体健康造成的潜在风险.研究结果显示,沿着园区内水体的流动方向,3种指示菌的浓度与入水时相比均出现了明显的增长,其中ENT和FC浓度最高值分别达到了入水时的14.3倍和17.6倍,增长情况最为明显.采用不同剂量-A反应方程表征的FC、EC、ENT单次暴露的健康风险值皆低于1.7×10^-2,处于风险可接受的范围;在年健康风险方面,职业人群的年健康风险远高于非职业人群;经过人工湿地工程的生态修复区域能够显著削减指示微生物浓度,同时在一定程度上降低病原微生物带来的健康风险,因此扩大生态修复范围可以进一步降低风险.     

工业燃煤锅炉烟气循环方式下飞灰的汞吸附特性

为探究燃煤锅炉烟气循环方式下飞灰汞的吸附特性,利用固定床汞吸附装置,对立式煤粉沉降炉不同模拟烟气循环工况条件下形成的飞灰汞吸附特性进行了研究,重点考察了烟气循环比例、煤种、关键燃烧气体组分等因素的影响.结果表明:①烟气循环工况条件下形成的飞灰汞吸附能力明显优于非烟气循环工况（空气燃烧）条件下形成的飞灰,并且随烟气循环比例的增加,飞灰汞吸附量呈逐渐增加趋势.褐煤在净烟气循环比例为60%、40%、20%的条件下形成的飞灰汞吸附量分别是非烟气循环条件下的3.0、2.3和1.6倍.②烟气循环引起燃烧气体氛围中ρ（SO₂）与ρ（NO）的变化会影响飞灰的物化特性及其汞吸附性能.随燃烧氛围中ρ（SO₂）的提高,飞灰汞吸附量先增后减.烟气循环比例为40%且燃烧气体氛围中ρ（NO）为803 mg/m3条件下,ρ（SO₂）为2 857 mg/m3时褐煤与烟煤燃烧形成的飞灰汞吸附量较高（分别为0.45和0.75 μg/g）,分别较ρ（SO₂）为1 428和4 286 mg/m3时提高了25%~300%和53%~78%.随燃烧氛围中ρ（NO）的提高,飞灰汞吸附量呈逐渐增加趋势.烟气循环比例为40%且燃烧气体氛围中ρ（SO₂）为2 857 mg/m3条件下,ρ（NO）为1 205 mg/m3时褐煤和烟煤燃烧形成的飞灰汞吸附量较高,分别较ρ（NO）为803和402 mg/m3时提高了1.2~3.6和1.1~1.6倍.③飞灰中UBC（未燃尽碳）、CaO、MgO及Fe₂O₃可促进飞灰对汞的吸附.与褐煤飞灰相比,烟煤飞灰表现出更优的汞吸附性能,与UBC、CaO、MgO及Fe₂O₃在飞灰中的含量存在一定的正相关性.研究显示,烟气循环方式下飞灰汞吸附特性发生明显变化,煤质的合理选择、烟气循环比例、循环气体成分及浓度参数的优化控制可显著改善燃煤锅炉烟气中汞的排放控制效果.      

民用机场消防指挥员决策能力分析

为研究民用机场消防指挥员决策能力,根据专家意见及相关规章、文件的规定,筛选出文化素质、身体素质、心理素质等18项影响机场消防指挥员决策能力的要素,并采用问卷调查的方式进行调研。运用SPSS 21.0对问卷进行信度分析、效度分析及因子分析,确定民用机场消防指挥员决策能力指标体系。根据该指标体系构建民用机场消防指挥员决策能力结构方程模型,运用Amos 17.0计算各变量的路径系数,进而得到各指标的权重,避免了人为打分方法确定权重的主观性。研究结果为分析民用机场消防指挥员决策能力提供更加准确、合理、可信的评价方法。     

微波辐照作用对颗粒煤瓦斯解吸特性影响实验研究

为了研究微波场连续-间断辐照作用对颗粒煤瓦斯解吸特性的影响,通过自制的实验装置,分析研究了微波连续-间断作用10 ,20 ,40 s及无微波作用下的构造煤颗粒瓦斯解吸量及解吸速率变化规律,并采用水浴加热装置模拟微波产生的热效应,研究了微波热效应在促进煤粒瓦斯解吸中的影响。实验结果表明:在微波连续作用时间内,瓦斯解吸量和解吸速率均迅速增大,然而随着时间的延长衰减较快,最终瓦斯解吸量趋向于一定值,微波连续-间断辐照作用下的瓦斯解吸量是无微波加载作用下的1.83～3.93倍;微波产生的热效应对瓦斯解吸影响较为显著,权重达82%以上,然而其非热效应的影响也不可忽视。实验方法与结果可望为促进构造瓦斯解吸、降低煤层突出危险性提供参考。     

基于最佳范化能力的BP网络隐节点数反比关系式的环境预测模型

网络结构和样本集复杂性是影响BP网络泛化能力的两个最重要因素.对一个给定的训练样本集,为了构造一个与样本集复杂性相匹配的网络结构,使BP网络具有最佳泛化能力,在分析BP网络的泛化能力（用检测误差E₂表示）与网络结构和样本集复杂性之间关系的基础上,建立了含参数的BP网络检测误差E₂与网络隐节点数H、样本的因子数n、样本数N和样本集的复相关系数R之间的一般关系表达式,并提出了用于定量描述样本集复杂性的"广义"复相关系数R_n的新概念.借助于222个复杂函数的模拟仿真实验,应用免疫进化算法,对表达式中的参数进行优化,得到参数优化后的网络检测误差E₂的定量解析表达式;依据误差理论和灵敏度概念,对优化得到的最小检测误差E₂₀的表达式进行了可靠性论证.在此基础上导出了具有最佳泛化能力的BP网络隐节点数H₀与"广义"复相关系数R_n之间满足的H₀-R_n反比关系式.分别用满足H₀-R_n反比关系式的隐节点数和6个经验公式的隐节点数构造的BP网络用于100个模拟检测函数进行仿真实验,发现前者构造的BP网络具有最佳泛化能力（即最小检测误差）的函数个数达到76个,远远多于后者构造的BP网络具有最佳泛化能力的函数个数;还将二者构造的BP网络用于环境预测的7个具体实例,进行预测效果比较,结果表明,前者预测的相对误差绝对值的平均值和最大值小于或远小于后者的相应值.从而验证了由H₀-R_n反比关系式得出的BP网络隐节点数计算公式的可行性和实用性,为具有最佳泛化能力的BP网络的结构设计指出了新途径.     

千岛湖水源水微生物安全性评价

千岛湖作为国家战略水源地,其微生物安全直接关系到千万居民的用水安全.为了研究千岛湖湖水的生物安全性,于2018—2019年采集了金竹牌取水口不同深度的水样,并检测了水样的可生物降解溶解性有机碳（BDOC）、细菌再生长的潜力（BGP）、可培养细菌数、潜在的条件致病菌和细菌群落结构.结果显示,千岛湖水质属地表水Ⅱ~Ⅲ类水,支持微生物生长的潜力小;菌落总数（R₂A培养基）维持在低丰度（1.3×10²~3.3×10³ CFU·mL^-1）,指示菌和铜绿假单胞菌有少量检出.此外,在用水风险较高的夏季,千岛湖水体中微生物优势类群为放线菌门和变形菌门,敏感型/耐受型类群的比例随深度增加由33.42%增加到78.14%,对龙头水细菌群落的潜在不利影响下降.病原微生物相关属包括黄杆菌属、螺杆菌属和军团菌属,相对丰度均低于0.2%,介水传播疾病的风险低.综上,千岛湖微生物安全性良好且取水口5~10 m深度处水质最优,切换水源后应加强对与水体嗅味相关的放线菌门和铜绿假单胞菌的关注.