基于BP神经网络的鄱阳湖水位模拟

考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示：综合考虑流域五河及长江来水（汉口或九江）的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度（R2和Ens）可达090以上,各站点的均方根误差（RMSE）变化范围约050～10 m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数（Ens）和确定性系数（R2）显著降低,且低于050,均方根误差（RMSE）也明显增大（124～288 m）,意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据     

江苏苏中3市的沿江岸线资源开发利用变化及驱动因素

长江是我国重要的黄金水道,其岸线资源有着丰富的开发利用价值。近年来,苏中地区长江岸线资源利用发展迅速。因此,选取苏中扬州、泰州、南通3市为研究对象,基于2002年和2008年的长江岸线利用状况数据,对比分析了3市岸线发展变化的规律。研究表明:2002年以来,苏中3市的岸线利用率大幅提高;新增岸线中工业岸线占比最大,港口岸线和生活服务岸线次之;工业岸线和生活服务岸线的增幅最为显著;各类型岸线的增加主要来源于未利用岸线,已有岸线类型的转换主要流向工业岸线和未利用岸线。港口建设需求、沿江基础工业化进程加快、港产城融合发展、规划和政策引导等是岸线利用变化的重要驱动力。     

纳米Ag粒子在我国主要类型土壤中的迁移转化过程与环境效应

随着纳米技术的快速发展,纳米材料进入环境并不断累积,因此开展纳米材料的环境安全性研究具有重要意义.纳米银(Ag NP)是目前应用最广泛的人工纳米材料之一.本课题组拟以Ag NP为研究对象,系统研究其在我国主要类型土壤中的迁移、转化过程及其生态环境效应;基于同步辐射技术、同位素技术和量子化学计算等方法,揭示Ag NP与土壤中主要矿物或有机质之间的相互作用规律;探明Ag NP对土壤中微生物、动物和植物的致毒过程及其作用机制;发展Ag NP在土壤中迁移的数学模型,预测其在土壤中的迁移、滞留通量进而评价其淋溶风险,为Ag NP的安全利用提供重要理论基础和技术支撑.     

磺化石墨烯对小麦幼苗生长及生理生化指标的影响

随着石墨烯生产量和使用量的不断增大,其对生态环境的风险逐渐引起了环境学家的关注。采用水培试验,探究了磺化石墨烯(SGO)对小麦幼苗的生长、抗氧化酶活性及脂质过氧化的影响。结果表明:在培养10 d后,低浓度磺化石墨烯对小麦根系的生长有显著促进作用(P0.05),200 mg·L-1浓度处理与对照处理相比提高了84.3%,随着浓度增加促进作用逐渐减弱,1 000 mg·L-1时与对照相比提高了19.9%。但对小麦地上部的生长没有影响。磺化石墨烯处理的小麦幼苗根系和叶片组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)及丙二醛(MDA)都呈现先下降后上升的趋势。当磺化石墨烯浓度低于200 mg·L-1时,处理组小麦抗氧化酶的活性及MDA含量相对于对照处理大都有所降低,说明低浓度时磺化石墨烯没有对小麦的生长产生氧化胁迫,这与磺化石墨烯可能具有一定的抗氧化能力有关,而高浓度时由于产生氧化胁迫使各项生理生化指标逐渐上升。本实验结果为石墨烯材料对植物的毒理学研究提供了基础数据。     

天津市滨海河流N2O扩散通量及控制因子

河流是大气温室气体重要的排放源.为了探讨天津市典型景观滨海河流N₂O释放空间特征及影响因素,以天津市6条不同土地利用类型的滨海河流为研究对象,通过顶空-气相色谱法测定了N₂O浓度、饱和度和扩散通量.结果表明,天津市不同景观河流N₂O浓度都处于过饱和状态,表现为大气N₂O的源;N₂O浓度、饱和度和扩散通量均值为（23.85±15.20）nmol·L^-1、（309.71±197.38）%和（27.04±16.46）μmol·（m²·d）^-1,范围分别为12.70～115.69 nmol·L^-1、 164%～1 502%和9.17～244.79μmol·（m²·d）^-1.天津市不同土地利用类型河流N₂O浓度和扩散通量具有较大的空间异质性,表现为：排污河>城市河流>郊区河流>农业河流.天津滨海河流N₂     

长江三角洲创新发展空间溢出效应的测度与分解

一体化深化背景下,准确把握城市群创新互动关系,对于推动高质量发展具有重要现实意义。空间溢出是创新发展互动关系重要体现之一,基于城市尺度数据、空间计量方法,对长江三角洲创新发展空间溢出效应进行多角度研究。主要结论如下：（1）城市创新发展存在显著为正的空间溢出效应,创新人才、资金投入、经济发展、交通设施和对外开放等都是创新发展重要驱动因素,但不同因素空间溢出效应存在差异。（2）不同区域、不同时期对比发现,创新发展空间溢出效应存在显著差异,如区域对比核心区时间演变明显增强等。（3）空间溢出效应随距离增加呈现“倒U型”演变趋势,且这一效应在325 km处最大,而后空间溢出效应的缓慢波动下降与中心城市相对均衡分布有关。本文为识别城市创新发展互动关系提供了新视角,对推动城市群创新发展、一体化深化等具有现实指导意义。     

表面活性剂增溶洗脱土壤中多环芳烃的效果研究

表面活性剂增效洗脱修复技术被广泛应用于土壤修复. 本文选取11种非离子型和3种离子型表面活性剂对多环芳烃(PAHs,菲、芘、苯并[a]芘)污染土壤进行洗脱研究,筛选出洗脱效果较好的表面活性剂,并深入探索表面活性剂浓度、洗脱时间、固液比等因素以及表面活性剂的复配对土壤PAHs增效洗脱的影响,旨在比选出一种高效洗脱土壤PAHs的表面活性剂并对其洗脱方法进行优化. 结果表明:①表面活性剂浓度为10 g/L、固液比为1∶20条件下,聚氧乙烯醚-10(NSF10)的去除率最高,达到78%;其次为曲拉通X-100(TX-100)和吐温80(TW-80),去除率分别为76.7%和73.4%. ②随着表面活性剂添加浓度的增加,土壤PAHs的去除率增大,当表面活性剂浓度超过5 g/L时,PAHs去除率的增幅减缓,可见,5 g/L是相对有效且经济的表面活性剂添加浓度. ③当洗脱时间为16 h时,NSF10对PAHs的洗脱达到平衡,继续延长洗脱时间,洗脱效果并未增强. ④增加NSF10用量有利于洗脱,固液比1∶40是最优固液比,此时PAHs的去除率已达到固液比为1∶100时的85.2%. ⑤非离子表面活性剂NSF10、TX-100、TW-80与阴离子表面活性剂SDS分别以体积比9∶1进行复配时均取得了优于单一活性剂的洗脱效果,NSF10与SDS体积比为7∶3时,增溶洗脱效果最为明显,比单一表面活性剂提高了18.2%. 研究显示,NSF10是一种高效的PAHs洗脱剂,添加浓度为5 g/L、洗脱时间为16 h、固液比为1∶40是其最优参数选择,其与SDS以体积比7∶3进行复配可进一步提升增溶洗脱效果.      

基于统计方法学的焦化类污染场地风险筛选决策研究

利用统计方法学估算场地污染物平均浓度能更客观地反映实际污染程度,这对污染场地风险评估和管理决策具有重要意义. 本研究以某焦化场地中典型污染物——萘为例,分别依据英国环境署颁布的《土壤污染浓度与临界浓度比较导则》(Guidance on Comparing Soil Contamination Data with a Critical Concentration)(简称“英国CL:AIRE导则”),以及美国环境保护署颁布的ProUCL技术导则(ProUCL Technical Guide, Statistical Software for Environmental Applications for Data Sets with and Without Nondetect Observations)(简称“美国ProUCL导则”),基于统计方法学对场地土壤萘浓度进行描述性统计分析、数据审查、分布类型判断及真实平均浓度估算,并根据《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)第一类建设用地的筛选值对场地进行了初步风险评估. 结果表明:污染场地0~1 m土壤萘的真实平均浓度小于GB 36600—2018第一类建设用地筛选值,但1~2 m和2~4 m土壤萘的真实平均浓度大于筛选值;在不同土壤深度上,萘的空间分布特征相似,以场地中心为主要污染源,向四周逐级扩散递减,因此需对场地开展详细风险评估. 此外,通过对比英美两国导则可知,美国ProUCL导则更加严格,利用Q-Q图示法和拟合优度检验法判断场地数据的分布类型,并基于数据分布特征计算相应的95%置信上限值估算污染物的真实平均浓度;而英国CL:AIRE导则相对简单,主要基于中心极限定理通过计算双侧置信区间估算污染物浓度,同时利用空间图判断污染物空间布局,有助于评估场地污染状况. 研究显示,基于统计方法估算场地土壤污染平均浓度可降低风险评估结论的不确定性. 建议我国以英国CL:AIRE导则中的统计方法为基础估计污染物真实平均浓度,逐步融入美国ProUCL导则中的统计方法以提高风险决策水平,对实现我国污染场地精细化风险评估具有重要意义.      

黄河流域城市生态化建设水平空间格局与障碍因子分析

城市生态化建设作为流域可持续发展重要途径是人地耦合与高质量发展的重要研究内容。本文旨将宏观的生态城市建设转型为落地性更强的城市生态化建设,通过构建经济、环境、社会、文化及空间生态化五位一体的理论框架,运用主客观赋权法、ESDA、障碍因子诊断模型等研究方法,探究城市生态化建设的空间格局特征和多维提升路径。结果表明：（1）黄河流域城市生态化建设总体上呈现“多中心”的空间分异格局,且呈显著的“中心—外围”逐渐递减的空间分布态势;（2）从空间关联格局来看,高—高集聚区和低—低集聚区具有明显的空间集聚,高—高显著集聚区主要分布在山东省及其邻近地区,低—低显著集聚区主要分布在宁夏回族自治区中南部 ;（3）从不同城市规模、职能类型、空间载体、流域位置的城市生态化建设特征来看,城市生态化建设水平与城市规模等级成正比,职能综合城市、发育程度高的山东半岛城市群、优先开发地区的华北平原、黄河流域下游及右岸的城市生态化建设水平相对更高;（4）不同类型城市的生态化建设障碍因子存在明显差异,总体上黄河流域城市生态化建设的障碍因子主要是人均水资源总量、单位GDP能源消费量、研发（R&D）投入占财政支出比重、每万人公共图书馆藏书量及土地利用效率等。未来城市生态化建设应立足城市自身发展状况,因地制宜地提升城市生态化建设水平,建设高质量生态城市。     

长三角典型地区土壤环境中Se的空间变异特征及其与人类健康的关系

农业土壤环境中硒（Se）的缺乏或过量都会通过食物链最终影响人类健康。在203个土壤采样点的基础上,利用GIS和地统计学相结合的方法,对江苏省如皋市农田土壤环境中Se的空间变异特征及其影响因素进行分析,同时,对土壤中Se的空间分布与长寿人口的空间分布进行空间叠加分析。研究结果表明,如皋市土壤环境中总Se及水溶态Se的平均含量分别为0.13 mg/kg和2.16 μg/kg,研究区处在相对低Se的土壤环境中。总Se的空间变异性不大,其空间分布比较均一;但水溶态Se的空间变异性较大,主要受成土条件及土壤母质、土壤类型及地形地貌等结构性因子的影响。水溶态Se对土壤的理化性质也比较敏感,特别是速效磷、有机质及全钾含量与水溶态硒的相关性较显著,因此在有机质及土壤养分含量较高、土壤颗粒组成较细的东部及北部地区水溶态硒的含量也较高。土壤水溶态Se的空间分异与长寿人口比率的空间分异呈极显著的正相关关系(〖WTBX〗P〖WTBZ〗<001),相关系数达〖WTBX〗r〖WTBZ〗=0325,表明人类的健康长寿现象与环境中水溶态硒的含量有很大关系,但人类长寿的本质和真正机理仍需进一步研究验证。