基于DPSIRM框架的区域水资源承载力综合评价

综合考虑影响水资源系统的资源、生态、环境、经济、社会等因素,论文通过对水资源系统内在机理研究,构建基于驱动力-压力-状态-影响-响应-管理（DPSIRM）概念框架的水资源承载力DPSIRM评价指标体系,给出各子系统明确的含义,以反映系统内部各要素之间的关系。在此基础上,将模拟退火算法用于投影寻踪优化,构建耦合SA-PP模型。并将模型应用于2003—2012年云南省水资源承载力综合评价,并分析投影特征值的历年变化特征。研究结果表明：2003—2012年云南省水资源承载力呈逐步上升趋势,即在当前社会经济发展水平下,云南省水资源承载力逐步增强,社会经济发展的规模处于水资源可支撑的规模范围内。2006年以前,水资源承载力呈加速增长趋势,其增长潜力较大。2006年以后,水资源承载力波动幅度较大,而2009和2011年年增幅趋于零。最佳投影方向各分量的大小反映了各评价指标对水资源承载力的影响程度,值越大则对应的评价指标对水资源承载力的影响程度越大。对水资源承载力影响程度最大的5项指标依次为：生活污水排放量、“三废”治理投资、人均GDP、单位GDP水耗和森林覆盖率。压力子系统对水资源承载力影响比重为26.15%,表明压力子系统是影响云南省水资源承载力的最重要因子。研究表明此模型具有实用性,可为区域水资源规划与管理提供科学决策依据。     

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.     

基于蛙跳算法优化的生态环境质量评价的韦伯-费希纳指数公式

为了建立简便、实用的生态环境质量评价模型,在构建生态环境评价指标体系的基础上,设定各指标的参照值和规范变换式,使规范变换后的不同指标同级标准的规范值差异不大。进而提出了一个对多项指标的规范值都适用的生态环境质量评价的韦伯-费希纳(W-F)指数公式。采用混合蛙跳算法对公式的参数进行优化,得出优化后对多项指标皆适用的生态环境质量评价的W-F指数公式。运用该公式对巢湖流域的生态环境质量进行评价,其结果与该流域生态环境质量实际情况基本相符,表明模型有一定的实用性。     

钢渣吸附剂吸附机理的研究

采用间歇振荡法,研究了钢渣吸附模式、选择性以及等温吸附方程。结果表明,钢渣对阳离子的吸附容量远远大于对阴离子的吸附容量,其吸附模式属于离子交换;其对重金属离子具有一定的吸附选择性,其选择性能与离子的电性、电价、离子半径和水化热等因素有关;钢渣吸附Pb2＋是单层吸附,符合Langmuir等温吸附方程。     

磁性纳米Fe3O4@C对SBR脱氮除磷性能及其微生物种群组成的影响

为探究磁性纳米Fe₃O₄@C对序批式活性污泥反应器（SBR）污水处理系统脱氮除磷性能的影响,建立了2个相同的SBR（编号分别为0号和1号）,其中,0号反应器未投加任何磁性材料（对照组）,1号反应器中投加0.5 g·L^-1的Fe₃O₄@C（实验组）,并采用高通量测序和实时定量PCR（qPCR）技术对2个反应器内生物种群结构及关键脱氮除磷功能菌群进行分析.结果表明：①Fe₃O₄@C对SBR除污性能有显著影响,其中,1号反应器化学需氧量（COD）的去除性能得到增强,24 d后去除率稳定在90%左右;0号和1号反应器总氮（TN）平均去除率分别为35.83%和52.18%;从第43 d起,1号反应器除磷性能明显高于0号反应器,运行70 d后,0号和1号反应器对总磷（TP）的平均去除率分别为47.52%和56.33%.②添加Fe₃O₄@C材料后,反应器内变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度从23.91%增加至32.14%,优势脱氮菌门Planctomycetes、Nitrospirae的相对丰度分别从2.66%、0.46%增加至5.16%、2.23%.③添加Fe₃O₄@C后,SBR内细菌总数明显增多,16S基因拷贝数从1.77×10⁷ copies·g^-1增长到4.21×10⁷ copies·g^-1;各功能菌数量也有大幅度增长,除磷功能基因PAO增加了3.4倍,脱氮功能基因nirS、Nitrospira、Nitrobacter、AOB分别增长了2.3、2.4、4.7和572倍.研究表明,磁性纳米Fe₃O₄@C能有效促进SBR脱氮除磷性能,可为SBR工艺的优化改进提供理论支撑.     

气溶胶粒径吸湿增长与散射吸湿增长的关系

基于成都市2017年10~12月AURORA-3000积分浊度计、AE-31黑碳仪和GRIMM180环境颗粒物监测仪的地面逐时观测资料,以及该时段同时次的环境气象监测数据（大气能见度、相对湿度RH和NO₂质量浓度）,通过Mie散射理论与免疫进化算法反演气溶胶粒径吸湿增长因子Gf（RH）,并利用光学综合法测量气溶胶散射吸湿增长因子f（RH）,探究了Gf（RH）与f（RH）之间的关系.结果表明：当RH<85%,Gf（RH）和f（RH）随RH的增加均表现为平缓式增长;当RH>85%,Gf（RH）和f（RH）随RH的增加则均呈现出爆发式增长.Sigmoid函数f（RH）=17.34/（1+e^{-2.43·[Gf（RH）-2.15}]）较好地拟合了f（RH）随Gf（RH）的变化形态,其f（RH）拟合值与测量值之间的决定系数（R²）和平均相对误差（MRE）分别为0.97和4.01%.利用sigmoid函数计算Gf（RH）,模拟了观测时段内一次灰霾演化过程中气溶胶的散射系数b_sp（RH）和吸收系数b_ap,二者的模拟值与测量值基本吻合,对应的R²分别为0.99和0.98,MRE分别为2.94%和5.24%.     

成都地区气溶胶散射吸湿增长因子双变量模型

基于成都市2017年10～12月逐时的“干”气溶胶散射系数和吸收系数观测数据,结合该时段同时次的能见度（V）、相对湿度（RH）以及二氧化氮（NO₂）监测资料,利用“光学综合法”计算气溶胶散射吸湿增长因子,并探究了气溶胶散射吸湿增长因子单变量f（RH）模型的适用性及其改进方案.结果表明：幂函数、二次多项式、幂指函数形式的f（RH）模型在低RH条件下（RH<85%）均能很好地模拟气溶胶散射吸湿增长因子随RH的变化特征,但在高RH条件下（RH>85%）的模拟值会出现较大的偏差.黑碳质量浓度（C_BC）是影响气溶胶散射吸湿增长因子的另一关键变量,二者之间满足非线性关系.以RH和C_BC为自变量构建了气溶胶散射吸湿增长因子双变量f（RH,C_BC）模型,模型计算值和实测值之间的决定系数R²为0.763,平均相对误差MRE为14.28%.双变量模型f（RH,C_BC）的应用显著改善了气溶胶散射消光系数的模拟效果.     

广州市室内尘土中多溴联苯醚的分布特点及来源

随机采集了广州市46个家庭和12个办公室内尘土样品,同时采集了17个室外尘土样品、2个电视机和2个电脑尘土样品并分析了室内尘土中多溴联苯醚(PBDEs)的含量、单体分布及来源.结果表明,家庭尘土中∑10PBDEs(BDE28,47,66,85,99,100,153,154,183,209之和)的含量为 564.3~9654ng/g,中值和均值分别为 2686,3407ng/g;办公室尘土中∑10PBDEs 的含量为 1737~4408ng/g,中值和均值分别为3133,3179ng/g.室内尘土中PBDEs的最主要单体为BDE209,分别占家庭尘土和办公室尘土∑10PBDEs的97.4%和99.0%.BDE47、99和183在室内尘土中含量也较高.大多数室内尘土中∑10PBDEs的含量高于室外,说明室内可能有重要的PBDEs释放源.室内尘土中PBDEs的主要工业品来源为十溴联苯醚,五溴联苯醚次之,八溴联苯醚较少.     

钢渣吸附处理苯酚废水的研究

采用恒温振荡的方法,考察了钢渣粒径、吸附温度、振荡速度、溶液pH值、溶液初始浓度对苯酚去除率的影响。结果表明,在粒径为120~180目、pH=4.0、苯酚溶液浓度在500 mg/L以内、苯酚/钢渣质量比为1∶1 000时吸附效果最好。钢渣对苯酚的吸附能较好地符合Langmuir和Freundlich吸附等温线,线性相关系数分别为0.9971和0.9916,吸附机理为表面吸附。     

基于智能优化算法的河流水质模型参数的优化简

为探索河流水质模型参数新的求解方法,根据有限的实测数据,分别应用免疫进化优化算法和免疫进化优选的捕食搜索算法,对河流水质模型计算公式中的多参数进行优化。将优化得到的计算公式用于国内外若干河流的河段中DO浓度值的拟合,并与实测结果进行了比较。结果表明,将免疫进化优化算法或免疫进化优选的捕食搜索算法优化得到的水质模型参数精度不仅较高,而且相对稳定,从而为河流水质模型参数的优化提供了一种新方法。